Что такое чистые культуры микроорганизмов и для чего их выделяют из объектов окружающей среды кратко

Обновлено: 07.07.2024

культу́ра микрооргани́змов, популяция клеток микроорганизмов (бактерии, дрожжи, актиномицеты, плесневые грибы), выращенная в жидкой или на плотной питательных средах. Различают чистую и смешанную К. м. Если на питательной среде вырастают микроорганизмы одного вида, то такая К. м. называется чистой; при наличии роста микробов двух или большего числа видов смешанной. Чистоту К. м. определяют путём микроскопии мазков, приготовленных из культур в жидкой и на плотной средах, учитывая при этом однотипность колоний на плотной среде, а также на основе изучения культуральных, биохимических и антигенных свойств микроорганизмов.

Культура бактериальная популяция жизнеспособных бактерий, выращенных на питательную среде. Чистая культура бактерий, выделенная из какого-либо источника в определённое время, называется штаммом. Наиболее типичные штаммы, обладающие характерными физиологическими и биологическими свойствами, присущими данному виду бактерий, называются эталонными и используются для сравнения с ними вновь выделяемых культур. Идентификация и дифференциация бактерий могут быть проведены лишь в том случае, когда имеется чистая культура. Поэтому при получении смешанной К. м. прибегают к различным методам очистки её от посторонних микробов. Эталонные штаммы применяют в производстве диагностических и иммунных препаратов (для изготовления антигенов, получения сывороток, вакцин, антитоксинов). Для продолжительного хранения культуры бактерии чаще используют полужидкий (0,250,3%) МПА (к полученной культуре добавляют слой стерильного вазелинового масла), мясо-пептонный печёночный бульон с вазелиновым маслом и др. Наиболее надёжная сохранность культур достигается при их лиофильном высушивании. Правила хранения культуры бактерий и порядок их отпуска в учреждения определены специальной инструкцией. На каждый штамм бактерий заполняется паспорт, в котором указывают время и источник выделения культуры, свойства и особенности штамма.

Ветеринарный энциклопедический словарь. — М.: "Советская Энциклопедия" . Главный редактор В.П. Шишков . 1981 .

Полезное

Смотреть что такое "КУЛЬТУРА МИКРООРГАНИЗМОВ" в других словарях:

КУЛЬТУРА МИКРООРГАНИЗМОВ — популяция микроорганизмов на питат. среде, находящаяся в состоянии размножения или закончившая его. Чистая культура состоит из микроорганизмов одного вида, смешанная (первично выделенная из природных источников почвы, воздуха, воды и др.) из… … Биологический энциклопедический словарь

КУЛЬТУРА МИКРООРГАНИЗМОВ — совокупность жизнеспособных микроорганизмов преимущественно одного вида, выращенных на определенной питательной среде. Используется для размножения микробов, их хранения, изучения и практического применения … Большой Энциклопедический словарь

культура микроорганизмов — совокупность жизнеспособных микроорганизмов преимущественно одного вида, выращенных на определённой питательной среде. Используется для размножения микробов, их хранения, изучения и практического применения. * * * КУЛЬТУРА МИКРООРГАНИЗМОВ… … Энциклопедический словарь

Культура микроорганизмов — клетки микроорганизмов (бактерии, дрожжи) или нити их мицелия (актиномицеты, плесневые грибы), выращенные в жидкой или на плотной питательной среде (см. Бактерии, Дрожжи, Микробиология). Если микроорганизмы размножаются в несменяемой… … Большая советская энциклопедия

КУЛЬТУРА МИКРООРГАНИЗМОВ — совокупность жизнеспособных микроорганизмов преим. одного вида, выращенных на определ. питат. среде. Используется для размножения микробов, их хранения, изучения и практич. применения … Естествознание. Энциклопедический словарь

Культура (значения) — Культура: Культура характеристика человеческой жизнедеятельности. Культура сельскохозяйственная культура. Культура российский телеканал. Культура украинский телеканал. Культура российская радиостанция. Культура … Википедия

культура ткани — (эксплантация), длительное сохранение и выращивание в специальных питательных средах клеток, тканей, небольших органов или их частей, выделенных из организма человека, животных или растений. Применяется в биологии для изучения тканей, онтогенеза; … Энциклопедический словарь

КУЛЬТУРА — (лат. cultura, от colere заботиться, обрабатывать). 1) обработка почвы, возделывание, уход за растениями. 2) образование, просвещение, развитие, совершенствование духовной и материальной жизни народа. Словарь иностранных слов, вошедших в состав… … Словарь иностранных слов русского языка

Чистая культура — это популяция бактерий одного вида или биологического варианта (биовара), выращенная на питательной среде. Штаммы — чистые культуры микроорганизмов одного вида, выделенные из разных объектов или из одного и того же объекта, но в разное время.

Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.

Чистые культуры – ключевая догма микробиологии XX века. Для понимания сути данного понятия стоит вспомнить, что бактерии очень малы и морфологически трудноразличимы. Но они отличаются по биохимическим процессам, и именно это является их главной видовой особенностью. Но в обычной среде мы имеем дело не с одним видом бактерий, а с целым биомом – сообществом, которое влияет друг на друга, и выделить роль одного микроорганизма невозможно. И вот тут нам и нужна чистая культура или штамм конкретного вида.

Вам будет интересно: География родного края: в какой части России находится Ярославль

Гениальная идея выделения чистых культур микробов принадлежит медицинскому микробиологу Генриху Герману Роберту Коху (1843-1910). Тому самому, который открыл возбудителя сибирской язвы, холеры и туберкулеза и заслуженно считается основоположником бактериологии и эпидемиологии.

Именно он изобрел метод чистых культур, когда на питательную среду на основе полисахарида агар-агара наносится разбавленная культура микробов и из одной клетки вырастает колония совершенно идентичных организмов. Она хорошо видна невооруженным глазом и специфична для каждого вида.

Его изобретение дало толчок к развитию микробиологии и таксономии микроорганизмов. Ведь так можно было любой микроб культивировать в чистом виде и исследовать сто миллионов клеток как одну.

Вам будет интересно: Нужна ли программисту математика: перечень предметов для поступления, советы и отзывы

Не умаляя достижений Коха

Стоит отметить, что в данное изобретение внесли вклад соратники и ученики Коха. Так, идея с использованием агар-агара принадлежит Фанни Анжелине Гессе, жене ассистента Коха - В. Гессе.

Еще один помощник Коха бактериолог Юлиус Рихард Петри (1852-1921) предложил выращивать колонии бактерий в плоских стеклянных чашках. Сегодня о чашках Петри знают даже школьники.

Догма микробиологии

Чистая (аскеничная) культура – совокупность (популяция или штамм) микроорганизмов, которые имеют идентичные морфологические и биохимические свойства и являются потомками одной клетки.

Выделение чистой культуры предполагает осуществление трех этапов:

Методы выделения чистых культур

В микробиологии используются следующие методы для получения аксеничной культуры организмов:

Механические методы (посев на чашки Петри при помощи шпателя или петли, посев при помощи разведения материала в агаре – пластинчатые разводки, метод разделения на основании подвижности микроорганизмов).
Биологический – метод, при котором заражают чувствительных к патогену лабораторных животных. Так выделяют чистые культуры бактерий из организма мышей (например, пневмококков и палочки туляремии).
Методы, которые основаны на избирательной резистентности микроорганизмов к определенным факторам. При нагревании, например, погибнут все спорообразующие бактерии, а неспорообразующие останутся в чистой культуре. При воздействии кислотами гибнут чувствительные к ним бактерии, а кислотоустойчивые (например, палочки туберкулеза) выживают. Воздействие антибиотиков оставляет на среде чистую культуру микроорганизмов, не чувствительных к нему. Создание кислородной и бескислородной среды отделит аэробов от анаэробов.

Для чего это необходимо

Чистые культуры применяются:

В научной таксономии при классификации (определении филогенетического места в системе) микроорганизмов.
В изучении наследственности и изменчивости организмов.
При инфекционной диагностике и выявлении возбудителей заболеваний.
При выделении чистой культуры бактерий, которые приводят к порче продуктов питания.
При производстве витаминов, ферментов, антибиотиков, сывороток и вакцин.
В пищевой промышленности (производство хлеба, вина, кваса и пива (уксусные бактерии и одноклеточные грибы дрожжи), молочнокислая продукция (лактобактерии и молочнокислые бактерии)).
В биотехнологии и при изучении вирусов.

В природе все совсем не так

В 90-е годы прошлого столетия в отношении чистых культур все вдруг изменилось. Выяснилось, что при соединении микроорганизмов двух чистых штаммов в одной пробирке они ведут себя совсем не так, как поодиночке. Биохимические процессы их жизнедеятельности влияют (подавляют или стимулируют) друг на друга. Именно так и происходит в природных биомах.

Вывод прост: свойства чистой культуры в лаборатории не могут быть экстраполированы на природные биомы.

Геномная революция

Еще один удар был нанесен геномной идентификацией микроорганизмов. Изначально для геномного анализа микроорганизмов молекулярными генетиками был выбран общий для всех бактерий участок рибосомальной РНК. В соответствии с различиями в последовательности нуклеотидов в этой нуклеиновой кислоте все бактерии были распределены по признаку филогенетического родства.

Вот тут-то и оказалось, что культурные штаммы и те бактерии, которых мы изучили, составляют порядка 5% всех бактерий, населяющих нашу планету. И, в отличие от культурных штаммов, об их свойствах и особенностях биохимии мы ничего не знаем.

Найдя соответствующую последовательность в геноме природного штамма, мы можем только разместить его на филогенетическом древе и предположить, что в природе он имеет те же свойства, что и ближайший родственный штамм чистой линии.

И что же дальше?

Похожая ситуация сложилась и с бактериями, живущими в глубине золотобывающих шахт. Оказалось, что это чистая линия микроорганизмов – потомки одной бактерии.

При этом эти организмы не растут на питательных средах, и вырастить колонию чистого штамма пока никому не удалось.

В развитии этой отрасли прикладного знания перед человечеством стоит множество вопросов. И не только биологических, но и этических. Насколько человек может изменить окружающий мир и не навредить ему? Вопрос остается открытым.

А искусственный биосинтез уже сегодня поставляет нам биогаз и биотопливо в виде высокомолекулярных углеводов природного происхождения (продукты жизнедеятельности бактерий, простейших грибов, которые перерабатывают биомассу наших отходов в топливо, энергию, химикаты).

Пахотные земли и пресная вода – сегодня это самый важный компонент из ограниченных природных ресурсов. Новые биотехнологии (биоремедиация) предлагает возможности использования микроорганизмов для восстановления их потенциальных возможностей и удаления загрязняющих факторов.

Человек всегда стремился не только познавать окружающий мир, но и использовать полученные сведения. Одним из объектов изучения являются чистые культуры бактерий.

Примерно так выглядит мир бактерий, которые окружают нас. Их размеры невообразимо малы, их формы ограничены палочками, шариками, спиралями или нитями. И как прикажете определять, какая именно бактерия перед нами? Как ее изучать?

Колонии микроорганизмов

Разбирая коробку с детскими игрушками, можно рассортировать их по определенным свойствам. Так, пуговицы легко нанизать на нитку, шарики хорошо катятся, из кубиков можно построить домик и т.д. Примерно так обстоит дело и с бактериями. Описать их по внешним признакам невозможно, но происходящие в них химические процессы всегда одинаковы для каждого вида.

Свойством микроорганизмов воспроизводить себе подобных в свое время воспользовался немецкий микробиолог Роберт Кох. Он начал сам выращивать нужные бактерии, добиваясь образования такого количества одинаковых клеток, которое можно было бы рассмотреть и изучить. Образование микроорганизмов, происходящих от одной материнской клетки, называют колонией.

В отличие от смешанной культуры чистая состоит из микроорганизмов только одного вида. Смешанную культуру выделяют из природной среды – почвы, воды, воздуха, а чистую культуру можно вырастить только в лабораторных условиях.

Как вырастить чистую культуру микроорганизмов

Чистой культурой называют совокупность микроорганизмов одного вида, выращенных на питательных средах из одной клетки. Чистые культуры бактерий имеют одинаковые:

морфологические свойства (форма и размеры);
биохимические свойства (набор ферментов, позволяющих осуществлять дыхание, питание, размножение).

Существует несколько методов выделения чистых культур:

Метод последовательных разведений (автор Л. Пастер) предполагает серию разведения в какой-либо питательной среде рабочего раствора (содержащего исследуемый материал) в различной концентрации. Как правило, линейка разведений включает пограничные и допустимые диапазоны контрольных штаммов (своего рода паспорт бактерий). Этот метод не слишком удобен и не дает возможность контролировать количество клеток при разведении.
Метод пластинчатых разведений (автор Р. Кох) основан на использовании плотной (желеобразной) питательной среды. Суть метода заключается в том, что исследуемый материал вносится в пробирку с еще не застывшей питательной средой, а затем смесь выливается на плоскую поверхность. Таким образом, колонии бактерий могут образовываться в глубине желеобразного слоя и быть изолированными друг от друга. Что значительно облегчает перенос колонии и выращивание чистой культуры.
Несколько усовершенствованный метод (автор Э. Дригальский) состоит в нанесении на питательную среду в чашке Петри исследуемого материала с помощью шпателя. Причем проводится одновременно несколько посевов одним и тем же инструментом в двух-трех чашках одновременно. В первом образце самая большая концентрация материала, а в следующем немного меньше и т. д. Это позволяет получить в последней чашке хорошо различимые изолированные колонии.

Чтобы получить действительно чистую культуру, нужно соблюсти множество условий, в которых происходит ее выращивание:

Различные методы посева (переноса материала на питательную среду) должны уберечь результат от посторонних включений. В качестве инструментов используют шпатель, иглу, ватный тампон, специальную бактериологическую петлю.
Питательная среда может быть синтетической или натуральной. По составу питательные среды разделяют на жидкие, полужидкие и плотные (в зависимости от содержания агар-агара). В средах общего назначения можно выращивать различные виды бактерий, но определенные микроорганизмы требуют специальных питательных сред, которые приготавливают на основе общих сред.
Важно выдерживать оптимальные условия для развития колонии – температуру, влажность, наличие или отсутствие воздуха.

Нужен ли бактериям кислород

Микроорганизмы разделяются по типу дыхания на аэробные и анаэробные. Аэробные бактерии (возбудители чумы, холеры, туберкулеза), как и мы с вами, используют кислород, содержащийся в воздухе, для процессов жизнедеятельности. Оптимальным условием для выращивания колонии таких микроорганизмов является содержание в атмосфере 21% кислорода.

Анаэробные бактерии тоже используют кислород, но получают его из процесса брожения – это так называемые облигатные анаэробные микроорганизмы (возбудители столбняка, ботулизма). Причем наличие свободного кислорода в окружающей среде может быть губительным для некоторых из них.

Стафилококки, сальмонеллы и другие бактерии приспособились переключать тип дыхания с использования молекулярного кислорода на процесс брожения и наоборот в зависимости от ситуации. Такие анаэробные бактерии называют факультативными.

Отдельная группа анаэробных бактерий (молочнокислые, азотфиксирующие) отлично размножаются при 2% кислорода, большая концентрация молекулярного кислорода замедлит либо вообще остановит рост колонии.

И, наконец, существуют капнеические анаэробные микроорганизмы, которым нужен не только кислород, но и углекислый газ (до 10%).

Выделять чистые культуры анаэробных бактерий значительно сложнее, чем аэробных. Забор материала рекомендуется проводить шприцем, что позволит изолировать бактерии, содержащиеся в образце, от действия атмосферного кислорода. Выделение чистой культуры нужно проводить в специальных вязких средах, причем вносить образец в глубину столбика питательной среды, а не растирать шпателем по поверхности.

Зачем нужны чистые культуры

Как видим, выделить чистую культуру бактерий не так-то просто. Зачем же это нужно и как ее использовать на практике? Чистая культура применяется:

в научных изысканиях по классификации микроорганизмов и передаче наследственной информации;
для определения возбудителей порчи пищевых продуктов;
при установлении диагноза инфекционных заболеваний;
для промышленного производства витаминов, антибиотиков, вакцин, ферментов, гормонов;
в пищевой промышленности при производстве хлеба, вина, пива (дрожжи), в молочной промышленности (молочнокислые бактерии).

Культура клонов имеет одинаковую генную наследственность, следовательно, ее можно исследовать как единый организм. В микробиологии клон идентичных клеток используется для изучения и идентификации молекул, решения вопросов клонирования тканей.

Что такое штамм

В исследовании микроорганизмов чистая культура позволяет дать бактерии название, описать ее свойства, выяснить сходство и различие с другими культурами. Эти особые свойства изучают и детально описывают.

Культуры микроорганизмов одного и того же вида, взятые из разных источников или из одного и того же источника, но в разное время, называют штаммами. Штаммы одного вида могут быть абсолютно идентичными или же различаться по отдельным признакам в пределах одного вида или рода.

Штаммы используют в биологии, в медицине при постановке диагноза, в пищевой промышленности при производстве вина или пива.

Вирусы могут иметь множество штаммов, некоторые из которых устойчивы к антибиотикам. Разработка вакцин опирается на существующие штаммы, но вирусы постоянно изменяются и лекарства перестают действовать. Ученые разрабатывают следующее поколение антибиотиков, вирусы снова мутируют и т. д. Как вырваться из этого замкнутого круга, наука пока не знает.

Применение чистых культур в пищевой промышленности

Как используют дрожжи для выпечки хлебобулочных изделий или производства сусла для пива, широко известно. Но есть еще довольно большая группа микроорганизмов, необходимых для производства вкусных и полезных напитков.

Одной из самых, пожалуй, востребованных бактерий является молочнокислая или лактобактерия. Ее способность вырабатывать антибактериальные вещества и поддерживать здоровую микрофлору кишечника делает молочнокислую бактерию незаменимой для здоровья человека.

Молочнокислые бактерии используют для производства кефира, йогурта, простокваши, ряженки, различных сыров. Попадая в кишечник, молочнокислые бактерии способствуют выработке биологически активных веществ, витаминов и ферментов, которые жизненно необходимы нашему здоровью.

Молочнокислые бактерии имеют иммуномодулирующие свойства, что не может не радовать, но они могут приносить не только пользу. Молочнокислые бактерии запускают процесс брожения, в результате которого образуется молочная кислота, что не всегда полезно для продуктов. В частности, молочнокислые бактерии, попавшие в пиво или вино, могут испортить эти продукты.

В виноделии невозможно получить оригинальный вкус продукта без использования штамма винных дрожжей. Дело в том, что на винограде образуется определенная природная микрофлора (включая и молочнокислые бактерии), дающая самый различный вкус при сбраживании.

Чтобы получить заранее заданный вкус напитка, предварительно обрабатывают виноград, уничтожая все патогенные микроорганизмы, а затем вводят штамм винных дрожжей, что гарантирует получение нужного результата.

Понятие чистой культуры бактерий сформировалось в ХХ веке. Чистая культура была основой микробиологических исследований на протяжении довольно долгого времени. Однако ее поведение в стерильных лабораторных условиях существенно отличается от поведения микроорганизмов в природных условиях. Взаимодействие химических процессов в естественных микробных сообществах до сих пор мало изучено. Но это никоим образом не умаляет значимости чистой культуры для научных исследований.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Читайте также: