2. 1.3. Химический состав бактерий

В состав бактерий, как и других микробов, входят вода, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, минеральные веще­ства.

Вода — основной компонент бактериальной клетки, состав­ляющий около 80 % ее массы. В спорах количество воды умень­шается до 18—20 %. Вода является растворителем для многих веществ, а также выполняет механическую роль в обеспечении тургора. При плазмолизе — потере клеткой воды в гипертони­ческом растворе — происходит отслоение протоплазмы от кле­точной оболочки. Удаление воды из клетки (высушивание) при­останавливает процессы метаболизма. Большинство бактерий хорошо переносит высушивание, но при недостатке воды они не размножаются. Высушивание в вакууме из замороженного состояния (лиофилизация) также прекращает размножение и способствует длительному сохранению бактерий.

Белки составляют 40—80 % сухой массы бактерий. Они оп­ределяют важнейшие биологические свойства бактерий. Молеку­лы этих белков обычно состоят из сочетаний 20 остатков обыч­ных аминокислот. Кроме того, в состав бактерий входит диа- минопимелиновая кислота (ДАП), отсутствующая в клетках человека и животных. Бактерии содержат более 2000 различных белков, находящихся в структурных компонентах и участвую­щих в процессах метаболизма. Большая часть белков обладает ферментативной активностью. Белки бактериальной клетки обус­ловливают антигенность и иммуногенность, вирулентность, видовую принадлежность бактерий.

Нуклеиновые кислоты бактерий выполняют функции, анало­гичные таковым нуклеиновых кислот эукариотических клеток: молекула ДНК в виде хромосомы обусловливает наследствен­ность, РНК (информационная, или матричная, транспортная и рибосомная) участвуют в биосинтезе белка.

Бактерии можно характеризовать (таксономически) по со­держанию суммы гуанина и цитозина (Г и Ц) в молярных про­центах (М%) от общего количества оснований ДНК. Более точной характеристикой микроорганизмов является гибридизация их ДНК. Основой метода гибридизации ДНК является способность денатурированной (однонитевой), «расплетенной» ДНК ренату- рироваться, т.е. соединяться с комплементарной нитью ДНК и образовывать двухцепочечную молекулу ДНК.

Углеводы бактерий представлены простыми веществами (моно- и дисахаридами) и комплексными соединениями. Полисахариды часто входят в состав капсул. Некоторые внутриклеточные по­лисахариды (крахмал, гликоген и др.) являются запасными пи­тательными веществами клетки.

Липиды входят в состав цитоплазматической мембраны и ее производных, а также клеточной стенки бактерий, например наружной мембраны, где, кроме бимолекулярного слоя липи­дов, имеется ЛПС. Липиды могут выполнять в цитоплазме роль запасных питательных веществ. Липиды бактерий представлены фосфолипидами, жирными кислотами и глицеридами. Наиболь­шее количество липидов (до 40 %) содержат микобактерии ту­беркулеза.

Минеральные вещества бактерий обнаруживают в золе после сжигания клеток. В большом количестве выявляются фосфор, калий, натрий, сера, железо, кальций, магний, а также мик­роэлементы (цинк, медь, кобальт, барий, марганец и др.). Они участвуют в регуляции осмотического давления, pH среды, окис- лительно-восстановительного потенциала, активируют фермен­ты, входят в состав ферментов, витаминов и структурных ком­понентов микробной клетки. Например, железо входит в состав ферментов, участвующих в окислительно-восстановительных ре­акциях; магний — в состав рибосом.

1.4. см м 1 в 2

2. ПИТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ

Питательной средой в микробиологии называют среды, содержащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышлен­ных условиях.

Любая питательная среда должна отвечать следующим требованиям: содержать все необходимые для размноже­ния определенных микроорганизмов вещества в легкоусвоя­емой форме, иметь оптимальную влажность, вязкость, pH, быть изотоничной и по возможности прозрачной. Каждую сре­ду стерилизуют определенным способом в зависимости от ее состава.

Ряд питательных сред готовят непосредственно в микро­биологических лабораториях из продуктов животного или растительного происхождения (говяжье мясо, молоко, яйца, сыворотка крови, овощи, дрожжи, казеин) или из искусствен­но полученных из этих продуктов веществ (пептон, амино- пептид, дрожжевой и кукурузный экстракты).

Большое значение имеет наличие в питательной среде ростовых факторов, которые играют роль катализаторов мета­болических процессов, главным образом витаминов группы В, никотиновой кислоты и др.

Но консистенции питательные среды могут быть плотными, жидкими и полужидкими Плотные среды гото­вят путем добавления к жилкой среде 1,5—2% агара, полу­жидкие— 0,3—0,7% агара, который представляет собой продукт переработки особого вида морских водорослей и в застыв­шем состоянии придает среде плотность. Агар плавится при температуре 80—86°С и затвердевает при температуре около 40°С.

В некоторых случаях для получения плотных питатель­ных сред используют желатин (10—15%). Такие естественные среды, как свернутая сыворотка крови, свернутый яичный белок, сами по себе являются плотными.

В бактериологической практике чаще всего используют сухие питательные среды, которые изготовляются в промышлен­ных масштабах — триптические гидролизаты дешевых непище­вых продуктов (рыбные отходы, мясокостная мука, технический казеин) и питательный агар. Сухие среды могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке и имеют относительно стандартный состав.

По целевому назначению питательные среды де­лят на основные, элективные и дифференциально-диагности­ческие.

К основным относятся среды, применяемые для выращи­вания многих бактерий. Это триптические гидролизаты рыб­ных продуктов или казеина, из которых готовят жидкую среду — питательный бульон и плотную — питатель­ный агар. Такие среды служат основой для приготовления более сложных: сахарных, кровяных, сывороточных и других комбинированных, удовлетворяющих пищевые потребности более требовательных патогенных бактерий. В качестве основных иногда используют синтетические питательные среды, приготовленные из навесок определенных минеральных солей, к которым добавляют аминокислоты, витамины, глюкозу. К ним также можно добавлять пептон, кукурузный или дрожжевой экстракт и другие питательные вещества. Синте­тические среды чаще всею применяют в научно-исследова- телъекой практике, а синтетические среды с упомянутыми экстрактами — в микробиологической промышленности при получении антибиотиков, вакцин и других препаратов.

Элективные питательные среды предназначены для изби­рательного выделения и накопления микробов определенного вида из материалов, содержащих разнообразную посторон­нюю микрофлору. Создавая элективные для определенных микробов питательные среды, исходят из биологических особенностей, которые отличают данные микробы от боль­шинства других. Например, избирательный рост стафилококка наблюдается при повышенной концентрации хлорида натрия, холерного вибриона — в щелочной среде и т. д.

Дифференциально-диагностические питательные среды при­меняются для разграничения отдельных видов (или групп) микроорганизмов. Принцип построения дифференциально-диаг­ностических сред основан на том, что разные виды бакте­рий различаются между собой по биохимической активности и имеют неодинаковый набор ферментов, расщепляющих субстраты, входящие в состав питательной среды. В состав дифференциально-диагностической среды входят следующие основные компоненты: а) основная питательная среда, обеспе­чивающая размножение бактерий; б) определенный химический субстрат (например, лактоза), различное отношение к которо­му является диагностическим признаком для данного микро­ба; в) цветной индикатор (например, индикатор Андреде), изменение цвета которого свидетельствует о биохимической реакции и наличии данной ферментной системы у исследуе­мого микроорганизма. Дифференциально-диагностические сре­ды широко используются в лабораторных микробиологических диагностических исследованиях для дифференциации и идентификации бактерий.