В чем заключается сущность биологических методов выделения чистых культур патогенных микроорганизмов
Методы выделения чистых культур микроорганизмов
Метод Пастера (метод предельных разведений).Заключается в том, что из исследуемого материала делают ряд последовательных разведений в жидкой питательной среде. Для этого каплю посевного материала вносят в пробирку со стерильной жидкой средой, из нее каплю переносят в следующую пробирку и так засевают до 8…10 пробирок. С каждым разведением количество микробных клеток, попадающих в среду, будет уменьшаться и можно получить такое разведение, в котором во всей пробирке со средой будет находиться только одна микробная клетка, из которой разовьется чистая культура микроорганизма. Так как в жидких средах микробы растут диффузно, т.е. легко распределяются во всей среде, то изолировать одну микробную клетку от другой трудно. Таким образом, метод Пастера не всегда обеспечивает получение чистой культуры. Поэтому в настоящее время этот метод используется, главным образом, для предварительного уменьшения концентрации микроорганизмов в материале перед посевом его в плотную среду для получения изолированных колоний.
Методы механического разделения микроорганизмов с использованием плотных питательных сред.К таким методам относятся метод Коха и метод Дригальского.
Метод Коха (метод глубинного посева). Исследуемый материал вносят бактериологической петлей или пастеровской пипеткой в пробирку с расплавленной плотной питательной средой. Равномерно размешивают содержимое пробирки, вращая ее между ладонями. Каплю разведенного материала переносят во вторую пробирку, из второй – в третью и т.д. Содержимое каждой пробирки, начиная с первой, выливают в стерильные чашки Петри. После застывания среды в чашках, их помещают в термостат для культивирования.
Для выделения анаэробных микроорганизмов по методу Коха необходимо ограничить доступ кислорода к культуре. С этой целью поверхность глубинного посева в чашке Петри заливают стерильной смесью парафина и вазелина (1:1). Можно также оставлять посевной материал, тщательно перемешанный с агаризованной средой, непосредственно в пробирке. Ватную пробку при этом заменяют резиновой или заливают поверхность агара смесью парафина и вазелинового масла. Чтобы извлечь выросшие колонии анаэробных микроорганизмов, пробирки слегка нагревают, быстро вращая над пламенем горелки. Агар, прилегающий к стенкам, расплавляется, и столбик легко выскальзывает в подготовленную чашку Петри. Далее столбик с агаром разрезают стерильным скальпелем, колонии извлекают стерильной петлей или стерильной капиллярной рубкой и переносят в жидкую среду.
Метод Дригальского основан на механическом разделении микробных клеток на поверхности плотной питательной среды в чашках Петри. Каждая микробная клетка, фиксируясь в определенном месте, начинает размножаться, образуя колонию.
Для посева по методу Дригальского используют несколько чашек Петри, залитых плотной питательной средой. На поверхность среды вносят каплю исследуемого материала. Затем с помощью стерильного шпателя эту каплю распределяют по всей питательной среде (посев газоном).
Посев также можно проводить штрихом, используя бактериологическую петлю. Этим же шпателем или петлей осуществляют посев во вторую, третью и т.д. чашки. Как правило, в первой чашке после культивирования посева появляется рост микробов в виде сплошного налета, в последующих чашках содержание микроорганизмов снижается и образуются изолированные колонии, из которых отсевом можно легко выделить чистую культуру.
Таким образом, в первых секторах получается сплошной рост, а вдоль последующих штрихов вырастут обособленные колонии, представляющие собой потомство одной клетки.
В целях экономии сред и посуды можно пользоваться одной чашкой, разделив ее на сектора, и последовательно засевать их штрихом (метод истощающего штриха). Для этого материал берут петлей и проводят ею ряд параллельных штрихов сначала по поверхности первого сектора, а затем последовательно оставшимися на петле клетками засевают все другие сектора. При каждом последующем штрихе происходит уменьшение количества засеваемых клеток.
Метод выделения чистых культур с помощью химических веществ используется при изолировании культур микроорганизмов, устойчивых к определенным химическим веществам. Например, с помощью этого метода можно выделить чистую культуру туберкулезных микобактерий, устойчивых к действию кислот, щелочей и спирта. В этом случае исследуемый материал перед посевом заливают 15 % раствором кислоты или антиформином и выдерживают в термостате в течение 3…4 часов. После воздействия кислоты или щелочи клетки туберкулезной палочки остаются живыми, а все другие микроорганизмы, содержащиеся в исследуемом материале, погибают. После нейтрализации кислоты или щелочи обработанный материал высевают на плотную среду и получают изолированные колонии возбудителя туберкулеза.
Биологические методы выделения чистых культур патогенных микроорганизмов основаны на заражении исследуемым материалом лабораторных животных, восприимчивых к данному виду возбудителя. Если патогенный микроорганизм содержится в исследуемом объекте, то лабораторное животное заболевает и погибает. После вскрытия павшего животного из внутренних органов делают посевы на специальные среды, на которых вырастают чистые культуры выделяемых микробов.
Дата добавления: 2016-02-27 ; просмотров: 10842 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
В чем заключается сущность биологических методов выделения чистых культур патогенных микроорганизмов
1. Принципы и методы выделения чистых культур бактерий. Методы культивирования анаэробов. Внутривидовая идентификация бактерий (эпидемическое маркирование).
Выделение чистых культур микроорганизмов и последующее изучение их свойств, физиологических и биохимических процессов, ими осуществляемых – один из важнейших приемов микробиологического анализа. Чистая культура – это культура, содержащая только один вид микроорганизма.
Методы выделения чистых культур основываются на разделении микробных смесей на отдельные клетки. Эти методы условно можно разделить на несколько групп:
1. Методы, основанные на механическом разобщении отдельных клеток микробов в питательных средах (используют при первичном выделении микроорганизмов из материала).
2. Методы предварительной обработки исследуемого материала физическими или химическими факторами, оказывающими избирательное антибактериальной действие или избирательного подавления размножения сопутствующей микрофлоры различными факторами (например, при получении культур грамотрицательных бактерий в среды вносят антибиотики, подавляющие рост грамположительной микрофлоры).
3. Методы, использующие способность некоторых микроорганизмов быстро размножаться в организме чувствительных к ним лабораторных животных.
4. Выделение отдельных клеток под контролем глаза с помощью микроманипулятора.
Описанные методы не дают полной уверенности в чистоте выделенной культуры. Поэтому после выделения микроорганизмов в чистые культуры еще раз проверяют их чистоту. Для этого рассеивают их на плотные среды различного состава и наблюдают за характером и однородностью роста колоний. Одновременно проводят микроскопический контроль, при котором о чистоте культуры судят по однородности клеток в препарате.
Для выделения чистых культур патогенных микроорганизмов часто проводится заражение восприимчивых животных.
Чистые культуры сохраняются и поддерживаются в лабораториях, из них составляют коллекции микробных культур. Значение таких коллекций очень велико для развития микробиологии и связанных с ней отраслей науки и практики. Целью создания коллекции микробных культур является сохранение и поддерживание полезных свойств микроорганизмов – продуцентов БАВ, сохранение таксономических свойств эталонных культур, применяемых для идентификации вновь выделенных штаммов.
Сохранение жизнеспособности и поддержание свойств микроорганизмов в течение длительного времени сопряжено с большими трудностями. Поэтому ведутся непрерывные поиски наилучшего методов их хранения. Одним из первых и наиболее распространенных способов поддержания коллекций культур является метод периодических пересевов на свежие питательные среды. Однако по мере увеличения объема коллекцией это становится все более трудной задачей. Кроме того, в процессе пересевов микроорганизмов существенно изменяют свои свойства. Поэтому стали применять различные методы консервации культур: хранение на агаризованных питательных средах при температуре около 50C в замороженном состоянии, под слоем вазелинового масла. Применяется также лиофилизация – высушивание из замороженного состояния с последующим хранением запаянных ампул в холодильниках.
Сущность условий, необходимых для культивирования анаэробов, заключается в снижении парциального давления молекулярного кислорода.
1. Посев уколом в столбик сахарного агара.
2. Метод Виньял-Вейона: в расплавленный и остуженный до 50° С агар вносят исследуемую анаэробную культуру, перемешивают и засасывают в пастеровскую пипетку, конец которой запаивают. Через 24 — 48 часов столбике агара вырастают ясно видимые колонии микробов — анаэробов.
3. Метод Перетца. Исследуемый материал вносят в 3 пробирки с физиологическим раствором, а затем в 3 пробирки с остуженным до 50° С МПА. Содержимое пробирок перемешивают и выливают в 3 стерильные чашки Петри, на дно которых предварительно кладут стерильное предметное стекло, через 18-20 часов инкубации в термостате под пластинками стекла вырастают анаэробы.
1. Анаэростат — создание вакуумных условий.
2. Аппарат Киппа — замена воздуха индифферентным газом (водородом).
3. Среда Китт-Тароцци — содержит кусочки печени, обладающие высокой адсорбционной способностью, 0.5% глюкозы. Перед посевом среду кипятят на водяной бане не менее 15 минут, сверху заливают слоем вазелинового масла, чтобы предохранить посев от проникновения кислорода,
1. Прибор Омелянского — для поглощения кислорода используется пирогаллол.
Биологический метод Фортнера
Чашку Петри с толстым слоем агара делят на 2 половины на одну половину засевают облигатный аэроб — «чудесную» палочку, на другую половину чашки засевают исследуемую анаэробную культуру. Чашку заливают растопленным парафином. Через 24 — 48 часов в чашке вырастают аэробы, затем, когда запас кислорода исчерпывается, начинают размножаться анаэробы.
Фаготипирование — один из методов эпидемиологического маркирования. Применяется для выявления источника инфекции. Выделение бактерий одного фаговара от разных больных указывает на общий источник их заражения. Предварительно фаготируется.
При внутривидовой идентификации бактерий, т. е. при определении фаговара (фаготипа) бактерий с помощью фаготипирования, на чашку с плотной питательной средой, засеянную чистой культурой возбудителя в виде «газона», наносят капли различных диагностических типоспецифических фагов. Бактерии, чувствительные к фагу, лизируются (образуется стерильное пятно, «бляшка» или так называемая негативная колония фага).
На засеянные «газоном» стафилококки наносятся капли взвеси стафилококковых бактериофагов. Через сутки после инкубации в термостате видны стерильные зоны отсутствия роста бактерий (стерильные «бляшки») в результате размножения бактериофагов, вызывающих лизис этих бактерий.
Особенности и принципы выделения чистых культур бактерий
Свойства микроорганизмов, учитываемые при выделении культуры
Принципы биологического разъединения бактерий подразумевают учет особенностей жизнедеятельности микробов с целью выбрать наиболее оптимальные методы исследования. Выбранные методы должны соответствовать возбудителю по определенным параметрам.
Особенности бактериального посева мочи
Анализ, подразумевающий бактериальный посев мочи, предназначается для выявления, идентификации различных микроорганизмов, а также позволяет определить точную их концентрацию. Чтобы провести данную процедуру, мочу, которая является в данном случае основным биоматериалом, помещают в специальную среду питания, которая окажется для нее максимально благоприятной. Если после этого микроорганизмы не начнут расти, результат анализа является отрицательным.
Если же после проведения такого анализа концентрация микроорганизмов в моче окажется достаточно высокой для их размножения, то его результат, бесспорно, положителен.
Методики проведения оценки возбудителя
Для получения чистых культур бактериальных клеток применяется ряд методов. Каждый из них применяется в той или иной ситуации и имеет последовательные четкие этапы получения колоний возбудителя заболевания. Рассмотрим наиболее популярные.
Методика Пастера
Представляет собой разведение чистых культур в среде для бактериального роста (жидкой консистенции) до получения концентрации с 1 клеткой на объем жидкости. Данный метод выделения имеет важнейшее историческое значение.
Методика Коха
Известна также как методика «пластинчатых разводок». Представляет собой разведение материала для исследования в агаре (в расплавленном состоянии с температурой 48-50°С). Далее полученный состав разливают по чашкам Петри, где он должен застыть.
Посевы обычно проводят с 3-4 последних разведений, так как бактерий там уже мало. Таким образом, при росте микробов на питательной среде проявляются обособленные колонии микроорганизмов, которые рождаются из единственной материнской клетки. Затем из глубины агара можно выбрать изолированную колонию, и пересеять ее на свежую питательную среду. Следующий этап – идентификация и выделение возбудителя.
Методика Шукевича
Используется при необходимости выделить чистую культуру аэробов протея либо каких-либо других микробов, характеризующихся «ползучим» ростом. Сеют культуры на воду, конденсированную у основания скошенного агара.
Методика Дригальского
Способ Дригальского довольно широко используется в исследовании биологического материала путем разведения культур в пробирке с бульоном либо с физиологическим раствором.
Следующий этап: одну каплю полученного раствора при помощи стерильного шпателя из стекла распределяют равномерно по поверхности среды питания в 1-ой чашке. Потом, не прожигая шпатель на огне, делают им же посев на 2-ой и 3-ей чаше. Суть метода Дригальского заключается в том, что с каждым последующим посевом культур концентрация бактерий (аэробов) все меньше. На 3-ей чашке они распределяются довольно обособленно, каждая бактериальная клетка при этом дает клональные клетки (в виде изолированной колонии). Их пересевают на скошенный агар для накопления возбудителей.
Методика Вейнберга
Определенные затруднения вызывает выделение чистых культур анаэробных возбудителей, если микроорганизмы не гибнут при контакте с кислородными молекулами. Суть методики заключается в выведении анаэробных микробов (в составе материала) в слегка остывшей (45-50°С) расплавленной среде питания (агарозированной). Проводят 6-10 разведений. Затем идет следующий этап: необходимо быстро охладить состав в пробирке и залить ее поверхность смесью из масла вазелина и парафина, что препятствует проникновению воздуха и способствует развитию анаэробных условий.
При благоприятном посеве прорастают изолированные колонии на второй день, которые можно извлечь из пробирки путем ее нагревания при помощи горелки. Из разрезанного агарового столбика петлей набирают культуры для дальнейшего исследования. Полученные колонии размещают в жидкую питательную среду, на чем этапы выделения колонии анаэробных возбудителей можно завершить.
Методика Хангейта
Ее часто применяют для выделения аэробных микробов, обладающих высокой кислородочувствительностью. В проведении такого выделения культуры аэробов применяется методика вращения пробирок.
Методы засевания аэробных бактерий предполагают выведение их на агаризированной расплавленной среде. Наличие инертного газа в пробирке дает возможность вырастить изолированные колонны аэробных бактерий таким образом, что выделенные культуры аэробов хорошо можно увидеть даже невооруженным глазом на 2-3 день.
Микроманипулятор
Это методика выделения отдельных бактериальных клеток путем применения микроманипулятора. Микроманипулятор представляет собой специальный прибор, которым можно выловить из суспензии одну клетку, а также обеспечить возможность посева культуры в пробирку.
Дальнейшая идентификация возбудителя проводится с учетом всех перечисленных свойств возбудителя (аэробов и анаэробов), а также особенностей их взаимодействия с различными веществами.
Метод Дригальского: этапы выделения чистой культуры и ее идентификации
Методы выделения чистых культур аэробных бактерий
 |
Механического разобщения Биологические
Метод Пастера Метод Коха Биологический Физический
(имеет историческое (пластинчатых
значение) разводок) Химический Метод Щукевича
Посев петлей Посев шпателем
Методы выделения чистых культур (схема 11):
Методы механического разобщения основаны на разъединении микробов путем последовательного растирания исследуемого материала по поверхности агара.
а) Метод Пастера – имеет историческое значение, предусматривает последовательное разведение исследуемого материала в жидкой питательной среде методом переката
б) Метод Коха – метод пластинчатых разводок – основан на последовательном разведении исследуемого материала мясо-пептонным агаром с последующей разливкой пробирок с разведенным материалом в чашки Петри
в) Метод Дригальского – при посеве материала, обильно обсемененного микрофлорой, используют 2–3 чашки для последовательного посева шпателем.
г) Посев петлей параллельными штрихами.
Биологические методы основаны на биологических свойствах возбудителей.
а) Биологический – заражение высокочувствительных животных, где микробы быстро размножаются и накапливаются.
В одних случаях, этот метод является единственным, позволяющим выделить культуру возбудителя от больного человека (например, при туляремии),в других случаях – он более чувствителен (например, выделение пневмококка на белых мышах или возбудителя туберкулеза на морских свинках).
б) Химический – основан на кислотоустойчивости микобактерий. Для освобождения материала от сопутствующей флоры, его обрабатывают раствором кислоты.
Вырастут только туберкулезные палочки, так как кислотоподатливые микробы погибли под действием кислоты.
в) Физический метод основан на устойчивости спор к нагреванию. Для выделения культуры спорообразующих бактерий из смеси материал прогревают при 80°С и засевают на питательную среду. Вырастут только споровые бактерии, так как споры их остались живыми и дали рост.
г) Метод Щукевича – основан на высокой подвижности вульгарного протея, способного давать ползучий рост.
Методика пересева из колоний на скошенный агар и МПБ:
а) Пересев из колоний на скошенный агар
Приоткрывают крышку чашки, прокаленной остуженной петлей снимают часть отдельной колонии, открывают пробирку со стерильным скошенным агаром, держа ее в левой руке в наклонном положении, так, чтобы можно было наблюдать поверхность среды.
Переносят петлю с культурой в пробирку, не прикасаясь к стенкам, растирают по питательной среде, скользя по поверхности от одного края пробирки к другому, поднимая штрихи до верхушки среды – посев штрихом. Пробирку закрывают и, не выпуская из рук, подписывают название посеянного микроба и дату посева.
б) Пересев из колонии на мясо-пептонный бульон
Техника пересева на МПБ в основном такая же, как и при посеве на плотную среду.
При посеве на МПБ петлю с находящимся на ней материалом погружают в среду. Если материал вязкий и с петли не снимается, его растирают на стенке сосуда, а затем смывают жидкой средой. Жидкий материал, набираемый стерильной пастеровской или градуированной пипеткой, вливают в питательную среду.
В результате самостоятельной работы студент должен знать:
Методы выделения чистой культуры микроорганизмов
2. Методы культивирования микроорганизмов
1. Навыки соблюдения правил противоэпидемического режима и техники безопасности
Обеззараживать материал, проводить обработку рук
3. Приготовить препараты из колоний бактерий
4. Микроскопировать колоний
5. Окрашивать по Граму микроорганизмы
Методы выделения чистых культур (продолжение). Ферментативная активность бактерий и методы ее изучения.
Коварная кишечная палочка
Наглядным примером использования бактериальных культур в медицине может стать кишечная палочка. С одной стороны, микроорганизмы группы кишечной палочки постоянно присутствуют в организме человека и животных, т.е. являются частью нормальной микрофлоры кишечника. С другой стороны, некоторые штаммы могут не только представлять опасность для здоровья, но и привести к смертельному исходу у людей с ослабленным иммунитетом (старики, маленькие дети).
Безвредные штаммы кишечной палочки, обитающие в организме хозяина, синтезируют необходимые витамины и «сражаются» с патогенными бактериями, попадающими в кишечник, отбирая у них пищу и жизненное пространство. Однако та же кишечная палочка отвечает за развитие:
Важной задачей является определение типа кишечной палочки и количества этих бактерий в организме человека. Для этого берутся анализы мочи, кала, мазок из влагалища, гноя, рвотных масс
Затем проводят выделение чистой культуры бактерий. Определить патогенность (опасность для здоровья) колонии микроорганизмов по внешнему виду достаточно сложно, ведь в нормальной микрофлоре тоже присутствует кишечная палочка. Поэтому изучают не только морфологию (форму и строение), но и биохимические свойства (процесс жизнедеятельности, влияние на окружающую среду). Затем полученные результаты сравнивают с имеющимися данными о «поведении» патогенных бактерий и назначают лечение.
Кроме того, микробиология научилась использовать свойства кишечной палочки для определения загрязнения окружающей среды. Дело в том, что кишечная палочка выводится из организма человека и животных вместе с фекальными массами. В случае попадания стоков в водоемы есть риск появления патогенных бактерий в обычной водопроводной воде, что может привести к серьезным эпидемиям.
Чтобы избежать подобного сценария, санитарно-эпидемиологическая служба регулярно берет образцы для лабораторных анализов. Именно кишечная палочка служит надежным индикатором чистоты воды. От того, какое количество бактерий одного вида будет найдено в образце, зависит показатель чистоты. Более того, анализируя полученные результаты можно даже определить источник загрязнения, то есть выяснить, кто является «поставщиком» бактерий: человек или животные.
Бактериальные культуры: чистые против смешанных
В микробиологии культурой бактерий называют популяцию микроорганизмов, растущую на питательной среде, которая используется в научных и медицинских целях. Различают:
Чистая культура используется:
Смешанная культура дает определение о поведении микробов «в естественной среде». То есть ученые получают возможность проследить за взаимодействием бактерий различного вида, появлением новых свойств, присущих микроорганизмам, только в «сожительстве» с другими видами. В отличие от математических законов в случае со смешанной культурой ее свойства не являются суммой свойств микробов, входящих в нее. Напротив, свойства такой субстанции могут сильно отличаться от характеристик составляющих ее микроорганизмов при их посеве и культивировании в изоляции (чистая культура).
Несмотря на то что выведение чистых культур стало мощным толчком в развитии микробиологии (и до сих пор является ее основным инструментом), смешанные культуры дают более полную картину окружающего мира, так как в природе скопления бактерий одного и того же вида обязательно контактируют с различными микроорганизмами, находящимися по соседству
Особую важность определение смешанной культуры приобретает в медицине, при исследовании взаимодействия различных инфекций с микрофлорой организма
То есть определение заболевания основано на выведении чистых культур, а для полного изучения болезни в развитии необходимо исследовать смешанные культуры.