Физиология бактерий (питание, дыхание, размножение).Классификация питательных сред .Рост бактерий на питательных средах

1. ЗАНЯТИЕ 2: 1) Физиология бактерий (питание, дыхание, размножение); 2) Классификация питательных сред; 3) Рост бактерий на

питательных средах;
4) Стерилизация и дезинфекция;
5) Культивирование аэробов и факультативных анаэробов
ДЛЯ СТУДЕНТОВ МЛ
ПОДГОТОВИЛА СТАРШИЙ ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, К.Б.Н.,
ШАРОВА ИРИНА НИКОЛАЕВНА
2023

2.

Слайд1
Тема 1: ПИТАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ
Основными физиологическими функциями микроорганизмов, необходимыми
для их жизнедеятельности, роста и размножения, являются питание, брожение
и/или дыхание. Эти процессы участвуют в микробном метаболизме,
обеспечивая микробную клетку необходимыми питательными веществами (из
них микробы синтезируют составные части своего тела) и энергией ( её
получают путем окисления и восстановления различных веществ).
Способы питания
большинство животных, включая человека, способны
заглатывать и переваривать плотные частички пищи в специализированных
органах (пищеварительные вакуоли, ЖКТ).
● есть бактерии-голозои, которые способны утилизировать «твердую
пищу» с помощью внешнего питания, реализуемого вне клеток. Для этого они
имеют мощный ферментативный набор → контакт пищевых ферментов с
субстратом приводит к образованию простых водорастворимых молекул,
проникающих через клеточную стенку в цитоплазму.
2. ГОЛОФИТНЫЙ – характерен для растений и бактерий.
● бактерии – голофиты не способны захватывать твердые объекты;
утилизируют питательные вещества в виде простых молекул в водных
растворах.
1. ГОЛОЗОЙНЫЙ -

3.

Слайд 2
Питание микроорганизмов (продолжение)
2. По характеру использования углерода и источника энергии бактерии подразделяются на:
▪ Фототрофы - бактерии, для которых источником энергии является свет;
▪ Хемотрофы - извлекают энергию из веществ окружающей среды в ходе окислительновосстановительных реакций;
▪ Аутотрофы – бактерии, использующие в качестве углерода СО2
▪ Гетеротрофы – бактерии, которые нуждаются для своего питания в органическом углероде
(углеводы, жирные кислоты).
- сапрофиты – способны усваивать мертвые органические вещества;
- паразиты – могут жить только за счет других живых организмов; являются патогенными
и условно-патогенными;
Облигатные паразиты: способны существовать только внутри живой клетки (риккетсии, хламидии, вирусы,
микоплазмы, некоторые простейшие);
Факультативные паразиты: могут жить как вне, так и внутри живой клетки (микробы дизентерии,
гонококк)
3. По типу питания бактерии дифференцируют на:
▪ фотоаутотрофы – источником энергии для них является солнечный свет, а источником углерода
- СО2;
▪ фотогетеротрофы – источником энергии служит свет, источником углерода – органические
соединения;
▪ хемоаутотрофы - источником энергии для них являются восстановленные неорганические
соединения, источником углерода - СО2;

4.

Слайд 3
ПОСТУПЛЕНИЕ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В
БАКТЕРИАЛЬНУЮ КЛЕТКУ
Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ) - важнейший структурный элемент у всех известных
живых существ; является барьером для обмена веществами между клеточным содержимым и внешней
средой. Т.к. живая материя не может поддерживать свое существование в полной изоляции от внешней
среды – необходимы системы специфического трансмембранного транспорта молекул. Поскольку у бактерий отсутствует эндоцитоз и экзоцитоз, поэтому транспорт через ЦПМ является практически
единственным способом их обмена веществами с окружающей средой.
I.
ПАССИВНЫЙ ТРАНСПОРТ – не требует затрат энергии и всегда протекает по градиенту
концентраций (из области большей концентрации в область меньшей):
▪ простая диффузия через мембраны наблюдается для малых неполярных молекул (вода, мочевина,
углекислый газ);
▪ облегченная диффузия – происходит с участием специфических трансмембранных белков пермеаз.
Они распознают и связывают молекулу субстрата на внешней стороне мембраны и переносят через
мембрану. Главное свойство пермеаз – способность проходить через мембрану как с присоединенной
молекулой субстрата, так и без нее. Проходит по градиенту концентраций; протекает со значительно
более высокой скоростью.
II. АКТИВНЫЙ ТРАНСПОРТ- происходит перенос веществ против градиента концентраций с
затратой энергии;
▪системы первичного активного транспорта – осуществляют с использованием энергии АТФ;
▪ системы вторичного активного транспорта – одновременно переносят два вещества – одно по
градиенту концентраций, другое – против него.
Активный транспорт используется для переноса в клетки большого количества субстратов аминокислот, витаминов, некоторых углеводов, а также для выкачивания из клеток антибиотиков и др
чужеродных низкомолекулярных веществ (ксенобиотиков).

5.

Слайд 4
КЛАССИФИКАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД
( основа бактериологического метода)
I. По происхождению:
1 - Естественные
2 – Искусственные
II. По составу:
1 – простые
2 – сложные
III. По консистенции:
1 – жидкие
2 – плотные (твердые)
3 – полужидкие
IV. По назначению
1 – универсальные
2 – элективные (избирательные)
3 – селективные
4 – дифференциально-диагностические
5 - консервирующие
Требования, предъявляемые к
питательным средам:
1. Оптимальное содержание питательных веществ в легкоусвояемой форме
(органические источники углерода,
минеральных солей, факторы роста);
2. Адекватные для соответствующей
группы микроорганизмов значение рН
и
окислительно-восстановительного
потенциала;
3. Достаточное содержание воды;
4. Стерильность.

6.

Слайд 5
КЛАССИФИКАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД (продолжение):
I.По происхождению:
• естественные: готовят из натуральных продуктов - овощей (картофель, морковь), молока,
яиц, сыворотки крови и пр.;
• искусственные – содержат переработанные
естественные продукты (МПБ, мясную воду,
мясной перевар); вещества, полученные из
этих продуктов (пептон, дрожжевой экстракт)
и различные добавки (агар-агар→ МПА);
• синтетические – готовят из химически
чистых соединений с точно известным
количественным и качественным составом
(Ак, углеводы,витамины, минеральные соли и
др.);
• полусинтетические – основу составляют
синтетические среды, к которым добавляют
казеиновый, дрожжевой, грибной гидролизаты.
Мясо-пептонный бульон (МПБ)
Мясо-пептонный агар (МПА)

7.

Слайд 6
КЛАССИФИКАЦИЯ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД (продолжение):
II. По составу:
- простые (минимальный агар, МПА,
МПБ, пептонная вода)
- сложные (МПА, МПБ + ингредиенты
(глюкоза, кровь, желчь, куриные яйца,
различные соли, индикаторы и т.п.).
III. По консистенции:
- Жидкие (МПБ, пептонная вода)→ для
накопления биомассы микроорганизмов;
-
Полужидкие (МПБ, пептонная вода +
-
0,2-0,5% агар-агара)→ для изучения
подвижности микроорганизмов;
Плотные (твердые) МПА (МПБ,
пептонная вода +2-3% агар-агара) – для
получения изолированных колоний.

8.

Слайд 7
Классификация питательных сред
(продолжение):
IV. По назначению:
1) дифференциально-диагностические • среда Гисса – предназначена для
- позволяют отличить (дифференцировать)
изучения ферментативных (сахаролиодни роды и виды м/о от других по характеру
тических) свойств и идентификации
их ферментативной активности).
выделенной чистой культуры.
• среда Эндо:
Lac+ (цветные колонии)→ непатогенные;
Lac- (бесцветные колонии) – патогенные
(NB)

9.

Слайд 8
Классификация питательных сред
(продолжение)
2) Элективные (избирательные,
Примеры:
селективные) – обеспечивают опти• Желточно-солевой агар (ЖСА) мальные условия для выделения опреэлективен для стафилококков- NaCl (10%,
деленного м/о из исследуемого матедля остальных - 0,5%);
риала, содержащего сопутствующую
• Желчный бульон - элективен для сальмонелл; 10% желчь– стимулирует их размикрофлору, для которой создают
витие, одновременно тормозит рост
неблагоприятные условия
сопутствующих микробов.
3) Универсальные - МПА, МПБ;
4) Консервирующие

10.

Слайд 9
РОСТ БАКТЕРИЙ НА ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕДАХ
Бактерии, засеянные в определенный объем
жидкой среды, размножаются до тех, пор, пока
не наступит истощение среды и накопление
токсических продуктов жизнедеятельности, после
чего рост прекращается. Такая культура
называется «периодической».
Размножение бактерий в периодической культуре
графически представлено в виде кривой роста,
которая отражает зависимость числа живых
клеток от времени культивирования.
На этой кривой выделяют несколько фаз:
1. Лаг-фаза – период адаптации культуры к питательной среде и условиям культивирования;
необходима для синтеза индуцибельных ферментов и других изменений физиологии микробных
клеток.
2. Экспоненциальная (логарифмическая) фаза
– характеризуется интенсивным делением клеток
и увеличением бактериальной популяции в
геометрической прогрессии. В эту фазу
определяется время генерации культуры – время,
за которое концентрация микробных клеток
удваивается.
3. Стационарная фаза – период, в который
концентрация бактерий достигает максимального
значения, и скорость образования новых клеток
соответствует скорости гибели бактерий.
4. Фаза отмирания – гибель бактериальной
популяции вследствие нехватки питательных
веществ и токсического действия продуктов
метаболизма.
Визуальным проявлением роста микроорганизмов на
жидких питательных средах является помутнение среды,
выпадение осадка, либо формирование пленки на
поверхности, на плотных средах – образование колоний.

11.

Слайд 10
Тема 2. СТЕРИЛИЗАЦИЯ (обеспложивание)
• Асептика – комплекс мероприятий,
направленных на предупреждение
возможного попадания м/о в организм
человека
при
медицинских
вмешательствах и с госпитальных
условиях, а также предотвращения
контаминации (попадание, обсеменение) микроорганизмами стерильных
объектов внешней среде.
Основные методы стерилизации и
дезинфекции
А. – Термические методы:
1) Тепловая стерилизация:
• прокаливание;
• кипячение;
• стерилизация паром под давлением
(автоклавирование);
• паровая стерилизация текучим паром
(тиндализация);
• стерилизация сухим жаром;
• пастеризация
2). Холодная стерилизация:
ᵧ
• ионизирующая радиация (гамма - излучение;
• УФ-облучение;
• фильтрование
Б. – Дезинфекция (обеззараживание)
– уничтожение или значительное
снижение численности патогенных и
условно-патогенных м/о во внешней
среде. (NB
- споры
бактерий
остаются жизнеспособными)
В. – Антисептика – уничтожение или
резкое снижение количества патогенных
м/о на поверхности тела человека и в
полостях организма (этиловый спирт,
раствор
перекиси
водорода,
борной
кислоты, перманганата калия)

12.

Слайд 11
Тема 3. ВЫДЕЛЕНИЕ ЧИСТЫХ КУЛЬТУР БАКТЕРИЙ
(аэробов и факультативных анаэробов)
●Чистая культура – это совокупность микроорганизмов, полученных in vitro на питательной
среде из одной микробной клетки; они считаются
генетически идентичными и схожими по
биологическим свойствам (морфологическим,
культуральным, биохимическим).
● Выделение чистой культуры – обязательный
этап бактериологического исследования.
● Метод Дригальского – осуществляется в 3
этапа:
1 этап: рассев исследуемого материала по
поверхности плотной питательной среды для
получения изолированных колоний→инкубация в
термостате 37ºС, 18-24 ч; перед посевом
микроскопия исследуемого материала; ЦЕЛЬполучение изолированных колоний.
2 этап: изучение выросших колоний (макро- и
микроскопическое) с последующим отбором и
пересевом колоний на косой агар для получения
чистой культуры→ инкубация в термостате 37ºС,
18-24 ч; ЦЕЛЬ – получение чистой культуры.
3 этап: выросшие колонии микроскопируют для
подтверждения того, что это чистые культуры.
●ЦЕЛЬ: Полученные чистые культуры
идентифицируют до вида. (см. таблицу
«Идентификация чистой культуры»-слайд 14

13.

Слайд 12
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ
ЗАНЯТИЯ
1. Химический состав бактериальной клетки. Роль воды, минеральных солей,
белков, нуклеиновых кислот, липидов, углеводов в жизнедеятельности бактерий.
2. Понятие о метаболизме бактерий. Подразделение микроорганизмов в зависимости от источника энергии и питательного субстрата.
3. Питание микроорганизмов. Механизмы переноса питательных веществ из
внешней среды в клетку: пассивная и облегченная диффузия, активный транспорт.
4. Потребность микроорганизмов в факторах роста, их химическая природа и роль в
метаболизме клетки. Прототрофы и ауксотрофы.
5. Основные требования, предъявляемые к питательным средам; их подразделение
по происхождению, консистенции, составу, назначению. Примеры, применение.
6. Методы выделения чистых культур бактерий (аэробов и факультативных
анаэробов, их назначение. Методы, основанные на принципе механического
разобщения микробов, примеры. Методы, основанные на использовании
биологических свойств выделяемых микроорганизмов, примеры.
7. Метод выделения чистых культур бактерий по Дригальскому, основные этапы и
цели каждого этапа.
8. Изучение культуральных свойств микроорганизмов, Характер роста на жидких и
плотных питательных средах. Методика изучения изолированных колоний.

14.

Слайд 13
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ПО ТЕМЕ
ЗАНЯТИЯ (продолжение)
9. Размножение бактерий: бинарное деление. Кривая роста микробной популяции
в жидкой среде; характеристика фаз (периодов).
10. Стерилизация, определение. Методы стерилизации и применяемая
аппаратура.
Термические
методы
стерилизации,
их
характеристика,
стерилизуемые материала. Методы холодной стерилизации, характеристика.
Химическая стерилизация.
11. Дезинфекция, определение. Применяемые дезинфицирующие вещества.
12. Понятия «Асептика» и «Антисептика». Примеры антисептиков в зависимости
от цели применения.

15.

Слайд 14 ВЫДЕЛЕНИЕ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ АНАЭРОБОВ

16.

Слайд 15 ИДЕНТИФИКАЦИЯ
ВЫДЕЛЕННОЙ ЧИСТОЙ КУЛЬТУРЫ