Что такое чистая культура микроорганизмов
Чистая культура
Чи́стая культу́ра (или аксеничная культура) — совокупность микроорганизмов одного вида, имеющие одинаковые морфологические, биохимические и культуральные свойства.
Чистые культуры используются при:
Для получения чистых культур дрожжей, микроскопических грибов и микроорганизмов используются:
Ссылки
Полезное
Смотреть что такое «Чистая культура» в других словарях:
чистая культура — см. культура чистая. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) Чистая культура совокупность микробов одного вида или варианта, полученная из одного образца материала и содержащаяся в определенном объеме среды… … Словарь микробиологии
чистая культура — Культура микроорганизма одного вида на питательной среде. [ГОСТ 21507 81] Тематики защита растений … Справочник технического переводчика
чистая культура — pure culture “чистая” культура. Kультура, включающая только один вид (генотип) организмов и, соответственно, не содержащая каких либо гибридных форм. (Источник: «Англо русский толковый словарь генетических терминов». Арефьев В.А., Лисовенко Л.А … Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.
ЧИСТАЯ КУЛЬТУРА — культура клеток одного вида организмов, выращенная на питательных средах … Словарь ботанических терминов
АЛЬГОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТАЯ КУЛЬТУРА — культура, содержащая только одну систематическую форму водорослей, но не очищенная от бактерий и грибов … Словарь ботанических терминов
культура чистая — культура, состоящая из микробных клеток одного вида. По способу получения представляет собой потомство (клон) одной клетки. То же, что и культура аксеничная. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
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 — культура микроорганизмов, 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… … Ветеринарный энциклопедический словарь
культура естественно-чистая — (ЕЧК – общепринятое сокращение) – культура, представляющая собой природную устойчивую ассоциацию различных микроорганизмов, возникшую в определенных условиях среды. Характеризуется стабильным составом видов и установившимися взаимоотношениями… … Словарь микробиологии
Культура Боснии и Герцеговины — Культура Боснии и Герцеговины культура коренных народов Боснии и Герцеговины и её государств предшественников, ведшие старинным обычаям и культурному быту. Содержание 1 Изобразительное искусство 1.1 Музыка … Википедия
Чистые культуры: понятие, определение, выделение, среда, получение и использование
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.
«Охотники за микробами» и агар-агар
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
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:
Для чего это необходимо
Чистые культуры применяются:
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
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?
Пока еще в будущем секвенирование генома бактерии по одной единственной клетке. Сегодня пока это дорого и очень сложно. И поэтому чистые линии остаются «золотым запасом» микробиологии.
Хотя сложности остаются. Например, совсем недавно были исследованы бактерии «черных курильщиков», расположенных на дне океана. Микроорганизм описали и секвенировали его геном без выделения чистой культуры.
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.
Новости биотехнологии
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.
Но уже сегодня биотехнологии внедряются в нашу жизнь. Так, уже сегодня выведены штаммы бактерий, которые способны питаться пластиком и разлагать его. Пока они делают это медленно. Но ученые работают над их геномом. Никого уже не удивляет, что весь человеческий инсулин нам «изготавливают» генномодифицированные бактерии кишечной палочки.
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.
Как увидеть невидимое, или Как вырастить чистую культуру бактерий
Человек всегда стремился не только познавать окружающий мир, но и использовать полученные сведения. Одним из объектов изучения являются чистые культуры бактерий.
Представьте себе большую коробку с детскими кубиками, пластмассовыми детальками от конструктора, пуговицами разного размера и формы, стеклянными шариками, камешками, веточками и прочими «драгоценными» для ребенка вещами. Легко ли взрослому человеку разобраться в таком «богатстве»?
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.
Выращивают колонии бактерий на том, что в микробиологии называется «твердая среда». На самом деле это желеобразный раствор агар-агара. На него наносят раствор, содержащий нужные клетки. Определенная концентрация клеток в жидкости приводит к тому, что на какой-то участок попадает всего одна клетка (родительская), которая и начинает активно размножаться, образуя колонию. Выращенную совокупность клеток переносят в жидкую среду, где отсутствуют клетки других видов, получая в результате чистую культуру бактерий.
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:
Существует несколько методов выделения чистых культур:
Чтобы получить действительно чистую культуру, нужно соблюсти множество условий, в которых происходит ее выращивание:
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:
Отдельная клетка слишком мала для исследования, ее невозможно даже толком рассмотреть. Однако из нее можно получить клон (греч. «отпрыск») – огромное количество совершенно одинаковых микроорганизмов, образовавшихся из единичной клетки путем бесполого размножения.
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.
Что такое бактериальная культура, или Воспитание «ручных» микроорганизмов
Мир вокруг нас просто кишит различными микроорганизмами. Они есть в воздухе, воде, почве, в нашем организме, они способны выживать даже в открытом космосе. Как же изучать и идентифицировать бактерии одного вида, как исследовать болезнетворные вирусы? Проблема в том, что микроорганизмов просто невероятно много, и все они разные. Но скопление (популяцию, колонию) бактерий одного и того же вида можно рассматривать как единый организм, что значительно упрощает определение и изучение микробов. Культура бактерий и есть такое искусственно выведенное с помощью посева скопление микроорганизмов.
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.
Выделение чистых культур
Как уже было сказано, чистая культура – многочисленное потомство одной-единственной клетки. Возникает вопрос: как же изолировать эту самую клетку? Ведь в образце, взятом для лабораторного анализа, находится огромное множество бактерий, причем необязательно одного и того же вида.
Для выведения чистой культуры существует несколько различных методов:
Кроме этих, есть еще несколько специальных методов, применяемых для микроорганизмов, гибнущих на открытом воздухе или проводимых с помощью современной высокоточной техники.
Выделенные культуры бактерий одного и того же вида тщательно консервируют (высушивают, изолируют от атмосферы, подвергают заморозке и т. д.) и хранят в соответствии с инструкциями.
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 в промышленности
Применение бактериальных культур в промышленности можно рассмотреть на примере молочнокислых бактерий. Представители одного и того же вида встречаются в организме человека и животных, на растениях, в молоке и молочнокислых продуктах. Они принимают участие в сбраживании молока, квашении капусты, силосовании кормов и даже в изготовлении заменителя плазмы крови.
Понятно, что в промышленных масштабах нельзя пускать процесс брожения, за который отвечают молочнокислые бактерии, на самотек. Следовательно, нужны значительные объемы бактерий одного и того же вида, чтобы получившийся в результате продукт всегда имел строго определенные свойства.
Возникает вопрос: как же вырастить требуемый объем молочнокислых бактерий (закваску)? Для этого понадобится питательная среда и собственно культура молочнокислых микроорганизмов, т.е. колония бактерий одного и того же вида, полученная в лабораторных условиях.
В промышленности используют так называемую периодическую систему культивирования молочнокислых бактерий, т.е. в питательную среду вносят определенное количество микроорганизмов, после чего больше не вмешиваются в процесс их размножения. Во время развития биомасса проходит несколько стадий (периодов). Сначала бактерии активно размножаются, затем количество пищи в питательной среде естественным образом уменьшается и микроорганизмы приостанавливают рост, а некоторые начинают отмирать.
Следовательно, периодическая система поддерживает рост колоний молочнокислых бактерий в течение определенного времени, после которого размножение прекращается и начинается отмирание клеток. В определенный период времени число живых бактерий становится равно количеству отмерших – наступает своеобразное равновесие. Именно в этот момент и приступают к сбору «урожая» молочнокислых бактерий, которые затем используют для приготовления наших любимых сыров, йогуртов, кефира, сметаны и других вкусных и полезных продуктов.
Казалось бы, какое отношение могут иметь выращенные в лаборатории бактерии к нашей повседневной жизни, но на практике микробиология настолько тесно вошла в наш обиход, что трудно даже представить, как можно обойтись без продуктов и технологий, созданных учеными-микробиологами.
Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.