Ақпарат

Бактериялардың мөлшерін бағалау

Бактериялардың мөлшерін бағалау


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Микробиологиядағы алғашқы ғылыми жобам үшін мен қолымыздағы бактерияларды өлтірудегі дезинфекциялау құралдары мен сабындардың тиімділігін анықтауды таңдадым, алайда бактерияларды мақта тампондарын пайдаланып агар пластиналарына қойғаннан кейін біз оларды неліктен инкубациялаймыз? Олардың саны көбейіп, бізге қате нәтиже бермей ме?


Бұл өте стандартты әдіс. Идея сізде агар пластинасында бактериялар культурасы бар. Инкубация кезінде әрбір бактерия колония құрайды. Бірнеше сағат өскеннен кейін колониялар өсіп, адам көзіне көрінетін болады. Сондықтан сіз оларды оңай санай аласыз.

Содан кейін қолыңызды тазартқыштар мен сабындармен жуғанға дейін және одан кейінгі колониялар санын салыстыра аласыз және қай әдісте колониялардың орташа саны аз екенін, сондықтан қайсысы ең тиімді екенін таба аласыз.


Агар пластинасын үлгіңізбен сүрткенде, сіз үлгідегі барлық бактерияларды әр жасуша басқа жасушалардан бөлек өсіп, жасуша түзе алатындай етіп тарату болып табылады. оқшауланған колония.

Бактериялар микроскопиялық болғандықтан және сіз оларды сынамаңызда тікелей көре алмайтындықтан, олар колония құрғанша және сіз оларды өз көзіңізбен көре алмайынша олардың аздап өсуіне мүмкіндік беруіңіз керек. Бактерияларды «санау» үшін осы әдісті қолданғанда біз жасайтын болжам, бір жасуша пластинадағы жалғыз колонияны тудырады. Сондықтан біз жасушалар деп атаймыз «Колония құраушы бірліктер».

Бұл біраз көмек болуы мүмкін: https://en.wikipedia.org/wiki/Colony-forming_unit


Бактериялардың мөлшерін бағалау – Биология

Қазба қалдықтарының жасын анықтау үшін көміртекті анықтау

Бұл бөлімде қазба қалдықтарының жасын анықтау үшін көміртекті анықтауды қолдануды зерттейміз.

Көміртек биологиялық маңызды молекулалардың негізгі элементі болып табылады. Ағзаның өмір сүру кезеңінде көміртегі жасушаға қоршаған ортадан көмірқышқыл газы немесе глюкоза сияқты көміртегі негізіндегі тағамдық молекулалар түрінде жеткізіледі, содан кейін қант, ақуыздар, майлар және нуклеин қышқылдары сияқты биологиялық маңызды молекулаларды құру үшін пайдаланылады. . Бұл молекулалар кейіннен тірі заттарды құрайтын жасушалар мен ұлпаларға қосылады. Сондықтан бір жасушалы бактериядан бастап динозаврлардың ең үлкеніне дейінгі ағзалар көміртегі негізіндегі қалдықтарды қалдырады.

Көміртекті анықтау жартылай ыдырау мерзімі салыстырмалы түрде ұзақ (5700 жыл) көміртектің радиоактивті изотопы 14 С ыдырауына негізделген. 12 С көміртегінің ең көп изотопы болғанымен, қоршаған ортада, демек, тірі организмдердің молекулаларында, жасушаларында және тіндерінде 12 С-ден 14 С-қа дейін тұрақты қатынаста болады. Бұл тұрақты қатынас организм өлгенге дейін сақталады, 14 С толықтырылуын тоқтатады. Осы кезде организмдегі 14 С жалпы мөлшері экспоненциалды түрде ыдырай бастайды. Сондықтан қазба қалдықтарындағы 14 С мөлшерін біле отырып, тірі организм үшін күтілетін қатынастан байқалған 12 С-ден 14 С-қа дейінгі арақатынастың ауытқуын зерттей отырып, ағзаның қанша уақыт бұрын өлгенін анықтауға болады.

Радиоактивті изотоптардың ыдырауы

Радиоактивті изотоптар, мысалы, 14 С, экспоненциалды түрде ыдырайды. Изотоптың жартылай ыдырау периоды радиоактивті изотоптың бастапқы мөлшерінің жартысы болғанға дейінгі уақыт мөлшері ретінде анықталады.

Мысалы, сізде бар делік Н0 жартылай ыдырау периоды бар радиоактивті изотоптың граммы t * жылдар. Сонда біз бір жартылай шығарылу кезеңінен кейін (немесе t * жылдар өткен соң), сізде болады

сол изотоптың граммы.

т* одан кейін (яғни, бастапқы өлшеуден 2 т* жыл өткен соң) болады

грамм.

Бастапқы өлшеуден кейін 3т* жылдан кейін болады

грамм,

және тағы басқа.

Теңдеу арқылы кез келген уақытта көміртегінің мөлшерін есептеу үшін экспоненциалды ыдырау үшін біздің жалпы үлгімізді пайдалана аламыз,

Н (т) = Н0e kt .

14 С ыдырауын модельдеу.

Көміртегі мысалымызға оралсақ, 14 С жартылай ыдырау периоды 5700 жыл екенін біле отырып, біз оны тұрақтыны табу үшін пайдалана аламыз, к. Яғни, t = 5700 болғанда, 14 С бастапқы мөлшерінің жартысы болады. Әрине, 14 С бастапқы мөлшері 14 С мөлшері болады. т = 0 немесе Н0 (яғни Н(0) = Н0e k&sdot0 = Н0e 0 = Н0). Осылайша, біз жаза аламыз:

.

Бұл өрнекті жою арқылы жеңілдету Н0 теңдеудің екі жағында да береді,


.

Белгісізді шешу, к , біз екі жақтың натурал логарифмін аламыз,

.

Осылайша, 14 С ыдырауын модельдеуге арналған теңдеу мына түрде берілген:

.

Басқа радиоактивті изотоптар да қазбаларды анықтау үшін қолданылады.

14 C жартылай ыдырау кезеңі шамамен 5700 жылды құрайды, сондықтан 14 C изотопы шамамен 50 000 жылға дейінгі қазбаларды анықтау үшін ғана пайдалы. 50 000 жылдан асқан қазбалардың анықталмайтын мөлшері 14 C болуы мүмкін. Ескі қазбалар үшін жартылай ыдырау периоды ұзағырақ изотопты пайдалану керек. Мысалы, калий-40 радиоактивті изотопы аргон-40-қа дейін ыдырап, жартылай ыдырау мерзімі 1,3 миллиард жыл. Танысу үшін жиі қолданылатын басқа изотоптарға уран-238 (жартылай ыдырау периоды 4,5 миллиард жыл) және торий-232 (жартылай ыдырау периоды 14,1 миллиард жыл) жатады.

*****


Бактериялардың өсуі (диаграммамен) | Микробиология

Бұл мақалада біз мыналарды талқылаймыз:- 1. Өсудің анықтамасы 2. Бактериялардың өсуін өлшеу 3. Бір жасушалы бактериялардың көбеюі 4. Генерация уақытын анықтау 5. Өсу қисығы 6. Үздіксіз мәдениет 7. Синхронды мәдениет 8. Мәдениет БАҚ 9. Байыту мәдениеті 10. Өсуге арналған макро- және микроэлементтерге қойылатын талаптар 11. Өсуге әсер ететін физикалық факторлар.

  1. Өсу анықтамасы
  2. Бактериялардың өсуін өлшеу
  3. Бір жасушалы бактериялардың көбеюі
  4. Генерация уақытын анықтау
  5. Өсу қисығы
  6. Үздіксіз мәдениет
  7. Синхронды мәдениет
  8. Мәдениет БАҚ
  9. Мәдениетті байыту
  10. Өсуге арналған макро- және микроэлементтерге қойылатын талаптар
  11. Өсуге әсер ететін физикалық факторлар

1. Өсу анықтамасы:

Биологияда өсу әдетте барлық құрамдас элементтердің белсенді синтезіне байланысты жасушалық массаның қайтымсыз артуы ретінде анықталады. Өсу жасуша санының көбеюіне әкеледі (ценоцитарлы организмдерден басқа). Көпжасушалы организмдерде жасуша санының бұл ұлғаюы көлемінің ұлғаюына әкеледі, өйткені аналық жасушалар бірге қалады.

Керісінше, біржасушалы организмдерде жасушалардың көбеюі популяциядағы даралар санының, яғни популяция санының өсуіне әкеледі. Сонымен, бактериялар үшін, олардың көпшілігі бір жасушалы организмдер, өсуді популяциядағы жасушалар санының көбеюі ретінде анықтауға болады. Дегенмен, бактериялар мен басқа бір жасушалы организмдерде де жас аналық жасуша жасушалық циклді аяқтау үшін бөлінетін кезеңге жеткенге дейін өсетінін есте ұстаған жөн.

2. Бактериялардың өсуін өлшеу:

Бактериялардың көбеюі санның көбеюіне, демек популяция санының өсуіне әкелетіндіктен, оны өлшеудің бірнеше баламасы бар. Жасуша тығыздығын, яғни ортаның көлемі бірлігіне келетін жасушалардың санын санау, оптикалық тығыздықты өлшеу, құрғақ салмақты немесе ақуызды бағалау және т.б. арқылы анықтауға болады. Олардың кейбіреулері тікелей әдістер, ал кейбіреулері жанама әдістер.

Өсіп келе жатқан популяцияның өсімін мәдениетте өлшеудің айқын әдістерінің бірі (ағзаларды өсіруге болатын орталарда зертханада өсіру) оларды микроскоппен тікелей санау болып табылады. Дақылдың берілген көлеміндегі жасушалардың санын медициналық техниктер қан жасушаларын санау үшін пайдаланатындарға ұқсас арнайы басқарылатын ойық слайдтар арқылы санауға болады.

Слайдтың ойық бөлігі бірнеше тең шаршыларға бөлінген белгілі тереңдік пен ауданға ие. Бұл слайдтар санақ камералары деп аталады, олардың әртүрлі түрлері бар, мысалы Петрофф-Хауссер, Нойбауэр, Тома және т.б. (7.1-сурет).

Бактериялық суспензияның бір тамшысы слайдтың ойығына қойылады, жабынмен жабылады, артық сұйықтықты кетіру үшін аздап басылады және слайдты фазалық контрастты микроскоптың жоғары қуатты объективінде зерттейді. Кішкентай шаршыға шаққандағы бактериялар саны квадраттардың жеткілікті жақсы саны үшін есептеледі, орташа алынған және орташа мәннен суспензияның бір мл-ге шаққандағы бактериялардың жалпы саны есептеледі.

Петрофф-Хауссер санау камерасында 1 мм 2 аудан 25 тең шаршыға бөлінген және ойықтың тереңдігі 0,02 мм. Бактериялардың саны санау үшін тым көп болса, бастапқы культураны лайықты түрде сұйылтуға болады және соңғы санды есептеу үшін сұйылту коэффициенті ескеріледі. Қозғалғыш бактерияларды санау камерасына өткізер алдында иммобилизациялау керек.

Жоғарыда көрсетілген процедура арқылы алынған бактериялардың саны жалпы санды береді. Жалпы санға тірі де, өлі де жасушалар кіретіні анық. Тірі немесе өміршең бактериялар бөліну арқылы ұрпақ жасушаларын шығаруға қабілетті.

Қаттыланған қоректік ортада өмір сүруге қабілетті бактерия бөлініп, қайта бөлініп, колония құру үшін көптеген ұрпақ жасушаларын құрайды. Сонымен, колония құру қабілеті өміршеңдіктің сынағы болып табылады. Өлі немесе өміршең емес бактерия өсудің кез келген жағдайында колония құра алмайды. Дақылдың немесе популяцияның көлемінің бірлігіне келетін тірі бактериялардың саны оның өміршең саны деп аталады.

Өмір сүру қабілеттілігін анықтау үшін қолданылатын әдіс алдымен Джозеф Листер әзірлеген және кейінірек Роберт Кох жетілдірген сериялық сұйылту принципіне негізделген. Сұйылтуды төсеу техникасының екі нұсқасы бар - тарату пластина және құю пластина әдістері. Бірінші әдісте бастапқы дақылдың сериялық сұйылтылған үлгісінің өлшенген мөлшері қатып қалған өсу ортасының бетіне біркелкі таралады.

Оңтайлы температурада инкубациялау кезінде әрбір өміршең бактерия жасушасы ортаның бетінде дискретті колония құрайды. Әрбір көрінетін колония бір бактерияның ұрпағы болып табылады деп есептей отырып, колониялардың жалпы саны ортадағы сұйылтылған үлгінің санында болатын өміршең жасушалардың саны ретінде қабылданады. Сонымен, колониялардың санын санау арқылы өміршең санды оңай есептеуге болады. Сенімді нәтижелер алу үшін көп қайталау қажет.

Әдіс диаграммалық түрде 7.2-суретте көрсетілген:

[Құрамында бір мл бактериялық культура

10 7 — 10 9 ұяшық/мл стерильденген тамшуырмен асептикалық түрде 9 мл стерильденген суға немесе қалыпты тұзды ерітіндіге ауыстырылады, біркелкі суспензия алу үшін мұқият араластырылады. Содан кейін бастапқы культураның 1:10 сұйылтуының 1 мл жаңа стерильді тамшуырмен 1:100 (10 2) сұйылтуды алу үшін құрамында 9 мл су немесе қалыпты тұзды ерітіндісі бар басқа түтікке ауыстырылады.

Процесс 10-7 сұйылтуға жеткенше жалғасады. Соңғы немесе соңғы екі сұйылтудың келесі 0,1 мл аликвоты стерильді майысқан шыны таяқшамен қолайлы агар ортасы бар петридиттердің бетіне біркелкі таралады. Инкубация кезінде пластиналарда бактериялардың колониялары пайда болады. Репликациялық пластиналардағы колониялар саны есептеледі, олардың орташа мәні анықталады және сұйылту коэффициентін ескере отырып, өміршеңдік саны есептеледі. Суретте көрсетілген мысалда өміршең сан 30,7 x 10 8 = 3,07 x 10 9 /мл құрайды.]

Колонияларды санауды жеңілдету үшін колония санауыш деп аталатын құралды қолдануға болады. Негізінде бұл мұздатылған әйнекпен жабылған диаметрі 10-12 см дөңгелек тесігі бар көлбеу төбесі бар қорап. Қораптың ішінде жарықтандыруға арналған қондырғы бар.

Кішкентай колонияларды санауды жеңілдету үшін кронштейнге тесіктің диаметрімен бірдей лупа бекітіледі. Санау үшін петридис мұздатылған шыныға төңкерілген күйде орналастырылады, төменнен жарықтандырылады және лупа арқылы бақыланады. Бір колония бірнеше рет есептелмейтіндей етіп, санау кезінде колонияларды жазу үшін маркер қаламды пайдалануға болады.

Сериялық сұйылту әдісінің екінші нұсқасы, құю пластинасының техникасы сұйылтылған жасуша суспензиясы пластиналарға құю алдында балқытылған агар ортасымен араластырылғанын қоспағанда, сұйылту әдісімен шын мәнінде ұқсас. Температура бактерияларды өлтіретіндей жоғары болмауы керек және агар қатып қалатындай төмен болмауы керек.

Сапалы агар шамамен 42°C температурада жиналады, сондықтан құю үшін 45°-50°C өте қолайлы. Инкубация кезінде колониялар бетінде бірінші болып пайда болады. Бірте-бірте агардың ішіне түскен бактериялар да колониялар түзеді. Бұл колониялар бетінде пайда болғанға дейін алдымен линза тәрізді болады. Колониялардың санын жайылған тақталардағыдай санауға болады.

Жоғарыда аталған екі әдісті тек аэробты бактерияларды санау үшін қолдануға болады, бірақ ауаның қалыпты оттегі концентрациясы жағдайында өсе алмайтын анаэробты бактериялар үшін емес. Мұндай организмдер үшін сұйылту пластиналарын оттегісіз атмосферада инкубациялау керек.

Ауаны азот сияқты инертті газбен алмастыратын қарапайым вакуумды эксикаторларды пайдалануға болады. Оттегіге жоғары сезімтал анаэробтар үшін сілтілі пирогаллол сияқты оттегі сіңіргішін қосымша пайдалану қажет болуы мүмкін. Сондай-ақ, осы мақсат үшін әртүрлі типтегі анаэробты банкалар коммерциялық қол жетімді.

Өмір сүру қабілеттілігін анықтаудың басқа әдісі мембраналық сүзгі әдісі болып табылады. Ол көбінесе жасуша тығыздығы жоғары емес (әдетте -10 6 жасуша/мл) табиғи түрде кездесетін микроб популяцияларында, мысалы, су үлгілеріндегі колиформды бактерияларды санау үшін қолданылады.

Үлгінің өлшенген көлемі теріс қысыммен стерильді мембраналық сүзгіден өткізіледі. Сүзгінің тесігі орташа бактерия жасушаларының диаметрінен аз болуы керек (1 мкм-ден аз). Сүзуден кейін мембраналық сүзгі дискісі асептикалық түрде сәйкес стерильденген агар ортасының бетіне ауыстырылады және сүзгі бетінде көрінетін колониялар пайда болғанша инкубацияланады. Содан кейін колониялар есептеледі және үлгінің көлемі бірлігіне өміршең сан әдеттегі әдіспен есептеледі.

Статистикалық принципке негізделген мүлде басқа процедура – ​​табиғи популяциядағы микроорганизмдердің белгілі бір тобының ең ықтимал санын (МН) анықтау. Процедура әдетте су үлгілерінің бактериологиялық талдауында қолданылады, бірақ ол табиғи түрде кездесетін ағзалардың басқа топтары үшін де қолданылуы мүмкін.

Су үлгісіндегі колиформды бактериялардың MPN анықтау үшін 10 мл, 1 мл және 0,1 мл су үлгісінің аликвоталары әрқайсысында төңкерілген Durham түтігі бар лактоза сорпасының 5 қайталанатын түтіктеріне егіледі.

Колиформды бактериялар лактозаны ашытып, Durham түтіктерінде жиналатын газды шығарады.

32°C температурада 48 сағат инкубациялаудан кейін түтіктерде газдың бар-жоғы тексеріліп, газдың жиналуын көрсететін түтіктердің саны есептеледі (7.3-сурет):

Содан кейін су үлгісіндегі колиформды бактериялардың ең ықтимал саны стандартты MPN кестесінен анықталады (7.1-кесте):

Популяциядағы бактерияларды санау өсуді анықтаудың бір әдісі болса, басқа параметр — яғни. Бактерия массасын өлшеуді де қолдануға болады. Жаңа бактерия жасушаларын немесе құрғақ жасушаларды гравиметриялық бағалау тікелей әдісті қамтамасыз етеді.

Бактерия массасының жаңа салмағын центрифугалау арқылы жасушаларды жинау, қоректік ортаның еритін ингредиенттерін алу үшін тазартылған сумен жуу және түйіршіктерді алдын ала өлшенген контейнерге ауыстыру арқылы алуға болады. Құрғақ салмақты анықтау үшін жуылған жасуша массасын түні бойы 110°С температурада ұстайды және өлшейді. Дәл нәтиже алу үшін өте мұқият өңдеу өте маңызды, өйткені зертханалық масштабтағы дақылдар үшін бұл мөлшер өте аз.

Бактерия массасын өлшеудің басқа әдістері де бар, бірақ олар біршама жанама. Солардың бірі микро-кельдал әдісімен жасуша массасының жалпы азотын бағалау. Белсенді өсіп келе жатқан дақылдың жалпы азот мөлшері жасуша массасына қарай сызықты түрде артады.

Ұқсас байланыс жалпы көміртегі мен жасуша салмағы арасында да бар. Жалпы көміртектің мөлшерін Ван Слайк-Фолч әдісімен бағалауға болады. Кәдімгі мақсатта дақылдың аликвотасының жалпы ақуызын кез келген жалпы әдістермен бағалау қанағаттанарлық және сенімді нәтиже береді.

Жалпы ақуыз үшін жасушалар сілтімен өңделеді, нәтижесінде жасуша мазмұны босатылады, содан кейін жасуша қалдықтарын жою үшін центрифугалау және аликвотты биурет, Фолин, Кумасси көк және т.б. бояғыш реагентпен өңдейді.

Содан кейін пайда болған түс колориметрде өлшенеді. Колориметрдің көрсеткішінен белок мөлшері (мг/мл) стандартты қисық сызықтан шығарылады. Стандартты қисық сиыр сарысуы альбумині және бірдей бояғыш реагент сияқты шынайы ақуызды пайдаланып дайындалады. Стандартты қисық бір осьтегі ақуыздың белгілі мөлшерін және екінші осьтегі сәйкес колориметриялық көрсеткіштерді көрсетеді.

Жасуша массасын бағалаудың жанама, бірақ жылдам және ыңғайлы әдісі турбиметрия болып табылады. Бұл әдіс арқылы популяцияның тығыздығына тура пропорционал жасуша массасын дәл өлшеуге болады. Жасуша саны өскен сайын көбейген сайын, бактериологиялық қоректік орта барған сайын бұлыңғырланып, жарықтың аз және аз өтуіне мүмкіндік береді және сонымен бірге ілулі жасушалар арқылы жарықтың көбірек шашырауына мүмкіндік береді.

Көп таралған бактериялар үшін жасуша тығыздығы 10 6-дан 10 1 жасуша/мл аралығында болғанда көрінетін бұлыңғырлық пайда болады. Егер культурада жасушалар аз болса, өсуді турбидиметриялық өлшеу мүмкін емес. Бұл әдіс үшін қолданылатын құрал суспензияның оптикалық тығыздығын немесе түсті ерітіндінің түс тығыздығын өлшейтін фотоэлектрлік колориметр деп аталады.

Бактериялық суспензияның оптикалық тығыздығы сұйық культураның бір бөлігін әдетте егілмеген қоректік орта болып табылатын дайындамаға (бақылау) қарсы әдетте диаметрі (жарық жолы) 1 см болатын колориметриялық шыны түтікке тасымалдау арқылы өлшенеді. Сәйкес жарық сүзгісі (әдетте жасыл немесе көк) пайдаланылады. Оптикалық тығыздықты сіңіру (A) немесе беру (T%) бойынша өлшеуге болады.

Әдетте, колориметрде таразылардың екі түрі де болады. Абсорбция - түскен жарық интенсивтілігінің қатынасының логарифмі (I0) және өтетін жарық (1) яғни A = лог (I0/I). Ол журнал шкаласында берілген. Өткізу пайызы - суспензия арқылы өтетін және арифметикалық шкалада калибрленген түскен жарықтың пайызы. Екі таразы анық антипараллельді жұмыс істейді, мысалы. дайындама O және T% 100 жұтылу қабілетіне ие.

Бұлыңғырлық артқан сайын сіңіру артады, ал берілу % төмендейді. Колориметрде жарық көзі, толқын ұзындығының қажетті диапазонындағы жарықты таңдауға арналған кейбір сүзгілер, белгілі жарық жолы бар колориметрлік түтік, түскен жарықты электр тогына түрлендіретін фотоэлемент, токты күшейтуге арналған құрылғы бар. осылайша шығарылды және соңында электр тогын өлшеуге арналған гальванометр (7.4-сурет). Бактерия жасушасының тығыздығы мен сіңіру немесе тасымалдау арасындағы сызықтық байланыс суспензия салыстырмалы түрде жұқа болған кезде ғана болады (7.5-сурет).

Нефелометр деп аталатын басқа құрал колориметрмен бірдей құрамдас бөліктерге ие, бірақ сезімталырақ.Ол суспензиядағы бактерия жасушалары таратқан жарықты өлшейді. Жасуша тығыздығы неғұрлым жоғары болса, шашыраңқы жарық мөлшері де соғұрлым жоғары болады.

Аппарат ілінген бактериялар шашыратқан жарық сәулелерін түсетін жарық сәулесіне тік бұрышпен түсіріп, оларды электр энергиясына айналдыра алатындай етіп жасалған, содан кейін оны әдеттегідей өлшеуге болады.

Колориметрияны да, нефеметрияны да тұрақты, біркелкі суспензия құрайтын біржасушалы организмдердің өсуін өлшеу үшін қолдануға болады. Егер колориметр көрсеткіші немесе нефелометр көрсеткіші жасуша санына немесе жасуша массасына сәйкес калибрленген болса, бұл әдістер өсуді бағалаудың сенімді құралдарын қамтамасыз етеді.

3. Бір жасушалы бактериялардың көбеюі:

Бактериялардың көпшілігі біржасушалы организмдер және олардың көпшілігі екілік бөліну арқылы көбейеді, яғни әрбір бактерия екі бірдей жасуша түзу үшін бөлінеді. Олардың әрқайсысы пісіп-жетілгеннен кейін екі еншілес жасушаны шығару үшін ұқсас екілік бөлінуден өтеді. Осылайша, идеалды жағдайларда түрге және өсу жағдайларына байланысты берілген уақыт аралықтарынан кейін жасуша саны да, массасы да екі еселенеді.

Екі дәйекті бөлу арасындағы уақыт аралығы генерация уақыты немесе екі еселену уақыты деп аталады. Әрбір бірлік генерация уақытынан кейін бактериялар саны екі есе артады. Осылайша, оңтайлы жағдайларда бактериялардың өсуі тұрақты коэффициенті 2 болатын геометриялық прогрессиямен жүреді. Бір бактериядан бастап, санының өсуін 2 0 —>2 1 —>2 2 —>2 3 —>2 4 — түрінде көрсетуге болады. >2 5 —>….—>2 n n бөлімнен кейін.

4. Генерация уақытын анықтау:

Белсенді өсіп келе жатқан бактерия культурасының көлемі бірлігіне келетін жасушалар саны N деп қабылданса0, онда n бөліну орын алған t уақытындағы сан мына теңдеумен беріледі:

Нт = Н0.2 n , мұндағы N, t уақытындағы бактериялардың санын көрсетеді.

Жоғарыдағы теңдеу логарифмдік түрде өрнектеледі:

Соңғы теңдеуден t уақытында белсенді өсіп келе жатқан дақылда болатын бактериялардың санын санау арқылы көрініп тұр.0 және t, t арасындағы уақыт аралығы ішінде орын алған бөлінулердің санын анықтауға болады0 және т.

Бұл орындалғаннан кейін, генерация уақытын (g) – бұл екі дәйекті бөлу арасындағы уақытты – оңай анықтауға болады, өйткені g = t/n. Қайтадан, екі еселеу жылдамдығы (v) деп аталатын сағаттағы бөлімдер саны v = n/t болады, сонымен қатар v = 1/g болады. Жоғарыда келтірілген математикалық ойларды түсіндіру үшін мысал келтіруге болады.

Белсенді өсіп келе жатқан дақылда белгілі бір уақытта жасушалар саны 10 4 /мл болса және 6 сағат өткеннен кейін ол 10 8 / мл-ге дейін өссе, онда ағзаның екі еселену жылдамдығы (v):

Ал генерация уақыты (g) болады

Генерация уақыты бір түрден екінші түрге өзгереді, сонымен қатар өсу жағдайларына байланысты. Оңтайлы жағдайларда ішек таяқшасының генерациялау уақыты 20 минутты құрайды, бұл бір E. coli жасушасы 10 бөліну циклі орын алған 200 минуттан кейін 1024 жасуша шығара алады.

Экспоненциалды немесе логарифмдік өсу:

Бактериялық культурада популяция әр ұрпақта екі еселенген кезде өсу экспоненциалды немесе логарифмдік деп аталады, өйткені популяция 2-нің көрсеткіші (дәрежесі) және лог ретінде өседі.2 жасушалардың саны уақытқа тура пропорционалды түрде артады. Уақыт бойынша экспоненциалды өсетін популяцияның бірлік көлеміне келетін ұяшық санының жартылай логарифмдік графигі түзу сызықты береді (7.6-сурет).

Жасуша санының логарифмі мен уақыт арасындағы сызықтық байланыс өсіп келе жатқан дақылдағы барлық жасушалар өміршең болғанда ғана жақсы сақталады. Іс жүзінде мұндай идеалды мінез-құлық күтілмейді, өйткені кейбір жасушалар артта қалады немесе өмір сүруге қабілетсіз болады.

5. Өсу қисығы:

Өсімдікті қолдайтын ортасы бар колбадағы немесе өнеркәсіптік ферментатор сияқты үлкен болуы мүмкін кез келген басқа контейнердегі бактериялардың өсуі партиялық культура деп аталады. Пакеттік культура “жабық”’жүйені білдіреді, себебі бастапқыда бар қоректік заттар өсуді өндіретін метаболикалық соңғы өнімдер кезінде біртіндеп тұтынылады, олар дақыл сауытында жиналып, рН мәнінің өзгеруіне әкеледі. Жаңа қоректік заттарды қосу немесе соңғы өнімдерді алу немесе өсу кезінде өзгеретін рН мәнін реттеу қарастырылмаған.

Кейбір өміршең организмдердің культуралық ыдысқа (егу) ауысуынан (егу) басталатын уақыт (сағ) бойынша осындай культураның бірлік көлеміне шаққандағы бактериялар санының логарифмі сигма тәрізді өсу қисығы алынады (7.7-сурет).

Әдеттегі өсу қисығы бірнеше нақты фазаларды көрсетеді. Олар лаг фазасы, экспоненциалды немесе логарифмдік фаза, стационарлық фаза және өлім фазасы ретінде белгілі. Кейде артта қалу фазасының кейінгі бөлігін жеделдету фазасы, ал стационарлық фазаның ерте бөлігін баяулау фазасы деп атайды.

Кешігу фазасы егу мен экспоненциалды өсудің басталуы арасындағы уақыт аралығын білдіреді. Кешігу фазасында жасуша саны өспейді, бірақ ақуыз, нуклеин қышқылдары және көмірсулар сияқты жасушалық ингредиенттердің белсенді синтезіне байланысты жеке бактериялар мөлшері өседі.

Осы фазаның кейінгі бөлігінде бактериялардың бір бөлігі бөліне бастайды, нәтижесінде жалпы санның баяу өсуі байқалады (тездеу фазасы). Бактериялардың жаңа ортаға егуден кейін бірден өсе бастамауының бірнеше себептері болуы мүмкін.

Егер егу ескі культурадан немесе құрамы басқа ортада өскен культурадан алынса, егілген жасушалар жаңа ортаға бейімделу үшін біраз уақытты қажет етеді. Сонымен, лаг фазасын бейімделу фазасы ретінде қарастыруға болады, оның барысында егілген жасушалар бос қалмайды, бірақ олар белсенді өсуді бастау үшін дайындық ретінде жасушалық материалдарды синтездеумен айналысады.

Бактериялар артта қалу фазасынан аралық жеделдету фазасы арқылы экспоненциалды фазаға (логарифмдік фаза) өтеді және олар енді максималды жылдамдықпен өсуді бастау үшін толық жабдықталған. Популяцияның көптеген жасушалары әрбір бірлік генерация уақытының интервалында жүйелі түрде бөлінеді, нәтижесінде жасуша саны мен массасы экспоненциалды түрде артады.

Дегенмен, жалпы популяцияның барлық жасушалары бір уақытта бөлінбейді, олар асинхронды түрде бөлінеді. Нәтижесінде ұяшықтардың саны кезең-кезеңімен көбеймейді. Максималды өсу қарқыны экспоненциалды фазада сақталады және ол өсу ортасы одан әрі өсуді қамтамасыз ете алмайтын популяция тығыздығы жоғары болатын нүктеге жеткенше жалғасады.

Өсу қарқыны төмендейді және ақырында тоқтайды. Осы кезде мәдениет стационарлық фазаға енеді. Экспоненциалды фазаның ұзақтығы қоректік заттардың қолжетімділігіне ғана емес, сонымен қатар басқа факторларға, мысалы, оттегімен қамтамасыз ету, рН, температура т.б. және, әрине, генерация уақытына да байланысты. Логарифмдік (лог) фазалық жасушалар өздерінің ең жоғары белсенділігін көрсетеді, сондықтан олар генерация уақытын, әртүрлі биохимиялық қасиеттерін және жасуша өлшемін өлшеуге өте қолайлы.

Культура стационарлық фазаға өткенде, жасуша санының таза өсуі байқалмайды, дегенмен бактериялардың көпшілігі әлі де өміршең күйде қалады және олар жасушаларда сақталған резервтік заттардың есебінен тіршілік әрекетін жалғастырады.

Бұл фазаның ұзақтығы әртүрлі түрлер арасында өте өзгермелі және бірнеше сағаттан бірнеше күнге дейін болуы мүмкін. Практикалық тұрғыдан алғанда стационарлық фазалық жасушалардың маңызы ерекше, өйткені бұл фазада көптеген екінші реттік метаболизм өнімдері, мысалы, антибиотиктер түзіледі. Сондай-ақ, биомассаның көзі ретінде өсірілетін организмдер үшін осы фазада жинау максималды өнім береді.

Стационарлық фазадан кейін өмір сүруге қабілетті жасушалар саны экспоненциалды түрде төмендейтін өлім фазасы келеді, дегенмен жасушалардың жалпы саны біршама уақыт бойы өзгеріссіз қалуы мүмкін. Содан кейін жалпы сан да төмендейді, бұл жасушалар лизиске ұшырайды және олар жойылады. Лизис өз ферменттерінің белсенділігіне байланысты болуы мүмкін (автолиз). Лизис арқылы бөлінетін жасушалық материалдар әлі тірі жасушаларды біраз уақыт қоректенуі мүмкін. Дегенмен, бактериялардың өлімінің нақты себептері нақты түсінілмейді.

Өсудің маңызды параметрі экспоненциалды фазаның басындағы және аяғындағы жалпы популяцияның құрғақ салмағын өлшеу арқылы партия мәдениетінің өсу қисығынан анықталуы мүмкін кірістілік болып табылады. Осылайша, егер Ммакс экспоненциалды фазаның соңындағы бактериялық массаны (құрғақ салмақ, г) білдіреді, ал М0 бастапқы массасы, содан кейін M кірістілігі, M = Mмакс – М0 (7.8-сурет).

Әдетте шығымдылық субстрат шығынына қатысты өнімділік коэффициенті (Y) ретінде көрсетіледі, бұл кірістілік (құрғақ масса г) мен пайдаланылған субстрат саны (г) қатынасы болып табылады. Шартты түрде, тұтынылатын субстрат мольіне шаққандағы өнімділік коэффициенті молярлық кірістілік коэффициенті (Y) деп аталады.м).

Шығымдылық коэффициентін білдірудің тағы бір түрі энергия шығымдылық коэффициенті (YATP) бұл тұтынылған АТФ мольіне шаққанда шығымдылық. Бұл параметрді есептеу үшін белгілі бір ағзаның көмірсулардың (энергия көзі) ыдырау жолын және көмірсулардың бір мольінде өндірілетін АТФ мөлшерін (молдарын) білу қажет.

Мысалы, Streptococcus faecalis немесе Saccharomyces cerevisae глюкозаны EMP (Эмбден-Мейерхоф-Парнас жолы) арқылы ыдыратады және ауасыз өскенде 2 моль АТФ/моль глюкоза шығарады.

Молярлық кірістілік коэффициенті (Yм) бұл екі организм үшін де 20, яғни екеуі де глюкозаның бір мольіне 20 г құрғақ жасуша шығарады (180 г), энергия шығымдылық коэффициенті (Y)ATP) екеуі үшін де 10. Аэробты жағдайда шығымдылық айтарлықтай артады, себебі субстраттың толық тотығуы арқылы жоғары энергия өндіріледі.

6. Үздіксіз мәдениет:

Пакеттік мәдениет сияқты “жабық” жүйеде өсіп келе жатқан микробтық популяцияның тағдыры туылуы, өсуі, жетілуі және өлуі бар көп жасушалы ағзаның тағдырымен салыстыруға болады. Топтамалық культурадағы қоршаған орта қоректік заттардың үздіксіз сарқылуына, рН мәнінің ауысуына, еріген газдардың парциалды қысымына, улы метаболиттердің жинақталуына және т.б. салдарынан тұрақты өзгерістерге ұшырайды.

Осындай өзгерістерге байланысты белсенді өсу фазасының ұзақтығы да шектеледі. Көптеген сыни эксперименттер үшін мәдениетті ұзақ уақыт бойы белсенді өсу күйінде ұстау қажет болады. Бұған организмнің тұрақты ортада өсуін қамтамасыз ететін үздіксіз мәдениет арқылы қол жеткізуге болады. Үздіксіз мәдениет пакеттік мәдениеттен айырмашылығы “ашық” жүйесін білдіреді.

Үздіксіз культурада микроорганизмдерді өсіруге арналған құрылғылардың бірі - Новик пен Сзилард (1950) жасаған хемостат. Қарапайым түрде химостат жаңа қоректік ортаны реттеліп енгізуге арналған кіріспен қамтамасыз етілген қоректік ыдыстан, стерильденген ауаны айдауға арналған қондырғыдан және культура ыдысында сұйықтықтың тұрақты көлемін ұстап тұруға арналған шығыстан тұрады (7.9-сурет). ).

Хемостатта қондырғылар культуралық сауытқа таза ортаның тұрақты реттелетін ағынын және бір уақытта ыдыстан шығатын құрылғы арқылы культура сұйықтығының бірдей мөлшерін шығаруды қамтамасыз етеді. Нәтижесінде ыдыста үнемі тұрақты көлем сақталады.

Жүйе сонымен қатар адекватты аэрацияны сақтау үшін культура арқылы зарарсыздандырылған ауаны айдауға арналған қондырғымен қамтамасыз етілген. Пакеттік мәдениеттен айырмашылығы, үздіксіз мәдениет бақылауға қолайлы. Бір жағынан, балғын ортаның үздіксіз түсуі маңызды қоректік заттардың сарқылуын болдырмайды, ал екінші жағынан, үздіксіз ағып кету улы метаболиттер мен бактерия жасушалары бар жұмсалған ортаны жояды. Бұл шаралар химостатта ұзақ өсуді қамтамасыз етеді.

Хемостат культурасының маңыздылығы организмнің өсу жылдамдығын бақылауға болатынында. Бұған көміртегі және энергия көзі сияқты маңызды қоректік заттардың бірін ағынды ортада оңтайлы емес концентрацияда беру арқылы қол жеткізуге болады.

Нәтижесінде мәдениетте кездесетін ағзалар аштыққа ұшырайды және максималды өсу қарқынында өсе алмайды. Сонымен бірге ағынның жылдамдығын өсуді шектейтін ерекше қоректік затты аш организмдер бірден және толық тұтынатындай етіп реттеуге болады. Шығу тұрақты жасуша тығыздығын сақтау үшін популяцияның бір бөлігін үздіксіз жояды.

Осылайша, тұрақты өсу жағдайын орнатуға болады. Тұрақты күйде өсу жылдамдығы тұрақты және ол сұйылту жылдамдығы деп аталатын ортаның түсу жылдамдығына тең. Сұйылту жылдамдығының реттелгені соншалық, химостатта маңызды қоректік заттың концентрациясы іс жүзінде нөлге тең, өйткені қоректік затты аштықтан зардап шеккен халық бірден тұтынады.

Нәтижесінде химостатта өсу жылдамдығы субмаксималды мәнде сақталады. Осылайша, сұйылту жылдамдығын реттей отырып, әртүрлі өсу фазаларынан өтетін, ақырында өліммен аяқталатын партиялық мәдениеттен күрт айырмашылығы бар тұрақты күйдегі мәдениетті шексіз дерлік ұстауға болады.

Субстрат концентрациясы мен өсу жылдамдығы арасындағы қатынасты әйгілі Михаэлис-Ментен теңдеуінде бейнеленген субстрат концентрациясы мен фермент реакциясының жылдамдығы арасындағы қатынаспен тығыз салыстыруға болады. Өсу қарқыны (μ) субстрат (өсуді шектейтін қоректік зат) концентрациясы [s] арқылы белгілі бір нүктеге дейін сызықты түрде артады, содан кейін біркелкі болып төмендейді. Өсу жылдамдығы максималды өсу жылдамдығының жартысы болатын субстрат концентрациясы К арқылы белгіленедіс (7.10-сурет).

7. Синхронды мәдениет:

Синхронды дақыл – белгілі бір популяцияның барлық жасушалары дамудың бір сатысында және олар бір уақытта бөлінетін мәдениет. Жалпы топтамалық мәдениетте популяцияда дамудың барлық ықтимал кезеңдеріндегі жасушалар бар, олардың кейбіреулері бөліну арқылы жаңадан пайда болған, басқалары аралық кезеңде, ал басқалары жетілген және бөлінуге дайын.

Бұл кезеңдердің барлығы жасушалық циклдің бөліктері болып табылады. Осы себепті, партиялық культураның жасуша популяциясы асинхронды түрде бөлінеді, бұл ұяшық санының және ұяшық массасының логарифмдерінің уақыт бойынша сызықты түрде өсетінін көрсететін типтік экспоненциалды өсу қисығын жасайды (7.6-суретті қараңыз).

Синхронды культурада, екінші жағынан, жасуша санының кезең-кезеңімен өсуін күтуге болады, өйткені екі кезекті бөліну арасында жасуша санының өсуі болмайды. Бірақ жасуша массасы әлі де уақыт бойынша сызықтық өсуді көрсетеді, бұл партиялық мәдениетте табылғанға ұқсас. Бұл жаңадан туылған жасушалардың саны артпаса да, бірінен соң бірі екі бөліну арасында массасының ұлғаюына байланысты (7.11-сурет).

Бактериялық популяциядағы жасушаның бөлінуін синхрондау бірнеше жолмен жүзеге асырылуы мүмкін. Олардың бірі инкубациялық температураның қайталануы болып табылады. Оңтайлы температурада өсетін мәдениет төменгі температураға ұшырайды, осылайша өсу айтарлықтай баяулайды. Біраз уақыттан кейін мәдениет қайтадан оңтайлы температураға дейін жеткізіледі.

Уақыт аралығы организмнің өсу жылдамдығына (генерация уақыты) сәйкес реттеледі. Температураны төмендету арқылы жасушаның бөлінуі баяулайды және температура оңтайлы деңгейге көтерілген кезде барлық жасушалар бір мезгілде бөлінеді. Қанағаттанарлық нәтиже алу үшін емдеуді бірнеше цикл арқылы жалғастыру керек. Синхронды түрде бөлінетін жасушалар популяциясын алудың тағы бір әдісі - мембраналық сүзгі арқылы сүзу.

Бактериялардың асинхронды популяциясы сүзіледі, соның арқасында жасушалар мембраналық сүзгі тесіктеріне адсорбцияланады. Адсорбцияланған күйде жасушалар адсорбцияланбаған ұрпақты жасушаларды бөлуді жалғастырады. Мембраналық сүзгі арқылы стерильденген ортаның кері ағыны жаңа туған ұрпақ жасушаларын сүзіндіге жуып тастайды. Осылайша, шамамен бір даму сатысында тұрған жасушалардың біртекті популяциясын алуға болады. Мұндай жасушалар бірнеше ұрпаққа синхронды түрде бөлінеді.

Синхронды мәдениеттің пайдалылығы бүкіл мәдениетті дамуы бірдей жеке адамдардан тұратын көп жасушалы кешен ретінде қабылдауға болатынында. Керісінше, асинхронды мәдениет жеке ұяшықтар туралы орташа суретті ғана бере алады.

Кейде жеке ұяшықтарда болып жатқан оқиғалар тізбегі туралы түсінік алу қажет болады. Өлшемінің аздығы үшін мұндай құбылыстарды бір бактериялық жасушаларда зерттеу мүмкін емес. Синхронды культура бұл мүмкіндікті қамтамасыз етеді, өйткені барлық жасушалар бір даму сатысында. Мысалы, ДНҚ репликациясын жасушалық циклге қатысты зерттегіңіз келуі мүмкін.

Синхронды культураның бір бірлігін құру уақытында қолайлы аралықтармен алынған үлгілер жасушалық циклдің әртүрлі кезеңдеріндегі жасушаларды береді және әрбір үлгіде белгілі бір кезеңнің ұяшықтары болады. Радиоактивті ДНҚ прекурсорының қосылуын өлшеу өсу циклінің әртүрлі фазаларында ДНҚ синтезі туралы пайдалы ақпаратты береді.

8. Мәдениет БАҚ:

Бактериялардың көпшілігін және балдырлар мен саңырауқұлақтар сияқты көптеген эукариоттық микроорганизмдерді қолайлы қоректік орталарда жасанды жағдайларда (табиғи мекендеу орындарына қарағанда) өсіруге болады. Қоректік ортада белгілі бір организмге оның жасушалық құрамдастарын - көмірсулар, белоктар, липидтер, нуклеин қышқылдары және т.б. құру үшін қажет барлық шикізат болуы керек.

Су барлық тірі жүйелердің ең маңызды құрамдас бөлігі болғандықтан, микроорганизмдер сулы ортада жақсы дами алады. Демек, қоректік ортаның негізгі құрамдас бөлігі су болып табылады, онда басқа ингредиенттер еріген күйде болады.

Микроорганизмдер, өсімдік жасушалары сияқты, әдетте жасуша қабырғасына салынған және олар қоректік заттарды еріген күйде ғана қабылдай алады. Жасушаға қоректік заттардың түсуі үшін негізгі кедергі жасуша қабырғасы емес, цитоплазмалық мембрана болып табылады. Еритін қоректік заттардың бір бөлігі мембрана арқылы пассивті түрде тарай алады, бірақ олардың көпшілігінде қоректік заттардың қоректік ортадан сіңірілуіне көмектесетін мембранада орналасқан арнайы тасымалдау жүйелері бар.

Барлық микроорганизмдердің өсуіне қажетті негізгі элементтерге көміртегі, азот, сутегі, оттегі, фосфор, күкірт, магний, кальций, калий және темір жатады. Көптеген микроорганизмдер сонымен қатар марганец, молибден, мырыш, кобальт, никель, мыс, бор, натрий және кремний сияқты бір немесе бірнеше ұсақ элементтердің іздерін қажет етеді.

Өсуге қажетті барлық элементтер қоректік ортада болуы керек. Бактериялардың және барлық саңырауқұлақтардың көпшілігінде гетеротрофты қоректену режимі бар және олар көміртегі мен энергия көзі ретінде бір немесе басқа органикалық қосылыстарға тәуелді. Жалпы алғанда, микроорганизмдер барлық басқа элементтерді бейорганикалық түрде қабылдай алады.

Осылайша, топырақта немесе суда кездесетін қарапайым бактериялар мен саңырауқұлақтарды өсіру үшін құрамында бір органикалық қосылыс бар бейорганикалық тұздар ортасы жеткілікті.Бірақ патогенді бактериялар көбінесе мұндай қарапайым қоректік орталарда өсуден бас тартады және күрделі органикалық қосылыстарды толықтыруды қажет етеді, мүмкін олар иесінің денесінде өсіп келе жатқанда мұндай қосылыстарға үйреніп кеткендіктен. Мысалы, Haemophilus өсу ортасында гемин және никотинамид адениндинуклеотиді (NAD) қажет.

Қарапайым микроорганизмдер (бактериялар мен саңырауқұлақтар) бір көміртек көзі бар (негізінен глюкоза) бейорганикалық тұзды ортада өсе алатынымен, ортаны кейбір күрделі органикалық қосылыстармен байытқанда олар әлдеқайда жылдам өседі.

Осы негізде мәдени медианы екі түрге бөлуге болады:

Күрделі ортада химиялық құрамы анықталмаған бір немесе бірнеше заттар болады. Бұл түрдегі жиі қолданылатын заттар: сиыр сығындысы, пептон, триптон, ашытқы сығындысы, уыт сығындысы, қан, сарысу, жұмыртқа альбумині, картоп сығындысы, сабан инфузиясы және т.б.

Казеин-гидролизат басқа күрделі қоспа болып табылады, бірақ оның құрамы азды-көпті белгілі. Жылдам және жақсы өсу үшін өте жиі қолданылатын күрделі бактериологиялық орта сиыр сығындысы, пептон және натрий хлориді бар қоректік сорпа болып табылады.

Сол сияқты сапрофитті саңырауқұлақтарды өсіру үшін жалпы күрделі орта уыт сығындысы болып табылады. Картоп-декстроза агары - қайнатылған картоп сығындысы, глюкоза және кейбір тұздар бар - саңырауқұлақтарды өсірудің тағы бір ортасы. Сабанды инфузиялық сорпа топырақ актиномицеттерін өсіру үшін жақсы күрделі орта болып табылады. Патогенді бактерияларды өсіру үшін қанды агар, сарысу-альбуминді агар жиі қолданылады. Күрделі орталардың қатарына сүт, картоп, сәбіз т.б. сияқты табиғи заттарды жатқызуға болады.

Химиялық тұрғыдан анықталған орта, синтетикалық орта деп те аталады, құрамында белгілі химиялық құрамы бар заттар бар және олардың әрқайсысы белгілі концентрацияда болады. Кәдімгі бактериялардың өсуін қолдайтын қарапайым синтетикалық ортаны, соның ішінде ішек таяқшасын келесі ингредиенттерден дайындауға болады: K2HPO4 7,0, KH2PO4 3,0, Na3-цитрат. 3H2O 0,5, MgSO4. 7H20 0,1, (NH4)2SO4 1,0, глюкоза 2,0, FeSO4 . 7H20 0,01, CaCl2 .2H20 0,01 (г/1). Сол сияқты, саңырауқұлақтар үшін синтетикалық орта Czapek-Dox болып табылады.

Қоректік орталар сұйық түрінде (сорпа) немесе жұмсақ немесе салыстырмалы түрде қатты гель (қатты орта) түрінде қолданылуы мүмкін. Микробиологияның алғашқы күндерінде гельдік агент ретінде қолданылған желатин енді арнайы мақсаттардан басқа қолданылмайды. Ол толығымен агар-агарға ауыстырылды, ол әлдеқайда жоғары агент.

Агар-агар – кейбір теңіз қызыл балдырларынан алынған күрделі, жоғары кросс-байланыстырылған полисахарид. 1,5-2% (салм/көлем) концентрацияда қатты гель, ал жоғарыда көрсетілген концентрацияның жартысында жұмсақ гель түзеді. Ол 42°-45°C температурада гельге айналады және гельді 100°C температурада ерітуге болады. Егер ортаның рН қышқыл болмаса, гельдеу және балқыту процесі бірнеше рет қайталануы мүмкін.

Желатинге қарағанда агарды көптеген бактериялар гидролиздемейді. Агар ортасының беті азды-көпті құрғақ болып қалады, сондықтан бетінде пайда болған колониялар таралмайды және дискретті колонияларды оңай алуға болады. Барлық осы қасиеттер агар-агарды микробиологиялық қоректік орталарды қатайту үшін тамаша агент етеді.

Нитросомоналар сияқты агар орталарында өсуден бас тартатын кейбір организмдер бар, бірақ өте аз. Мұндай өте жылдам организмдер үшін бейорганикалық гельді қолдану қажет болады, мысалы, силикагель. Оны натрий силикатының ерітіндісін тұз қышқылымен қышқылдандыру арқылы дайындауға болады. Қондырғаннан кейін гель натрий хлориді мен артық қышқылдан тазартылады. Кептіруден кейін гель егу алдында зарарсыздандырылған қоректік ортаны сіңіруге рұқсат етіледі.

Таңдамалы медиа:

Бір типті немесе белгілі бір топты іріктеп өсіруге мүмкіндік беретін қоректік ортаға әр түрлі типтегі микроорганизмдердің аралас популяциясы егілгенде, қоректік орта селективті деп саналады. Селективті орталар белгілі бір организмнің санын жасанды түрде көбейту немесе, әдетте, аралас популяцияда (байыту) бастапқыда болатын организмдердің белгілі бір тобы үшін немесе белгілі бір типті аралас популяциядан тікелей оқшаулау қажеттілігіне сәйкес жобалануы керек. халық.

Селективті ақпарат құралдарының бірнеше мысалын келтіруге болады. Белгілі бір топырақта болатын азотты бекітетін бактериялардың түрлерін зерттеу ниеті болса, селективті ортада кез келген азотты қосылыстардан басқа басқа ингредиенттер болады. Мұндай ортада тек атмосфералық азотты пайдалануға қабілетті организмдер өседі.

Тағы да, егер біреу үлкен популяциядағы антибиотиктерге төзімді штаммдардың санын білгіңіз келсе және таңдағыңыз келсе, мақсат үшін пайдаланылатын ортада сезімтал штаммдарға тежегіш концентрацияда белгілі бір антибиотик болады. Бірінші жағдайда азотсыз орта және құрамында антибиотикі бар орта селективті орталардың мысалдары болып табылады.

Дифференциалды медиа:

Селективті орта селективті организмнің немесе организмдердің селективті тобының өсуіне мүмкіндік берсе, дифференциалды орта аралас популяцияда болатын организмдердің әртүрлі түрлерінің өсуіне мүмкіндік береді, бірақ сонымен бірге белгілі бір ағзаны немесе организмдер тобын ажыратуға көмектеседі. қалғандарынан.

Осылайша, аралас популяцияда белгілі бір түрдің болуын анықтауға болады. Мысалы, нәжіспен ластанған деп күдіктенген су үлгісінде колиформды бактериялардың болуын лактозадан газ өндіру арқылы анықтауға болады. Белгілі бір қантты пайдалану мүмкіндігін нақты қант пен индикаторлық бояғыштардың қоспасы - эозин мен метилен көк қоспасы бар қатты ортада сынауға болады.

Қышқылды өндіру үшін қантты ашытуға қабілетті организмдер бояғыштарды сіңіретін және металл жылтырын шығаратын колонияларды құрайды. Осылайша, осы дифференциалды ортада (эозин-эмтилен көк агары, ЭМБ) организмдерді қалғандарынан визуалды түрде ажыратуға болады. Құрамында лактоза бар агар ортасына түссізденген негізгі фуксинді қосу арқылы дайындалған эндо-агар ортасы колиформды бактерияларды анықтауға арналған басқа дифференциалды орта болып табылады.

9. Байыту мәдениеті:

Виноградский мен Бейжеринк әзірлеген байыту мәдениеті әдістемесі дарвиндік ең мықтының аман қалу принципіне негізделген. Байыту мәдениетінде қоршаған орта организмнің немесе топтың өсу мен көбеюіне таңдамалы түрде ынталандырылатындай етіп алдын ала белгіленеді, осылайша аралас популяцияда олар басым болады.

Мұндай селективті өсу немесе байыту үшін пайдаланылуы мүмкін қоршаған орта факторларына көміртегі, азот және энергия көздері, оттегі кернеуі, рН, температура, жарық және т.б. жатады. Бұл факторлардың физиологиялық-биохимиялық қабілеттері туралы білімдер негізінде таңдалуы керек. организм байытуды қалайды.

Байыту мәселесі қажетті ағзаны азшылықты құрайтын және басқа организмдерден әлдеқайда көп болатын аралас популяциядан оқшаулау қажет болғанда туындайды. Әдеттегі сұйылту әдісін қолдану мүмкін емес, өйткені сұйылту кезінде қажетті ағзалар жойылады.

Сондықтан сұйылту пластиналарын жасамас бұрын, қажет емес организмдерге қарағанда қажетті ағзалардың санын көбейту керек. Байыту мәдениетінде қажетті және қажет емес организмдер арасындағы бәсеке жойылады немесе азайтылады, осылайша байыту мәдениетінен бірнеше өткеннен кейін қажетті организмдер көпшілікке айналады, содан кейін оларды әдеттегі сұйылту процедурасы арқылы оқшаулауға болады.

Мұндай байыту процедурасының табысы, әрине, таңдау шарттарының қаншалықты тиімді екендігіне байланысты. Мұндай селективті жағдайларды жасау үшін қажетті ағза туралы білім маңызды алғышарт болып табылады. Байыту культурасының әдістемесі - бұл байытудың таңдаулы шарттары белгілі болған жағдайда, кез келген нақты ағзаны табиғи ортасынан оқшаулау үшін қолдануға болатын қуатты микробиологиялық құрал.

Микроорганизмдердің әртүрлі түрлерін оқшаулау техникасын қолданудың бірнеше мысалдарын келтіруге болады:

Диазотты және эндоспора түзуші бактерияларды байыту:

Егер азотты қосылыстары жоқ және құрамында көміртегі және энергия көзі ретінде органикалық қосылыс бар бейорганикалық тұздар ортасы топырақ немесе су үлгісімен егіліп, аэробты жағдайда инкубацияланса, осылайша жасалған селективті жағдайлар атмосфералық ауаны пайдалана алатын осындай организмдердің өсуін ынталандырады. азоттың жалғыз көзі ретінде азот газы.

Атмосфералық азот молекулалық формада болғандықтан (Н2), байытылған организмдер ди-азотты түзеткіштер немесе диазотрофтар деп аталады. Топырақта немесе егу ретінде пайдаланылатын су үлгісінде болатын біріктірілген азоттың аз мөлшері бастапқы кезеңде түзетілмейтіндердің өсуіне мүмкіндік беруі мүмкін, бірақ селективті орта арқылы бірнеше өту оларды әдетте жояды.

Осылайша оқшауланатын организмдерге Azotobacter, Beijerinckia, Derxia, Azomonas және т.б. жатады. Егер ұқсас орта пайдаланылса және анаэробты жағдайда инкубацияланса, ол Clostridium pastorianum және ұқсас азотты бекітетін анаэробтардың байытылуына әкеледі. түрлері. Клостридияны байыту егуді 80°C температурада 5 минут бойы алдын ала өңдеуден өткенде одан әрі жеңілдетілуі мүмкін.

Бұл емдеу барлық бактериялық вегетативті жасушаларды өлтіреді, бірақ эндоспоралар сақталады. Екінші жағынан, аэробты инкубацияланған термиялық өңдеуден өткен егумен егілген біріктірілген азоты бар минералды тұздар-қант ортасы аэробты спора түзетін бактерияларды, негізінен Bacillus-тың әртүрлі түрлерін байыту үшін қолайлы. Инкубациялау үшін жоғары температураны таңдай отырып, осы тұқымның термофильді түрлерін оқшаулауға болады.

Азот бекіткіштер мен спора түзушілерді байыту шарттары 7.2-кестеде келтірілген:

Автотрофты бактерияларды байыту:

Автотрофты бактерияларға фототрофты және хемолитотрофты организмдер жатады. Фототрофты прокариоттарға анаэробты фотосинтездеуші бактериялар мен аэробты цианобактериялар жатады. Хемолитотрофты бактерияларға энергия алу үшін әртүрлі бейорганикалық субстраттарды тотықтыруға қабілетті әртүрлі организмдер кіреді.

Барлық автотрофты организмдер, соның ішінде жасыл өсімдіктер, СО-дан органикалық қосылыстарды синтездеуге қабілетті2. Кез келген түрдегі автотрофты бактерияларды байыту үшін ортада ешқандай органикалық қосылыс болмауы керек, оның орнына СО көзі болуы керек.2, бикарбонат сияқты.

Барлық фототрофты организмдерді байыту үшін байыту дақылдары жарыққа ұшырауы керек. Цианобактериялар аэробты болып табылады және олардың көпшілігі атмосфералық молекулалық азотты түзе алады. Оларды байыту үшін су немесе топырақ үлгісімен егілген аралас азотсыз минералды тұздар ортасы аэробты жағдайда жарыққа ұшырауы керек.

Цианобактериялар жасыл өсімдіктер сияқты оттегі фотосинтезін жүргізеді. Фототрофты прокариоттардың басқа тобына екі негізгі түрге бөлуге болатын анаэробты организмдер жатады - фотолитотрофтар және фотоорганотрофтар. Екеуі үшін де жарық CO үшін энергия көзі болып табылады2-фиксация, бірақ фотолитотрофтар H сияқты тотықсыздандырылған күкірт қосылыстарын пайдалана алады2S электронды донор ретінде фотоорганотрофтар бұл мақсат үшін ацетат, малат және т.б. қарапайым органикалық қосылыстарды пайдаланады.

Әртүрлі фототрофты прокариоттарды байыту шарттары 7.3-кестеде көрсетілген:

Нитрификациялаушы, күкіртті тотықтырғыш және сутегі тотықтырғыш бактериялар сияқты хемолитотрофты бактериялар фотосинтетикалық емес және қатаң аэробты болып табылады. Цианобактериялардың көбеюін болдырмау үшін оларды қараңғы жағдайда байытқан жөн. Байыту ортасы азотты тұзды қамтитын бейорганикалық тұздардан және энергия көзі ретінде әрекет ететін бейорганикалық тотықтырғыш қосылыстан тұруы керек.

Бұл қосылыс байытылатын ағза түріне байланысты болады. Мысалы, бактерияларды нитрификациялау үшін аммоний тұзын азот көзі ретінде де, энергия көзі ретінде де пайдалануға болады. Нитрификациялаушы бактериялардың тағы бір тобы энергия көзі ретінде нитритті пайдаланады.

Екі түр үшін де байыту ортасы сілтілі рН (8,5) және CaCO сияқты ерімейтін қышқылды бейтараптандырғышпен реттеледі.3 немесе MgCO3 бактериялар шығаратын азот пен азот қышқылына қарсы тұру үшін қосу керек. Қышқыл мен карбонаттың әрекеттесуінен бөлінетін көмірқышқыл газы өсу үшін пайдалы. Адекватты байыту үшін мұндай тасымалдағыштар арқылы бірнеше үзінділер қажет.

Автотрофты бактериялардың тағы бір маңызды тобы күкіртті тотықтырғыштар болып табылады. Олар тиосульфат, сульфид немесе элементтік күкірт сияқты төмендетілген күкіртті қосылыстар арқылы автотрофты жағдайда өсіп, күкірт қышқылын түзе алады. Оларды байыту үшін бейорганикалық азотты қосылыс пен тотығатын күкірт қосылысы бар минералды тұздар ортасы қолданылады. Организмдер аэробты болып табылады және олар бейтарап рН кезінде оңтайлы өсетініне қарамастан, өте қышқыл рН-ға шыдай алады. Кейбір түрлер міндетті түрде автотрофты, ал басқалары гетеротрофты (факультативті) өседі.

Автотрофты бактериялардың үшінші тобына Н тотығуын пайдаланатын сутегі тотықтырғыш организмдер жатады.2 энергия беретін реакция ретінде суға. Олар әдетте сутегі бактериялары ретінде белгілі және олардың барлығы тек факультативті автотрофты болып табылады. Оларды байыту үшін, әдетте, жабық ыдыста қамтылған құрамдастырылған азотпен және кез келген органикалық көміртегі көзі жоқ минералды тұздар ортасы қолданылады. Ыдыстың газ фазасы ауаны Н қоспасымен алмастыру арқылы жасанды түрде өндіріледі2 (70%), О2 (20%) және CO2 (10%) (көлем/көлем).

Азоттандырушы, күкіртті тотықтырғыш және сутегі бактерияларын байыту шарттары 7.4-кестеде көрсетілген:

10. Өсуге арналған макро- және микроэлементтерге қойылатын талаптар:

Бұл элементтер микроорганизмдердің өсуі үшін қамтамасыз етілуі керек. Су барлық белсенді өсіп келе жатқан тірі жүйелердің негізгі бөлігін құрайды және микроорганизмдер де ерекшелік емес. Бірақ микроорганизмдер, әсіресе олардың кейбіреулері шығаратын эндоспоралар өміршеңдігін жоғалтпай ұзақ уақыт кебуге төтеп бере алады. Дегенмен, мұндай күйде олардың метаболикалық белсенділігі мен өсуі іс жүзінде жоқ.

Судан басқа көміртегі бактерия жасушаларының құрғақ салмағының шамамен 50% құрайтын ең маңызды элемент болып табылады. Бұл элементтің маңыздылығы көміртектің барлық биологиялық маңызды молекулаларда, мысалы, белоктар, көмірсулар, липидтер, нуклеин қышқылдары т.б.

Микроорганизмдердің көпшілігінде гетеротрофты қоректену режимі бар және олар көміртекті бір немесе басқа органикалық қосылыстардан алады, мысалы, қанттар, органикалық қышқылдар, спирттер, күрделі көмірсулар және т.2 бірнеше метаболикалық аралық өнімдерге (гетеротрофты СО2-бекіту).

Керісінше, фототрофты және хемолитотрофты микробтар өздерінің көміртегі қажеттілігін толығымен немесе көп бөлігін СО-дан алады.2. Кейбір факультативті автотрофтар литотрофты (таза бейорганикалық субстраттар) немесе гетеротрофты жағдайда да өсе алады. Кейбіреулерінде аралас тағам түрі бар, олар бір мезгілде CO-ны пайдалана алатын миксотрофтар.2 және көміртегі көзі ретінде кейбір органикалық қосылыс.

Көміртектің жанында микроб жасушаларының құрғақ салмағының шамамен 10-15% құрайтын азот бар. Бактериялардың көпшілігі қоректік ортада берілген құрама азот болған жағдайда ғана өсе алады. Кейбіреулері, соның ішінде кейбір цианобактериялар молекулалық азотты аммиакқа дейін азайтып, аминқышқылдарын өндіру үшін оны органикалық қышқылдарға қоса алады.

Ди-азотты бекіту деп аталатын бұл қасиет нитрогеназа деп аталатын арнайы ферменттік кешенмен берілген. Азот белоктарда, нуклеин қышқылдарында, жасуша қабырғасының полимерінде, коферменттерде, витаминдерде және т.б. бар. Олардың ішінде белоктар бактерия жасушаларының құрғақ салмағының шамамен 50% құрайтын сандық жағынан ең маңыздысы болып табылады.

Фосфор - бактерия жасушаларының құрғақ салмағының 2-6% құрайтын келесі негізгі элемент. Микроорганизмдер бұл элементті өсу ортасындағы бейорганикалық фосфаттардан алады. Фосфаттар сонымен қатар буферлеу әрекеті арқылы ортаның рН деңгейін қолайлы диапазонда ұстауға көмектеседі.

Фосфордың ең маңызды жасушалық құрамдастарының арасында нуклеин қышқылдары бар. Бактерия жасушаларының құрғақ салмағының 3-4%-ын ДНҚ, 10-20%-ын РНҚ құрайды. Аденозинтрифосфаты (АТФ), гуанозинтрифосфаты (GTP) және т.б. және фосфорланған қанттар сияқты энергияға бай қосылыстар да фосфоры бар маңызды қосылыстар қатарына жатады. Сонымен қатар, фосфо-липидтер мембраналық жүйені құрайды.

Күкірт сонымен қатар барлық тірі организмдер үшін маңызды элемент болып табылады. Ол барлық ақуыздарда аминқышқылдарының, цистеин мен метиониннің құрамдас бөлігі ретінде кездеседі. Екі цистеин молекуласы тотығу арқылы қосылып, цистин деп аталатын димер түзе алады (S-5 байланысы, дисульфидті көпір).

Бұл реакцияның полипептидтік тізбектің сипатты қатпарлануын беруде ерекше маңызы бар, сонымен қатар белок молекулаларының төрттік құрылымын алу үшін жеке полипептидтік тізбектерді біріктіруде маңызды рөл атқарады. Микроорганизмдер күкіртті қоректік ортадағы бейорганикалық сульфаттардан алады.

Сульфат HS – (сульфгидрил) ассимиляциялық қалпына келтіру жолы арқылы жасуша ішінде тотықсызданады және органикалық қосылыстарға қосылады. Күкірт элементі күкіртті тотықтыратын хемолитотрофтар, мысалы, тиобациллалар және хроматий және хлоробий сияқты күлгін және жасыл фотосинтетикалық күкірт бактериялары үшін ерекше маңызға ие.

Тиобацилланың кейбір түрлері элементтік күкіртті сульфатқа дейін тотықтырып, тотығу энергиясын хемолитотрофты өсу үшін пайдалана алады. Күлгін және жасыл күкірт бактериялары сульфидті фотосинтезде экзогендік электрон доноры ретінде пайдаланады және процесте олар жасушаларының ішінде немесе сыртында жиналатын элементтік күкірт шығарады.

Осы уақытқа дейін біз металл емес элементтердің микроб жасушаларының конституциясындағы рөлін қарастырдық. Сандық жағынан аз болса да, металл элементтер микроорганизмдердің маңызды бөліктерін құрайды. Олардың ішінде магний (Mg ++ ) және калий (K + ) айтарлықтай мөлшерде қажет. Mg ++ рибосомалардың тұтастығын сақтау үшін өте маңызды және ол көптеген ферменттік реакцияларда, әсіресе АТФ қатысатын реакцияларда ко-фактор ретінде әрекет етеді.

Сонымен қатар, ол барлық фотосинтездеуші организмдерде, соның ішінде цианобактерияларда, күлгін, жасыл және күкіртті емес фотосинтездеуші бактерияларда бактериохлорофиллдері бар хлорофиллдің бір бөлігі ретінде болады. Калий (K+) иондық тепе-теңдікті сақтау үшін маңызды жасушаішілік элементтердің бірі болып табылады. Ол сонымен қатар көптеген ферменттік реакциялардың кофакторы ретінде қызмет етеді және рибосомалық функцияда маңызды рөл атқарады.

Темір (Fe ++) цитохромдар сияқты барлық гем-белоктардың құрамдас бөлігін құрайды. Ол ферредоксин мен нитрогеназада да болады. Темір бактериялары, Thiobacillus ferrooxidans сияқты, Fe ++ —>Fe +++ тотығу энергиясы есебінен хемолитотрофты түрде өсуге қабілетті. Микроорганизмдерге қажетті басқа металдық элементтердің арасында мырыш (Zn ++ ), молибден (Mo ++ ), марганец (Mn ++ ), кальций (Са ++ ), кобальт (Co ++ ) және никель (Ni ++ ) бар.

Мырыш пен марганец бірнеше ферменттердің кофакторы ретінде әрекет етеді. Молибден темірмен бірге нитрогеназа ферментінің ажырамас бөлігі болып табылады.Тағы бір молибден ферменті сульфоксидті диметилсульфидке айналдыратын диметилсульфоксидредуктаза болып табылады. Табиғаттағы күкірт айналымында фермент маңызды рөл атқарады. Нитратредуктаза тағы бір молибдофермент болып табылады.

Кейбір азотты бекітетін бактерияларда ванадий (Va ++) молибденді алмастыратын нитрогеназа болады. Никель (Ni ++) гидрогеназаның белсенділігі үшін сутегі тотықтырғыш бактерияларға қажет. Кейбір бактериялар цианобаминді (В витамині) синтездей алады12) және олар витаминде болатын кобальтты (Co ++ ) қажет етеді. Кальций (Ca ++) грам оң бактерияларда эндоспораларды өндіру үшін маңызды. Эндоспораларда кальций дипиколинаты бар, ол негізінен термотұрақтылыққа жауап береді.

Мырыш пен марганец иондары бірнеше ферменттік реакциялардың ко-факторы ретінде қызмет етеді. Натрий ионы (Na+) бактериялардың көпшілігіне әдетте қажет емес, дегенмен ол кейде қоректік орталарға негізінен ортаның қолайлы осмостық қысымын сақтау үшін қосылады.

Қарапайым бактериялардың көпшілігі NaCl орташа концентрациясына (3-4%) шыдай алады, бірақ теңіз микроорганизмдері өсу үшін жоғары концентрацияны қажет етеді. Галобий сияқты тұзға төзімді бактериялар (галофильдер) бар, олар жасушаларының тұтастығын сақтау үшін NaCl концентрациясының анағұрлым жоғары болуын қажет етеді (20% дейін).

Құрғақ бактерия жасушаларының орташа элементтік құрамы диаграммалық түрде 7.12-суретте көрсетілген:

11. Өсуге әсер ететін физикалық факторлар:

(i) оттегі:

Оттегі қатынасы негізінде микроорганизмдер үш негізгі түрге жіктеледі: аэробты, анаэробты және микроаэрофильді. Аэробты организмдер өсу үшін ауаның оттегін қажет етсе, анаэробты организмдер (негізінен бактериялар) оттегін пайдалана алмайды. Кейбір облигатты анаэробтар үшін оттегі тіпті улы болып табылады. Ауа бар жерде де, ауасыз да өсуге қабілетті кейбір организмдерді факультативті анаэробтар деп атайды. Микроаэрофильді организмдер де аэробты болып табылады, бірақ олар оттегінің кернеуі төмендеген кезде ғана өседі.

Аэробты организмдер субстраттарды толығымен СО-ға дейін тотықтыруға қабілетті2 және Х2O терминалды сутегі акцепторы ретінде оттегіні пайдалану. Бұл тыныс алу процесінде олар АДФ пен бейорганикалық фосфаттан тотығу фосфорлану арқылы электронды тасымалдау жүйесінде АТФ түзеді.

Облигатты анаэробтар, керісінше, трикарбон қышқылының циклімен (TCA циклі) байланысты электронды тасымалдау жолының жоқтығынан субстраттарды тек ішінара ашыту арқылы тотықтыра алады және олар тек субстрат деңгейіндегі фосфорлану арқылы АТФ шығарады.

Факультативті анаэробтар негізінен екі түрге бөлінеді. Кейбіреулер қоршаған орта жағдайларына, яғни оттегінің жоқтығына немесе бар болуына байланысты олардың метаболизмін ашытуға немесе аэробты тыныс алуға өзгерте алады.

Факультативті анаэробтардың басқа тобы - ауадан (ауа болған кезде) немесе нитрат немесе сульфат сияқты тотыққан бейорганикалық қосылыстардан (ауа болмаған кезде, яғни анаэробты жағдайда) оттегін пайдалануға қабілетті тыныс алатын организмдер.

Анаэробты жағдайда олар нитрат немесе сульфатты тыныс алуды жүзеге асырады, онда бұл қосылыстар оттегінің орнына терминалдық электронды акцептор қызметін атқарады. Олар аэробты организмдер сияқты тотығу фосфорлану арқылы АТФ түзеді.

Микроаэрофилдер де оттегін қажет ететін тыныс алу ағзалары болып табылады, бірақ олар оттегі концентрациясы қалыптыдан айтарлықтай төмен болғанда ғана өсе алады. Бұл олардың кейбір өмірлік маңызды ферменттерінің оттегіге сезімталдығына байланысты болуы мүмкін. Қоздырғышсыз сұйық культурада бұл бактериялар оттегі концентрациясы олардың өсуіне қолайлы болатын бетінің астында қабат түзеді. Керісінше, аэробты организмдер жер бетінде өседі, ал факультативті анаэробтар, егер олар мүлдем өссе, төменгі жағында жинақталады.

Бактериялар өсу ортасында еріген оттегін пайдалана алады. Оттегінің судағы ерігіштігі төмен және бактериялардың көпшілігі агар бетінде немесе ауа-сұйықтық шекарасында өскенде қалыпты өсу үшін мұндай концентрацияға жақсы бейімделеді.

Аэробты организмдердің көпшілігінің қалыпты өсуі үшін, әдетте, кең беті бар ыдыстарда қоректік ортаның жұқа қабаттарын пайдалану жеткілікті. Дегенмен, үлкен көлемдегі ортаны пайдалану маңызды болған кезде, аэрация үшін қосымша ұйымдастыру қажеттілігі туындайды.

Зертханалық колба дақылдары үшін сұйық культураларды араластыру үшін әдетте алға және артқа (өзара) немесе эллипс тәрізді қозғалысы бар механикалық шайқағыш қолданылады. Әлі де үлкен көлемдерді пайдалану қажет болғанда, мәжбүрлі аэрацияны ұйымдастыру қажет болады.

Әдетте, осы мақсат үшін зарарсыздандырылған ауа культуральды сұйықтықтың төменгі қабатында ауа көпіршіктерін шығаратын шпаргер арқылы итеріледі. Үлкенірек ферментаторлар аэрация үшін неғұрлым күрделі қондырғылармен қамтамасыз етілген. Өсіп келе жатқан анаэробты организмдер үшін оттегі қоректік ортадан және қоректік ыдыста бар атмосферадан алынып тасталуы керек. Кейбір анаэробтар біршама аэротолерантты және олар тиогликоллат, аскорбин қышқылы немесе цистеин сияқты қалпына келтіретін заттары бар қатты ортада өсе алады, олар оттегімен әрекеттесе отырып, оның уытты әсерін азайтады.

Сұйық культурада анаэробты организмдерді өсіру үшін жаңадан дайындалған ортамен толығымен толтырылған жабық ыдыстар қолданылады. Жасанды атмосфера (газ фазасы) қажет болса, ол оттегісіз болуы керек. Анаэробтарды өсіру үшін арнайы жасалған контейнерлер (анаэробты банкалар) бар.

(ii) сутегі-ионының концентрациясы:

Сутегі ионының концентрациясы [H + ] қоректік ортаның қышқылдығы мен сілтілілігін анықтайды және әдетте оның рН мәні ретінде көрсетіледі, ол сутегі ионының концентрациясының (литрдегі грамм молекулаларының) логарифмі болып табылады. Таза судың сутегі ионының концентрациясы рН 7,0 (бейтарап) мәніне сәйкес литріне 1/10 7 моль құрайды. [H + ] жоғарылаған сайын рН мәні төмендейді және қышқылдық жоғарылайды. Бейтарап нүктеден [H + ] төмендеуі сілтіліліктің жоғарылауына әкеледі.

Байланыстар 7.13-суретте көрсетілген:

Көптеген бактериялар бейтараптан сәл сілтілі ортаны жақсы көреді, ал саңырауқұлақтар мен балдырлар аздап қышқылдық жағдайында жақсы өседі. Әрбір организм үшін өсуге мүмкіндік беретін минимум, оңтайлы және максималды рН бар. Жалпы диапазон сутегі-ион концентрациясының 100-1000 есе айырмашылығына сәйкес келетін 2-3 рН бірлігінен асатын өте кең болуы мүмкін. Осы кең вариацияға қарамастан, организмдер өсе алады, өйткені жасуша мембранасы H + немесе (OH) – – . Нәтижесінде жасушаның ішкі бөлігі азды-көпті бейтарап болып қалады.

Микроорганизмдер өсу кезінде қышқылды немесе сілтілі заттарды айтарлықтай мөлшерде түзе алады, бұл ортаның рН-ын тежейтін дәрежеге дейін өзгертуі мүмкін. Мысалы, нитрификациялаушы бактериялар тотығу өнімдері ретінде азот және азот қышқылдарын түзеді және олар ортаны жоғары қышқылға айналдырады және өсуге жарамсыз етеді. Уреолитикалық немесе протеолитикалық бактериялар жағдайында керісінше жағдай орын алады. Олар соңғы өнім ретінде аммиак шығарады, ол ортаны қатты сілтілі етеді.

Қоректік ортаның рН-дағы осы төтенше және қолайсыз өзгерістерді тексеру үшін оларды тиісті түрде буферлеу керек. Әдетте, қышқылдық және сілтілі фосфаттар, KH сияқты2P04 және К2HP04, бактериологиялық орталарда қолданылады. Осы екі тұздың эквимолярлы ерітіндісі көптеген бактериялардың өсуіне қолайлы рН 6,8 құрайды.

Егер организм ортада қышқыл түзсе, ол сілтілі фосфатпен әрекеттесіп, оны қышқыл түрге айналдырады. Керісінше, организм негізгі затты өндіру арқылы сілтілі ортаны өзгертуге бейім. Осылайша, көптеген бактерияларға жақсы төзімді фосфаттар буферлеу үшін кеңінен қолданылады. Сонымен бірге олар фосфор көзі ретінде қызмет етеді.

Ортаны буферлеу әдетте рН ығысуын тексеру үшін жеткілікті деп табылғанымен, кейде қышқылдардың көп мөлшерін өндіретін нитрификациялаушы бактериялар жағдайында кальций немесе магний карбонаттары сияқты ерімейтін бейтараптандырғыштарды қосу қажет болады.

Бактериялар, жалпы алғанда, бейтарап немесе сәл сілтілі өсу ортасын жақсы көреді. Бірақ ерекше жағдайлар да бар. Қышқыл рН-да оңтайлы өсетін бактериялар ацидофильдер деп аталады, ал сілтілі рН-да жақсы өсетін бактериялар сілтілер деп аталады.

Мұндай қасиеттерге тек бактериялар ғана емес (эубактериялар да, архебактериялар да), сонымен қатар бірқатар балдырлар, саңырауқұлақтар немесе тіпті флагеллаттар да ие. Көптеген ацидофильді организмдер бір мезгілде термофильді. Ацидофилді бактериялардың кейбір мысалдары Acetobacter acidophilum (оңтайлы рН 3), Thiobacillus thiooxidans (өсу үшін рН диапазоны 0,9-4,5), Bacillus acidocaldarius (өсу үшін рН диапазоны 2-6, опт. 3), Thennoplasma acidophilum (рН 1-2) болып табылады. , Sulfolobus acidocaldarius (рН диапазоны 1,5-3,5), қышқыл рН-да өсе алатын бактериялық емес организмдерге цианид caldarium (эукариотты балдырлар, рН 2-3), Chlorella ellipsoidea (рН 2), Chlamydomonas acidophila (pH2), Polytomella (pH2) жатады. caeca (рН 1,4 — жгути). Кейбір саңырауқұлақтар, мысалы, Cephalosporium, Trichosporon, Aspergillus, Penicillium және Fusarium түрлері айтарлықтай қышқыл ортада өсе алады.

Нағыз сілтілі организмдердің өсу үшін рН диапазоны 8-11 немесе одан да көп. Оларға кейбір көк-жасыл балдырлар кіреді, мысалы. Spirullina және Synechococcus, Bacillus alkalophilus сияқты шынайы бактериялар және бірнеше басқа таяқшалар және кейбір архебактериялар, мысалы, Natronobakterium sp., Methanobacterium thermoalcalophilum т.б.

(iii) Температура:

Температура өсу үшін маңызды айнымалылардың бірі болып табылады. Әрбір организм үшін оның өсуіне қолайлы температура диапазоны бар. Осы диапазонның бір шетінде өсу басталуы мүмкін ең төменгі температура, ал екінші шеткі жерде өсу кенет тоқтатылатын максимум. Екі шеткі нүктенің арасында өсу жылдамдығы максималды болатын оңтайлы температура бар.

Температуралық қатынастар негізінде микроорганизмдер классикалық түрде үш үлкен топқа бөлінеді - психофилдер, мезофилдер және термофилдер. Психрофилдер - теңіз немесе альпі мекендейтін жерлерде өсетін суық сүйгіш организмдер. Олардың көпшілігі 0 ° C немесе тіпті нөлден төмен температурада көбейе алады және максималды өсу жылдамдығы 16 ° C пен 20 ° C аралығында болады.

Психрофильді бактериялардың белгілі мысалдары теңіз Photo-bacterium sp. және темірді тотықтыратын Gallionella ferruginosa (оңтайлы температура 6°C). Сонымен қатар, бұл топқа Pseudomonas-тың бірнеше теңіз түрлері мен мұздықтардан оқшауланған бациллалардың кейбір түрлері жатады.


Жер бетінде қанша түр бар? Жаңа есеп бойынша 8,7 миллионға жуық

Сегіз миллион, жеті жүз мың түр (1,3 миллион береді немесе алады).

Бұл Жердегі түрлердің жаңа, болжамды жалпы саны - бұрын-соңды ұсынылған ең дәл есептеу - құрлықта табылған 6,5 миллион түр және мұхит тереңдігінде 2,2 миллион (жалпы санының шамамен 25 пайызы) мекендейді.

Бүгін теңіздегі тіршілік санағы ғалымдары жариялаған бұл көрсеткіш алдыңғы бағалаулардың ауқымын күрт тарылтатын инновациялық, расталған аналитикалық әдіске негізделген. Осы уақытқа дейін жер бетіндегі түрлердің саны 3 миллионнан 100 миллионға дейін төмендейтіні айтылды.

Сонымен қатар, зерттеу жариялаған PLoS биологиясыҚұрлықтағы барлық түрлердің 86%-ы және теңіздегілердің 91%-ы әлі ашылмаған, сипатталған және каталогталмаған.

Гавайи университетінің және Галифакстағы Далхуси университетінің жетекші авторы Камило Мора былай дейді: «Түрлердің қаншасы бар деген сұрақ ғасырлар бойы ғалымдарды қызықтырды және бұл жауап түрлердің таралуы мен көптігі туралы басқалардың зерттеулерімен бірге ерекше маңызды. өйткені адамның көптеген әрекеттері мен әсерлері жойылу қарқынын жеделдетуде. Көптеген түрлер біз олардың бар екендігін, олардың экожүйелердегі ерекше ұялары мен функцияларын және адамның әл-ауқатын жақсартуға қосқан әлеуетті үлесін білмей тұрып жойылып кетуі мүмкін ".

«Бұл жұмыс біздің тірі биосфераны сипаттау үшін қажетті ең негізгі санды шығарады», - дейді Далхаузи университетінің бірлескен авторы Борис Ворм. «Егер біз белгілі бір дәрежеде (1 миллион? 10 миллион? 100 миллион?) бір елдегі адам санын білмесек, болашақты қалай жоспарлар едік?»

«Биологиялық әртүрлілікпен де солай. Адамзат түрлерді жойылып кетуден сақтап қалуға міндеттенді, бірақ осы уақытқа дейін олардың қанша екені туралы нақты түсінік жоқ».

Доктор Ворм Халықаралық табиғатты қорғау одағы шығарған жақында жаңартылған Қызыл кітапта 59 508 түр бағаланғанын, оның 19 625-і жойылып кету қаупі төнген түрге жатқызылғанын атап өтті. Бұл IUCN Қызыл тізімі, осы түрдегі ең күрделі үздіксіз зерттеу, әлемдегі түрлердің 1% -дан азын бақылайды дегенді білдіреді.

Зерттеу Ұлыбритания Корольдік қоғамының бұрынғы президенті Оксфордтық лорд Роберт Мэйдің зерттеушілердің «қиялға толы жаңа көзқарасын» жоғары бағалайтын түсіндірмесімен қатар жарияланды.

«2011 жылдың 1 ақпанында АҚШ Конгресінің кітапханасындағы кітаптардың саны 22 194 656 болғанын білуіміз адамзаттың нарциссизмінің керемет дәлелі, бірақ сізге - көлемі бойынша - олардың қанша түрі бар екенін айта алмаймыз. Біз өз әлемімізбен бөлісетін өсімдіктер мен жануарлар», - деп жазады Лорд Мэй.

"(W) мұндай білімнің біз мұрагер болып табылатын алуан түрлі биологиялық байлықты тудырған және сақтап қалу үшін күресіп жатқан экологиялық және эволюциялық процестерді толық түсіну үшін маңызды екенін барған сайын мойындап келеміз. Мұндай биоәртүрлілік сұлулық пен таңғажайыптан әлдеқайда көп, Ол сондай-ақ дәстүрлі ЖІӨ-де есепке алынбаса да, адамзат тәуелді болатын экожүйелік қызметтерге негізделеді.

Линнейден бері 253 жыл таксономиядан қорытынды жасау

Швед ғалымы Карл Линней 1758 жылы жасап, басып шығарған жүйе әлі күнге дейін түрлерді ресми түрде атау және сипаттау үшін қолданылады. Содан бері 253 жыл ішінде шамамен 1,25 миллион түр – шамамен 1 миллионы құрлықта және 250 000-ы мұхиттарда – сипатталып, орталық дерекқорларға енгізілді (шамамен 700 000-ға жуық түрі сипатталған деп есептеледі, бірақ орталық дерекқорларға әлі жеткен жоқ. ).

Осы уақытқа дейін Жердегі түрлердің жалпы санының ең жақсы жуықтауы сарапшылардың білімді болжамдары мен пікірлеріне негізделген, олар бұл санды 3-тен 100 миллионға дейінгі диапазонда әртүрлі түрде белгіледі - әртүрлі сандар күмән тудырады, өйткені оларды растауға мүмкіндік жоқ.

Dr. Мора мен Ворм, Dalhousie әріптестерімен бірге Дерек П. Титтенсор, Сина Адл және Аластэр Г.Б. Симпсон, таксономиялық жіктеу жүйесіндегі сандық заңдылықтарды анықтау арқылы болжалды түрлердің жалпы санын 8,7 миллионға дейін нақтылады (ол пирамида тәрізді иерархиядағы тіршілік формаларын түрден тұқымға, тұқымдасқа, тәртіпке, сыныпқа, филумға, патшалыққа және доменге қарай топтайды). ).

Бүгінгі таңда Тіршілік каталогында және теңіз түрлерінің дүниежүзілік тізілімінде 1,2 миллион түрдің таксономиялық кластерленуін талдай отырып, зерттеушілер неғұрлым толық жоғары таксономиялық деңгейлер мен түр деңгейі арасындағы сенімді сандық байланыстарды тапты.

Доктор Адл былай дейді: "Біз жоғары таксономиялық топтардағы сандарды пайдалана отырып, түрлердің санын болжай алатынымызды анықтадық. Бұл тәсіл сүтқоректілер, балықтар және құстар сияқты бірнеше жақсы зерттелген топтардағы түрлердің санын дәл болжап, сенімділік береді. әдісінде».

Жердегі барлық белгілі бес эукариот* өмір патшалығына қолданғанда, бұл тәсіл болжам жасады:

Барлығы: Жердегі 8,74 млн эукариот түрі.

(* Ескертпелер: эукариот доменіндегі ағзалардың мембраналар ішінде қоршалған күрделі құрылымдары бар жасушалары бар. Зерттеу ғалымдардың «түр» мәртебесін берген немесе әлеуетті түрде берген тіршілік формаларын ғана қарастырды. Қосылмаған: кейбір микроорганизмдер мен вирустар. «түрлері», мысалы, олардың саны өте көп болуы мүмкін.)

Барлығы 8,74 миллионның ішінде шамамен 2,2 миллион (плюс немесе минус 180 000) теңіз түрінің барлық түрлері бар, олардың шамамен 250 000 (11%) сипатталған және каталогталған. 2010 жылдың қазан айында ол ресми түрде аяқталған кезде, теңіз өмірінің санағы теңіздердегі 1 миллионнан астам түрдің консервативті бағасын ұсынды.

«Астрономдар сияқты, теңіз ғалымдары бұрын-соңды болмаған жерлерге шолу жасау үшін күрделі жаңа құралдар мен әдістерді қолданады», - дейді австралиялық Ян Пойнер, Санақтың ғылыми басқару комитетінің төрағасы. "10 жылдық санақ кезінде жүздеген теңіз зерттеушілері ғылым үшін жаңа жануарлармен кездесіп, оларға ат қоюдың бірегей тәжірибесі мен артықшылығына ие болды. Біз көптеген жылдар бойы Ашылу дәуірін тамашалайтынымыз анық."

«Тіршілік каталогы және теңіз түрлерінің дүниежүзілік тізілімі сияқты таксономиялық деректер базасына барлық белгілі түрлерді енгізудің үлкен күш-жігері біздің талдауымызға мүмкіндік береді», - дейді бірлескен автор Дерек Титтенсор, сонымен қатар Microsoft Research және БҰҰ қоршаған ортаны қорғау бағдарламасының Дүние жүзін қорғаумен жұмыс істейді. Мониторинг орталығы. «Бұл дерекқорлар өсіп, жетілдірілетіндіктен, біздің әдісімізді нақтырақ бағалауды қамтамасыз ету үшін жақсартуға және жаңартуға болады».

«Біз айналамыздағы сан алуан өмірді енді ғана аша бастадық», - дейді бірлескен автор Аластэр Симпсон. "Жаңа түрлерді іздеуге арналған ең бай орталар маржан рифтері, теңіз түбіндегі балшық және ылғалды тропиктік топырақтар болып табылады. Бірақ кішігірім тіршілік формалары еш жерде танымал емес. Кейбір белгісіз түрлер өзіміздің аулаларымызда өмір сүреді - сөзбе-сөз."

«Біздің ашылуымызды туыстары адамзатқа нан мен ірімшік сыйлаған жарты миллион саңырауқұлақтар мен зеңдер күтіп тұр», - дейді Альфред П.Слоан қорының вице-президенті және теңіздегі тіршілік санағының негізін қалаушы Джесси Аусубель. «Түрлерді ашу үшін 21 ғасыр саңырауқұлақ ғасыры болуы мүмкін!»

Аусубель мырза неліктен сонша алуан түрлілік бар деген жұмбақты атап өтіп, жауап табиғаттың әрбір тауашаны толтыратыны және сирек кездесетін түрлер жағдайдың өзгеруінен пайда көретіндігі туралы түсініктерде болуы мүмкін екенін айтады.

Лорд Мэй өз талдауында 1970-жылдары кәдімгі түрлер мен жабайы табиғатта табылған крестке негізделген күріштің жаңа штаммының дамуын келтіре отырып, таксономиялық ашудың практикалық пайдасы көп екенін айтады. Нәтиже: астық шығымдылығы 30%-ға артып, содан бері күріштің барлық жабайы сорттарын қорғауға күш салынды, «бұл бізде тиісті таксономиялық білім болған жағдайда ғана жасалуы мүмкін».

«Әлі де өсіп келе жатқан дүниежүзілік халықты тамақтандырудың алда тұрған проблемаларын ескере отырып, мұндай барлауды кеңейтудің ықтимал пайдасы анық».

Ағымдағы шығындар мен талаптарға сүйене отырып, зерттеу барлық қалған түрлерді дәстүрлі тәсілдер арқылы сипаттау шамамен 364 миллиард АҚШ долларын құрайтын 300 000-нан астам таксономисттердің 1200 жылға дейінгі жұмысын талап етуі мүмкін екенін көрсетеді. Бақытымызға орай, ДНҚ штрих-кодтау сияқты жаңа әдістер жаңа түрлерді анықтауға жұмсалатын шығындар мен уақытты түбегейлі қысқартады.

Доктор Мора қорытындылайды: «Қазір көптеген түрлер үшін жойылу сағаты жылдамырақ өтіп жатқандықтан, мен Жердегі түрлерді түгендеуді жеделдету жоғары ғылыми және әлеуметтік басымдыққа лайық деп есептеймін. Әрі қарай барлау мен таксономияға қызығушылықтың жаңаруы бізге осы ең негізгі сұраққа толық жауап беруге мүмкіндік береді. : Жерде не тіршілік етеді?


Микробтардың жұмыс істеуі микробтардың белсенділігіне жатады, өйткені биогеохимиялық процестерді тек белсенді микроорганизмдер жүргізеді. маңыздылығына қарамастан белсенді микроорганизмдер, әдістердің көпшілігі бағалауға бағытталған жалпы микробтық биомасса және оның белсенді фракциясын бағалай алмайды. Алдымен біз олардың арасындағы айырмашылықтарды сипаттадық белсенді, потенциалды белсенді, және ұйқысыз топырақтағы микробтық күйлер және оларды сәйкестендіру үшін параметрлердің ұсынылған шекті мәндері. Екіншіден, біз топырақтағы белсенді және потенциалды белсенді микроорганизмдерді бағалау және сипаттау тәсілдерінің кең спектрінің мүмкіндігін сыни тұрғыдан қарастырдық. Келесі тәсілдер бағаланды: пластинкаларды санау және микробтық культураларды тікелей микроскопия жасушаны бояумен біріктірілген ATP, PLFA, ДНҚ және РНҚ мазмұны микромассивті талдау ПТР негізіндегі тәсілдер тұрақты изотопты зондтау топырақ протеомикасы, ферменттер белсенділігі және тыныс алу мен субстратты пайдалануға негізделген әртүрлі тәсілдер. Негізінен жасуша компоненттерін (АТФ, ДНҚ, РНҚ және молекулалық биомаркерлер) бір сатылы анықтауға негізделген «статикалық» тәсілдер микроорганизмдердің және жалпы биомассаның болуын жақсы анықтайды, бірақ олар белсенді бөлікті бағалай алмайды, демек, функциялары. Керісінше, динамикалық тәсілдер, микробтардың өсуі кезіндегі осы параметрлердің өзгерістерін бағалау және процесс жылдамдығына негізделген: субстратты пайдалану және өнімнің қалыптасуы, мысалы, тыныс алу, белсенді микробтық биомассаны бағалауға және оны белгілі бір процесс жылдамдығымен байланыстыруға көмектеседі. Олардың әмбебаптығы бойынша барлық тәсілдерді салыстыру негізінде (белсенді, потенциалды белсенді және ұйықтайтын микроорганизмдерді талдау мүмкіндігі) біз 1) комплементарлы бояулармен тікелей микроскопия, 2) жалпы микробтық биомассаны бояумен РНҚ негізіндегі FISH комбинациясы, және 3) микробтардың өсуіне негізделген тәсілдер ең тиімді және бір мезгілде рұқсат етілген сандық бағалау болды. белсенді, потенциалды белсенді, және ұйқысыз топырақтағы микроорганизмдер.

The белсенді микроорганизмдер шамамен 0,1-2% құрайды жалпы микробтық биомасса және оңай қол жетімді субстраттарсыз топырақта өте сирек 5% асады. Дегенмен, үлесі потенциалды белсенді микроорганизмдер (бірнеше сағат ішінде қол жетімді субстраттарды пайдалануды бастауға дайын) жалпы микробтық биомассаның 10 және 40% (60% дейін) арасында үлес қосатын әлдеқайда жоғары. Сондықтан біз рөлін ерекше атап өтеміз потенциалды белсенді топырақ микроорганизмдері мен ыстық нүктелердегі субстраттың құбылуына тез жауап беретін микроорганизмдер.

Потенциалды белсенді күйден белсенді күйге көшу минуттар мен сағаттар ішінде жүреді, бірақ әрекетсіз күйден белсенді күйге ауысу сағаттан бірнеше күнге дейін созылады. Өте жылдам белсендіруге қарамастан, кері процесс – потенциалды белсенді және тыныштық кезеңіне өту – әлдеқайда ұзағырақ уақытты қажет етеді және жеке критерийлер үшін өте ерекшеленеді: ATP, ДНҚ, РНҚ, ферменттер өндірісі, тыныс алу жиілігі. Бұл осы параметрлерге негізделген әдістермен микробтық қауымдастықтың белсенді бөлігін бағалауда одан әрі қиындықтарға әкеледі. Демек, топырақтағы белсенді микроорганизмдердің үлесіне және олардың функцияларына бағытталған тәсілдерді стандарттау, одан әрі әзірлеу және кеңінен қолдану шұғыл қажет. Белсенді микроорганизмдер негізгі биогеохимиялық процестердің жалғыз микробтық драйверлері болғандықтан, топырақ функцияларына бағытталған зерттеулерде белсенді және потенциалды белсенді фракцияларды талдау қажет деген қорытындыға келдік.


CFU табу үшін сұйылтуларды пайдалану

Берілген үлгінің CFU табу процедурасы алдымен сол үлгіні сұйылтуды қамтиды. Содан кейін сұйылтулар дұрыс өсу ортасы бар табақшаларға салынады. Көптеген сұйылтулар жиі жақсы идея болып табылады, өйткені бастапқы үлгі өте шоғырланған болуы мүмкін.

Белгілі бір уақыт ішінде бактериялардың пластиналарда өсуіне мүмкіндік бергеннен кейін, жеке колониялар тәрелкеде есептеледі. Егер сынама тым шоғырланған болса, онда жеке колониялардың орнына сіз бактерия өсімімен жабылған үлкен аумақты көресіз. көгал. Бұл жеке колонияларды көру үшін үлгіні одан әрі сұйылтып, қайтадан өсіруге тырысу керек дегенді білдіреді.

Жеке колониялар өзін бірнеше рет қайталайтын бір бактериядан шыққандықтан, тек осылар ғана КФУ үшін есептеледі.


Денедегі адам және бактерия жасушаларының санына арналған қайта қаралған бағалаулар

Ағзадағы жасушалардың саны туралы әдебиеттерде берілген мәндер шама ретімен ерекшеленеді және өте сирек кез келген өлшеулер немесе есептеулер арқылы расталады. Мұнда біз адам ағзасындағы және бактериялық жасушалардың саны туралы ең соңғы ақпаратты біріктіреміз. Біз 70 кг «анықтамалық адамдағы» бактериялардың жалпы санын 3,8·1013 деп есептейміз. Адам жасушалары үшін біз жалпы санға (≈90%) гемопоэтикалық линияның басым рөлін анықтаймыз және бұрынғы бағалауларды 3,0·1013 адам жасушаларына қайта қараймыз. Біздің талдауымыз сондай-ақ кеңінен келтірілген 10:1 қатынасын жаңартады, бұл денедегі бактериялардың саны шын мәнінде адам жасушаларының санымен бірдей және олардың жалпы массасы шамамен 0,2 кг болатынын көрсетеді.

Мүдделер қақтығысы туралы мәлімдеме

Авторлар бәсекелес мүдделер жоқ деп мәлімдеді.

Фигуралар

1-сурет. Конверт бағалауының артқы жағы…

1-сурет. Конверттің артындағы ересек адамның жасушаларының санын бағалау…

Сурет 2. Санның таралуы…

Сурет 2. Жасуша типі бойынша адам жасушаларының санының таралуы.

Сурет 3. Ұяшық санының таралуы және…

3-сурет. Адамдағы әртүрлі жасуша түрлері үшін жасуша саны мен массасының таралуы…


Сіздің денеңізде 37,2 триллион жасуша бар

Сіздің денеңізді қанша жасуша құрайды? -Бұл қарапайым сұраққа жауап беру оңай емес. Бірақ жақында ғалымдар өте жақсы әрекет жасады. Ал олардың соңғы саны – 󈻽,2 триллион.

Адам ағзасындағы жасушалардың санын есептеу қиын. Мәселенің бір бөлігі әртүрлі көрсеткіштерді пайдалану сізге әртүрлі нәтижелерді береді. Көлемге негізделген болжау салмағы бойынша есептелген 15 триллион ұяшықты болжайды және сіз 70 триллионға жетесіз. Карл Циммер ұлттық географиялық түсіндіреді:

Сондықтан көлемді немесе салмақты таңдасаңыз, сіз мүлдем басқа сандарды аласыз. Ең сорақысы, біздің денеміз желе бұршақтары толтырылған құмыраға ұқсас жасушалармен біркелкі емес. Жасушалар әртүрлі мөлшерде келеді және олар әртүрлі тығыздықта өседі. Мысалы, қан құйылған стаканға қараңыз, және сіз қызыл қан жасушаларының тығыз оралғанын көресіз. Егер сіз олардың тығыздығын адам ағзасындағы жасушаларды бағалау үшін пайдалансаңыз, сіз таңқаларлық 724 триллион жасушаға келесіз. Тері жасушалары, керісінше, соншалықты сирек, олар сізге 35 миллиард жасушаны шамалы бағалауды береді.

Бұл зерттеушілер 37,2 триллионды қалай ойлап тапты? Олар шын мәнінде ішектен тізеге дейінгі барлық нәрселердегі көлемдер мен тығыздықтардың егжей-тегжейлі тізімін жасау үшін қол жетімді әдебиеттерді қарап отырып, жасушалардың санын органдар мен жасуша түрлері бойынша бөлді. Мысалы, орташа денеде 50 миллиард май жасушалары және 2 миллиард жүрек бұлшықет жасушалары бар. Осылардың барлығын қосқанда, олар 37,2 млн. (Айтпақшы, бұл сізде өмір сүретін миллиондаған микробтардың ешқайсысын қамтымайды.)

Авторлар бұл жай ғана жақсы паб тривиа сұрағы емес екенін көрсетеді. Жасуша сандарын пайдалану және оларды орташа мәнмен салыстыру дәрігерлерге проблемаларды анықтауға көмектеседі. “Адам ағзасының, сондай-ақ жеке мүшелердің жалпы жасушаларының санын білу мәдени, биологиялық, медициналық және салыстырмалы модельдеу тұрғысынан маңызды,” деп жазады олар.

Роуз Эвелет туралы

Роуз Эвелет - Smart News жазушысы және Бруклинде орналасқан продюсер/дизайнер/ғылым жазушы/аниматор. Оның жұмысы журналда пайда болды New York Times, Ғылыми американдық, Story Collider, TED-ред және OnEarth.


Микробтық галактиканың сақшылары

1986 жылы Канаданың ауыл шаруашылығынан келген Йиу-Квок Чан жаңа бактерия түрін анықтады. Стандартты хаттамаға сәйкес, ол оны американдық типтегі мәдениеттер жинағына (ATCC), ғалымдар жаңа микроб штаммдарын сақтайтын репозиторийге қойды. Ол Корнелл университетінің докторлықтан кейінгі зерттеушісі Роланд Вильгельмнің бактериялардың басқа тобына қатты ұқсайтынын байқаған кезде 2020 жылға дейін ондаған жылдар бойы сонда болды. Вильгельм ATCC-тен Chan'squos штаммының құтысын алды және 1986 жылғы штамм шын мәнінде осы штаммның бір түрі екенін растау үшін ДНҚ секвенирлеудің жаңа технологиясын қолданды. Парабурхолдерия ол қазір зерттеп жүрген бактерия. Бұл ашу ғылымның әртүрлі дәуірлерінде осы екі зерттеушінің арасындағы негізгі байланыс болған бактериялық мұрағаттың арқасында ғана мүмкін болды.

Жаһандық микробтық эволюцияны қадағалау күрделі міндет болып табылады. Микробтар адамдарға және көптеген басқа жыныстық жолмен көбейетін жануарларға қарағанда жаңа түрлерді тезірек қалыптастырады және ғалымдар ашқан микроб түрлерінің саны жылдар бойы тұрақты өсуде. Дегенмен, кейбір бағалаулар бактериялардың жойылу жылдамдығы жаңа түрлердің пайда болу жылдамдығына соншалықты жақын екенін көрсетеді, сондықтан бұрыннан бар бактериялардың көпшілігі қазір жойылып кетті. Микробтар қоректік заттардың айналымы, ауылшаруашылық өнімділігі және топырақ денсаулығы, антибиотиктер мен ісікке қарсы қосылыстарды өндіру және ішек денсаулығымыз бен иммундық жүйемізді қорғау үшін маңызды екені белгілі. Дегенмен, біз әлі де микробтар әлемін зерттеп, оқып жатырмыз, бұл микробтарды сақтау туралы ойлауды одан да маңызды етеді.

Тұқым банкі өсімдіктердің генетикалық әртүрлілігін сақтайтындай, мәдени коллекциялар микробтардың әртүрлілігін сақтайды. Дүниежүзілік микроорганизмдер деректер орталығы әлемнің кез келген жерінде дерлік микробтық культуралар жинағы туралы хабарлайды және оларда екі миллионнан астам бактериялық, саңырауқұлақ және вирустық дақылдар бар. Бұл сан Жердегі микробтардың көптүрлілігінің аз ғана бөлігі.

Микробтық мәдениет коллекциялары үлгілерді әлемнің кез келген жерінен ала алады, бірақ кейбір жерлерде басқаларға қарағанда көбірек микробтар береді. JMRC қызметкері Майкл Раммның айтуынша, Jena микробтық ресурстар жинағы бүкіл әлемнен, әсіресе Азия елдерінен мәдениеттерді алады. Кейбір елдер немесе мекемелер микробтарды табудың қазіргі нүктелері болып табылады және ауқымды оқшаулау жұмыстарының үйі болып табылады. Біз биоалуантүрліліктің ыстық нүктелері туралы және Додо құстары сияқты жойылып кету туралы ескертулерді жиі естиміз, бірақ микробты сақтау қоғамдық әңгіменің сирек бөлігі болып табылады.

Микробтарды сақтау туралы ойлануымыздың бір себебі - микробтардың көпшілігі жай көзге көрінбейді және олардың табиғи мекендеу ортасынан тыс жерде өсуі қиын, қоршаған ортадағы бактериялардың 2 пайызынан азын зертханада өсіруге болады. Бұл микробтарды сақтау және өсіру қоректік заттардың, тұздардың және атмосфералық жағдайлардың қиын комбинациясын табуды талап ететін күрделі процесс етеді. Ғалымдар микробты мекендеу ортасынан шығарып алу үшін айлар, тіпті жылдар қажет болуы мүмкін.

Зерттеушілер өсіруге болатын асыл мәдениеттердің ұзақ мерзімді сақталуын қамтамасыз ету үшін жаһандық мәдениет жинақтары сияқты репозиторийлерге мұқтаж. Кирк Бродерс, Пеориядағы (Илл.) NRRL мәдениет жинағының кураторы мұндай жинақтардың әлеуетіне қуанады. &ldquoӘдемі зерттеулер жүргізіп жатқан дүние жүзіндегі зерттеушілермен байланысу және олар үшін ресурстарды қамтамасыз ету. менің жұмысымның ең қызықты бөлігі. Сондай-ақ әдемі саңырауқұлақтар мен бактериялардың түрлі-түсті жануарларын өсірудің, өсірудің және тамашалаудың қарапайым қуанышы бар.&rdquo

Сырттай қарағанда, бұл жинақтар микробтар мұражайы сияқты мәдениеттерді каталогтайтын сияқты көрінуі мүмкін. Дегенмен, бұл репозиторийлердің шынайы құндылығы олардың ғылым үшін әлеуетінде жатыр, келесі жаңа антибиотик, қатерлі ісік ауруын емдейтін қосылыс немесе парниктік газдар шығарындыларын азайтатын микроб сол флакондарда жасырынуы мүмкін. &ldquoҒылымда қандай биологиялық штаммдардың клиникалық маңызды болуы мүмкін екенін болжау қиын болуы мүмкін,&rdquo Сара Александр, Түр мәдениеттерінің ұлттық жинағының (NCTC) кураторы дейді. &ldquoҒалым штамдарды салған кезде, бұл материал ғалымдардың келесі ұрпағына қолжетімді болады және оны әрқашан алуға болады.&rdquo

Жинақтар ғалымдарға бүгінгі таңда жұмыс істеп жатқан штамм Вильгельмнің әңгімесіндегідей 30 жыл бұрын зерттеуде қолданылған штамм екеніне көз жеткізуге мүмкіндік береді. Сондықтан көптеген мәдени топтамалар ұсынылған штаммның коллекцияның ресми мүшесі ретінде танылуы үшін шектеулерді күшейте бастады. Бұрын дақылды микроскопиялық зерттеу жеткілікті болуы мүмкін, бірақ NRRL сияқты репозиторийлер енді ластануды болдырмайтын қосымша қауіпсіздік шарасын талап ете бастады: ұсынылған штаммның гендік тізбегі ғалым зертханада тапқан нәрсеге сәйкес келуі керек. Көптеген микробтар да өте тез дами алады, тіпті зертханада бірнеше ай өмір сүргеннің өзінде штамм алғаш анықталған кезден өзгеше болуы мүмкін. Микробиолог ген тізбегінің сәйкестігін тексергеннен кейін, штаммдар криоконсервациялау, ультра суық температураны қолдану арқылы ұзақ мерзімді сақтау немесе сұйық азотпен мұздату арқылы сақталады.

Мәдениет жинақтары ғылымды ашық, бірлескен және қайталанатын етуге көмектесетін анық маңызды нысандар. Олар Жердегі қазіргі микробтардың әртүрлілігін сақтайды және көптеген өзекті жаһандық мәселелерді шешудің микроскопиялық кілттерін ұстай алады. Олар сонымен қатар микробтар әлемінің кітапханалары болып табылады және әрбір штаммның бірегей тарихы бар, NCTC-тегі алғашқы бактериялық изолят Бірінші дүниежүзілік соғыс жауынгерінен оқшауланған және дизентериямен күресу үшін қолданылады. Александр штаммдардың тарихын және уәделерін біледі. &ldquo900-ден астам түрлі бактерия түрлерінің 6000-нан астам штаммдары бар коллекцияны сақтау, сақтау және өсіру артықшылық болып табылады. Мәдениет коллекциясы биологиялық қойма болып табылады. осылайша біз осы тірі экспонаттарды зерттеуге қолжетімді болуы үшін сақтай аламыз.&rdquo


Сандар бойынша микробиология

Микробтар әлеміндегі өмірдің ауқымы соншалық, таңғажайып сандар әдеттегідей болады. Бұл сандар осы саладағы адамдар үшін шабыт көзі бола алады және микробиологтардың келесі ұрпағын таң қалдыру үшін қолданылады.

«Егер жер бетіндегі барлық 1 × 10 31 вирустар бір-бірінің соңынан қалса, олар 100 миллион жарық жылына созылатын еді».

Ғылымда сандар күрделене түсетіні сонша, олардың мағынасы жоғалады. Бұл елестетуге келмейтін мөлшерлерге сәйкестікті қамтамасыз ету үшін көбінесе басқа үлкен (бірақ басқарылатын) сандармен салыстыру пайдалы болады және мұны микробиология саласындағыдан гөрі орындырақ емес, бұл сананы таң қалдыратын сандар. қайда қараса да табуға болады. Мұнда біз микробиологияда кездесетін, Twitter-дегі (@NatureRevMicro) жазылушыларымыздан алынған таңғаларлық сандарды біріктіреміз. Төмендегі мысалдар негізінен «конверттің артқы жағындағы» есептеулерге негізделген, сондықтан оларды мақсатты түрде қарау керек: шабыттандыратын доп алаңындағы фигуралар. Мүмкін, бұл бетке сәйкес келетін сөздердің саны сілтемелерді қосуға кедергі келтірді, бірақ берілгендерді S1 қосымша ақпаратынан табуға болады (қорап).

Астрономия - бұл үлкен сандармен жұмыс істеу үшін қолданылатын сала, бірақ оларды микробтық масштабтағы өмірмен салыстырғанда ергежейлі болуы мүмкін. Мысалы, жер бетіндегі барлық 1 × 10 31 вирустар бір-бірінен ұшына қарай орналасса, олар 100 миллион жарық жылына созылады. Оның үстіне мұхиттардағы бактериялар белгілі ғаламдағы жұлдыздардан 100 миллион есе көп (13 × 10 28 ). Мұхиттардағы вирустық инфекцияның жылдамдығы секундына 1 × 10 23 инфекцияны құрайды және бұл инфекциялар күн сайын барлық бактериялық жасушалардың 20-40% жояды. Құрғақ жерге көшкенде, бір шай қасық топырақтағы микроорганизмдердің саны (1 × 10 9 ) қазіргі уақытта Африкада тұратын адамдар санымен бірдей. Одан да таңғаларлық, тіс тақтасының тығыздығы сонша, бір граммда шамамен 1 × 10 11 бактерия болады, бұл бұрын-соңды өмір сүрген адамдар санымен бірдей. Тығыз емес, бірақ бәрібір әсерлі, орташа адамның ішегінде болатын бактериялардың салмағы шамамен 1 кг, ал ересек адам жыл сайын нәжісті бактериялармен өз салмағын шығарады. Осы ішек флорасының құрамындағы гендердің саны өз геномымызда болатын саннан 150 есе көп, тіпті біздің геномымызда ДНҚ-ның 8% вирустық геномдардың қалдықтарынан алынған.

Микробиологиялық сандар кеңістік пен уақыт бойынша орасан зор ауқымды қамтуы мүмкін. Мысалы, АҚШ-тың Орегон штатының шығысындағы учаскеде 2400 акр (9,7 шаршы километр) аумақты алып жатқан ең үлкен іргелес саңырауқұлақ мицелийі. Шкаланың екінші жағында бір Simian вирусы 40 (SV40) вирионында 958 980 атом бар. Уақытша масштабта микроорганизмдер ұйықтап қалуы немесе споралар түзуі және ұзақ уақыт бойы өмір сүруі мүмкін. Мысалы, янтарьдан алынған кейбір өміршең бактериялардың жасы 34 000-170 000 жыл деп есептелген.

Микробиологиядағы ең қорқынышты сандар патогендік микроорганизмдерге қатысты болуы мүмкін. Дүние жүзінде жыл сайын 16 миллион адам жұқпалы аурулардан қайтыс болады және олардың көпшілігінің алдын алуға болады. Шамамен әрбір 12 адамның біреуі немесе дүние жүзінде 500 миллион адам созылмалы вирустық гепатитпен өмір сүреді және жылына жаңа хламидиозды инфекциялардың болжамды саны шамамен 50 миллионды құрайды, бұл Оңтүстік Корея халқының санынан көп. Бактерия Clostridium botulinum Ол соншалықты күшті токсин шығарады, 3 грамм Ұлыбритания тұрғындарын өлтіруге жеткілікті және 400 грамм планетадағы барлық адамдарды өлтіреді.

Жалпы алғанда, адам ауру қоздырғыштарының ~1400 түрі белгілі (соның ішінде вирустар, бактериялар, саңырауқұлақтар, қарапайымдылар және гельминттер) және бұл үлкен сан сияқты көрінгенімен, адам қоздырғыштары микробтардың жалпы санының 1%-дан әлдеқайда азын құрайды. планетадағы түрлер. Осы тұста, нақты түрді ненің құрайтыны туралы сұрақтарды елемей, микробтық түрлердің жалпы санына арналған бағалаулар 120 000-нан ондаған миллионға дейін және одан да жоғары болады. Бұл үлкен диапазонның себебінің бір бөлігі - біз Жердегі жалпы ДНҚ-ның тек 1 × 10 −22 %-ын ғана тізбелеп алдық (бірақ Жер микробиомасы жобасы мұны келесі 3 жылда 1 × 10 -20 %-ға дейін күрт жақсартуы керек). Бұл біз таңдаған микробтардың әртүрлілігінің үлесі тиімді нөлге тең екенін білдіреді, бұл жақсы дерексіз нысан.

Бұл мысалдар микробиологияның ғажайып әлемінің бетін әрең сызып тастайды және біз оқырмандарды осы салаға қызығушылық тудыратын сандар тізімін құруға көмектесуге шақырамыз. Мысалдарыңызды Twitter-де @NatureRevMicro мекенжайына орналастырыңыз және #microbiology by numbers хэштегін қосыңыз.


Бейнені қараңыз: Тыныс алу жүйесі (Шілде 2022).


Пікірлер:

  1. Jonam

    You read this and think….

  2. Burnette

    Бірінші ДДҰ іздейді, оны Əрдайым табады

  3. Tonio

    Сіз қателесесіз деп ойлаймын. Мен оны талқылауды ұсынамын.

  4. Alhric

    Құттықтаймын, тамаша идея және дер кезінде



Хабарлама жазыңыз