Кіріспе
Микроорганизмдерді бақыланатын ортада көбейту әдісі
Микробиологиялық мәдениет немесе микробтық мәдениет – микроорганизмдерді алдын ала белгіленген мәдени ортада, бақыланатын зертханалық жағдайларда көбейту арқылы оларды өсіру әдісі. Микробтық мәдениеттер молекулалық биологияда зерттеу құралдары ретінде қолданылатын негізгі және маңызды диагностикалық әдістер болып табылады. "Мәдениет" термині өсіріліп жатқан микроорганизмдерді де білдіруі мүмкін. Микробтық мәдениеттер организмнің түрін, сынамадағы оның мөлшерін немесе оның екеуін де анықтау үшін қолданылады. Бұл микробиологияның маңызды диагностикалық әдістерінің бірі және жұқпалы аурудың себебін анықтау үшін, қоздырғышты алдын ала белгіленген ортада көбейтуге мүмкіндік береді. Мысалы, жұқпалы ауруды анықтау үшін тамақтан мәдениет алынады, осы үшін тамақтың артқы қабырғасынан тінді сыпырып алып, сынаманы мәдени ортаға жағады, содан кейін Streptococcus pyogenes сияқты зиянды микроорганизмдерді анықтау үшін тексеріледі, ол ангинаның қоздырғышы болып табылады. Сонымен қатар, "мәдениет" термині зертханада микроорганизмнің белгілі бір түрін "таңдап өсіру" үшін бейресми түрде қолданылады. Микроорганизмдердің таза мәдениетін бөліп алу көбінесе қажет болады. Таза (немесе аксендік) мәдениет – басқа түрлер немесе типтердің болмауында өсетін жасушалар немесе көпжасушалы организмдердің популяциясы. Таза мәдениет бір жасушадан немесе бір организмнен пайда болуы мүмкін, онда жасушалар бір-бірінің генетикалық клондары болып табылады. Микробтық мәдениетті гельдеу үшін агароза гелі (агар) ортасы қолданылады. Агар – теңіз балдырынан алынған желе тәрізді зат. Агардың арзан баламасы – гуар шайыры, оны термофильдерді бөліп алу және сақтау үшін қолдануға болады.
Тарих
Бірінші мәдени орта – 1860 жылы Луи Пастер жасаған сұйық орта. Бұл зертханада Роберт Кох 1881 жылы қатты ортаны жасағанға дейін қолданылып келді. Кохтың қатты орта үшін жалпақ тақтайшаны пайдалану әдісі 1887 жылы Джулиус Ричард Петридің дөңгелек ыдысымен алмастырылды. Таза прокариоттық мәдениет алу үшін, мәдениетті бір жасушадан немесе ағзаның бір колониясынан бастау қажет. Прокариоттық колония бір жасушаның жыныссыз көбеюі болғандықтан, барлық жасушалар генетикалық тұрғыдан бірдей және таза мәдениетті қамтамасыз етеді.
Вирустық мәдениет
Вирустар мен фагтардың өсірілуі үшін вирус немесе фаг көбейетін жасушалар қажет. Бактериофагтар үшін бактериялық жасушаларды жұқтырып өсіру жүргізіледі. Фагтарды бактериялардың табақтағы тығыз өсімінде пайда болатын бляшкалардан оқшаулауға болады. Вирустық мәдениеттер тиісті эукариоттық жасушалардан алынады. Инокуляциялық циклмен қатты агар табақшасына инокулятты алға-артқа жайып, микробтық популяцияны физикалық түрде бөлуге мүмкіндік беретін инокуляциялық табақша әдісі қолданылады. Инкубация кезінде колониялар пайда болады және биомассадан жеке жасушалар оқшауланады. Микроорганизм таза мәдениетте оқшауланғаннан кейін, оны одан әрі зерттеу және қор мәдениеттері деп аталатын мәдениеттерде пайдалану үшін тірі күйде сақтау қажет. Осы мәдениеттерді олардың биологиялық, иммунологиялық және мәдени қасиеттерін жоғалтпай сақтау керек.
Эукариотикалық жасушалар өсірілімі
Эукариоттық жасушалар эукариоттық организмдерді зерттеу үшін бақыланатын ортаны қамтамасыз етеді. Ашытқы, балдыр және протозойлар сияқты бір жасушалы эукариоттар, прокариоттық мәдениеттер сияқты бірдей әдістермен өсірілуі мүмкін. Бұл C. elegans сияқты көп жасушалы микроскопиялық эукариоттарға да қатысты. Макроскопиялық эукариоттық организмдер зертханада өсіруге тым үлкен болғанымен, олардан алынған жасушаларды өсіруге болады. Бұл зерттеушілерге макроскопиялық эукариоттың нақты бөліктері мен процестерін in vitro жағдайында зерттеуге мүмкіндік береді.
Сұйық мәдениеттер
Микробиологиялық өсірудің бір әдісі – сұйық өсіру, онда қажетті организмдер тік колбадағы Luria қоректік ортасы сияқты сұйық қоректік ортада суспензияланған күйде ұсталады. Бұл ғалымға бактериялар мен басқа микроорганизмдерді әртүрлі мақсаттар үшін көп мөлшерде өсіруге мүмкіндік береді. Сұйық өсірулер бактериялармен ішектетілген сұйық қоректік ортаны дайындауға және оны бір түнде өсіруге өте ыңғайлы (біркелкі өсуді қамтамасыз ету үшін қоректік ортаны механикалық түрде араластыру үшін "шейкер" пайдаланылуы мүмкін). Содан кейін, белгілі бір дәрі немесе ақуыздың (мысалы, микробқа қарсы пептидтердің) микробқа қарсы активтілігін тексеру үшін сынамадан аликвоталар алынады. Статикалық сұйық өсірулер де қолданылуы мүмкін. Бұл өсірулер шайқалмайды және микроорганизмдерге оттегі градиентін қамтамасыз етеді.
Агар табақтары
Микробиологиялық мәдениеттер әртүрлі өлшемдегі, агар негізіндегі өсіру ортасының жұқа қабаты бар Петри ыдыстарында өсірілуі мүмкін. Петри табағындағы өсіру ортасына қажетті бактериялар егілгеннен кейін, тақталар таңдалған бактериялардың өсуі үшін ең қолайлы температурада инкубацияланады (мысалы, әдетте 37 градус Цельсийде, немесе адам немесе жануарлардан алынған мәдениеттер үшін адам денесінің температурасы, ал қоршаған ортадан алынған мәдениеттер үшін – одан төмен температурада). Қажетті өсу деңгейіне жеткеннен кейін, агар тақталарын бактерияларды болашақ тәжірибелер үшін сақтау үшін суытқышта, төңкеріп сақтауға болады. Агарды табаққа құйып, қатырмас бұрын, оған түрлі қосымшалар қосуға болады. Бактериялардың кейбір түрлері тек белгілі бір қосымшалардың болуында ғана өсе алады. Бұл, сондай-ақ, антибиотикке төзімділік генін қамтитын бактериялардың гендік инженерлік штамдарын жасау кезінде де қолданылады. Агарға таңдалған антибиотик қосылғанда, тек төзімділік генін алған бактериялық жасушалар ғана өсе алады. Бұл зерттеушіге тек қана сәтті трансформацияланған колонияларды іріктеуге мүмкіндік береді.
Агар негізіндегі өлшегіш таяқшалар
Агар пластиналарының шағын форматтағы, мысалы, Dip Slide, Digital Dipstick сияқты дип-палочкаларға бейімделген нұсқалары, күтім орнында диагностикалық мақсаттарда қолдануға мүмкіндік береді. Олар агар пластиналарына қарағанда арзанға түседі және жұмыс істеу үшін арнайы білім немесе зертхана жағдайлары қажет болмайды, осының арқасында күтім орнында қолдануға ыңғайлы.
Селективті және дифференциалдық орта
Таңдамалы және дифференциалды орталар олардың үстінде өсірілген микроорганизмдердің ерекшеліктерін ашады. Мұндай орталар таңдамалы, дифференциалды немесе екеуінің де қасиеттерін білдіре алады. Әр түрлі таңдамалы және дифференциалды орталарда мәдениетті өсіру аралас мәдениеттерді тазартуға және ғалымдарға белгісіз мәдениеттерді анықтауға қажетті сипаттамаларды анықтауға көмектеседі.
Селективті ақпарат құралдары
Селективті орта организмдерді ажырату үшін қолданылады, ол белгілі бір түрдің өсуіне мүмкіндік беріп, басқа түрлердің өсуін тежейді. Мысалы, эозин метилен көк (EMB) Грам-оң бактериялардың өсуін тежеуге, ал Грам-теріс бактерияларды іріктеуге қолданылуы мүмкін, себебі Грам-теріс бактериялардың өсуіне EMB кедергі келтірмейді.
Дифференциалдық медиа
Ғалымдар микроорганизмдерді өсіргенде олардың нақты биохимиялық ерекшеліктерін анықтау үшін дифференциалды орта қолданады. Анықталған бұл белгілерді белгілі микроорганизмдердің қасиеттерімен салыстырып, белгісіз культураларды анықтауға тырысады. Мысалы, Макконки агары (MAC) лактозаны ыдырататын бактерияларды pH көрсеткіші арқылы көрсетеді, ол ферментация кезінде пайда болатын қышқылдардан түсін өзгертеді.
Көп мақсатты панельдер
Көп мақсатты панельдерде бұрын өсірілген колониядан оқшауланған бактериялар әрбір ұңғымаға таратылады, олардың әрқайсысында өсім ортасымен қатар биохимиялық тест жүргізуге қажетті ингредиенттер болады. Бұл ингредиенттер сыналып жатқан қасиетке байланысты ұңғыманың оптикалық тығыздығын өзгертеді. Панель машинада инкубацияланады, содан кейін колориметрия, турбидиметрия немесе флюорометрия сияқты жарық негізіндегі әдіспен әрбір ұңғыма талданады. Алған нәтижелер автоматты түрде әртүрлі бактерия түрлерінің мәліметтер базасымен салыстырылып, ағымдағы панельде қандай бактерия түрлері бар екенін анықтауға көмектеседі. Сонымен қатар, антибиотиктерге сезімталдығын тексеру жүргізіледі.
Стамбалы мәдениеттер
Стаб мәдениеттері агар пластиналарына ұқсас, бірақ олар сынақ түтігіндегі қатты агардан жасалады. Бактериялар инъекциялық ине немесе пипетка ұшы арқылы агардың ортасына енгізіледі. Бактериялар тесілген жерде өседі. Стаб мәдениеттері көбінесе мәдениеттерді қысқа мерзімге сақтау немесе жіберу үшін қолданылады. Бұған қоса, стаб мәдениеттері өсірілген микроорганизмдердің қозғалмалылығы немесе оттегіге қажеттілігі сияқты ерекшеліктерін анықтауға мүмкіндік береді.
Термофильді микроорганизмдердің қатты пластиналы өсірілімі
Термофильді микроорганизмдер, мысалы Bacillus acidocaldarius, Bacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus және Thermus thermophilus сияқтыларының 50-70 градус температурада өсетін қатты тақташадағы культуралары үшін, жоғарыда аталған термофильді бактерияларды санау, оқшаулау немесе екеуін бірге жүргізу үшін, агарға қарағанда, төмен ацилді тазартылған геллан қышқылы артықшылықты гельдеуші зат болып табылады.
Ұяшық мәдениетінің жинақтары
Микробтық мәдениеттер жинақтары стандартты эталондық микроорганизмдердің, жасушалық желілердің және микробиологиялық систематика саласындағы зерттеулер үшін қажетті басқа да материалдардың өміршең мәдениеттерін алу, сәйкестендіру, өндіру, сақтау, каталогтастыру және таратуға бағытталған. Мәдениеттер жинақтары типтік штаммдарды сақтау орындары болып табылады. +Негізгі ұлттық мәдениеттер жинақтары. Жинақ Акронимі Атауы Орналасқан жері ATCC Америкалық типтік мәдениеттер жинағы Манассас, Вирджиния штаты BCCM Бельгиялық микроорганизмдердің үйлестірілген жинақтары Брюссельдегі үйлестіру орталығы, Бельгия CCUG Гетеборг университетінің мәдениеттер жинағы Гетеборг, Швеция CECT Испаниялық мәдениеттер жинағы Валенсия, Испания CIP Пастер институтының мәдениеттер жинағы Париж, Франция DSMZ Микроорганизмдер мен жасуша мәдениеттерінің неміс жинағы Брауншвейг, Германия NCPPB Өсімдік патогенді бактерияларының ұлттық жинағы Йорк, Ұлыбритания ICMP Өсімдіктерден алынған микроорганизмдердің халықаралық жинағы Окленд, Жаңа Зеландия JCM Жапония микроорганизмдер жинағы Цукуба, Ибараки, Жапония NCTC Типтік мәдениеттердің ұлттық жинағы Public Health England, Лондон, Ұлыбритания NCIMB Өнеркәсіптік, азық-түлік және теңіз бактерияларының ұлттық жинағы Абердин, Шотландия NCPPB Өсімдік патогенді бактерияларының ұлттық жинағы Йорк, Англия.