VMB

походження (м'ясо яловиче, риба, м'ясо-кісткове борошно, казеїн), а також білкові гідролізати, пептиди, пептони. Можна використовувати й замінники м'яса - плаценту, кров'яні згустки, дріжджі. Отже, до складу середовищ повинні бути введені джерела живильних речовин і води, а також ростові фактори (вітаміни, ферменти). Універсальним джерелом їх є екстракти з білків тваринного й рослинного походження, білкові гідролізати. Для мікробів з більш складними харчовими потребами до складу середовищ включають нативні субстрати - кров, сироватку, асцитичну рідину, яєчний жовток, кусочки печінки, нирок, мозкової тканинитаін.

Середовища повинні бути збалансованими за мікроелементним складом і містити іони заліза, міді, марганцю, цинку, кальцію, натрію, калію, мати у своєму складі неорганічні фосфати.

Допустимим є вживання речовин, які усувають дію інгібіторів росту і токсиноутворення мікробів (окремі амінокислоти, твіни, активоване вугілля тощо). Важливим є стабілізація оптимуму рН середовища, його буферності. Середовища повинні мати певну в'язкість, густину (рідкі, напіврідкі, щільні), бути ізотонічними, прозорими й обов'язково стерильними.

Численні потреби мікроорганізмів зумовлюють велике розмаїття живильних середовищ, а для окремих видів бактерій існують спеціальні середовища. Частину їх готують у лабораторіях безпосередньо перед посівом, але з кожним роком з’являються все нові середовища заводського виготовлення (сухі), які здатні задовільнити найвибагливіші потреби мікробіологів. Вони зберігаються тривалий час, мають

напіврідкі й щільні. Напіврідкі та щільні середовища готують з рідких,

101

додаючи відповідно 0,3-0,7% та 1,5-2,0% агару. Останній представляє собою волокнистий матеріал, який добувають з морських водоростей. Складається він з полісахаридів (70-75 %) та білків (2-3%) . При 1000 С агар розчиняється (розплавляється) уводі а, застигаючи при 42 -460 С, в разі достатньої концентрації (близько 2%), обумовлює щільність середовища. Саме за цю властивть він набув широкого розповсюдження у мікробіологічній практиці. Для створення щільних середовищ використовують також желатин (10-15 %), згорнуту сироватку крові.

Середовища поділяються на природні та штучні. Як природні використовують згорнуту сироватку, молоко, яйця, м’язову тканину. Штучні середовища створюють шляхом комбінування різноманітних субстратів, що забезпечують ті чи інші потреби мікроорганізмів.

Залежно від потреб бактеріологів існуючі живильні середовища поділяються на чотири основні групи.

Перша група – універсальні (прості) середовища. До них належать прості середовища: м’ясо – пептонний бульйон (МПБ) та м’ясо – пептонний агар (МПА). Вони придатні для культивування багатьох видів бактерій.

Друга група – спеціальні середовища. Вони використовуються в тих випадках, коли мікроорганізми не ростуть на простих. До них належать кров'яний, сироватковий агари, сироватковий бульйон, асцитичний бульйон та асцит-агар.

Третя група – селективні середовища, їх використовують для ціле-спрямованого виділення та накопичення бактерій з матеріалу, який містить багато сторонніх мікробів. Створюючи такі середовища, враховують біологічні особливості бактерій певного виду, які відрізняють їх від інших. Наприклад, елективним для холерних

102

вібріонів є 1 % лужна пептонна вода, середовища Ру та Леффлера – для збудників дифтерії, середовище Плоскирева – для дизентерійних паличок. Гарний ріст стафілококів спостерігаєтся на середовищах, у складі яких є до 10 % хлориду натрію. Мікрококи та коринебактерії ростуть на агарі, що містить фуразолідон.

Додавання антибіотиків до складу живильних середовищ робить їх елективними відносно антибіотикостійких штамів.

Четверта група – диференціально-діагностичні середовища. Це середовища, які дозволяють визначити певні біохімічні властивості мікроорганізмів і здійснювати їх первинну диференціацію. Вони поділяються на середовища для визначення протеолітичних, пептолітичних, цукролітичних, гемолітичних, ліполітичних, редукуючих властивостей тощо.

На поверхні щільного живильного середовища мікроорганізми можуть утворювати суцільний, густий ріст або ізольовані колонії. Колонія - це видимі неозброєним оком скупчення бактерій на поверхні або в товщі живильного середовища. Як правило, кожна колонія формується з нащадків однієї мікробної клітини (клон), тому їх склад досить однорідний. Утворення її є проявом культуральних властивостей бактерій. Характеристика колоній - важлива складова частина роботи бактеріолога а, адже мікроорганізмам кожного виду притаманні свої особливі колонії (рис. 3.2).

Характеризувати колонії можна за різним ознаками. За розміром(діаметром) вони поділяються на великі (4-6 мм і більше), середні (2-4 мм), дрібні (1- 2 мм), карликові або точкові (менше 1 мм). Форма колоній може бути найрізноманітнішою: правильно кругла, неправильна (амебоподібна), ризоїдна. Вони бувають прозорими, напівпрозорими, непрозорими - мутними. За рельєфом і контуром

103

форми у вертикальному розрізі колонії поділяються на плоскі, опуклі, куполоподібні, каплеподібні, конусоподібні, плоскоопуклі, плоскі, що стеляться по поверхні середовища, із вдавленим центром, з припіднятою у вигляді соска серединою.

Поверхню колоній вивчають спочатку неозброєним оком, а потім за допомогою лупи чи малого збільшення мікроскопа. Вона може бути матовою або блискучою, з глянцем, сухою або вологою, гладенькою або шорсткою. Гладенькі колонії позначають як S-форми (smooth - гладенький), а шорсткі - R-форми (rough - шорсткий, нерівний).

Форма шорстких поверхонь також може бути різноманітною: зморшкуватою, бородавчастою, мати радіальну посмугованість тощо. Переважна більшість мікроорганізмів утворює безбарвні колонії або мутно-молочного кольору. Однак деякі з них формують кольорові колонії, їх колір визначається пігментом, який синтезують бактерії: білі, кремові, жовті, золотисті, сині, червоні тощо. Структуру колоній досліджують у прохідному світлі при малому збільшенні мікроскопа. Вони можуть бути зернисті, ниткоподібні і волокнисті, які характеризуються наявністю переплетених ниток у товщі колоній. При доторканні до колонії петлею можна визначити її консистенцію: пастоподібна, в'язка або слизова, суха, крихка тощо. На рідких живильних середовищах бактерії також можуть рости по-різному, хоча особливості проявів росту бідніші, ніж на щільних. Бактерії здатні викликати дифузне помутніння середовища, колір його при цьому може не змінюватись або набувати кольору пігменту. Такий характер росту найчастіше спостерігається у більшості факультативно-анаеробних мікроорганізмів. Деколи відбувається утворення осаду на дні пробірки. Він може бути крихтоподібним, гомогенним, в'язким, слизистим та ін. Якщо мікроби пігменту не утворюють, осад має сірувато-білий або

104

жовтуватий колір. Подібним чином ростуть, як правило, анаеробні бактерії. Пристінковий ріст проявляється утворенням пластівців, зерен, прикріплених до внутрішніх стінок пробірки. Середовище при цьому залишається прозорим. Аеробні бактерії мають тенденцію до поверхневого росту. Часто утворюється ніжна безбарвна або голубувата плівка у вигляді ледь помітного нальоту на поверхні, яка зникає при струшуванні або збовтуванні середовища. Плівка може бути волога, товста, мати в'язку, слизову консистенцію та прилипати до петлі, тягнучись за нею. Однак, зустрічається й щільна, суха, крихка плівка, колір якої залежить від пігменту, що виробляється мікроорганізмами.

5.7. Утворення мікроорганізмами пігментів та ароматичних речовин. Світіння мікробів

Пігменти мікробів. Наявність пігментів у мікроорганізмів генетикно детермінована і передається по спадовості. Багато кольорових бактерій знаходиться в повітрі. Вважають, що пігменти виконують захисну функцію проти згубної дії на мікроорганізми ультрафіолетового випромінювання. Забарвлені колонії у кисневому середовищі та при освітленні зберігаються краще, ніж безпігментні. Більшість пігментоутворюючих мікробів — сапрофіти. Першим пігментом, відомим людству, був криваво-червоного кольору продигіозин, який утворює чудова паличка (Bact. prodigiosum). Синій пігмент піоціанін продукує Pseudomonas aeruginosa, фіолетовий — Chromobacterium violaccum. Ці види бактерій характеризуються антибіотичною активністю. Вони нерідко забруднюють рани, забарвлюючи гній у синьо-зелений колір. Жовтий пігмент утворюють сарцини, стафілококи; чорний (меланіни) — деякі види дріжджів та міцеліальних грибів

105

Stachybotrys alternans тощо. Важливою групою мікробних пігментів є каротиноїди, які утворюють більшість фототрофних бактерій, деякі родини дріжджів, мікроміцетів та актиноміцетів. У фототрофів каротиноїди беруть участь у процесах фотосинтезу. У гетеротрофів вони локалізуються в цитоплазматичній мембрані. У гіфоміцетів каротиноїди зв'язані, головним чином, з ліпідами.

Ароматичні речовини мікробів. Деякі види дріжджів,

плісеневих грибів та актиноміцетів продукують ароматичні речовини — складні ефіри, легкі органічні кислоти та ін. Їх використовують для надання приємного запаху винам та деяким харчовим продуктам, особливо сиру, сметані та маслу. Грибний, хлібний, медовий, тютюновий та інші аромати властиві грибам багатьох видів. Це може бути таксономічною ознакою при ідентифікації видів.

Світіння мікробів. Окремі мікроорганізми мають здатність до світіння — фосфоресценції. Вони поширені в природі і зумовлюють світіння, наприклад, трухлявого дерева, риби, м'ясних туш, морської води та інших об'єктів навколишнього середовища. Світіння бактерій — своєрідна форма звільнення енергії при окислювальних процесах, що відбуваються в клітині, їх неможливо спостерігати в анаеробних умовах. Випромінювати фосфоричне світло, зокрема, здатні мікроби — жителі морів та океанів. Світіння особливо помітне при коливанні морських хвиль. Серед фотобактерій не виявлено патогенних видів.

6.ГЕНЕТИКА МІКРООРГАНІЗМІВ

106

Хромосома у функціональному відношенні поділяється на фрагменти, які називаються генами, що несуть генетичну інформацію і виконують роль структур , які детермінують спадкові ознаки . Ген - елементарна одиниця спадковості, що контролює синтез специфічного поліпептидного ланцюга (структурний ген) або діяльність структурних генів (ген-регулятор, ген-оператор). Генетичний код у мікроорганізмів такий же як і код у еукаріотів – триплетний. Кожний триплет (кодон) - три , розташовані поряд, нуклеїнові основи , кодуює одну амінокислоту.

Гени, що відповідають за синтез сполуки, позначають рядковими літерами латинського алфавіту, які відповідають назві сполуки. Наприклад, his+ - гістидиновий ген, leu+ - лейциновий ген. Гени, що контролюють резистентність до антибіотиків, інших препаратів, позначаються літерою r (resistance - стійкість). Чутливі до препаратів бактерії позначаються літерою s (sensitive - чутливий).

Існує певний механізм, за допомогою якого послідовність нуклеотидів у гені визначає послідовність амінокислот у білку (рис. 7.1, 7.2).

Спочатку ДНК клітини деспіралізується, і на одній із її ниток, як на матриці, фермент ДНК-залежна РНК-полімераз за принципом комплементарності формує полірибонуклеотидний ланцюг – інформаційну (матричну) РНК (іРНК, мРНК). Ця стадія синтезу білка називається транскрипція (transcriptio - переписую).

Інформаційна РНК транспортується в цитоплазму , де розміщені рибосоми. Розпочинаєтся наступний етап - трансляція (translatio - перенесення). На цьому етапі відбувається синтез поліпептидних ланцюгів.

108

У цитоплазмі мікробних клітин так же як і у еукаріотів є

(антикодон), а на іншому – місце для з'єднання з відповідною амінокислотою (кодон). Вони доставляють необхідну амінокислоту до рибосоми з іРНК ,де розпочинається синтез та відбувається елонгація (elongatio - подовження) поліпептидного ланцюга. Після завершення синтезу білкової молекули, вона за допомогою фермента звільняється та піддається певній модифікації (посттрансляційні перетворення білкових молекул).

Процес реплікації нуклеїнових кислот у мікроорганізмів відбувається за напівконсервативним механізмом. Полінуклеотидні ланцюги подвійної спіралі ДНК «розплітаються» , внаслідок чого утворюються дві нові спіралі, кожна з яких складеться із старого і зановосинтезованого ланцюга.

Генетичні дослідження також показали, що певні властивості мікробів зумовлені в першу чергу ферментами. Це положення стало базою теорії «один ген — один фермент», яка стверджує, що кожний ген відповідає за утворення специфічного ферменту, тобто кожний ген контролює лише одну хімічну реакцію, що каталізується відповідним ферментом. У бактеріальній хромосомі всі гени розташовані в лінійній послідовності в певних ділянках ДНК, що називаються

локусами.

Окрім хромосомної ДНК у багатьох бактерій виявляють також позахромосомну ДНК у вигляді плазмід (епісом). Плазміди - кільцеві молекули ДНК молекулярною масою до 106-108 Дальтон з 1,5-400 тис пар основ. Вони можуть існувати в цитоплазмі у вільному стані або бути інтегрованими з клітинною хромосомою. Тоді їх називають

109

епісомами. Плазміди містять у своєму складі tra-оперон (transfer - перенос), який забезпечує їх здатність до передачі, і гени, які кодують якусь ознаку, їх називають трансмісивними, якщо вони самостійно передаються іншим клітинам за допомогою кон'югації, і нетрансмісивними, коли не мають власного апарату передачі, а переносяться разом з трансмісивними або під час трансдукції. Вони можуть існувати в клітині у декількох копіях.

Плазміди виконують регуляторну та кодуючу функції. Регуляторний ефект їх полягає в здатності представляти власні реплікони при порушенні функціонування клітинних генів; кодуюча роль - у внесенні в клітину нових ознак, які надають їй певних переваг при взаємодії з організмом хазяїна. Нині відомо десятки різноманітних плазмід. Серед них найдетальніше вивчено плазміди F, Col, R, Ent, Hly, бактеріоциногенності, біодеградації. Плазміди F забезпечують перенос бактеріальної хромосоми при кон'югації. R- плазміди є факторами множинної резистентності до лікарських засобів. Вони кодують стійкість до 10 антибіотиків та солей важких металів (Ni, Cu, Hg). Col-плазміди забезпечують синтез коліцинів - білків з летальною активністю проти коліформних мікроорганізмів. Hly-плазміди зумовлюють утворення гемолізинів у золотистих стафілококів. Ent-плазміди забезпечують ентеротоксигенну активність штамів кишкової палички. Плазміди біодеградації надають мікроорганізмам здатність утилізувати незвичні субстрати: Camплазміда - камфору, Oct-плазміда - октану тощо.

Плазміди не мають вирішального значення для забезпечення існування бактерійних клітин, однак відіграють чи не найважливішу роль у створенні розмаїття генетичного матеріалу , детермінують

110