Биологический каталог




Методы общей бактериологии. Том 1

Автор Ф.Герхардт

олучают энергию путем окисления нитритов в нитраты. Гетеротрофные бактерии получают энергию в результате окисления (диссимиляции) восстановленных углеродных соединений. При их выращивании к средам чаще всего добавляют глюкозу, однако некоторые гетеротрофные бактерии в качестве источника энергии используют практически все естественные и многие искусственные соединения углерода.

1 Здесь под биохимическими факторами подразумеваются различные вещества, обеспечивающие рост микроорганизмов, а не только витамины и другие соединения, называемые обычно «факторами роста», которые бактерии сами синтезировать не способны — Прим ред.

Гетеротрофные бактерии используют органические соединения в двух целях: 1) в качестве источника энергии; при этом органическое вещество окисляется или расщепляется с высвобождением энергии и образованием ряда конечных продуктов (С02, иногда органических кислот и др.); 2) в качестве субстратов, ассимилируемых непосредственно с образованием клеточных компонентов или для их синтеза в реакциях, требующих затраты энергии. Некоторые вещества, например глюкоза, могут выполнять обе указанные функции. Так, Е. coli может расти на простой среде, содержащей только глюкозу и неорганические соли. Другие бактерии, например молочнокислые, растут только на более сложных средах. Кроме неорганических солей и источника энергии (обычно глюкозы) к их ростовой среде добавляют ряд органических соединений (витамины, аминокислоты и др.), которые клетки не в состоянии синтезировать. Такие соединения называют факторами роста. Организмы, которые нуждаются в их добавлении к ростовой среде, называются ауксотрофными по соответствующим соединениям. Известны бактерии с разными градациями сложности в их потребности к определенным питательным веществам. У некоторых бактерий потребности в питательных веществах, необходимых для роста, еще не идентифицированы, и поэтому к средам приходится добавлять сложные природные вещества — дрожжевой экстракт, пептон, рубцовую жидкость и сыворотку крови. Существуют сапрофитные бактерии, способные расти самостоятельно, и облигатно паразитические формы, которые растут только в присутствии живых клеток: животных, растительных или других бактериальных, обеспечивающих паразитические формы неидентифици-рованными питательными веществами или недостающими метаболитами.

Количественно потребности гетеротрофных бактерий в специфических факторах роста в значительной мере зависят от состава среды. Так, потребность Streptococcus faecalis в витамине Вб варьирует от 10 мкг/л (в отсутствие одной или нескольких аминокислот) до нуля (при полном наборе аминокислот в среде). Важную информацию о функциях факторов роста можно получить при изучении влияния взаимодействия компонентов среды на рост клеток.

Прежде чем привести список общих и специфических сред, используемых для культивирования различных бактерий, коротко обсудим их потребности в тех веществах, которые используются для синтеза клеточных компонентов, а также дадим некоторые практические рекомендации по использованию этих соединений для приготовления ростовых сред [70, 191]. Дополнительную информацию о питании бактерий можно найти в книге Коузера [114] о потребности бактерий и дрожжей в витаминах, в руководстве «Методы микробиологии» [122] и в книге [172]. В «Каталоге штаммов Американской коллекции типовых культур» приведены прописи сред для выращивания различных штаммов [4].

7.1. ПОТРЕБНОСТИ В ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВАХ

7.1.1. Углерод, азот, сера

Выше уже обсуждались потребности бактерий в соединениях углерода. Большинство известных бактерий используют для синтеза азотсодержащих компонентов клетки аммиак. Однако некоторые бактерии нуждаются в азотсодержащих факторах роста, которые необходимо добавлять в среду. Многие бактерии образуют аммиак путем восстановления нитратов и нитритов или путем деградации органических азотистых соединений. Ряд бактерий (например, Azotobacter, Rhizobium, пурпурные серные бактерии) способны восстанавливать молекулярный азот в аммиак. Большинство бактерий могут синтезировать необходимые серосодержащие компоненты из сульфатов; в случае же бактерий, которые не способны это делать, необходимо добавлять в среду серу в виде H2S, цистина или метионина.

7.1.2. Неорганические ионы

Потребность бактерий в неорганических ионах изучалась весьма подробно. Однако подобные исследования затруднены рядом факторов, к которым относятся:

1) постоянное присутствие в средах ионов металлов;

2) присутствие небольших количеств других элементов, необходимых для роста; 3) трудность удаления этих ионов из среды с целью продемонстрировать их необходимость для роста бактерий; 4) взаимозаменяемость ионов одного металла ионами другого; 5) антагонистические эффекты между некоторыми близкими ионами металлов; 6) присутствие ионов металлов во многих биологических продуктах в виде хелатных комплексов с различной стабильностью, что влияет на их доступность для бактерий. Детально эти проблемы, а также необходимые в работе предосторожности и методические приемы рассматриваются в обзорах Хатнера и др. [91], Найта [112] и Снелла [205].

Потребности бактерий в неорганических ионах, как правило, удовлетворяются добавлением к синтетическим средам К+, Mg2+ Мп2 Fe2+ или Fe3+ Р043~ и S042~. Часто бывает необходимо присутствие следовых количеств некоторых других ионов (Zn2+, Cu2+, Со24", Са2+, С1-, молибдата и др.), но обычно они присутствуют в достаточном количестве в качестве примесей в других компонентах среды или содержатся в водопроводной воде, используемой для приготовления сред. Сложные питательные среды, в которые входят пептон, дрожжевой экстракт, мясной экстракт (infusion) или сходные компоненты, содержат достаточное количество ионов металлов.

Приготовленные концентрированные (основные) растворы неорганических солей, добавляемые к синтетическим средам, следует хранить при низких значениях рН или в присутствии минимальных количеств нетоксичных хелатирующих агентов (например, этилендиаминте-трауксусной или нитрилотриуксусной кислоты), препятствующих выпадению солей в осадок. Присутствие хелатирующих веществ в готовой среде является важным фактором, определяющим доступность ионов металлов; поэтому, если необходимо добиться интенсивного роста бактерий, концентрация этих агентов должна быть тщательно сбалансирована с количеством микроэлементов [91]. Хелатирующими свойствами обладают также такие компоненты ростовых сред, как аминокислоты, цитрат, малат и др.

Функция необходимых бактериям ионов металлов заключается в том, что они служат активаторами или кофакторами многих ферментов [145]. Кроме того, неорганические ионы (в основном Na+ и К+) участвуют в транспорте веществ через клеточные мембраны [155] и в регуляции синтеза белка [131]. Они являются также компонентами белковых комплексов, играющих важную роль в метаболизме бактерий, например, железо входит р гемовую простетическую группу цитохромов — элект-ронпереносящих белков.

7.1.3. Витамины

Витамины осуществляют свои каталитические функции в клетке обычно в качестве компонентов кофермен-тов или как простетические группы ферментов. Готовые витамины необходимы для ряда бактерий; их взаимодействие с другими компонентами ростовых сред кратко обсуждается ниже.

п-Аминобензойная кислота

#-Аминобензойная кислота служит предшественником в биосинтезе фолиевой кислоты и поэтому оказывает воздействие на метаболизм тимина, метионина, се-рина, пуриновых оснований и витамина В12. В свою очередь, присутствие этих компонентов в среде может оказывать влияние на увеличение или снижение потребности бактерий (вплоть до нулевой) в я-аминобензойной кислоте.

Группа фолиевой кислоты

Некоторые формы фолиевой кислоты, встречающиеся в природе, отличаются по своей усвояемости отдельными бактериями. Птероил-Ь-глутаминовая кислота и ее №°-формильное производное полностью усваиваются Lactobacillus casei и 5. faecalis; птероилтриглутами-новая кислота обеспечивает хороший рост L. easel, но мало активна в случае S. faecalis, птероилгептаглут-аминовая кислота вообще не стимулирует рост бактерий. №-формилтетрагидроптероилглутаминовая кислота (лейковорин) активна в случае L. casei, 5. faecalis и Pediococcus cerevisiae. Фолиевая кислота участвует как кофактор в синтезе тимина, пуринов, серина, метионина и пантотеновой кислоты. Если эти компоненты добавлены в среду, то потребность бактерий в фолиевой кислоте часто отпадает. Фолиевая кислота слабо растворима в воде, но ее аммонийная соль растворяется хорошо; она устойчива к автоклавированию.

Биотип

Биотин участвует в различных реакциях биосинтеза, требующих фиксации С02, в том числе в синтезе ок-салоацетата и жирных кислот. Биоцитин (Ке-биотинил-лизин) является природным соединением; он так же, как и биотин, активен в случае L. casei, но не в случае Lactobacillus arabinosus. Биотин слабо растворим в воде, но его соли растворяются легко. Биотин можно авто-клавировать, он устойчив к кислотам, но быстро окисляется до сульфоксида и сульфона. Эти продукты окисления также стимулируют рост некоторых бактерий при условии, если бактерии способны снова превратить их в биотин. Окисление биотина происходит только в очень разбавленном (<1 мкг/мл биотина) растворе и в отсутствие других восстанавливающих агентов.

Никотиновая кислота и ее производные

Большинство ауксотрофов по никотиновой кислоте взаимозаменяемо используют эту кислоту и ее амид. Коферментные формы витамина — никотинамидаденин-динуклеотид (NAD) и никотинамидадениндинуклеотид-фосфат (NADP)—участвуют в окислительно-восстановительных реакциях клеточного метаболизма. Некоторые организмы, например Haemophilus influenzae, не способны синтезировать NAD из никотиновой кислоты и поэтому нуждаются в готовом коферменте. Кофермент разрушается кислотами, щелочами и при автоклавиро-вании. Поэтому его стерилизуют фильтрованием через бактериальные фильтры и затем добавляют к автокла-вированной среде. Никотиновая кислота и ее амид устойчивы к автоклавированию при рН 7,0, характерном для большинства ростовых ср

страница 37
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97

Скачать книгу "Методы общей бактериологии. Том 1" (4.60Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(29.05.2017)