Микробиологическая культура или микробная культура — это метод размножения микробных организмов , позволяющий им размножаться в заранее определенной культуральной среде в контролируемых лабораторных условиях. Микробные культуры являются основополагающими и основными методами диагностики, используемыми в качестве исследовательских инструментов в молекулярной биологии .
Термин «культура» также может относиться к выращиваемым микроорганизмам.
Микробные культуры используются для определения типа организма, его численности в тестируемом образце или того и другого. Это один из основных диагностических методов микробиологии , используемый в качестве инструмента для определения причины инфекционного заболевания путем размножения возбудителя в заранее определенной среде. Например, посев из горла берется путем соскабливания слизистой оболочки задней части глотки и переноса образца в среду для выявления вредных микроорганизмов, таких как Streptococcus pyogenes , возбудителя фарингита. [1] Более того, термин «культура» чаще используется неофициально для обозначения «выборочного выращивания» определенного вида микроорганизмов в лаборатории.
Часто бывает необходимо выделить чистую культуру микроорганизмов. Чистая (или аксеническая ) культура — это популяция клеток или многоклеточных организмов , растущая в отсутствие других видов или типов. Чистая культура может происходить из одной клетки или одного организма, и в этом случае клетки являются генетическими клонами друг друга. Для желирования микробной культуры используют среду агарозного геля ( агар ). Агар — желеобразное вещество, полученное из морских водорослей . Дешевым заменителем агара является гуаровая камедь , которую можно использовать для выделения и поддержания термофилов .
Существует несколько типов методов культивирования бактерий, которые выбираются в зависимости от культивируемого агента и последующего использования.
Одним из методов бактериальной культуры является жидкостная культура, при которой нужные бактерии суспендируют в жидкой питательной среде, такой как бульон Луриа , в вертикальной колбе. Это позволяет ученым выращивать большое количество бактерий для различных последующих применений.
Жидкие культуры идеально подходят для подготовки антимикробного анализа, при котором жидкий бульон инокулируют бактериями и оставляют расти в течение ночи (можно использовать «шейкер» для механического перемешивания бульона для обеспечения равномерного роста). Впоследствии аликвоты образца берутся для проверки антимикробной активности конкретного лекарства или белка ( противомикробных пептидов ).
В качестве альтернативы можно использовать статические жидкие культуры. Эти культуры не встряхивают и обеспечивают микробам кислородный градиент. [2]
Микробиологические культуры можно выращивать в чашках Петри разного размера с тонким слоем питательной среды на основе агара. После того как питательная среда в чашке Петри инокулируется нужными бактериями, чашки инкубируют при оптимальной температуре для выращивания выбранных бактерий (например, обычно при 37 градусах Цельсия или температуре человеческого тела для культур человека). или животных, или ниже для экологических культур). После достижения желаемого уровня роста чашки с агаром можно хранить перевернутыми в холодильнике в течение длительного периода времени, чтобы сохранить бактерии для будущих экспериментов.
Существует множество добавок , которые можно добавлять в агар перед тем, как его разлить в чашку и дать ему затвердеть. Некоторые виды бактерий могут расти только в присутствии определенных добавок. Это также можно использовать при создании инженерных штаммов бактерий, содержащих ген устойчивости к антибиотикам . Когда выбранный антибиотик добавляется в агар, только бактериальные клетки, содержащие вставку гена, придающую устойчивость, смогут расти. Это позволяет исследователю выбирать только те колонии, которые были успешно трансформированы.
Миниатюрные версии планшетов с агаром, реализованные в формате измерительных стержней, например, Dip Slide, Digital Dipstick [3], потенциально могут использоваться в местах оказания медицинской помощи в диагностических целях. Они имеют преимущества перед пластинками с агаром, поскольку они экономически эффективны, а их работа не требует специальных знаний или лабораторной среды, что позволяет использовать их в местах оказания медицинской помощи.
Колотые культуры похожи на чашки с агаром, но формируются из твердого агара в пробирке. Бактерии вносят через инокуляционную иглу или кончик пипетки, втыкаемый в центр агара. В месте прокола размножаются бактерии. [4] Колокольчатые культуры чаще всего используются для кратковременного хранения или транспортировки культур.
Коллекции микробных культур ориентированы на приобретение, аутентификацию, производство, сохранение, каталогизацию и распространение жизнеспособных культур стандартных эталонных микроорганизмов , клеточных линий и других материалов для исследований в области микробной систематики . [5] [6] Коллекции культур также являются хранилищами типовых штаммов .
Было доказано , что для твердых пластиночных культур термофильных микроорганизмов, таких как Bacillus acidocaldarius, Bacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus и Thermus thermophilus и т. д., растущих при температуре от 50 до 70 градусов C, осветленная геллановая камедь с низким содержанием ацила является предпочтительным гелеобразующим агентом по сравнению с агаром для подсчет или выделение или и то, и другое из вышеуказанных термофильных бактерий. [7]
Культурам вирусов и фагов необходимы клетки-хозяева, в которых размножается вирус или фаг. Культуры бактериофагов выращивают путем заражения бактериальных клеток. Затем фаг можно выделить из образовавшихся бляшек на бактериальной лужайке на чашке. Вирусные культуры получают из соответствующих эукариотических клеток-хозяев. Метод штриховой чашки - это способ физического разделения микробной популяции, который осуществляется путем распределения инокулята взад и вперед с помощью инокулирующей петли по чашке с твердым агаром. При инкубации возникают колонии и из биомассы выделяются отдельные клетки . После выделения микроорганизма в чистой культуре необходимо сохранить его в жизнеспособном состоянии для дальнейшего изучения и использования в культурах, называемых маточными культурами. Эти культуры необходимо поддерживать таким образом, чтобы не была утрачена их биологические, иммунологические и культурные свойства.
Для одноклеточных эукариот, таких как дрожжи, для выделения чистых культур используются те же методы, что и для бактериальных культур. Чистые культуры многоклеточных организмов часто легче изолировать, просто выбрав одну особь для создания культуры. Это полезный метод, например, для чистой культуры грибов , многоклеточных водорослей и мелких многоклеточных животных .
Разработка методов чистого культивирования имеет решающее значение для наблюдения за рассматриваемым образцом. Самый распространенный метод выделения отдельных клеток и получения чистой культуры — приготовление полосок. Метод штриховой пластинки представляет собой способ физического разделения микробной популяции, который осуществляется путем распределения инокулята взад и вперед с помощью инокулирующей петли по чашке с твердым агаром . При инкубации возникают колонии и из биомассы выделяются отдельные клетки. После выделения микроорганизма в чистой культуре необходимо сохранить его в жизнеспособном состоянии для дальнейшего изучения и использования. Исходные культуры необходимо поддерживать таким образом, чтобы не была утрачена их биологические, иммунологические и культурные свойства.
