В чем выращивают бактерии
Выращивание бактерий на питательных средах
После кипячения желатин, а вместе с ним и вся жидкость должны застыть в чашках Петри в виде горизонтальных поверхностей. Пробирки со стерилизованным желатином при охлаждении держат или вертикально, или наклонно, при этом получаются или ровные, или косые поверхности желатина. После этого прокаленной платиновой иглой, вделанной в стеклянную палочку, берут бактерии и заражают ими застывшую массу штрихом или уколом. Бактерии прививаются на питательной среде, и потом, когда чашки и пробирки с содержимым помещают в термостат, нагретый до соответствующей температуры, начинают быстро развиваться. Через некоторое время мы можем увидеть пятна на том месте, где были сделаны уколы. Таким путем можно разводить бактерии, а также сосчитать количество пятен, то есть число колоний бактерий. Потомство группы однородных бактерий, состоящее из однородных клеток и свободное от посторонних организмов, называется чистой культурой бактерий. С помощью метода чистых культур изучают отдельные виды бактерий. (Метод чистых культур используют также для выращивания микроскопически мелких грибов и водорослей.)
Выращиваются бактерии еще на агар-агаре, веществе, добываемом из бурых морских водорослей. Так же как и желатин, агар растворяют в мясном бульоне с прибавлением сахара и пептона. Методика выращивания чистых культур бактерий на агаре и желатине в основном имеет сходство. По внешней форме застывший агар напоминает прозрачный студень. Но агар плавится при температуре около 100°, а застывает при 40°, тогда как желатин застывает при температурах 22-26°. Поэтому на агаре можно получать чистые культуры бактерий, оптимальная температура жизнеспособности которых выше 26°, например 37°.
Бактерии можно культивировать еще на ломтиках картофеля и яблока, предварительно простерилизованных. Бактерии различаются по своим свойствам, а именно, одни способны разжижать желатин, другие – окрашивать его в красный, желтый, синий и другие цвета. Пигментная бактерия (Bacterium prodigiosum), иногда поселяющаяся на пшеничном хлебе, дает кроваво-красное окрашивание.
Наш краткий обзор вопросов микробиологии показывает, какое огромное значение имеют эти организмы как в круговороте веществ, совершающемся в природе, так и в практике сельскохозяйственного производства.
При разрешении многих вопросов сельского хозяйства микробиология должна играть важнейшую роль. Зараженные почвы бактериями (например, под бобовые культуры), хранение навоза, силосование, приготовление бурого сена, молочное дело и т. д. – все это связано с жизнедеятельностью бактерий.
Статьи
Как вырастить колонии бактерий в чашке Петри в домашних условиях
У Вас появился инвертированный биологический микроскоп Эврика 40х-320х! Вы изучили под ним воду из канавы, воду из вазы с букетом цветов… Вы посмотрели все, что можно было быстро налить в чашечку Петри. Что же теперь? Давайте попробуем провести настоящие научные исследования. От Вас потребуется терпение, время и фантазия.
Мы вырастим колонии бактерий в чашечке, которая идет в комплекте с микроскопом. Вы можете приобрести несколько чашек, чтобы выращивать несколько разных колоний одновременно. Думаю, Вы будете поражены разнообразием бактерий, которые окружают нас.
Будьте осторожны! Эти опыты рекомендуются для детей старше 8 лет и только под наблюдением взрослых! Опыты включают использование кипящей воды и хлорки. Взрослый контроль обязателен!
• Порошок агар-агар. Он продается в продуктовых магазинах в том же отделе, где ванилин, желатин, корица и другие вкусности для выпечки.
• 1 чайная ложка сахара.
• Маленькая кастрюлька или ковшик для кипящей смеси.
• Инкубатор. В качестве инкубатора мы будем использовать какое-нибудь теплое место. Зимой удобно использовать место рядом с обогревателем. А летом, когда батареи выключены, можно использовать место за холодильником.
Для начала не забываем пригласить взрослого человека присоединиться к нашему опыту. Нам очень потребуется его помощь.
1. Наливаем воду в кастрюлю (ковшик) и доводим до кипения. Растворяем сахар в этой воде.
2. Добавляем порошок агар-агар в кипящую воду и перемешиваем в течение минуты, пока он полностью растворится.
3. Охлаждаем смесь в течение нескольких минут. Во-первых, смесь должна быть еще горячей, чтобы избежать установки желе прямо в кастрюле. А во-вторых, нам необходимо предотвратить загрязнение нашей смеси бактериями из воздуха. Наши домашние условия далеки от стерильности, но мы постараемся избежать лишних загрязнений.
4. Открываем чашку Петри. И сразу просим взрослого помощника налить на ее дно горячую смесь из кастрюльки. Заранее открывать не надо, чтобы лишние бактерии не мешали нашему опыту.
5. Накрываем крышкой чашку Петри и убираем ее в холодильник примерно на 4 часа. За это время установится желе.
6. Теперь пришло время собирать бактерии и выращивать колонии на агар-агаре в чашке Петри.
Примечание: чашки Петри с застывшим агар-агаром можно хранить в холодильнике в течение 1-2 месяцев перед использованием. Нужно их перевернуть, чтобы конденсат не испортил подготовленную питательную среду.
7. Бактерии собрать не трудно, потому что они есть повсюду. Берем чистую ватную палочку и проводим ею там, где хотим найти бактерии – на грязной посуде или под ногтями на руках, или на земле, или на ручке двери, или на мобильном телефоне, или на клавиатуре. Потом аккуратно проводим этой палочкой по застывшему агар-агару в чашке Петри.
8. Закрываем чашки Петри крышками и заклеиваем скотчем. Чтобы не перепутать чашки, наклеиваем на них наклейки с надписями (откуда были собраны бактерии). Переворачиваем и убираем в инкубатор (теплое темное место). Переворачивать нужно для того, чтобы капли, которые могут образоваться на крышке от испарения, не падали на наш объект исследования. Оставляем на несколько дней.
9. Через несколько дней можно наблюдать под микроскопом, что происходит в чашке Петри. Мы увидим, как начали расти колонии. Раз в день или раз в несколько дней можно проверять, какие происходят изменения.
10. Хотя бактерии, которые мы собрали дома, вероятно, будут безвредными, предосторожность не помешает. Нам снова потребуется помощь взрослого, поскольку пластмассовую чашку Петри нужно хорошенько вымыть хлорным раствором, и только потом утилизировать. Если у Вас стеклянная чашка Петри, то ее можно использовать повторно после стерилизации. Напомните Вашему взрослому помощнику о необходимости надеть резиновые перчатки. Ни в коем случае не работайте с хлоркой самостоятельно!
Если опыт не получился с первого раза, не отчаивайтесь. Попросите совета у учителя биологии в школе. Некоторые виды бактерий любят животную среду, и для них нужно добавить в агар-агар питательную среду, например говяжий бульон. Другие бактерии хорошо размножаются на растительно среде, для них можно добавить картофельный отвар.
Почему это происходит?
Бактерии настолько малы, что их нельзя увидеть невооруженным глазом. Но если их поместить на питательную среду и создать им комфортные условия для размножения, то каждая бактерия вырастает в колонию из тысячи бактерий. И вот колонию уже можно разглядеть в микроскоп. Вырастить бактерии может оказаться не просто. Поэтому не сдавайтесь, если ваши первые попытки потерпят неудачу. Но когда опыт будет удачным, подсчитайте количество колоний и обратите внимание на различия в цвете, форме и размере. Где Вы обнаружили больше бактерий? Попробуйте в середину растущей колонии добавить капельку дезинфицирующего средства для рук или средство для мытья унитаза. Произойдут ли изменения в росте и форме колонии?
Красивые и опасные. Как выращивают микроорганизмы в бактериологической лаборатории
За стеклом чашки Петри — маленькие белые точки, выстроившиеся в неровную линию. Заведующая бактериологической лабораторией Тамбовской больницы имени архиепископа Луки Татьяна Кречетова поясняет: это колония стафилококка, одной из самых опасных бактерий.
В особых условиях специалисты-бактериологи «выращивают» патогенные микроорганизмы, чтобы исследовать их чувствительность к лекарственным средствам и помочь врачам-клиницистам в лечении пациентов.
В самостоятельное подразделение баклаборатория больницы имени архиепископа Луки выделилась шесть лет назад — в 2014 году. Хотя как часть диагностической службы учреждения она ведёт историю с 1998 года. Тогда ещё Яков Иосифович Фарбер, будучи главврачом, задумался о необходимости своей бактериологии в больнице. Правда, ещё шесть лет врач и двое лаборантов работали в помещениях на базе областной санэпидемстанции. В 2004-м баклаборатория стала отделом лаборатории клинико-диагностической. С 2014 года — это отдельная служба с собственным помещением.
Путешествие пробирки
На обследование направляют разный биоматериал: кровь, мочу, плевральную жидкость, соскобы со слизистых. Прежде чем проявиться в виде заметных точек, контрастных полос или слизи, бактерии наносятся — «сеются» — на плёнку питательной среды в лабораторной посуде.
— Традиционно бакпосев проводят в чашках Петри — круглых плоских контейнерах, или, если этого требует методика, в пробирках. Есть разные методики посева биоматериала, — поясняет Татьяна Кречетова.
Врач-бактериолог уточняет: микроорганизмы — живые, и чтобы вырасти, им нужно питание и соответствующие условия. «Пищей» для них служат особые желеобразные смеси. После посева посуду с питательной средой помещают в термостат, где около суток бактерии «растут» при температуре человеческого тела.
После врач-бактериолог определяет вид микроорганизмов. Специалисты объясняют: разные бактерии выглядят по-разному. Одни выглядят как разноцветные круги, другие похожи на кометы. Они различаются по цвету и консистенции, размеру и типу колоний; определённые микроорганизмы выделяют газ или меняют цвет питательной среды.
Дальше проводятся биохимические исследования.
— В частности, делается вывод о степени патогенности бактерий. Если бактерии патогенные — исследуем воздействие на них антибиотиков, какие препараты и в каких дозах будут эффективны при лечении, — говорит Татьяна Кречетова.
Для наглядности слов врач-лаборант показывает чашку Петри, в которой как раз исследуется влияние антибиотиков на микроорганизмы. Вокруг покрытых лекарством меток — прозрачный ободок: болезнетворные бактерии будто разбегаются от пропитанной препаратом метки.
С момента поступления в лабораторию пробирке с биоматериалом присваивается номер, печатается штрихкод, который при помощи сканера следует за пробой на каждом этапе исследований. Результаты каждого шага заносятся в лабораторно-информационную систему, доступную на компьютере как специалистам лаборатории, так и врачам-лечебникам.
Опыт и современность
Говоря о современном оснащении лаборатории, Татьяна Кречетова замечает, что за последние почти 30 лет многое поменялось. Компьютерных программ не было, учёт вели в объёмных журналах. В помещениях с массивной старинной мебелью царил особый запах питательных сред. Посевы делали в тяжёлой стеклянной посуде, которую после мыли, стерилизовали и использовали дальше.
Сегодня в лаборатории практически полностью перешли на одноразовые расходники: уйдя от стекла, используют пластиковые чашки Петри и пробирки. Многие среды покупают готовыми, чтобы исключить ошибки при варке. А вот посев и дальнейшие исследования по-прежнему ведутся вручную, без участия автоматики.
Говоря о роли врача-бактериолога, заведующая замечает, что именно опытный взгляд специалиста отличает стафилококк от дифтерийной палочки или от вполне безобидных сапрофитных микроорганизмов, живущих с человеком постоянно. Тщательные исследования бактериологов нередко становятся основой постановки диагноза и успешного лечения пациентов.
Совсем недавно Татьяна Кречетова удостоена премии «Свет врачебного сердца» — за вклад в диагностику и раннее выявление заболеваний. Награда, учреждённая региональной Общественной палатой, вручается практикующим врачам за особые заслуги в помощи пациентам. В номинациях увековечены имена ушедших из жизни тамбовских врачей.
— На моей статуэтке написано «премия имени Павла Валерьевича Захарова». Это грамотный и талантливый врач-эндоскопист, наставник, много лет работавший в нашей больнице. Мы его знали, помним и любим. Приятно, что руководство больницы и областная медицинская общественность так высоко оценили работу. Не только мою — эта награда говорит о добросовестном труде всего коллектива лаборатории, — говорит Татьяна Кречетова.
Знакомство с жильцами
Инструкция: как вырастить свою микробиоту в домашних условиях
Клеток микробиоты в нас с вами в три раза больше, чем клеток из которых, собственно, мы с вами состоим. Микробы живут повсюду: во рту, носу, ушах, кишечнике, легких — и даже глазах. Мы писали о том, кто живет у нас под веками, а теперь решили на этих жильцов посмотреть. У нас были чашки Петри, электрический радиатор, микроскоп, питательная среда для бактерий и несколько образцов микробиома, взятых у главного редактора N + 1 Ильи Ферапонтова. Немного лабораторной магии — и мы выяснили, что в глазе Ильи живут кокки Staphylococcus epidermidis. Рассказываем подробно, как подобный эксперимент можно повторить у себя дома.
Что вам потребуется
Готовим питательную среду
Чистосердечное признание
Переносим среду в чашку
Перед тем, как наносить среду на поверхность чашки, необходимо ее простерилизовать — чтобы не вырастить в чашке ничего лишнего.
Существует множество методов стерилизации, но в домашних условиях самое удачное решение — это нагревание. Подойдет открытое пламя газовой горелки или конфорки — надо будет только снять с ее верха крышку. Вертикальные языки пламени в ладонь высотой создают вокруг себя цикличное завихрение горячего воздуха, и тот обеспечивает вам «антибактериальную зону» диаметром примерно двадцать сантиметров.
Берем пробу
Мы выращивали микробиом глаза, поэтому использовали инокуляционную петлю для мазка — если вам к себе (или кому-то еще) под веки лезть не очень хочется, можете просто опустить в чашку Петри палец, тогда вы занесете туда всех микробов, что на нем живут.
Инокуляционная петля выглядит вот так
Nadine90 / wikimedia commons / CC BY-SA 3.0
Чашки Петри, в которую только что пересадили пробы из нескольких частей глаза (снизу) и пробы изо рта, пальца, носа и глаза (сверху)
Строим дом для бактерий
Строим дом для бактерий
Знаете ли вы, сколько бактерий обитает на ваших ладонях? А на крышке телефона? А на каком-нибудь предмете, которым вы пользуетесь каждый день и, как вам кажется, содержите в чистоте? Нет? Хотите посмотреть? Предлагаем доступный способ увидеть мир, обитающий на кончиках пальцев.
Что понадобится
1. Бульон:
2. Стерильные чашки Петри (5–10 шт.):
Это такая стеклянная или пластиковая лабораторная посуда, состоящая из двух плоских чашек, которые входят друг в друга. Такое строение служит для защиты от внешних загрязнений или газов, выделяемых самими колониями бактерий. Чашки Петри продаются в большинстве аптек, стоят дёшево.
3. Холодильник.
4. Термометр.
5. Ватные палочки (20 шт.).
6. Антибактериальное мыло (для проверки).
7. Маска, перчатки.
8. Раствор хлора, например жидкость «Белизна» (0,5 л).
Последовательность действий
Строим дом
1. Подготовьте среду для роста и размножения будущих бактерий: сварите мясной бульон. Лучше поварить мясо подольше, чтобы получилось наваристее.
2. Добавьте в сваренный бульон агар из расчёта 1/2 чайной ложки (1,2 г) на каждые 1/4 стакана (60 мл жидкости). Это количество подходит для одной чашки Петри.
3. Разогрейте вашу свесь в микроволновке, доведите до кипения, и дождитесь, пока весь порошок агара не растворится. После этого остудите.
4. Возьмите чашки Петри. Обратите внимание: они должны быть стерильными внутри! Если не уверены, окуните в кипяток, только аккуратнее, чтоб не ошпариться. Чтобы не занести бактерии из воздуха, лучше проделывать все операции возле горящей газовой горелки.
5. Залейте питательную смесь в нижнюю половинку тонким слоем, лишь слегка покрывающим дно, и как можно быстрее закройте ёмкость верхней чашкой. Дайте остыть.
6. Поставьте закрытые чашки Петри в холодильник. Лучше, чтобы нижняя половинка оказалась сверху. Это нужно, чтобы предотвратить разрушение среды каплями конденсата. Дождитесь, пока среда станет похожей на твёрдое желе. Готовые чашки Петри могут храниться в холодильнике около двух месяцев.
Новоселье
1. Достаньте чашки Петри из холодильника и разогрейте их до комнатной температуры. Теперь можно приступать к заселению! Тут есть множество вариантов — всё зависит от вашей фантазии. Мы решили посмотреть, какие бактерии живут на кончиках пальцев.
2. Прикоснитесь к желе поочерёдно пятью пальцами в разных местах. Делать это надо аккуратно, не повреждая поверхность. Накройте ёмкость со следами пальцев верхней чашкой (это надо делать очень быстро) и запечатайте, например, клейкой лентой. На нижней поверхности чашки маркером обведите отпечатки пальцев и подпишите.
3. Поставьте заселённые «дома» в тёплое и тёмное место. Со вторым пунктом всё вроде бы понятно, но что касается тепла — бактерии достаточно привередливы и наиболее активно растут при +37 градусах. Для того чтобы определить оптимальный режим, возьмём термометр и измерим температуру тёплых поверхностей в доме — например, за холодильником. Время роста в этом случае составит 1–2 дня. Можно выращивать бактерии и в более прохладных условиях, но тогда процесс будет идти гораздо медленнее.
4. Зафиксируйте результаты: через сутки маркером начните рисовать круги на внешней стороне дна чашки вокруг разросшихся бактерий, плесени, грибков или других «жильцов». Так вы будете ежедневно получать информацию, каким образом и с какой скоростью заселяется «жилплощадь» (возможно, появится рисунок, напоминающий срез дерева).
5. Попробуйте идентифицировать микроорганизмы, колонии которых вырослив чашках. Для этого у микробиологов есть множество способов типа выделения чистой культуры, окраски по Граму, биохимических проб. Мы сможем использовать лишь некоторые — определить цвет и форму колонии.
6. Проверьте действие антибактериального мыла. Как только в чашке Петри разовьётся жизнь, нанесите ватной палочкой каплю мыла между двух колониальных островков. Закройте чашку и оставьте её ещё на сутки в тёплом и тёмном месте. Области заселения будут разрастаться вокруг капли на некотором отдалении от неё, и чем активнее вещество, тем шире окажется «зона отчуждения».
Знакомство
Можно просто оставить отпечаток своих пальцев (тогда вам понадобится только одна чашка Петри). А можно провести эксперимент и сравнить состав «жильцов» в разных ситуациях (для этого придётся задействовать несколько чашек), например:
Для сравнения оставьте в одной из чашек отпечатки максимально чистых рук (помыть антибактериальным мылом, протереть дезинфицирующим раствором).
На ваших пальцах обитают самые разные виды микроорганизмов, и определить, что в каком месте выросло, очень сложно. Можно лишь делать предположения, например:
Разумеется, точно определить микробов можно только в лаборатории.
Выселение
Рано или поздно колония полностью удовлетворит ваше любопытство и по закону роста микроорганизмов начнёт погибать. А это значит, что пришла пора от неё избавиться — жёстко и беспощадно, чтобы освободить дом для новых жильцов. Ну, или решить, что быть микробиологом не ваше призвание, и избавиться от чашек Петри. На самом деле колонии, выросшие по мановению вашей руки, вряд ли опасны, однако это не освобождает вас от обязанности похоронить их по всем правилам микробиологии со всеми ритуалами и почестями.
1. Обеспечьте себя защитой: наденьте фартук, маску и резиновые перчатки.
2. Залейте чашки Петри небольшим количеством хлорного раствора и оставьте на несколько минут.
3. Вылейте содержимое, ополосните чашки, положите их в пакеты, а после — в мусорное ведро.
Предупреждение: если вы захотите самостоятельно продолжить эксперименты по выращиванию микробов, не используйте какие-либо биологические жидкости (например, слюну), иначе можно вырастить колонии, опасные для здоровья. Соблюдайте меры предосторожности и будьте аккуратны!
Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №9 (11) за сентябрь 2015 г.