Методы общей бактериологии (том 1) (947292), страница 34
Текст из файла (страница 34)
Наиболее часто мембрана загрязняется белками и сульфидом серебра, который образуется в результате реакции хлористого серебра в электроде сравнения с содержащими серу компонентами среды, Белки удаляют выдержива- 6, БИОФНЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ нием электродов в растворе протеазы (например, проиазы), а сульфид серебра — обработкой электродов кислым раствором тиомочевины. 6.2. АКТИВНОСТЬ ВОДЫ И ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ Вода необходима клеткам для их метаболизма и ро- ста. Однако просто присутствие воды еще не означает, что она доступна для клетки.
Доступность воды опре- деляется ее активностью в среде (а ). Величина а от- ражает лишь доступную часть всех молекул воды и чис- ленно равна отношению давления водяных паров над раствором к давлению паров над чистой водой (р/ра) Это отношение, выраженное в долях единицы, численно равно относительной влажности атмосферы над средой в состоянии равновесия (выражаемой обычно в процен- тах) [10 — 12, 14). Колебания температуры в пределах, обеспечивающих рост бактерий, влияют на величину а незначительно.
Величина а и истинная осмоляльность среды связа- ны соотношением а = 55,51/(эгл(э+ 55,51), где э — число ионов, образуемых на одну молекулу рас. твора, и — моляльность жидкости и Ф вЂ” моляльный ос- мотический коэффициент. Один килограмм воды содер- жит 55,5! молей. Осмотическое давление раствора (и), выраженное в атмосферах, зависит от концентрации раствора: ББФКТ и= у где и — число молей, присутствующих в растворе, Я— газовая постоянная (0,0821 л атм моль-' град'-), Т— абсолютная температура ('С+273 'С), à — объем рас- творителя. Соотношение между и и а~ имеет вид йТ и= — =1па, ЗУ где 7) — объем 1 моля воды. Подробности, касающиеся приведенных уравнений, можно найти в работах [10, 12, 141.
ьз члсть и гост Минимальное значение а, при котором бактерии способны расти, значительно варьирует, однако для большинства видов оно превышает 0,99. Некоторые галофнльные бактерии нуждаются в ионах натрия и луч. ше всего растут в присутствии высоких концентраций хлористого натрия (а =0,80). Колебания величины а могут оказывать влияние на скорость роста бактерий, их состав и метаболическую активность. Многие растворенные вещества оказывают выраженное специфическое действие при концентрациях, ниже необходимых для лимитирования доступности воды. Поэтому определение лимитирующих значений а следует проводить в средах, содержащих по возможности различные связывающие воду вещества.
Обзоры работ по влиянию а на рост бактерий можно найти в литературе 112, 14, 32]. Предложен ряд методов измерения активности воды с помощью специальных приборов: вибратора Брэди (Т)тцпдег Яс(епИ1с Со,, А!Ь~щцегйце, 5!. М.), индикатора относительной влажности, модель 400 (Оепега! Еаз1ег Согр., Фа(ег1отчп, Маза.), гигрометра (Нудгог!упаписз, 5!!чег Ярг!пй, Мо.) и синаскопа (8(па 1.16., афпг!с)т, Ятч!1кег1апд). В США эти приборы продает фирма Вес'кшап !пз(гпшеп(з, 1пс., Себбаг Огоче, 51, 3. Достоинства и недостатки приборов обсуждаются в работах 111, 141.
Данные сравнительного изучения 127) методов определения а свидетельствуют о значительной вариабельности результатов, получаемых с помощью различных методов, причем достоверность цифр после второго десятичного знака весьма сомнительна. Статистический анализ измерений, проведенных на электронном синаскопе (в пределах а 0,755 †,967), показал разброс меньше -+0,01 134). Наиболее широко используемые приборы для определения осмотического давления основаны на измерении снижения давления пара (%езсап 1пз(гшпеп(з, Бап1а С!ага, СаИ.) или точки замерзания (Адчапсед 1пз(гпгпеп1з, 5!ееопаш Не!пЫ, Маза.). На других приборах измеряют осмотическое давление, возникающее по обе стороны от полупроницаемой мембраны (БсИе)снег апг) 5с1шеП Со., Кеепе, 5!.
Н.). Несмотря на то что часть приборов уже откалибрована для прямой регистрации, следует одновременно с пробами использовать стандартные 114 а. виоеизичвскив фзктоны растворы. Имеются приборы для измерения различных интервалов осмотического давления в пределах 0 — 4 осмолей (моляльность идеального раствора, характеризуе.
мого теми же величинами а и осмотяческого давления, что и исследуемая проба). Лучший способ стандартизации а и осмотического давления бактериологических сред заключается в добавлении таких компонентов, как хлористый натрий, хлористый калий, сульфат натрия или смесей этих солей. Скотт [32] подробно описывает методы расчета а питательных сред и концентраций солей, необходимых для получения заданных значений а . Связь между осмотическим давлением, проницаемостью и транспортными системами бактерий обсуждается в гл.
19. 6.3. ТЕМПЕРАТУРА Температура инкубации значительно влияет на интенсивность роста бактерий, поскольку она воздействует на скорость всех клеточных реакций. Кроме того, температура может влиять на характер метаболизма клеток, их потребности в питательных веществах н состав. У большинства бактерий зависимость скорости роста от температуры сходна с зависимостью, представленной иа рис. 6.1, А. Полезная область температуры, близкая к оптимальной, обычно довольно узка, а максимальная температура роста нередко лишь на несколько градусов (от 3 до 6'С) выше оптимальной. Вместе с тем минимальная температура роста может быть на 20— 40'С ниже оптимальной. Чтобы рост бактерий был заметен при минимальной температуре, их следует инкубировать довольно долго.
Например, по данным Ингрэма 126), чтобы добиться удвоения клеток Е. соБ при температуре 8'С, эти бактерии необходимо выращивать 41 ч, а при оптимальной температуре для этого достаточно 21 мин. Ниже оптимума изменения скорости роста бактерий сравнимы с температурной зависимостью химических реакций только в небольшом интервале температур. Так, если мы отложим на графике (рис. 6.1,Б) логарифм скорости роста против обратных величин абсолют- 1тб ЧАСТЬ 11. РОСТ 0,0 йб й в 3 ь -Об э о.со 2Ь й сб 20 '$ ' 1,0 ф 0 0 Ю 20 70 40 О и 27 бб бб бб 1072н Рис. 6.1.
Влияние температуры на скорость роста Е. сои при линей- ной (А) и логарифмической (Б) шкале ординат (кривая Аррениуса) [261. !76 ной температуры (зависимость Аррениуса), то линейная зависимость наблюдается лишь в ограниченном интервале температур 110, 26, 31). У большинства бактерий тевтпературный коэффициент Я10 скорости роста в этом интервале близок к 2; иными словами, при увеличении температуры на 10'С скорость роста удваивается, В границах оптимальной температуры роста кривая Аррениуса для скорости роста почти горизонтальна, но при температурах, близких к максимальной и минимальной, она приобретает почти вертикальный наклон.
В целом при температурах роста несколько выше максимальных бактерии не только замедляют свой рост, но и быстро гибнут. Поэтому инкубация бактериальной культуры при температурах выше оптимальной требует точного температурного контроля. Для большей безопасности культуру лучше инкубировать ниже ее температурного оптимума, в пределах колебаний заданной температуры термостата. В обычных воздушных термостатах конвекционного типа колебания температуры достигают нескольких градусов Цельсия и даже больше при частом открывании дверцы.
Даже у термостатов с водяной рубашкой и, следовательно, с более постоянной температурой колебания К БИОФИЗИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ в 1 'С не столь уж редки, Для точного температурного контроля пользуются перемешиванием воды в банях; в этом случае температурные колебания составляют сотые доли градуса.
Для точного измерения влияния температуры на скорость роста бактерий необходима инкубация в таких банях. При осуществлении температурного контроля на практике придерживаются следующих правил. 1. Во время инкубации измеряют температуру в различных частях термостата термометрами, помещенными в колбы или пробирки с водой. 2. Поскольку температура и влажность воздушных термостатов значительно варьируют, для усиления воздушных конвекционных токов пользуются феном. Культуру в термостате располагают таким образом, чтобы она ни в коем случае не попала в «мертвое» воздушное пространство. Термостат открывают только в случае крайней необходимости.
3. В ответственных экспериментах при изучении температурной зависимости следят за охлаждением поверхности среды при ее испарении и поэтому там, где это возможно, пользуются посудой с хорошо пригнанными пробками. Если необходима постоянная циркуляция воздуха, например для аэробных бактерий, пользуются термостатами, которые обеспечивают высокую относительную влажность. Это особенно важно при высоких температурах инкубации. 4.
Для высокотемпературных термостатов пользуются в качестве рабочей жидкости 50%-ным полиэтиленгликолем или легким силиконовым маслом. Для получения температурной зависимости роста бактерий измеряют скорости роста при нескольких тщательно контролируемых температурах и располагают данные, как показано на рис. б.1. Если в целом форма кривой значительно отличается от нормального распределения, еще раз более тщательно проверяют экспериментальные точки. Ряд термостатов с температурными градиентами описан в обзоре Пэтчинга н Роуза 131).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
