Методы общей бактериологии (том 1) (947292), страница 39
Текст из файла (страница 39)
Для автогрофных бактерий потребности в питательных веществах довольно просты: вода, двуокись углерода и соответствующие неорганические соли. Они используют энергию света либо получают энергию в результате окисления (одиого илн нескольких) неорганических соединений. В качестве примера можно привести бактерии рода )т1ггобас(ег, которые ассимилируют СОз и получают энергию путем окисления нитритов в нитраты.
Гегерогрофные бактерии получают энергию в результате окисления (диссимиляции) восстановленных углеродных соединений. При их выращивании к средам чаще всего добавляют глюкозу, однако некоторые гетеротрофные бакгерии в качестве источника энергии кспользуют практически все естественные и многие искусственные соединения углерода. Гетеротрофные бактерии используют органические соединения в двух целях: 1) в качестве источника энергии; при этом органическое вещество окнсляется или расщепляется с высвобождением энергии и образованием ряда конечных продуктов (СОз, иногда органических кислот и др.); 2) в качестве субстратов, ассимилируемых непосредсгвенно с образованием клеточных компо- ' 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 рад. 198 7 БИОХИМИЧВСКИВ ФАКТОРЫ нентов или для их синтеза в реакциях, требующих затраты энергии.
Некоторые вещества, например глюкоза, могут выполнять обе указанные функции. Так, Е. со11 может расти на простой среде, содержащей только глюкозу и неорганические соли. Другие бактерии, например молочнокислые, растут только иа 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 сапрофигные бактерии, способные расти самостоятельно, и облнгатно паразитические формы, которые растут только в присутствии живых клеток: животных, растительных или других бактериальных, обеспечивающих паразитические формы неидентифицироваиными питательными веществами или недостающими метаболитами.
Количественно потребности гетеротрофных бактерий в специфических факторах роста в значительной мере зависят от состава среды. Так, потребность Игер1ососсиз '1аеса11з в витамине В; варьирует от 10 мкг1л (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 199 ЧАсть и.
Рост приготовления ростовых сред [70, 1911. Дополнительную информацию о питании бактерий можно найти в книге Коузера [1141 о потребности бактерий и дрожжей в витаминах, в руководстве «Методы микробиологии» [122) и в книге [1721. В «Каталоге штаммов Американской коллекции типовых культур» приведены прописи сред для выращивания различных штаммов Я. 7.1. ПОТРЕБНОСТИ В ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВАХ 7Л.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 илн путем деградации органических азотистых соединений. Ряд бактерий (например, Аао1оЬас1ег, КЬ1зоЬ1ит, пурпурные серные бактерии) способны восстанавливать молекулярный азот в аммиак. Болыпинство бактерий могут синтезировать необходимые серосодержащие компоненты из сульфатов; в случае же бактерий, которые не способны это делать, необходимо добавлять в среду серу в виде Н28, 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 У. БИОХИМИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ 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. [911, Найта [!12) и Снелла [2051. Потребности бактерий в неорганических ионах„ как правило, удовлетворяются добавлением к синтетическим средам К+, Мд'+, Мп' ", Ре'+ или Ге'+, РО,'- и 50„'-. Часто бывает необходимо присутствие следовых количеств некоторых других ионов (Хп'~, Сн'Ф, Со', Са'+, С1-, молибдата н 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 (1п(нз(оп) 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 хелатирующнх агентов (напрнмер, этнлендиаминтетрауксусной нли нитрилотрнуксусной 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 свойствамн обладают также такие компоненты ростовых сред, как аминокислоты, цнт. рат, малат и др. Функция необходимых бактериям ионов металлов заключается в том, что они служат активаторами или кофакторами многих ферментов [1451.
Кроме того, неорганические ионы (в основном На~ и К+) участвуют в транспорте веществ через клеточные мембраны [1551 и в регуляции синтеза белка [131). Они являются также компонентами белковых комплексов, играющих важную роль в метаболизме бактерий, например, железо входит 301 чАсть !1. Рост я гемовую простетическую группу цитохромов — элект- ронпереносяшнх белков.
7Л.З. Витамины Витамины осуществляют свои каталнтические функции в клетке обычно в качестве компонентов коферментов или как простетические группы ферментов. Готовые витамины необходимы для ряда бактерий; их взаимодействие с другими компонентами ростовых сред кратко обсуждается ниже. и-Аминобензойная кислота п-Аминобензойная кислота служит предшественником в бносинтезе фолиевой кислоты и поэтому оказывает воздействие на метаболизм тимина, метионина, серина, пуриновых оснований и витамина В1з.
В свою очередь, присутствие этих компонентов в среде может оказывать влияние на увеличение или снижение потребности бактерий (вплоть до нулевой) в п-аминобензойной кислоте. Группа фолиееой кислоты Некоторые формы фолиевой кислоты, встречающиеся в природе, отличаются по своей усвояемости отдельными бактериями. Птероил-Ь-глутаминовая кислота и ее И!А-формильное производное полностью усваиваются Ьас1обас1йия саяе!' и 5. !аесайя; птероилтриглутаминовая кислота обеспечивает хороший рост Ь. саяе!, но мало активна в случае 5.
)аесайя, птероилгептаглутамнновая кислота вообще не стимулирует рост бактерий. Я'-формилтетрагидроптероилглутаминовая кислота (лейковорин) активна в случае Л. саяе!, 5. ~аесайь и Ресйососсия сегеогя1ае, Фолиевая кислота участвует как кофактор в синтезе тимина, пурпнов, серина, метионина и пантотеновой кислоты. Если эти компоненты добавлены в среду, то потребность бактерий в фолиевой кислоте часто отпадает. Фолневая кислота слабо растворима в воде, но ее аммонийная соль растворяется хорошо; она устойчива к автоклавированию.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
