Среда роста - Growth medium

Чашка с агаром - пример среды для роста бактерий *: в частности, это штриховая пластина; оранжевые линии и точки образованы колониями бактерий.

А среда роста или питательная среда представляет собой твердое, жидкое или полутвердое вещество, предназначенное для поддержки роста популяции микроорганизмы или клетки через процесс распространение клеток,[1] или маленький растения словно мох Physcomitrella patens.[2]Для выращивания разных типов клеток используются разные типы сред.[3]

Два основных типа питательных сред используются для культура клеток, которые используют определенные типы клеток, полученные из растений или животных, и микробиологическая культура, которые используются для выращивания микроорганизмов, таких как бактерии или грибы. Наиболее распространенными питательными средами для микроорганизмов являются питательные бульоны и чашки с агаром; Иногда требуются специализированные среды для роста микроорганизмов и культур клеток.[1] Некоторые организмы, называемые привередливыми организмами, требуют специальной среды из-за сложных пищевых потребностей. Вирусы, например, облигатные внутриклеточные паразиты и требуют ростовой среды, содержащей живые клетки.

Типы

НАС Управление по контролю за продуктами и лекарствами ученые тесты для Сальмонелла

Наиболее распространенными питательными средами для микроорганизмов являются питательные бульоны (жидкая питательная среда) или бульон лизогении Средняя. Жидкие среды часто смешиваются с агар и разлили через стерильный диспенсер СМИ в чашки Петри затвердеть. Эти чашки с агаром обеспечить твердую среду, на которой можно культивировать микробы. Они остаются твердыми, так как очень немногие бактерии способны разлагать агар (за исключением некоторых видов из следующих родов: Цитофага, Флавобактерии, Бациллы, Псевдомонады, и Алкалигены ). Бактерии, выращенные в жидких культурах, часто образуют коллоидный подвески.[4][5]

Разница между средами для выращивания, используемыми для культивирования клеток, и средами, используемыми для микробиологических культур, заключается в том, что клетки, полученные из целых организмов и выращенные в культуре, часто не могут расти без добавления, например, гормоны или факторы роста которые обычно происходят in vivo.[6] В случае с животными клетками эта проблема часто решается добавлением сыворотка крови или синтетическая сыворотка, заменяющая среду. В случае с микроорганизмами таких ограничений нет, так как они часто одноклеточные организмы. Еще одно важное отличие состоит в том, что клетки животных в культуре часто выращивают на плоской поверхности, к которой они прикрепляются, а среда предоставляется в жидкой форме, которая покрывает клетки. Напротив, бактерии, такие как кишечная палочка можно выращивать на твердой или жидкой среде.

Важное различие между типами питательной среды заключается в том, что определенная среда отличается от среды неопределенной.[1] Определенная среда будет содержать известные количества всех ингредиентов. Для микроорганизмов они состоят из обеспечения микроэлементов и витаминов, необходимых микробу и специально определенных углерод и азот источники. Глюкоза или глицерин часто используются в качестве источников углерода, и аммоний соли или нитраты так как неорганический источники азота. Неопределенная среда имеет несколько сложных ингредиентов, таких как Экстракт дрожжей или гидролизат казеина, который состоит из смеси многих химических веществ в неизвестных пропорциях. Неопределенные среды иногда выбираются по цене, а иногда по необходимости - некоторые микроорганизмы никогда не культивировались на определенных средах.

Хорошим примером питательной среды является сусло раньше делал пиво. Сусло содержит все питательные вещества, необходимые для роста дрожжей, и анаэробный условиях, алкоголь производится. Когда ферментация Процесс завершен, комбинация средних и спящих микробов, теперь пиво, готово к употреблению.

  • Культурные СМИ
  • Минимальные медиа
  • Селективные СМИ
  • Дифференциальная среда
  • Транспортные СМИ
  • Индикатор СМИ

СМИ

Питательные среды содержат все элементы, которые необходимы большинству бактерий для роста, и не являются селективными, поэтому они используются для общего культивирования и поддержания бактерий, хранящихся в коллекциях лабораторных культур.

Physcomitrella patens выращивание растений аксиально на чашках с агаром (чашка Петри, Диаметр 9 см)

Неопределенная среда (также известная как базальная или сложная среда) содержит:

  • источник углерода, такой как глюкоза
  • воды
  • различные соли
  • источник аминокислот и азота (например, говядина, дрожжевой экстракт)
    • Это не определенная среда, поскольку источник аминокислот содержит множество соединений, точный состав которых неизвестен.

Определенная среда (также известная как химически определенная среда или синтетическая среда) представляет собой среду, в которой

  • все используемые химикаты известны
  • нет дрожжевой, животной или растительной ткани

Некоторые примеры питательных сред включают:

Минимальные медиа

Определенная среда, в которой достаточно ингредиентов для поддержания роста, называется «минимальной средой». Количество ингредиентов, которые необходимо добавить в минимальную среду, сильно варьируется в зависимости от того, какой микроорганизм выращивается.[7] Минимальные среды - это среды, которые содержат минимальное количество питательных веществ, возможное для роста колоний, обычно без присутствия аминокислот, и часто используются микробиологами и генетиками для выращивания микроорганизмов «дикого типа». Минимальные средства массовой информации также могут использоваться для выбора за или против рекомбинанты или exconjugants.

Минимальная среда обычно содержит:

  • источник углерода, которым может быть сахар, такой как глюкоза, или менее богатый энергией источник, такой как сукцинат
  • различные соли, которые могут варьироваться в зависимости от вида бактерий и условий выращивания; они обычно содержат важные элементы, такие как магний, азот, фосфор, и сера чтобы бактерии могли синтезировать белок и нуклеиновых кислот
  • воды

Дополнительные минимальные среды - это минимальные среды, которые также содержат один выбранный агент, обычно аминокислоту или сахар. Эта добавка позволяет выращивать определенные линии ауксотрофный рекомбинанты.

Селективные СМИ

Бескровный агар селективной среды на основе древесного угля (CSM) для выделения Campylobacter
Пластинки с кровяным агаром часто используются для диагностики инфекции. Справа положительный Стафилококк культура; слева положительный Стрептококк культура.

Селективные среды используются для роста только избранных микроорганизмов. Например, если микроорганизм устойчив к определенному антибиотик, такие как ампициллин или тетрациклин, затем этот антибиотик можно добавить в среду, чтобы предотвратить рост других клеток, не обладающих устойчивостью. Среда, в которой отсутствует аминокислота, такая как пролин в сочетании с Кишечная палочка невозможно синтезировать, обычно использовались генетиками до появления геномика к карта бактериальные хромосомы.

Среды для селективного роста также используются в культура клеток для обеспечения выживания или размножения клеток с определенными свойствами, такими как устойчивость к антибиотикам или способность синтезировать определенный метаболит. Обычно наличие специфического ген или аллель гена придает клетке способность расти в селективной среде. В таких случаях ген называют маркер.

Среда для селективного роста эукариотический ячейки обычно содержат неомицин для выбора ячеек, которые были успешно трансфицированный с плазмидой, несущей ген устойчивости к неомицину в качестве маркера. Ганцикловир является исключением из правила, поскольку он используется для специфического уничтожения клеток, несущих соответствующий маркер, Вирус простого герпеса тимидинкиназа.

Четыре типа чашек с агаром, демонстрирующих дифференцированный рост в зависимости от метаболизма бактерий.

Примеры селективных сред включают:


Дифференциальная среда

UTI Agar - хромогенная среда для дифференциации основных микроорганизмов, вызывающих инфекция мочеиспускательного канала (ИМП).

Дифференциальные или индикаторные среды позволяют отличить один тип микроорганизмов от другого, растущего на той же среде.[9] В этом типе сред используются биохимические характеристики микроорганизма, растущего в присутствии определенных питательных веществ или индикаторов (например, нейтральный красный, фенол красный, эозин у, или метиленовый синий ) добавлен в среду для визуального обозначения определяющих характеристик микроорганизма. Эти среды используются для обнаружения микроорганизмов и молекулярными биологами для обнаружения рекомбинантных штаммов бактерий.

Примеры дифференциальных сред включают:

Транспортные СМИ

Транспортные средства массовой информации должны соответствовать этим критериям:

  • Временное хранение образцов, перевозимых в лабораторию для выращивания
  • Поддержание жизнеспособности всех организмов в образце без изменения их концентрации
  • Содержат только буферы и соль
  • Недостаток углерода, азота и органических факторов роста, чтобы предотвратить размножение микробов.
  • Транспортная среда, используемая для изоляции анаэробов, не должна содержать молекулярный кислород.

Примеры транспортных средств включают:

  • Тиогликолевый бульон для строгого анаэробы.
  • Стюарт транспортное средство представляет собой непитательный мягкий агаровый гель, содержащий восстанавливающий агент для предотвращения окисления и древесный уголь для нейтрализации.
  • Некоторые бактериальные ингибиторы используются для борьбы с гонококками, а забуференный глицериновый солевой раствор - для кишечных бацилл.
  • Среда Венкатарамана Рамакришны (VR) используется для V. cholerae

Обогащенные СМИ

Обогащенная среда содержит питательные вещества, необходимые для поддержки роста самых разных организмов, в том числе некоторых из наиболее требовательных. Они обычно используются для сбора стольких различных типов микробов, сколько присутствует в образце. Кровяной агар представляет собой обогащенную среду, в которой цельная кровь, богатая питательными веществами, дополняет основные питательные вещества. Шоколадный агар обогащен термообработанной кровью (40–45 ° C), которая становится коричневой и придает среде тот цвет, в честь которого она названа.[нужна цитата ]

Физиологическое значение

Выбор питательной среды может повлиять на физиологическую значимость результатов культура ткани эксперименты, особенно для метаболических исследований.[10] Кроме того, зависимость клеточная линия на метаболический ген, как было показано, зависит от типа среды.[11] При проведении исследования с участием нескольких клеточных линий использование единой культуральной среды для всех клеточных линий может уменьшить смещение в сгенерированных наборах данных. Использование питательной среды, которая лучше отражает физиологические уровни питательных веществ, может улучшить физиологическое значение in vitro исследования, а в последнее время и такие медиа-типы, как Plasmax[12] и плазмоподобная среда человека (HPLM),[13] были разработаны.


Смотрите также

использованная литература

  1. ^ а б c Мэдиган М., Мартинко Дж., Ред. (2005). Биология микроорганизмов Брока (11-е изд.). Прентис Холл. ISBN  0-13-144329-1.
  2. ^ Биргит Хаделер, Сиркка Шольц, Ральф Рески (1995) Гельрит и агар по-разному влиять цитокинин -чувствительность мха. Журнал физиологии растений 146, 369–371
  3. ^ Райан К.Дж., Рэй К.Г., ред. (2004). Шеррис Медицинская микробиология (4-е изд.). Макгроу Хилл. ISBN  0-8385-8529-9.
  4. ^ Ханс Гюнтер Шлегель (1993). Общая микробиология. Кембриджский университет. п. 459. ISBN  978-0-521-43980-0. Получено 6 августа 2013.
  5. ^ Париджа, Шубхаш Чандра (1 января 2009 г.). Учебник микробиологии и иммунологии. Эльзевир Индия. п. 45. ISBN  978-81-312-2163-1. Получено 6 августа 2013.
  6. ^ Купер GM (2000). «Инструменты клеточной биологии». Клетка: молекулярный подход. Вашингтон, округ Колумбия: ASM Press. ISBN  0-87893-106-6.
  7. ^ Кэтрин А. Ингрэм, Джон Л. Ингрэм (2000). Введение в микробиологию.
  8. ^ Корри, Джанет Э. Л .; Curtis, G. D. W .; Бэрд, Розамунд М., ред. (1995-01-01), «Агар с хлорамфениколом (DRBC) с дихлорановой розой и бенгальским хлорамфениколом», Прогресс в промышленной микробиологии, Питательные среды для пищевой микробиологии, Elsevier, 34, стр. 303–305, Дои:10.1016 / s0079-6352 (05) 80036-0, ISBN  9780444814982, получено 2020-04-20
  9. ^ Вашингтон JA (1996). «Принципы диагностики». В Baron S; и другие. (ред.). Медицинская микробиология Барона (4-е изд.). Univ Техасского медицинского отделения. ISBN  0-9631172-1-1.
  10. ^ Лагзил С, Готтлибе, Шломи Т (2020). "Следите за своими СМИ". Метаболизм природы. Дои:10.1038 / с42255-020-00299-у.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  11. ^ Лагзил С., Ли В. Д., Шломи Т. (2019). «Вывод о зависимости рака от метаболических генов с помощью крупномасштабных генетических тестов». BMC Biol. 17 (1): 37. Дои:10.1186 / s12915-019-0654-4. ЧВК  6489231. PMID  31039782.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  12. ^ Ванде Вурде Дж., Акерманн Т., Пфетцер Н., Самптон Д., Маккей Дж., Кална Дж.; и другие. (2019). «Повышение метаболической точности моделей рака с физиологической средой для культивирования клеток». Sci Adv. 5 (1): eaau7314. Дои:10.1126 / sciadv.aau7314. ЧВК  6314821. PMID  30613774.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)
  13. ^ Кантор Дж. Р., Абу-Ремайле М., Канарек Н., Фрейнкман Е., Гао Х, Луиссен А.; и другие. (2017). «Физиологическая среда обновляет клеточный метаболизм и показывает мочевую кислоту как эндогенный ингибитор UMP-синтазы». Ячейка. 169 (2): 258-272.e17. Дои:10.1016 / j.cell.2017.03.023. ЧВК  5421364. PMID  28388410.CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка на сайт)

внешние ссылки