Бактерия және вирустарды қоректік ортада өсіру

    Молекулярлы оттегі бойынша бактерияларды үш негізгі топка бөлуге болады: облигатты, яғни міндетгі түрдегі аэробтар, облигатгы анаэробтар және факультативті анаэробтар. Облигатга аэробтар тек отгегінін, болуында ғана еседі. Облигатты анаэробтар (ботулизм, газды гангрена, сіреспе клостридиялары, бактероидтар т.б.) тек қана отгексіз ортада еседі,  себебі  оттегі у болып келеді.  Облигатты анаэробты бактериялар оттегі бар жағдайда отгегінің радикалды тотығын (сутегі тотығы   және   оттегінің   супероксид-анионы)   түзеді,   бүлар   осы бактерияларға улы болып келеді, себебі сәйкесінше белсенділігін жоятын ферменттер   түзбейді.   Аэробты   бактериялар   сутегі   тотыш   мен супероксид-анион   белсенділігін   сәйкес   ферменттермен   (каталаза, пероксвдаза    және    супероксидцисмутаза)    жояды.    Факультативті анаэробтар оттегінің бар және жоқ жағдайында да өсуі мүмкін, себебі молекулярлы оттегі бар жағдайда тыныс алу процестері, жоқ жағдайда ашу процестері жүреді. Факультативті анаэробтар нитрат деп аталатын анаэробты тыныс алуды жүзеге асырады: нитрат сутегінін акцепторы бола отырып молекулярлы азот пен аммиакқа дейін калпына келеді.

    Облигатты анаэробтардың ішівде аэротолерантты бактерияларды бөледі, бүлар молекулярлы  отгегі бар жағдайда сақталады, бірақ  оны колданбайды.

    Анаэробтарды өсіру үшін бактериологиялық зертханаларда анаэростатгарды қолданады, бүл арнайы қүрал, оның ішіндегі ауа отгегісі жоқ газ қоспасымен алмасады. Ауаны қоректік ортадан кдйнату жолымен, отгегінің химиялық адсорбенті көмегімен шығаруға болады. 

    Бактериялардың өсуі және көбеюі 

    Бактериялардың  тіршілігі өсумен сипатталады - жасушаньщ  күрылымды-функциональды компоненттерінің түзілуі және бактериалды жасушаның  өзінің үлғаюы. Көбею - бүл өзін өзі  қүрастыру, популяциядағы бактериалды  жасушаның санының артуына алып келеді.

    Бактериялар бинарлы екіге бөлінумен, сирек  бүршіктену жолымен көбейеді. Актиномицеттер саңырауқүлақтар тәрізді спора  арқылы көбеюі мүмкін. Актиномицеттер тармақтанған бактериялар болып  жіпше тәрізді жасушаларының  бөлшектенуі арқылы көбейеді. Грам оң бактериялар жасушаның ішінде түзілген қалқаның ішке енуі жолымен бөлінеді, ал грам теріс бактериялар тартылу жолымен кебейеді, нәтижесінде гантел тәрізді мүсіндер пайда бола отырып, екі бірдей жасушалар түзіледі.

    Жасушаның бөлінуі алдында бактерия хромосомасының жартылай консервативті тип арқылы репликациясы жүреді (ДНҚ-ньщ екі сшральды тізбегі ашылады және әрбір жіпше комплементарлы жіпшеге қосылады), бактериалды ядро-нуклеоидтың ДНҚ молекуласының қосарлануына алып келеді. Хромосомды ДНҚ репликациясы оrі нүктесінен басталады. Бактериалды жасуша хромосомасы огі аймағында цитоплазмалык мембранамен байланысты. ДНҚ репликациясы ДНҚ-полимеразалармен катализденеді. Алғашывда ДНҚ қос жіпшесінің тарқатылуы (деспирализация) жүреді, соның нәтижесінде репликативті шанышқы (тармақталған тізбек) пайда болады; тізбектің бірі түзіле отырып нуклеотидтердің 5' нен бастап 3' не дейін байланыстырады, басқасы -сегменттеніп түзіледі.

    ДНҚ решшкациясы үш кезеңнен түрады: инициация, элонгация, немесе тізбектің өсуі және терминация. Репликация нәтижесінде пайда болған екі хромосомалар ажырайды, оған себеп болатын өсуші жасушаның көлемінің үлғаюы әсер етеді: осындай жағдайда хромосомалар цитоплазмалық мембранамен және мезосомалармен байланысты. Жасушаның қорытынды бөлінуі жасушаның ішіндегі бөлгін пен тартылудың пайда болуымен аяқгалады. Қалқасы бар жасушалар аутолитикалық ферменттер әсері нәтижесінде ажырайды, себебі олар бөлгішті бүзады. Аутолиз мүндай жағдайда біркелкі емес: бөлінетін жасушалар жасуша қабырғасы арқылы бір бөлімде байланысты болып қалуы мүмкін, Мүндай жасушалар бір біріне бүрыштап орналасады, бүл дифтерия коринебактериясына тән. 

    Бактериялардың  сұйық қоректік ортада көбеюі. Арнайы, көлемі өзгермейтін қоректік орталарға егілген бактериялар көбейіп, қоректік элеменггерді қолданады, нәтижесінде қоректік орта азайып бактериялардың өсуі тоқталады. Бактерияларды мүндай жүйеде есіру кезеңці өсіру, ал дақыл-кезенді деп аталады. Егер өсіру жағдайы үздіксіз жаңа қоректік ортамен камтамасыз ету жолымен жүрсе және осындай көлемдегі дақылдық сүйықтыкты алып отырса, мүндай өсіруді үздіксіз, ал дақылды- үздіксіз деп атайды.

    Бактерияларды сүйық қоректік орталарда өсірген  кезде дақылдың түягік, диффузды немесе беткейлі өсуі анықталады. Бактериялардьщ кезеңді дақылының сұйық қоректік ортада өсуі бірнеше кезеңге бөлінеді:

    •  лаг-фазасы;

    • логарифмді өсу фазасы;

    • стационарлық     өсу     фазасы,     немесе     бактериялардың максимальды концентрациясы;

    • бактериялардың жойылу фазасы.

    Лаг-фаза (ағылшын сөзі Lag - кешігу) - бактерияларды егу мен көбеюінің басталуы арасындағы кезең. Лаг-фазаның үзақтығы орташа 4-5 сағ. Бактериялар осындай жағдайда көлемі үлғайып бөлінуге дайындалады; нуклеин қышқылының ақуыздың және басқа компонештердің саны артады. Логарифмді өсу фазасы (экспоненциалды) бактериялардың қарқынды бөліну кезеңі. Оның үзақтығы 5-6 сағ. Оптималды өсу жағдайында бактериялар әрбір 20-40 мин бөлінуі мүмкін. Бұл фазада бактериялар әртүрлі әсерге сезімтал, бүл қарқынды өсіп келе жатқан жасушаның метаболизм компонентгерінің ақуыз түзілу, нуклеин қышқылдары және т.б. ингибиторларына жоғары сезімталдығымен түсіндіріледі. Стационарлық өсу фазасы кезінде тіршілікке қабілетті жасушаның саны сол қалпында қалып максимальды деңгейге жетеді (М концентрация). Оның үзақтығы сағаттармен белгіленеді және бакгериялардың түріне, ерекшелігіне, өсуіне байланысты өзгеріп отырады. Өсу процесін жойылу фазасы аяқтайды, қоректік ортаның азаюы және онда бактерия метаболизмі өнімдерінің жинақталуы жағдайында бактериялардың өлуімен сипатгалады. Ұзақтығы 10 сағатган бірнеше аптаға дейін созылуы мүмкін. Өсу қарқывдылығы мен бактериялардың көбеюі көптеген факторларға байланысты, соның ішінде қоректік ортаның оптимальды қүрамына, тотығу-тотықсыздану потенциалына, рН, температураға және т.б. байланысты. 

    Бактериялардың тыгыз қоректік ортада кебеюі. Тығыз қоректік ортада өсетін бактериялар шеттері тегіс немесе тегіс емес, деңгелек пішінді жекелеген колониялар (S-және К формалар) түзеді, бактериялардың пигменттеріне байланысты түсі мен консистенциясы әртүрлі болып келеді.

    Суда  еритін пигменттер қоректік ортаға өтіп оны бояйды, мысалы көкіріңді таяқша (Рзеисіотопаз аега§іпо8а) қоректік ортаны көк түске бояйды. Басқа топқа жататын пигменттер суда ерімейді, бірақ органикалык еріткіштерде ериді. «Картоп таяқшасы»-ның колониясының қанды-қызыл түсті пигменті бар, спиртте ериді. Сонымен қатар суда да, органикалық қосылыстарда да ерімейтін пигменттер бар.

    Микроорганизмдердің арасында кеңінен тараған келесі пигменттерді бөледі: каротиндер, ксантофиллер, меланиндер. Меланин ерімейтін пигмент, фенолды қосылыстардан түзілетін қара, қоңыр немесе қызыл түсті береді. Меланиндер каталаза, супероксиддисмутаза, пероксидазалармен қатар микроорганизмдерді отгегі радикалының улы тотығының әсерінен қорғайды. Көпгеген пигментгер микробқа қарсы, антибиотик тәрізді әсерге ие.

    Колониялардың тығыз қоректік ортадағы түрі, пішіні, түсі және баска ерекшеліктері бактериялардың вдентификациясында, сондай-ак, таза дақыл  алу үшін колонияларды таңдау кезінде  есепке алынады.

    Өндірістік  жағдайларда микроорганизмдердің биомассасынан антибиотиктерді, вакциналарды, диагностикалық препараттарды, эубиотиктерді (пробиотиктер) дайындау мақсатында бактериялар мен саңырауқұлақтарды ферментерларда дақылдың өсуі мен көбеюі үшін оптималды параметрлерді қатаң сақтай отырып өсіреді. 

      Вирустың жасушамен  қарым-қатынасы 

    Вирустың  жасушамен қарым-қатынасының үш типі белгілі:

    • өнімдік тип, вирустың ұрпағынын пайда болуымен аяқталады;

    • абортивті тип, жаңа вирус бөлшектерінін түзілуі аяқталмайды, себебі инфекциялық процесс бір кезеңде үзіліп тоқтайды;

    • интеграциялық тип немесе вирогения, вирусты ДНҚ-ның жасуша-ие хромосомасына тіркелуімен сипатталады.  

      Вирустарды өсіру және индикациясы 

    Адам  мен жануарлар вирустарын өсіру вирусты инфекциялардың зертханалық диагностикасы мақсатында, патогенез бен иммунитет сұрақтарын зерттеуде, диагностикалық және вакциналық препараттарын алу үшін жүргізеді, ғылыми-зерттеу жүмыстарында қолданады.

    Вирустар  абсолютті паразит болғандықтан оларды ағза деңгейінде, тірі жасуша деңгейінде, ағзадан тыс жасавды жағдайда өсіреді. Өсіру үшін биологиялық жүйе ретінде зертханалық жануарларды, дамып келе жатқан тауық эмбрионы мен жасуша дақылдарын қолданады.

    Зертханалык жануарлар (ақ тышқан, мақталық егеуқүйрық, қояндар, маймылдар т.б.) вирусологияның алғашқы даму кезеңінде жалғыз экспериментальды биологиялық үлгі болған, бүларды вирустар қасиеттерін зерттеу мен кебеюінде қолданған. Вирустардың репродукциясының өткенін жануарлар мүшелеріндегі патоморфологиялық өзгерістер мен аурудың өзіне тән белгілерінің дамуы негізінде, яғни вирустардың индикациясы жүргізіледі. Қазіргі уақытга диагностика үшін бүл үлгіні қолдану көптеген адам вирустарына жануарлардың сезімталдығының жоқтығына байланысты шектелген.

    Тауық эмбрионын вирустарды өсіру үшін тәжірибелі (экспериментальды) үлгі ретінде 30-шы жылдардың ортасында Ф.Бернет үсынған. Үлгінің артықшылығы: вирустардың көп мөлшерде жинақталуы, нысананың стерильділігі, жасырын вирусты инфекцияның болмауы, жүмыстың қарапайым техникасы. Вирустарды өсіру үшін зерттелетін материалды тауық эмбрионының әртүрлі қуыстары мен тіндеріне енгізеді.

    Вирустардың индикациясы эмбрионның қабыкшасы мен денесіндегі сдецификалық зақымдану сипатына, сондай-ақ гемагглютинация феномені - эритроциттердің жабысуы арқылы анықталады. Гемагглютинация құбылысы тұмау вирусын тауық эмбрионында өсіру барысында 1941 жылы алғаш рет аныкталды. Кейінірек гемагглютинация қасиеті көптеген вирустарға тән екендігі анықталды. Осы феномен негізінде ағзадан тыс гемагглютинация реакциясының техникасы өңделді, бұл вирусты инфекциялардың зертханалык диагностикасывда кенінен қолданылады. Тауық эмбрионы вирустар үшін жан-жақты (универсальды) биологиялық үлгі болып табылмайды. Вирусологтарда жасуша дақылында өсіру әдісі ашылғаннан кейін шектеусіз мүмкіншіліктер пайда болды.

    Жасуша  дақылы әдісі - әртүрлі жасуша мен  тінді ағзадан тыс жасанды  қоректік ортада өсіру - 50-ші жылдары  Дж.Эндерс пен баска әріптестері  өвдеген. Өте көптеген вирустар жасуша дақылында көбеюге қабілетті. Жасуша дақылдарын дайындау үшін әртүрлі адам, жануар, күстар тіндерін қолданады. Эмбриональды және ісік тінінен алынған жасуша дақылы кеңінен таралған, себебі ересек ағзанын қалыпты тінімен салыстырғанда өсу мен кебеюге белсенділік қабілеті жоғары.

    Дайындау  техникасы мен өсіруге байланысты тін мен жасуша дақылының негізгі үш типін ажыратады: бір қабатты жасуша дақылы; суспензияланған жасуша дақылы; мүшелік дақылдар.

    Анағүрлым кеңінен тәжірибеде қолдануға бір  қабатты дақылдар жатады, олар зертханалық  ыдыс шынысы беткейінде бір қабатты  жасуша түрівде өседі. Бір қабатты жасуша дақылы тіршілікке қабілетті генерация савдарына байланысты бөлінеді: біріншілікті, немесе біріншілікті-трипсинделген (бір рет қана кебеюге қабілетті), қайта өрілу немесе тұрақты (зертханалық жағдайда шектеусіз мерзімге қайта өрілуге қабілетті), жартылай кайта өрілу (40-50 пассаж барысында көбеюге қабілетті). Суспензияланғаи жасуша дақылдары ортаны түрақты қарқынды алмастыру барысында өлшенген жағдайда өседі және көбейеді. Бүлар вирустардың көптеп жиналуы үшін кодданылуы мүмкін. Кейбір вирустар мүшелік дақылда жақсы көбейеді, олар адам мен жануар мүшесінің бөліктері, ағзадан тыс өсіріледі және сол мүше қүрылымына тән қасиеттерді сақтайды. Вирустардың қасиетіне байланысты сол вирусқа аса сезімтал, онда вирустың репродущиясы жүретін жасуша дақылы таңцап алынады.

    Вирустардың жасуша дақылында көбеюі келесі белгілермен  анықталады:

    • цитопатикалық әсер;

    • жасушаларда қосындылардың пайда болуы;

    •  бляшкалардың (табақша) пайда болуы;

    •  гемадсорбция феномені;

    •  «түсті» реакция.

    Цитопатикалық әсер (ЦПӘ) - микроскоп астында жасушаның морфологиялық өзгерістерінен бастап, олардың тіршілігінің жойылуына дейінгі көрініс, бүл вирустардың зақымдау әсері нәтижесінде пайда болады. Әртүрлі вирустар тудырған ЦПӘ сипаты бірдей емес. Қосындылар вирустың бөлшектерінің, вирустың ақуыздарының немесе жасушалық материалдардың жиынтығы больш табылады, бүларды жасушаның ядросында немесе цитоплазмасывда арнайы бояу әдістерімен анықтауға болады. Вирустардын бляшкасы немесе «негативті дақылы» -жасушаның вирустар бүзған бөлшектері; бұларды жүқа агар қабатымен жабылған бір қабатты жасуша дақылында вирустарды өсіру барысында анықтауға болады. Әртүрлі вирустар түзген бляшкалар шамасына, пішініне, пайда болу уақытына байланысты ерекшеленеді, сондықтан бляшка түзілу феномені вирустарды ажырату үшін қолданылады. Гемадсорбция реакциясы - вирустармен зақымдалған жасуша дақылының өзінің беткейіне эритроцштерді жабыстыру қабілеттілігі. Гемадсорбция және гемагглютинация реакцияларының механизмдері үқсас. Көіггеген вирустар гемадсорбциялық қасиетке ие. «Түсті» реакция жасуша дакылы үшін қолданатын қоректік ортадағы индикатор түсінін өзгешелігіне негізделген. Вируспен зақымдалмаған жасуша өскенде метаболизм өнімдері жинақталып қоректік ортадағы индикатор түсін өзгертеді. Вирустар дақылда көбейген кезде жасушаның қалыпты метаболизмі бүзылады және орта бастапқы түсін сақтап қалады.