Lernziele
- Kulturmedien für das Wachstum von Bakterien identifizieren und beschreiben, einschließlich Beispiele für Allzweckmedien, angereicherte, selektive, differentielle, definierte und Anreicherungsmedien
Die Untersuchung von Mikroorganismen wird erheblich erleichtert, wenn wir in der Lage sind, sie zu kultivieren, dh Populationen unter Laborbedingungen am Leben zu erhalten., Die Kultivierung vieler Mikroorganismen ist aufgrund hochspezifischer Ernährungs-und Umweltanforderungen und der Vielfalt dieser Anforderungen zwischen verschiedenen Arten eine Herausforderung.
Nährstoffbedarf
Die Anzahl der verfügbaren Medien zum Wachstum von Bakterien ist beträchtlich. Einige Medien gelten als allgemeine Allzweckmedien und unterstützen das Wachstum einer Vielzahl von Organismen. Ein Paradebeispiel für ein Allzweckmedium ist Tryptic Soy Broth (TSB). Spezialisierte Medien werden zur Identifizierung von Bakterien verwendet und mit Farbstoffen, pH-Indikatoren oder Antibiotika ergänzt., Eine Art, angereicherte Medien, enthält Wachstumsfaktoren, Vitamine und andere essentielle Nährstoffe, um das Wachstum anspruchsvoller Organismen zu fördern, Organismen, die bestimmte Nährstoffe nicht herstellen können und deren Zugabe zum Medium erforderlich ist. Wenn die vollständige chemische Zusammensetzung eines Mediums bekannt ist, wird es als chemisch definiertes Medium bezeichnet. Zum Beispiel werden in diesem Medium alle einzelnen chemischen Komponenten identifiziert und die genauen Mengen von jedem sind bekannt. In komplexen Medien, die Extrakte und Verdauungen von Hefen, Fleisch oder Pflanzen enthalten, ist die genaue chemische Zusammensetzung des Mediums nicht bekannt., Mengen einzelner Komponenten sind unbestimmt und variabel. Nährbrühe, tryptische Sojabrühe und Gehirnherzinfusion sind Beispiele für komplexe Medien.
Abbildung 1. Auf dieser MacConkey-Agar-Platte sind die Laktose-Fermenter-E. coli-Kolonien hellrosa. Serratia marcescens, das keine Laktose fermentiert, bildet einen cremefarbenen Streifen auf dem Bräunungsmedium., (credit: American Society for Microbiology)
Medien, die das Wachstum unerwünschter Mikroorganismen hemmen und das Wachstum des interessierenden Organismus unterstützen, indem sie Nährstoffe liefern und den Wettbewerb verringern, werden als selektive Medien bezeichnet. Ein Beispiel für ein selektives Medium ist MacConkey Agar. Es enthält Gallensalze und Kristallviolett, die das Wachstum vieler grampositiver Bakterien stören und das Wachstum gramnegativer Bakterien, insbesondere der Enterobacteriaceae, begünstigen. Diese Arten werden üblicherweise Enterika genannt, befinden sich im Darm und sind an das Vorhandensein von Gallensalzen angepasst., Die Anreicherungskulturen fördern das bevorzugte Wachstum eines gewünschten Mikroorganismus, der einen Bruchteil der in einem Inokulum vorhandenen Organismen darstellt. Wenn wir zum Beispiel Bakterien isolieren möchten, die Rohöl abbauen, kohlenwasserstoffoklastische Bakterien, wird die sequentielle Subkultur in einem Medium, das Kohlenstoff nur in Form von Rohöl liefert, die Kulturen mit ölfressenden Bakterien anreichern. Die differentiellen Medien machen es einfach, Kolonien verschiedener Bakterien durch eine Veränderung der Farbe der Kolonien oder der Farbe des Mediums zu unterscheiden., Farbveränderungen sind das Ergebnis von Endprodukten, die durch Wechselwirkung bakterieller Enzyme mit differentiellen Substraten im Medium oder bei hämolytischen Reaktionen durch Lyse roter Blutkörperchen im Medium entstehen. In Abbildung 1 kann die differentielle Fermentation von Laktose auf MacConkey-Agar beobachtet werden. Die Lactose-Fermenter produzieren Säure, die das Medium und die Kolonien von starken Fermentern pink macht. Das Medium wird mit dem pH-Indikator neutral Red ergänzt, der bei niedrigem pH-Wert zu pink wird., Selektive und differentielle Medien können kombiniert werden und spielen eine wichtige Rolle bei der Identifizierung von Bakterien durch biochemische Methoden.
Denken Sie darüber nach
- Unterscheiden Sie komplexe und chemisch definierte Medien.
- Unterscheiden selektive und Anreicherungsmedien.
Das Picknick zum Jahresende
Die mikrobiologische Abteilung feiert im Mai mit ihrem traditionellen Picknick auf dem Grün das Ende des Schuljahres., Die Reden ziehen sich ein paar Stunden hin, aber schließlich können sich alle Dozenten und Studenten in das Essen vertiefen: Hühnersalat, Tomaten, Zwiebeln, Salat und Puddingkuchen. Am Abend ist die gesamte Abteilung, mit Ausnahme von zwei vegetarischen Studenten, die den Hühnersalat nicht gegessen haben, von Übelkeit, Erbrechen, Retching und Bauchkrämpfen betroffen. Mehrere Personen Klagen über Durchfall. Ein Patient zeigt Anzeichen eines Schocks (niedriger Blutdruck). Blut – und Stuhlproben werden von Patienten entnommen und eine Analyse aller beim Essen servierten Lebensmittel durchgeführt.,
Bakterien können Gastroenteritis (Entzündung des Magens und des Darmtrakts) verursachen, entweder durch Besiedlung und Replikation im Wirt, der als Infektion gilt, oder durch Sekretion von Toxinen, die als Intoxikation gelten. Anzeichen und Symptome von Infektionen sind in der Regel verzögert, während Intoxikation manifestiert sich innerhalb von Stunden, wie nach dem Picknick passiert.
Blutproben der Patienten zeigten keine Anzeichen einer bakteriellen Infektion, was weiter darauf hindeutet, dass es sich um einen Vergiftungsfall handelte., Da Intoxikationen auf abgesonderte Toxine zurückzuführen sind, werden Bakterien normalerweise nicht in Blut-oder Stuhlproben nachgewiesen. MacConkey Agar und Sorbitol-MacConkey Agar Platten und Xylose-Lysin-Desoxycholat (XLD) Platten wurden mit Stuhlproben geimpft und zeigten keine ungewöhnlich farbigen Kolonien, und keine schwarzen Kolonien oder weißen Kolonien wurden auf XLD beobachtet. Alle Lactose-Fermenter auf MacConkey Agar fermentieren auch Sorbit. Diese Ergebnisse schlossen häufige Erreger von durch Lebensmittel übertragenen Krankheiten aus: E. coli,Salmonella spp. und Shigella spp.
Abbildung 2., Grampositive Kokken in Clustern. (credit: Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten)
Die Analyse des Hühnersalats ergab eine abnormale Anzahl grampositiver Kokken, die in Clustern angeordnet waren (Abbildung 2). Eine Kultur der grampositiven Kokken setzt Blasen frei, wenn sie mit Wasserstoffperoxid gemischt wird. Die Kultur wurde nach einer 24-stündigen Inkubation Mannitol-Salz-Agar gelb.
Alle Tests deuten auf Staphylococcus aureus als den Organismus hin, der das Toxin sezerniert hat. Proben aus dem Salat zeigten das Vorhandensein grampositiver Kokken in Clustern. Die Kolonien waren positiv für Katalase., Die Bakterien wuchsen auf Mannitolsalz-Agar fermentierendem Mannitol, wie der Wechsel zum Gelb des Mediums zeigt. Der pH-Indikator in Mannitolsalz-Agar ist Phenolrot, das gelb wird, wenn das Medium durch die Fermentationsprodukte angesäuert wird.
Es ist bekannt, dass das von S. aureus abgesonderte Toxin eine schwere Gastroenteritis verursacht. Der Organismus wurde wahrscheinlich während der Zubereitung durch den Lebensmittelhandler in den Salat eingeführt und vermehrt, während der Salat während der Reden in der warmen Umgebungstemperatur gehalten wurde.,
- Was sind einige andere Faktoren, die zum schnellen Wachstum von S. aureus im Hühnersalat beigetragen haben könnten?
- Warum sollte S. aureus nicht durch das Vorhandensein von Salz im Hühnersalat gehemmt werden?
Schlüsselkonzepte und Zusammenfassung
- Chemisch definierte Medien enthalten nur chemisch bekannte Komponenten.
- Selektive Medien begünstigen das Wachstum einiger Mikroorganismen und hemmen gleichzeitig andere.,
- Angereicherte Medien enthalten zusätzliche essentielle Nährstoffe, die ein bestimmter Organismus benötigt, um zu wachsen
- Angereicherte Medien helfen, Bakterien durch die Farbe der Kolonien oder die Veränderung des Mediums zu unterscheiden.
Multiple Choice
EMB-Agar ist ein Medium zur Identifizierung und Isolierung pathogener Bakterien. Es enthält verdaute Fleischproteine als Quelle organischer Nährstoffe. Zwei Indikatorfarbstoffe, Eosin und Methylenblau, hemmen das Wachstum grampositiver Bakterien und unterscheiden zwischen laktosegärenden und nichtlaktosegärenden Organismen., Lactose-Fermenter bilden metallisch grüne oder tiefviolette Kolonien, während die Nonlactose-Fermenter völlig farblose Kolonien bilden. EMB Agar ist ein Beispiel für welches der folgenden?
- ein selektives medium
- a differential medium
- ein selektives medium und einem chemisch definierten medium
- ein selektives medium, ein differential-medium, und ein Komplexes medium
Haemophilus influenzae muss auf Schokoladen-Agar gezüchtet werden, einem Blut-Agar, der mit Wärme behandelt wird, um Wachstumsfaktoren im Medium freizusetzen. H. influenzae wird als ______ _ beschrieben.
- ein Acidophiler
- ein Thermophiler
- ein obligater anaerobe
- anspruchsvoll
Füllen Sie den Rohling aus
Blut-Agar enthält viele nicht spezifizierte Nährstoffe, unterstützt das Wachstum einer großen Anzahl von Bakterien und ermöglicht die Differenzierung von Bakterien nach Hämolyse (Abbau von Blut). Das Medium ist ________ und _______.
Rogosa-agar enthält Hefeextrakt. Der pH-Wert ist auf 5,2 eingestellt und entmutigt das Wachstum vieler Mikroorganismen; Alle Kolonien sehen jedoch ähnlich aus. Das Medium ist ________ und _______.
Denken Sie darüber nach
Was ist der Hauptunterschied zwischen einer Anreicherungskultur und einer selektiven Kultur?
Kritisches Denken
Haemophilus, influenzae wächst am besten bei 35-37 °C mit ~5% CO2 (oder in einem Kerzenglas) und benötigt Hemin (X-Faktor) und Nicotinamid-Adenin-Dinukleotid (NAD, auch bekannt als V-Faktor) für das Wachstum. Beschreiben Sie anhand des in diesem Kapitel gelernten Vokabulars H. influenzae.
- Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten, Weltgesundheitsorganisation., „CDC-Labormethoden zur Diagnose von Meningitis durch Neisseria meningitidis, Streptococcus pneumoniae und Haemophilus influenza. WHO-Handbuch, 2. Auflage.“ 2011. http://www.cdc.gov/meningitis/lab-manual/full-manual.pdf ↵