Качественная характеристика компонентов питательной среды

Основу питательных сред составляют смеси аминокислот, пуринов, пиримидинов, участвующих в синтезе белков и нуклеиновых кислот.

Сыворотки(эмбриональная сыворотка крови, лошадиная сыворот­ка или очищенный экстракт куриных эмбрионов), их высокомолекуляр­ные фракции (а-, Р-глобулины) предохраняют клетки от повреждения и стимулируют синтез ДНК. Синтез последних индуцируют и ростовые факторы (митогены) - вещества пептидной природы. В качестве источ­ника углерода и энергии используется глюкозаили ее комбинации с аспарагиновой или молочной кислотами. Для развития микроорганиз­мов необходимы витамины жиро- и водорастворимые.Жизнедея­тельность микроорганизмов невозможна без наличия в цитоплазме кле­ток и окружающей среде неорганических соединений, содержащих та­кие элементы, как фосфор, калий, кальций, магний, сера, железо, марга­нец, цинк, медь, молибден и др. Микро- и макроэлементывходят в состав ферментов, участвуют в поддержании необходимого осмотиче­ского давления и значения рН, буферной ёмкости (фосфатно-бикарбонатные буферы) или регулируют гидрофильность цитоплазмы клетки.

Фосфорвходит в состав важнейших соединений клетки - нуклеопротеидов, нуклеиновых кислот, полифосфатов, фосфолипидов.

Соединения серыучаствуют в энергетических процессах клетки, входят в состав многих физиологически активных соединений (белок и простетические группы (-SН) некоторых ферментов и коэнзима А). Без серы невозможен полноценный синтез белка, нарушаются процессы обмена. Обычно источником серы служат неорганические сульфаты, поэтому для включения серы в состав белков или витаминов сульфат должен быть восстановлен с помощью ферментов (сульфитредуктазы, сульфурилазы, пирофосфатазы). Наиболее важным серосодержащим компонентом клетки является аминокислота цистеин.

Калийв организме выполняет, прежде всего, каталитическую роль, выступая в качестве активатора некоторых ферментов (амилазы, инвертазы), способствуя увеличению гидратации цитоплазмы клетки.

Ионы кальциярегулируют активную кислотность (рН среды), вы­ступают в качестве реагента, связывающего остатки фосфорной кисло­ты.

Основная функция магния- активация ферментов, необходимых Для нормального обмена веществ и роста микроорганизмов.

Микроэлементы (железо, медь, цинк, марганец, молибден, кобальт и др.) входят в состав ферментов, участвующих в процессах метаболиз­ма и внутриклеточного обмена. Каталитическая активность микроэле­ментов возрастает во много раз, когда ионы металлов соединяются с молекулами органических веществ и образуют органоминеральные комплексы (хелаты). Железо входит в состав ферментов-активаторов кислорода — системы цитохромов. Медь в сочетании со специфически­ми белками образует ряд ферментных систем (полифенолксидазы, ас-карбинооксидазы, нитратредуктазы, альдегидоксидазы и др.) Цинк уча­ствует в построении фосфатаз, эналаз, полипептидаз, регулирующих углеводный, азотистый, фосфатный обмены ряда организмов, в окисли­тельно-восстановительных процессах. Составной частью многих фер­ментных систем (карбоксилаз, протеиназ, фосфорилаз) является марга­нец, так фосфорилазы участвуют в переносе фосфорной кислоты от аденозинтрифосфата. Определенное влияние на различные стороны ме­таболизма микроорганизмов и особенно антибиотиков оказывает ко­бальт.

Среда содержит также небольшие концентрации антибиотиков для поддержания асептических условий.

Перечисленные компоненты достаточно дороги, поэтому при круп­номасштабном производстве прежде всего углеводы заменяют более доступными по стоимости продуктами крахмалопаточного производст­ва (мелассой, гидролом, кукурузным экстрактом, соевой мукой, свекло­вичным жомом).

Незаменимым элементом питательных сред является вода, которая составляет единую систему с элементами клетки. Вода-растворитель способствует проникновению в клетку необходимых веществ и выводу из нее продуктов обмена. В клетках вода находится и в виде соединений с углеводами, белками и другими веществами, тесно взаимодействуя с макромолекулами клетки. Гидратирование и дегидратирование органи­ческих молекул — важнейший этап в превращении химических компо­нентов цитоплазмы. Вода участвует в реакциях гидролиза и конденса­ции, поддерживает объёмную структуру клетки при наличии гидроста­тического давления.

Для питательных сред используют специально подготовленную во­ду. Очистка воды проходит 4 стадии:

1) удаление механических загрязнений на префильтре (пористое стекло, электрокоагуляция);

2) очистка от органических загрязнений (активированный уголь);

3) деионизация с использованием ионообменных смол (катиониты, аниониты);

4) стерилизация на мембранных фильтрах с размером пор от 0,22 до

0,45 мкм.

Для стерилизации питательных сред используют термическую сте­рилизацию (пар под давлением) и стерилизующую фильтрацию. Цель стерилизации питательных сред - разрушение бактериальных спор. Многие компоненты питательных сред (витамины, гормоны и другие БАВ) крайне чувствительны к длительному температурному воздейст­вию, поэтому установлены специальные режимы периодической и не­прерывной термической стерилизации питательных сред. Стерилизую­щая фильтрация предполагает использование мембранных фильтрую­щих элементов.