KULTURMEDIENVORBEREITUNG: ZIELE UND SCHRITTE - BIOLOGIE - 2025

Die Herstellung von Kulturmedien ist eine Routinemethode, die in Laboratorien zum Wachstum gewünschter Mikroorganismen verwendet wird. Kulturmedien sind feste, flüssige oder halbfeste Präparate, die alle notwendigen Nährstoffe für die Entwicklung einer mikrobiellen Population enthalten.

Im Allgemeinen sind die Mittel zur Kultivierung von Mikroorganismen reich an Proteinen und Aminosäuren und enthalten normalerweise eine Komponente, die das Wachstum des zu untersuchenden Organismus begünstigt, wie z. B. Vitamine, Blut, Serum.

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Es gibt kein allgemeines oder universelles Kulturmedium, da seine Zusammensetzung abhängig von den Bedürfnissen des interessierenden Mikroorganismus variiert. Einige Bakterien können in jedem Kulturmedium wachsen, andere haben spezielle Anforderungen.

Woraus besteht es?

Mikroorganismen wie Pilze und Bakterien können aufgrund ihrer geringen Größe nicht einzeln untersucht werden. Aus diesem Grund müssen sie mit künstlichen Mitteln kultiviert werden, die eine signifikante Zunahme der Bevölkerung ermöglichen.

Wenn wir zum Beispiel Bakterien untersuchen wollen, müssen wir ihnen die richtigen Bedingungen bieten, damit sie sich vermehren und eine Kolonie bilden können (die mit bloßem Auge beobachtet werden kann).

Die Herstellung der Kulturmedien variiert stark in Abhängigkeit von der Art des zu kultivierenden Mikroorganismus. Vor der Zubereitung müssen die grundlegenden Ernährungsbedürfnisse des Arbeitsorganismus bekannt sein.

Die in Kulturmedien am häufigsten verwendeten Komponenten werden nachstehend beschrieben, um einen allgemeinen Überblick über ihre Herstellung zu erhalten:

Agar

Es wird in Kulturen als Geliermittel verwendet und bei der Suche nach einem festen oder halbfesten Medium zugesetzt. Das erste Verfestigungsmittel, das bei der Herstellung von Medien verwendet wurde, war Gelatine, aber 1883 wurde Agar von W. Hesse in die Welt der Bakteriologie eingeführt.

Bakteriologischer Agar hat als Hauptbestandteil ein Polysaccharid mit komplexen Zweigen, die aus Algen extrahiert wurden. Diese Verbindung wird als Verdickungsmittel in gängigen Lebensmitteln wie Eis und Marmelade verwendet.

Es ist aus mehreren Gründen ein sehr wertvolles Element in der Mikrobiologie. Hauptsächlich weil Mikroorganismen es nicht abbauen können, verflüssigt es sich bei einer Temperatur von 100 ° C und bleibt in einem flüssigen Zustand, bis es 45 ° C oder weniger erreicht.

Wenn Sie ein festes Medium herstellen möchten, sollte die Agarkonzentration etwa 1,5% betragen, während die Semisolide zwischen 0,3 und 0,5% hergestellt werden sollten.

Flüssigkeiten

Die Kultivierung pathogener Organismen benötigt Körperflüssigkeiten, damit sie sich wie in ihrer natürlichen Umgebung entwickeln können. Aus diesem Grund wird Vollblut oder defibrilliertes Blut zugesetzt. Die Flüssigkeit wird einem gesunden Tier entnommen und nach der Sterilisation dem Kulturmedium zugesetzt.

Auszüge

Sie werden aus verschiedenen tierischen Teilen (wie Fleisch oder Leber) oder Gemüse (Samen) gewonnen und zu einem festen Konzentrat in Form einer Paste oder eines Pulvers verarbeitet. Am häufigsten sind Hefe, Malz und Fleisch.

Peptonen

Diese organischen Verbindungen werden durch enzymatische oder chemische Hydrolyse von tierischen oder pflanzlichen Geweben erhalten. Der Zweck besteht darin, einen Gehalt hinzuzufügen, der reich an Aminosäuren ist, die die Grundeinheiten von Proteinen darstellen.

Stoßdämpfer

Die "Puffer" oder Puffersysteme vermeiden plötzliche Änderungen des pH-Werts und tragen dazu bei, den optimalen Bereich aufrechtzuerhalten, den der Körper toleriert.

Die meisten Organismen können bei einem pH-Wert von 7 gut gedeihen, obwohl einige Bakterien alkalische Medien bevorzugen. Es gibt jedoch Bakterien, die pH-Schwankungen zwischen den Werten 6 und 9 widerstehen.

Bei pH-sensitiven Spezies wird der Schaden nicht durch die übermäßige Menge an Wasserstoff oder Hydroxylionen verursacht, sondern durch die Zunahme schwacher Säuren oder Basen, die in die Zelle gelangen können.

Ebenso werden pH-Indikatoren hinzugefügt, um dies zu überwachen und Abweichungen zu vermeiden, die durch Fermentation oder andere Prozesse verursacht werden.

Tore

Das Hauptziel bei der Herstellung eines Kulturmediums besteht darin, alle notwendigen Komponenten hinzuzufügen, damit die erfolgreiche Entwicklung des Organismus isoliert werden kann. Die effektivste Kombination von Komponenten und Nährstoffen, um das gewünschte Medium zu erreichen, muss identifiziert werden.

Sowohl die Herstellung als auch die Lagerung des Mediums sind entscheidend für ein erfolgreiches Wachstum, da die Zusammensetzung des Mediums und die Verfügbarkeit von Nährstoffen von diesen Schritten abhängen.

Es muss berücksichtigt werden, dass die Kultivierung von Mikroorganismen eine Aufgabe ist, die von mehreren Faktoren außerhalb des Kulturmediums beeinflusst wird, wie z. B. der Intensität des empfangenen Lichts, der Temperatur und dem Säuregehalt oder der Alkalität des Mediums. Daher muss jede dieser Variablen berücksichtigt werden.

Medientypen

Basierend auf seiner Zusammensetzung

Aufgrund ihrer Zusammensetzung gibt es drei Haupttypen von Kulturpflanzen: natürliche oder empirische, halbsynthetische und definierte synthetische oder chemische Medien.

Natürlichen Umgebung

In natürlichen Umgebungen ist die genaue Zusammensetzung unbekannt. Dazu gehören Zutaten wie Milch, verdünntes Blut, Gemüsesäfte, Extrakte und Aufgüsse von Fleisch und Peptonen. Aus wirtschaftlichen Gründen werden häufig kostengünstige Komponenten wie Sojaextrakt, Molke, Melasse usw. zugesetzt.

Halbsynthetische Medien

Es wird als halbsynthetisches Medium bezeichnet, wenn seine Zusammensetzung teilweise bekannt ist. Jedes Medium, das Agar enthält, wird zu einem halbsynthetischen Medium.

Unter diesen haben wir unter anderem Kartoffel-Dextrose-Agar, Czapek-Dox-Agar, Hafer-Agar, Fleisch-Pepton-Agar.

Synthetisches oder chemisch definiertes Medium

In diesem Fall ist die Zusammensetzung des Mediums - in Bezug auf die Menge der Quellen für Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor und jeden anderen benötigten Wachstumsfaktor - vollständig bekannt. Dies ist sehr nützlich, wenn Sie reproduzierbare Ergebnisse für andere Forscher erhalten möchten.

Für die sogenannten "Mikroorganismen mit besonderen Wachstumsanforderungen" müssen die notwendigen Komponenten hinzugefügt werden. Ein Beispiel für diesen Typ ist der Lactobacillus.

Basierend auf der Art des Mikroorganismus

In ähnlicher Weise gibt es eine andere Klassifizierung für Kulturmedien, die auf der Art des Mikroorganismus basiert, der darauf wachsen kann. Nach diesem Prinzip haben wir die folgenden allgemeinen, bereichernden, selektiven und differenziellen Mittel. Jeder wird unten beschrieben:

Allgemeine Medien

Diese unterstützen die Entwicklung einer Vielzahl von Mikroorganismen. Wenn ein Organismus spezielle Bedingungen für sein Wachstum benötigt, kann er sich in dieser Art von Kultur nicht erfolgreich entwickeln.

Anreicherungsmedien

Das Anreicherungsmedium unterstützt das Wachstum eines bestimmten Typs von Mikroorganismen, es wurde jedoch keine Substanz hinzugefügt, um zu verhindern, dass andere Arten von Mikroben darin wachsen.

Selektive Medien

Sie suchen nach dem spezifischen Wachstum eines Mikroorganismus, nennen es unter anderem Pilze, Bakterien, Protozoen. Dazu hemmen sie die Entwicklung anderer.

Um dieses Ziel zu erreichen, können chemische Verbindungen hinzugefügt werden, die für eine große Gruppe von Mikroorganismen tödlich und für den interessierenden Organismus harmlos sind, oder durch Hinzufügen von Energiequellen, die nur von der gesuchten Mikrobe aufgenommen werden können.

Bei der Entnahme medizinischer Proben werden selektive Medien verwendet, um einen pathogenen Mikroorganismus zu kultivieren. Hier ist es notwendig, das Wachstum des Erregers zu fördern und die Entwicklung der normalen mikrobiellen Flora des Patienten zu hemmen.

Wismutsulfit-Agar erlaubt beispielsweise nicht das Wachstum von grampositiven Bakterien und einer großen Anzahl von Bakterien, die in der Magen-Darm-Höhle gefunden werden. Aus diesem Grund wird es verwendet, um die gramnegativen Bakterien, die Typhus verursachen, Salmonella typhi in Stuhlproben zu kultivieren.

Differentialmedien

Dieser Typ verwendet einige diagnostische Merkmale des interessierenden Organismus (z. B. Besonderheiten in seinem Metabolismus), um sie gegen eine andere Art identifizieren zu können, die in derselben Umgebung wächst.

Sowohl Differenzialmedien als auch selektive Medien sind im Bereich der klinischen Mikrobiologie und der öffentlichen Gesundheit sehr nützlich, da diese Disziplinen das Vorhandensein spezifischer Mikroorganismen im Zusammenhang mit Pathologien oder schlechten Hygienebedingungen nachweisen müssen.

Der Kultur können Indikatorsubstanzen zugesetzt werden, die der gesuchten Kolonie ein charakteristisches Merkmal verleihen. Zum Beispiel werden Lactose und ein pH-Indikator zu Agar-Eosin-Methylenblau (abgekürzt EMB) und MacConkey-Agar gegeben.

Wenn sich in diesen Medien eine Kolonie mit der Fähigkeit entwickelt, Laktose zu fermentieren und Aldehyde zu produzieren, können sie in einer speziellen Farbe beobachtet werden.

Schritte

Derzeit können Kulturmedien in lyophilisierter Form gekauft werden. Daher ist die Herstellung einfacher und das einzige, was noch zu tun ist, ist das Produkt zu rehydrieren. Der Inhalt muss gewogen werden (unter Berücksichtigung der zubereitenden Endmenge) und gemäß allen Produktangaben in destilliertem Wasser gelöst werden.

Der Inhalt des flüssigen Mediums muss zur anschließenden Sterilisation in die gewünschten Behälter (Petrischalen, Röhrchen usw.) aufgeteilt werden. Um das feste Medium zu verteilen, muss es mit einer Mikrowelle geschmolzen oder dem Material einem Wasserbad ausgesetzt werden. Der pH-Wert des Mediums muss eingestellt werden.

Normalerweise wird der Agar in Reagenzgläsern oder Petrischalen verwendet. Wenn sich der Agar in einer geneigten Position mit dem richtigen Winkel verfestigt, so dass die endgültige Endkante diagonal ist, wird diese Anordnung als Schnabel oder geneigte Röhren bezeichnet. Wenn sich der Agar in einer vollständig vertikalen Position verfestigt, wird er "tief" genannt.

Nach dem Sterilisieren der Medien - mit einem Autoklaven - können sie abkühlen. Diese müssen in einer Umgebung gehandhabt werden, die frei von Mikroorganismen ist. Am häufigsten wird mit einem brennenden Feuerzeug gearbeitet, das eine aseptische Umgebung in ihrer Nähe gewährleistet.

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