Биосенсорные системы в медицине и экологии (стр. 3 )

Движение фибрилл происходит за счет энергии, выделяемой при гидролизе АТФ (1.2.2). Не случайно жгутики сперматозоидов окружены большим числом митохондрий. Важную роль в регуляции активности движения фибрилл играют мембранные процессы, связанные с проницаемостью оболочек для ионов Na+, K+, Ca2+, Mg2+. Жгутики и реснички также являются рецепторами, воспринимающими стимулы из внешней среды (п. 1.3.1). В отличие от человека, у которого рецепторы находятся в слизистой оболочке, у инфузорий ими покрыто все тело, что обусловливает высокую хемочувствительность. При воздействии радиационного излучения на инфузорий они теряют подвижность в результате выпадения ресничек (аналогично потере волосяного покрова человеком). Ферментные процессы также оказывают воздействие на характер движения микроорганизмов. Однако у бактерий и простейших не сформировалась нервная система, поэтому они могут не реагировать на опасные нервные токсины.

Локомоции клеток [31]. Клетки тканей могут перемещаться, подобно амебам, с помощью выступов. Установлено, что клетки могут ориентироваться вдоль бороздок на поверхности глубиной в мкм и даже нм. Например, на поверхности раны нити фибрина (белка свертывающей системы крови) образуют микрорельеф, ориентирующий движение клеток. Ведутся исследования, насколько различные заболевания изменяют свойства передвижения клеток.

Локомоции червей [12]. У червей локомоции управляются кольцевыми и продольными мышцами, вызывающими волнообразное сокращение и перемещение. Работа мышц контролируется сетью нейронов, в брюшной нервной цепочке имеется аксон, который тянется от головы червя к хвосту. Микроскопических червей используют в БСС (п. 2.3.1) для обнаружения нервно-паралитических соединений.

Локомоции насекомых. Они включают два типа движений: ходьбу и полет. Движение ног при ходьбе и крыльев при полете управляется нервными импульсами, что позволяет обнаруживать по изменению полета различные наркотические вещества и нейротоксины (п. 2.3.1).

Локомоции ракообразных. Водяные рачки – дафнии передвигаются скачками за счет быстрого сжатия и разжатия ног, при этом фильтруя через свой организм с прокачиваемую воду с пищей. Поэтому даже небольшие концентрации вредных веществ, регулярно пропускаемые ими через организм, могут привести дафний к обездвиживанию и гибели уже через несколько недель. Этот эффект лежит в основе международного теста на качество воды [62].

1.4.2. Таксисы, кинезы, реакции прикрепления

Таксисы. Это направленные передвижения организма или популяции (группы особей) под влиянием градиента внешнего стимула. Химические вещества, вызывающие движение к источнику стимуляции или от него, называются, соответственно, аттрактантами и репеллентами. Таксисы в зависимости от направления движения делятся на положительные и отрицательные, их можно также классифицировать в соответствии с природой раздражителя.

Например, положительный фототаксис – движение водорослей к свету; положительный аэротаксис – передвижение аэробных бактерий в слои воды, насыщенные кислородом; отрицательный геотаксис – всплытие инфузорий в верхние слои жидкости в сторону, противоположную силе земного притяжения; отрицательный реотаксис – полет бабочек против потока воздуха; гальванотаксис – перемещение инфузорий к катоду.

Половые гормоны самок насекомых – ферромоны являются аттрактантами, привлекающими самцов с очень дальних расстояний. Эти гормоны исследуют с помощью БСС (п. 2.5.2).

Особый интерес для оценки качества воды представляет эффект отрицательного хемотаксиса, т. е. уход живых организмов или клеток из водных сред, содержащих вредные химические вещества (п. 2.3.1). Для диагностических целей необычайно важен эффект хемотаксиса лейкоцитов – белых кровяных клеток, участвующих в механизме клеточной защитной системы организма.

Кинезы. Это ненаправленная двигательная реакция, при которой скорость движения зависит от интенсивности стимула. Например, при добавлении антибиотика стрептомицина инфузории P. caudatum начинают двигаться быстрее. Можно предполагать, что при кинезах стимул усиливает выделение энергии в клетке за счет дополнительного гидролиза АТФ.

Реакции прикрепления [31]. Возникают при наличии любых шероховатостей. На идеально гладкие поверхности микроорганизмы и клетки не садятся. Это свойство позволяет оригинально решать задачи защиты металлов от биологического обрастания, а также локализации микроорганизмов, когда на участке гладкой поверхности создается шероховатая зона различной формы.

Чем выше уровень развития организма, тем больше систем и органов оказывают влияние на его поведенческие реакции, но тем хуже воспроизводимость реакций.

1.5. Рост, размножение и гибель

Данные процессы являются обобщенными показателями действия стимула на организмы и отражают влияние стимулов на последующие поколения.

Рост – размножение. С биохимической точки зрения рост можно определить как необратимое увеличение сухой массы протоплазмы и белка, на которое влияет множество как внутренних, так и внешних факторов. Например: электромагнитное излучение вызывает мутации; температура воздействует на ферменты, обусловливает термопериодизм; свет влияет на фотосинтез и фотопериодизм, макро - и микроэлементы регулируют метаболизм. Поэтому рост является реакцией, отражающей качество среды. В БСС наиболее широко применяется оценка роста микроорганизмов для выявления эффекта влияния вредных загрязнителей или антибиотиков различных типов (п. 2.3.1).

Для жизнедеятельности – роста, размножения и функционирования живых существ необходима среда строго определенного химического состава.

Все вещества по отношению к живым организмам можно условно разделить на жизненно необходимые, токсичные и физиологически неактивные. При исключении из питательной среды какого-либо компонента или введении дополнительного (определяемого) соединения организмы подают соответствующий ответный сигнал разного вида. У них могут изменяться или нарушаться: поведение, цвет за счет разложения пигмента, состав крови, функции пищеварения, дыхания, размножения, размеры органов, частота биений сердца.

Ответный сигнал организма на одно и то же вещество зависит от концентрации последнего: малые концентрации обычно стимулируют процессы жизнедеятельности организма, высокие – угнетают [53].

У многоклеточных организмов рост связан с размножением клеток и дифференцированием тканей и изменением чувствительности организмов. Поэтому для БСС стремятся отобрать многоклеточные организмы одинакового возраста, так как у юных и зрелых организмов проявляется разная чувствительность к токсикантам. С этой целью, например, рачков – дафний просеивают через специальные сита для сортировки по размерам и соответственно – по возрасту. Для опытов отбирают наиболее юных рачков, которые способны реагировать на незначительные концентрации загрязнителей.

Гибель. Этот процесс может быть как естественным, так и вызванным высокими концентрациями вредных веществ. Смерть, деградация или гибель включает многие трудноуловимые этапы последовательной деструкции отдельных систем и структур и до определенного момента имеет обратимый характер. При контроле смертности организмов-сенсоров можно зафиксировать лишь наглядные симптомы предлетальных состояний – обездвиживание организма, потерю важнейших функций.

1.6. Живой организм как система

Системы, сложные системы. Системой называется множество элементов, объединенных связями, свойства которого не сводятся к сумме свойств элементов. Эти новые свойства называются эмерджентными или системными.

К сложным принято относить системы с числом элементов более 1011. Структура самой малой единицы жизни – макромолекулы уже соответствует критериям сложной системы. Подобные системы проявляют новые свойства, не присущие простым (например техническим), такие как уникальность, непредсказуемость, способность к саморазвитию. Свойством уникальности сложной системы объясняется биологическая изменчивость, характеризующая живое. Свойство непредсказуемости обусловливает оценку биологических реакций как событий, т. е. явлений, которые могут происходить или не происходить.

Способность к саморазвитию у живого проявляется в виде иерархичности организации, его эволюции (переходе с течением времени от простых форм к сложным). Иерархия проявляется как в описании структуры организма (атомы, молекулы, макромолекулы, органеллы, клетки, ткани, органы, системы органов), так и в общей классификации живого (вид, род, семейство, отряд, класс, подтип, тип, царство, надцарство).

Систематизация важна для того, чтобы представлять, свойства каких крупных иерархических групп может отражать используемый организм-биосенсор. Например инфузория, может считаться представителем эукариотов (п. 1.2.3). С позиций создания новых БСС необходимы методы и системы, которые моделировали бы воздействие вредных факторов на различные иерархические уровни живого.

Значение системных свойств. Именно эти свойства являются наиболее стабильными при вариации биологических параметров элементов. Например, в организме поддерживается гомеостаз – постоянство состава внутренней среды организма и устойчивость его основных физиологических функций. Гомеостаз обусловлен сложными регуляторными взаимодействиями элементов молекулярного, клеточного, органного и организменного уровней. Таким образом возникает надежность обеспечения функций организма при ненадежных (гибнущих и вновь размножающихся) элементах с параметрами, нестабильными за счет биологической изменчивости.

Популяции организмов, получающих органическое вещество из неорганического путем фотосинтеза или хемосинтеза, потребляющих его и разлагающих отмершую органику, образуют экосистему, которая стабилизирует состав окружающей среды.

С методической точки зрения контроль системных свойств обеспечивает воспроизводимость результатов измерения с помощью БСС.

Эффекты в открытых системах. Открытой системой называется система, обменивающаяся со средой веществом, энергией или информацией. Если система состоит из множества элементов, находящихся в неравновесном состоянии, и через нее извне проходит поток энергии, то в такой системе могут возникать явления упорядоченности элементов, получившие название “диссипативные структуры” (ДС). Иногда процессы образования ДС называют синергетическими эффектами, т. е. обусловленными взаимодействием многих элементов.

Моделью ДС в физике являются ячейки Рэлея – Бенара, проявляющиеся в виде “рыбьей чешуи” при нагреве в чашке масла с частицами порошка за счет взаимодействия множества конвекционных возмущений в придонном слое.

Такие структуры обладают особыми свойствами, характерными для живых организмов: регенерацией, памятью структуры, вариабельностью параметров элементов. Важно, что для создания сложных трехмерных ДС и управления ими требуются малые объемы информации.

Синергетика изучает качественно новый – средний уровень организации живого – поведение и развитие групп объектов (в том числе клеток или популяций организмов). При этом ДС можно обнаружить при росте и размножении живого, его ориентации в среде, развитии структур кодирования наследственной информации.

Например, при увеличении объемной концентрации микроорганизмов могут возникать структурные неоднородности в виде скоплений. При увеличении концентрации микробов также происходит, как полагают, структурная перестройка популяции, изменяющая их активность и вызывающая массовые заболевания или эпидемии.

Сама популяция организмов с позиций синергетики представляет собой систему, находящуюся в неравновесном состоянии. При этом на каждый биообъект воздействует множество информационных потоков различной природы. Эта интерпретация позволяет объяснить высокую чувствительность живого к малым воздействиям физических или химических факторов и появление кооперативных эффектов взаимодействия организмов, например, массовых миграций.

Для передачи наследственной информации с позиций синергетики не требуется, чтобы хромосомы, например растений, заключали в себе всю информацию о форме, цветовых оттенках стебля, листьев, клеток, что предполагало бы гигантскую информационную емкость носителя информации. На нем достаточно хранить информационные коды для управления ДС, которые образуются за счет самоорганизации элементов живого. На эти коды и могут воздействовать повреждающие факторы различной природы.

1.7. Проблемы использования живого

С помощью БСС сегодня в клиниках врачи ставят диагнозы пациентам, экологи в лабораториях делают заключения о вредности новых синтезированных химических веществ. При этом следует учитывать, что “живой датчик” существенно отличается от привычного для инженера измерительного прибора.

В традиционной технической аппаратуре разработчики, как правило, обеспечивают линейность шкалы измерительного преобразователя, воспроизводимость измерений в заданном диапазоне температур, минимально возможную погрешность. Прибор в большинстве случаев может многократно использоваться, не требуя затрат на новые материалы.

Вместе с тем, традиционный аналитический прибор обычно предназначен для выявления лишь массовой доли вещества или концентрации элемента вне зависимости от воздействия других элементов. Большинство приборов не позволяет разделить различные химические формы одного элемента.

“Живой датчик” меняет чувствительность при адаптации или сенсибилизации. При его нагреве может денатурироваться клеточный белок или произойти переход к другому типу размножения, при воздействии излучений может возникнуть мутация организма. Его реакция зависит от взаимодействия целой группы факторов, отражая множество тонких и важных изменений в окружающей среде или среде организма.

Для большинства целостных организмов характерна нелинейность реакции на величину стимула, обусловленная необходимостью воспринимать широкий диапазон стимулов. Поэтому для обеспечения линейной зависимости реакции “живого датчика” от величины стимула требуется выделить из организма биологические структуры и определить для них рабочий диапазон концентраций определяемых веществ. Для работы живого в составе БСС необходимы корм и источники макроэлементов.

Однако все эти усложнения БСС по сравнению с обычной технической аппаратурой искупаются тем, что только биологический организм может “отыскивать” необходимое вещество в сложнейшей смеси, выделять стимулы среди шумов, превосходящих сигнал в миллионы раз; оценивать интегральную вредность различных факторов; сигнализировать о наличии источников мутаций или веществ, подавляющих фотосинтез, синтез белков, метаболизм.

2. Подготовка биохимических преобразователей для биосенсорных систем

2.1. Биологические объекты для биохимических преобразователей

Типы БО для БХП. Биохимические преобразователи (БХП) воспринимают вещества, поля, излучения из внешней среды и изменяют свои физико-химические свойства или поведение за счет биохимических процессов. БХП создаются на основе биологических объектов (БО). Понятие БО включает в себя как живые организмы растительного или животного мира, так и их ткани, клетки и клеточные структуры: ферменты, ДНК, РНК и т. п. (табл. 2).

В биологии эксперименты с живыми организмами называются in vivo (“в живом”), а эксперименты с выделенными из организма веществами (ферментами и др.) – in vitro (“в стекле”). В БСС может применяться техника, созданная на базе этих двух видов экспериментов.

Понятие о тест-реакциях. Современные БСС в медицине и экологии основаны на методе измерения тест-реакций БО – наиболее чувствительных, воспроизводимых и количественно-измеряемых реакций на стимул [18].

В экологии подобный подход используется в биотестировании, при котором реакция измеряется у лабораторно выращенного БО (тест-объекта), или в биоиндикации, когда БО забирают из естественной среды (индикаторный объект) [27]. Медицинские БХП создаются также на основе контроля тест-реакции к веществу, определяемому в организме человека или в пробе биологического вещества. Поэтому БХП – это искусственно организованный преобразователь с БО, проявляющий тест-реакцию к стимулу.

В данном пособии сосредоточено внимание на БХП, получаемых лабораторным способом. Вопросы биоиндикации подробно рассмотрены в [2, 27], биоиндикационным методам также посвящены статьи журнала “Экология”.

Учет биологической изменчивости. Живое обладает свойством биологической изменчивости. Она зависит от типа размножения и от условий внешней среды (п. 1.2.3). Слабее изменчивость проявляется при бесполом размножении (митозе) клеток, сильнее – при половом (мейозе). При искусственном культивировании биообъектов их можно стандартизировать по какому-то одному параметру, например чувствительности к антибиотикам. Влияние биологической изменчивости проявляется в разбросе чувствительности отдельных клеток или популяций, различий активностей ферментов, скоростей реакций и др.

Необходимость биологического контроля. Учет влияния на живое различных факторов обусловливает необходимость сравнения результатов эксперимента после воздействия какого-либо стимула на биообъекты (опыта) с результатом при отсутствии воздействия стимула (контролем). Эта схема проведения эксперимента предполагает, например, измерение реакции биообъекта на вредное и безвредное вещество, измерение активности фермента, катализирующего разложение крови с превышением содержания глюкозы и без превышения. С методической точки зрения контрольных проб должно быть столько, сколько факторов изменяется в эксперименте.

Например, если необходимо измерять токсичность ионов ртути для инфузорий в соленой воде с содержанием ионов кальция, то требуется поставить следующие виды контролей: К1 в соленой, К2 в кальцинированной, К3 в чистой воде.

Особенно важна организация подобных контролей, если на ферментативную реакцию влияют несколько кофакторов и ингибиторов (пп. 1.1.3, 2.5.1) вместе или по отдельности. Задача осложняется еще и тем, что многие вещества, запускающие ферментативную реакцию или подавляющие ее, действуют в микроколичествах, в том числе попадая из воздуха. Поэтому некоторые реакции, на которые оказывают действие кислород или азот, проводят в среде инертных газов.

Требование стандартизации БО. Разработка БХП должна проводиться с учетом основных принципов создания аналитической техники:

постоянства условий проведения анализа; многократной повторяемости; воспроизводимости результатов в разных клиниках и лабораториях.

В то же время реакция организмов на внешние воздействия характеризуется изначально присущей им изменчивостью, наиболее проявляющейся у различных видов организмов при разных режимах их содержания.

Для улучшения воспроизводимости результатов экспериментов необходимо соблюдать правила организации биологических испытаний:

использовать организмы одного вида и потомство с одним исходным набором хромосом (“чистую линию”); применять при их выращивании стандартные оборудование, корма и режим содержания организмов.

При этом в качестве корма следует использовать или органические вещества строго определенного состава или организмы, выращенные по определенным методикам.

Таблица 2

Биологические объекты для БХП

Биологические объекты для БСС	Назначение
Микроскопические водоросли	Источники (in vivo, in vitro) фотосинтезирующих пигментов, ферментов, макромолекул, корм (in vivo, in vitro), сенсоры токсичности (in vivo)
Бактерии, Микрокопические грибы	Источники (in vivo, in vitro) ферментов, пигментов, антибиотиков, макромолекул, корм (in vivo, in vitro), сенсоры токсичности (in vivo)
Простейшие (одноклеточные животные)	То же
Ткани	То же
Клетки	То же
Органеллы (митохондрии, ядра клеток и др.)	Источники (in vivo, vitro) фотосинтезирующих пигментов, ферментов (п. 1.2.1)
Ферменты	Детекторы (обнаружители) in vitro макромолекул субстратов, игибиторов, кофакторов (п. 1.1.3)
Субстраты-метаболиты	Детекторы ферментов (п. 1.1.3)
Цитохромы (биологические переносчики электронов)	Биоэлектрические преобразователи (in vitro) энергии (п. 1.2.1)
Фотопигменты	Преобразователи воды (in vitro) путем биофотолиза, биотопливные элементы, оптические элементы компьютерной памяти (п. 1.2.1)
G – белки (связанные с рецепторами)	Искусственные рецепторные структуры in vitro (п. 1.3.2)
Ионные каналы (белки, регулирующие проводимость)	Биорегуляторы ионной проводимости in vitro (п. 1.3.2)
Месседжеры (переносчики информации в клетку)	Искусственные рецепторы и биорегуляторы ионной проводимости in vitro (п. 1.3.2)
Нуклеиновые кислоты	ДНК-зонды, ослабленные вирусы, матрицы для синтеза белков in vitro (п. 1.2.3)
Антитела	Детекторы антигенов различной природы in vitro, in vivo (1.2.4)
Антигены	Детекторы антител различной природы in vitro, in vivo (1.2.4)

Понятие о биотехнологии [5]. Биотехнология – это промышленное использование биологических процессов на основе получения высокоэффективных форм с заданными свойствами микроорганизмов, культур клеток растительных или животных тканей.

Методами биотехнологии искусственно получают стандартизированные виды организмов, в том числе предназначенные для БХП. Поскольку организмы полностью стандартными вырастить невозможно, выделяют одну или несколько их стабильных характеристик: активность переработки субстрата, активность выделяемых антибиотиков и т. п.

При получении БО следует четко различать, будет ли в качестве БХП использован живой организм или его составная часть, продолжительность активности которой значительно ниже, чем организма. В зависимости от этого изменяется и сложность подготовки БО. Некоторые из технологий получения БО уже отработаны, другие еще находятся на стадии эксперимента. Приведенный в табл. 2 перечень показывает, что биотехнологии разрабатывают для решения как прямой, так и обратной задач: выявления как ферментов, так и субстратов, как антигенов, так и антител.

2.2. Методы отбора и подготовки живых организмов

2.2.1. Первичный отбор

Производится из всех форм живого вещества планеты (п. 1.1.1). Микроорганизмы отбирают, например, из почвы, пресной и морской воды, воздуха, содержимого желудка и его слизистой оболочки, из горячих источников. Растения собирают на разных континентах планеты.

Внутри организмов находятся ткани, органы, клетки, органеллы, содержащие важные ферменты. Эволюция организмов приводит к тому, что вещества, ранее считавшиеся “пищевым тупиком”, перерабатываются новыми видами живого.

Таблица 3

Некоторые примеры отбора биообъектов

Биообъект	Источник отбора
Фермент урокиназа или уриказа (разлагает мочевую кислоту на соединения азота)	Ткань почек человека
Фермент люцифераза катализирует люминесенцию	Ткани насекомых – светлячков
Фермент рестриктаза расщепляет цепочки нуклеотидов	Почвенные бактерии
Овечий пепсин (пищеварительный фермент, табл. 1)	Органы овец
Бактерии E. coli	Желудок человека
Инфузории P. calkinsi (морской вид)	Воды Каспийского моря
Ползающая инфузория С. shteini	Мхи болот
Инфузория-туфелька (P. Caudatum)	Вода прудов
Мембраны хлоропластов	Листья бобов

Первичный отбор осуществляют или для новых объектов биотехнологии или при возобновлении биотехнологии получения известного БО.

В дальнейшем БО получают лабораторными или промышленными способами.

2.2.2. Культивирование

Культивирование – это процесс искусственного размножения отобранных организмов (обычно микроорганизмов) для получения их необходимого количества или заданной концентрации. Для размножения в общем случае необходимы: химические вещества, стерилизация посуды, питательная среда, которую потребляют организмы, и техническое вспомогательное оборудование [24].

Стерилизация. Проводится для уничтожения посторонних микроорганизмов и их спор на стенках лабораторной посуды, а также при подготовке питательных сред.

Перед стерилизацией стеклянную посуду тщательно моют, затем высушивают, пробирки и колбы закрывают специально приготовленными ватными пробками, а чашки и пипетки завертывают в бумагу, чтобы после стерилизации они как можно дольше оставались стерильными.

Для достижения стерильности посторонние микроорганизмы, находящиеся в посуде, убивают либо нагреванием, либо прокаливанием в печи Пастера, либо кипячением в стерилизаторах с помощью химических стерилизующих средств. При кипячении к воде добавляют 1% соды, действие которой ускоряет разрушение микробов.

Для стерилизации паром под давлением используется автоклав. Температура автоклава 120 ° С губительна не только для клеток, но и для спор бактерий (п. 2.2.6).

УФ-излучением обычно стерилизуют воздух помещения. При этом следует учесть, что недостаточное по мощности излучение может не убивать микроорганизмы, а вызывать мутации и способствовать размножению.

Для уменьшения расхода энергии и упрощения подготовки БО в последнее время применяется одноразовая посуда из пластика.

Питательные среды. Делятся на два типа: универсальные, на которых можно выращивать множество различных микроорганизмов, и дифференциально-диагностические, на которых растут только определенные виды организмов. Универсальные питательные среды должны обладать следующими свойствами:

содержать полный набор аминокислот (п. 1.1.2) и макроэлементы (п. 1.1.1); иметь оптимальные кислотность и соленость.

При этом их свойства не должны меняться при оптимальной температуре выращивания организмов.

а) Бактериальные среды. К таким универсальным питательным средам относятся мясо-пептонный бульон (МПБ), агар (МПА) и ГРМ-бульон.

МПБ готовится по следующей рецептуре. Мясо очищают от жира, костей и сухожилий, разрезают на мелкие куски или пропускают через мясорубку. Фарш заливают водой (водопроводной, но лучше дистиллированной в соотношении 1:2 и оставляют в прохладном месте на
12–24 ч. Затем смесь нагревают до кипения, мясо отжимают через плотную ткань, а жидкость фильтруют через вату и доливают до первоначального объема. В результате получается мясная вода, содержащая экстрактивные вещества из мяса, растворимые белковые вещества и соли. В нее добавляют 1 % пептона, 0,5 % поваренной соли и едкий натр (NaOH). Так как мясная вода имеет кислую реакцию, щелочь нужна для появления слабощелочной реакции. Все вещества доводят до растворения и кипятят 30 мин. МПБ должен быть соломенно-желтого цвета, прозрачным.

МПА создается путем добавки в МПБ желатинового вещества агар-агар. МПА удобен тем, что он не проливается, его легко дозировать для посева.

ГРМ-бульон является видом сухой стандартной среды промышленного производства, приготовление которой производят по определённой схеме путём разведения. Для ГРМ-бульона берут высушенный белок (п. 2.4.3) полученный из МПБ. Способ приготовления: 20 г порошка размешивают в 1 л дистиллированной воды, кипятят в течение 1–2 мин, процеживают через бумажный фильтр, разливают в пробирки.

Подготовленные бульоны перед использованием стерилизуют кипячением. В последнее время разработаны более упрощенные методики приготовления сред, но основные принципы остаются теми же.

б) Среды для простейших. Среды для инфузорий представляют собой различные виды отваров трав (наиболее распространен сенной отвар) или слабоминерализованную воду. Недаром “инфузории” с лат. означают “наливные”, т. е. появляющиеся в зацветающей воде. Кормом для инфузорий могут быть бактерии, выращенные на пекарских дрожжах. Некоторые из простейших (инфузория-туфелька) хорошо растут при комнатной температуре (18...25 ° С). Поэтому получение таких инфузорий возможно в условиях неспециализированных лабораторий без сложных аппаратов для стерилизации, что облегчает разработку БСС с использованием инфузорий.

в) Среды для микроводорослей. Это минерализованная вода с необходимыми макро - и микроэлементами [63].

Посев организмов на среду. Посевы организмов на МПБ, МПА производят асептично (так, чтобы в питательную среду не попали из воздуха посторонние микроорганизмы).

Посевы производятся петлей из пассивного металла, например платины, непосредственно около зажжённой спиртовой горелки, в пламени которой обжигом стерилизуют петлю, концы пипетки, края пробирки как перед посевом, так и после него. Каплю жидкого бактериального материала петлей вводят в бульон и слегка размешивают в пробирке. После посева петлю обязательно прокаливают в пламени горелки.

2.2.3. Оборудование для культивирования

Промышленные культиваторы. Это аппараты, выполняющие следующие функции:

поддержание наиболее важных параметров среды; подачу корма; предотвращение зарастания культуры другими организмами; обеспечение возможности стерилизации.

В состав культиваторов обычно входят: термостат, барботеры, перистальтические насосы, мешалки, система контроля за процессом.

Термостат представляет собой камеру, в которой поддерживается заданная температура. Барботер – это воздушный насос с краном для подачи воздуха в питательную среду с организмами. Он создает множество пузырьков, которые насыщают среду воздухом и одновременно перемешивают ее. Перистальтический насос основан на принципе перемещения жидкостей путем волнообразного сжатия стенок трубки. Подобное устройство обеспечивает стерильную подачу корма, растворов для регулирования кислотности, забор пробы выращенных организмов. Мешалка – устройство, перемешивающее среду с организмами, что необходимо для равномерного распределения питательных веществ и интенсификации процессов роста.