1. Для изучения разнообразных свойств микроорганизмов в лабораторных условиях их искусственно выращивают, т.е. культивируют.
2. При культивировании микробам должна быть обеспечена возможность расти, размножаться и проявлять свою жизнедеятельность. Для этого необходимо: 1) соответствующая среда; 2) правильно произведенный посев; 3) оптимальные условия: температура, влажность, аэрация (снабжение О2) или создание бескислородных условий.
3. Состав и свойства питательных сред должны соответствовать биологическим свойствам тех микроорганизмов, для выращивания которых они предназначены.
В качестве источника азота используются минеральные и органические соединения; для патогенных бактерий используют такие источники органических соединений, как мясо, рыба, плацента, кровь, дрожжи, кукуруза, ячмень. Так как все эти вещества должны быть в легко усвояемом для микробов виде, белки подвергают частичному расщеплению (протеолизу) и получают пептоны – смесь полипептидов и аминокислот.
В качестве источника углерода используют углеводы, спирты, органические кислоты.
Требования к питательным средам:
а) среды должны быть питательными, т.е. содержать все необходимые для жизнедеятельности вещества: источники азота, углерода, водорода и кислорода, минеральные соли (натрия, калия и т.д.), факторы роста для ауксотрофных микроорганизмов;
б) среды должны иметь определенное значение рН (отрицательный lg [Н+]); для большинства патогенных микробов оптимальным является рН 7,2-7,4; исключение: холерный вибрион (рН 8,0-8,6), туберкулезная палочка (рН 6,2-6,8); сапрофиты растут в условиях с более широким диапазоном рН – от 2 до 8,5;
в) среды должны обладать буферностью – содержать вещества, нейтрализующие продукты обмена микроорганизмов, для того чтобы рН среды при выращивании микроорганизмов не изменялось;
г) среды должны быть изотоничными, т.е. осмотическое давление в среде должно быть таким же, как внутри клетки, для чего в среду добавляют 0,5 % NaCl;
д) среды должны быть стерильными для обеспечения возможности получения чистой культуры;
е) среды должные содержать достаточное количество доступнойН2О, т.к. бактерии питаются по законам осмоса и диффузии; (за этим особенно необходимо следить при культивировании на плотных средах; чтобы избежать высыхания, разливать среды в чашки Петри или скашивать в пробирках следует в день посева; при культивировании микробов, особенно чувствительных к отсутствию влаги (например, гонококка) в термостат ставят открытый сосуд с водой);
ж) среды должны обладать определенным окислительно-восстановительным потенциалом, т.е. соотношением веществ, отдающих и принимающих электроны, выражаемым индексом rH2; для аэробов rH2 – не ниже 10; для анаэробов – не выше 5;
з) среды должны быть прозрачными – удобнее следить за ростом культур, легче заметить загрязнение среды посторонними микроорганизмами;
и) среды должны быть по возможности унифицированными по содержанию основных компонентов: содержание аминного азота (т.е. суммарного азота NH2-групп аминокислот и низших полипептидов) –0,8-1,2 г/л; содержание общего азота – 2,5-3,0 г/л; содержание хлоридов в пересчете на NaCl – 0,5 %; пептона – 1%.
4. Условия культивирования:
а) температура: для холодолюбивых (психрофильных) микробов – 6-20° С; для средних (мезофильных) – 34-37° С; для теплолюбивых (термофильных) – более 37° С (до 70-75° С);
б) аэрация для аэробов; доступ О2 обеспечивается путем пассивной и активной аэрации.
При пассивной аэрации микробы потребляют О2, растворенный в среде, а также находящийся над средой и поступающий в пробирку через ватно-марлевую пробку; при этом культивирование осуществляют на поверхности или в тонком слое среды, куда проникает О2 воздуха, на плотных или жидких средах в сосудах, закрытых ватно-марлевыми пробками или в чашках Петри.
При активной аэрации производят постоянное перемешивание культуры, что обеспечивает ее соприкосновение с воздухом; применяют при глубинном культивировании, когда микроорганизмы выращивают в больших объемах среды; чтобы обеспечить достаточное снабжение О2 таких культур, их помещают в специальные качалки; если же объем среды больше 10 и 100 л (в реакторах), то через культуру продувают стерильный воздух;
в) создание бескислородных условий для анаэробов; для этого используются физические, химические и биологические методы, которые будут описаны далее.
5. В лабораторных условиях микроорганизмы выращивают в пробирках, чашках Петри, во флаконах с питательными средами. Время выращивания для большинства составляет 18-24 часа, но могут быть и отклонения, так Mycobacterium tuberculosis выращивают около 3-х недель.