A BAKTÉRIUMOK NÖVEKEDÉSE ÉS SZAPORODÁSA A BAKTÉRIUMOK TENYÉSZTÉSE

Átírás

1 A BAKTÉRIUMOK TENYÉSZTÉSE A BAKTÉRIUMOK NÖVEKEDÉSE ÉS SZAPORODÁSA A baktériumok tenyésztési igényei: víz, ásványi anyagok tápanyagok izotóniás közeg izoioniás közeg légkör 1 2 A baktériumok tenyésztési igényei víz, ásványi anyagok 75-90% víz tápanyagok szénforrás nitrogénforrás kiegészítő anyagok vitaminok, mikobaktin, V-faktor, X-faktor, koleszterin izotóniás közeg 145 mmol/l (~0,85% NaCl) izoioniás közeg ph 7,2-7,4 A baktériumok tenyésztési igényei pszichrofil (optimális hőmérséklet < 15 C) mezofil (optimális hőmérséklet C) termofil (optimális hőmérséklet > 45 C) légkör aerob anaerob mikroaerofil 5-15% CO 2 -igény 3 4 A baktériumok növekedése és szaporodása a baktériumok növekedése térfogat, méret növekedése a növekedés korlátai (membránfelület) a baktériumok szaporodása kettéosztódás Hőmérsékleti optimum E. coli 5 6 1

2 A baktériumok szaporodása a nukleáris állomány megkettőződik divisom képződése a sejt közepén (Fts fehérjék) a baktérium megnyúlik a citoplazmahártya betüremkedik, lefűzi a két leánysejtet a sejtfalat szintetizálja a baktérium a leánysejtek elválnak egymástól lag fázis exponenciális fázis (logaritmus fázis) stacioner fázis regresszív fázis E. coli 7 8 lag fázis csíraszám nem változik indukált enzimek szintézise befolyásol tenyészet kora táptalaj 9 exponenciális fázis (logaritmus fázis) intenzív osztódás csíraszám exponenciálisan nő generációs idő a csíraszám megkettőződéséhez szükséges idő 6 perc 24 óra biológiai teret kitöltik a csíraszám növekedése leáll (fajonként változó csíraszámnál) mi lenne ha nem állna le? 20 perc generációs idő 24 h: ,7*10 21 baktérium t 48 h: ,3*10 43 baktérium 2,3*10 25 t (Föld 6*10 24 t) 10 stacioner fázis csíraszám változatlan (szaporodás és sejtpusztulás egyensúly) megelőzhető folyamatos tenyészetek (kemosztát) fennmarad az exponenciális fázis tápanyag-utánpótlás, végtermékek eltávolítása fermentációs ipar regresszív fázis csíraszám csökken kezdete fajonként változik kipusztulás

3 Csíraszámlálás: összcsíraszám élő és elhalt baktériumok száma összes élő csíra számlálása csak élő baktériumok száma telepformáló egység per ml (tfe/ml, cfu/ml) Csíraszámlálás: összcsíraszám mikroszkópos számlálás (Bürker-kamra) elektronikus sejtszámláló spektrofotometria (turbidimetria) flow citometer real-time PCR Csíraszámlálás: összes élő csíra számlálása leveshígítás agarlemez szélesztés lemezöntés membránfilter telepformáló egység / ml A baktériumtörzsek fenntartása táptalajon lágy agar, hűtőszekrény, sorozatos átoltással fagyasztó -18 C -80 C folyékony nitrogén (-196 C) liofilizálva fagyasztás vízelvonás A környezet hatása a baktériumok szaporodására A környezet hatása a baktériumok szaporodására víz optimális optimális: 75-90% gyors szaporodás tápanyag az optimálistól elviselhető eltérés (minimum maximum) fajonként különböző minimumigény csökkent szaporodás az optimálistól el nem viselhető eltérés optimális: általában ~ 37 C szaporodás leáll ph idővel kipusztulnak a baktériumok optimális: általában 7,2-7,4, de acidofilek és alkalifilek gyakorlati felhasználás ozmotikus nyomás szárítás optimális: általában 0,85% NaCl; 145 mmol/l, de halofilek hűtés, melegen tartás oxigén sózás, cukrozás fajonként különböző igény 17 savanyítás 18 3

4 A BAKTÉRIUMOK ELLENÁLLÓ KÉPESSÉGE Ellenálló képesség fizikai hatások hő sugárzás mechanikai ultrahang kémiai anyagok fertőtlenítés antibiotikumok, antibakteriális szerek A baktériumok ellenálló képessége fizikai hatásokkal szemben hideg: ellenáll anyagcsere lassul szaporodás lassul, leáll túlél hűtőszekrény fagyasztás (krioprotektív anyagok szükségesek) folyékony N 2 (-196 o C) tárolás, fenntartás A baktériumok ellenálló képessége fizikai hatásokkal szemben meleg: érzékeny fehérjék denaturálódnak C másodperc sterilizálás száraz hő: hőlégszekrény, leégetés, izzítás, elégetés nedves hő: autokláv, kifőzés, gőzölés, frakcionált sterilezés pasztőrözés tartós pasztőrözés: C 30 perc gyorspasztőrözés: C másodperc pillanatpasztőrözés: C 1-2 másodperc ultra magas hőmérsékletű pasztőrözés: C 1-2 mp 21 sugárzás ultraibolya sugárzás napsugárzás fény ionizáló sugárzás 22 sugárzás ultraibolya sugárzás: gyenge áthatoló képesség távolsággal csökkenő hatás nm között maximum uv lámpák sugárzás napsugárzás uv sugárzás és szárítás legelő fény gyenge antibakteriális hatás fotodinámiás szenzibilizálás festékekkel ionizáló sugárzás γ sugárzás: 60 Co röntgen jó áthatoló képesség szóródik

5 mechanikai nyomás: nagyon ellenáll 5-6*10 7 Pa ( bar) alatt ellenáll rázás homok, üveggyöngy csökkenti az ellenállást ultrahang nagy frekvenciájú hanghullám citoplazmahártya károsítása szűrés pórusméret 0,22 µm azbeszt, üvegszál, membránfilter túlnyomás vagy vákuum kell Mycoplasma átmegy FERTŐTLENÍTÉS a fertőtlenítés célja kórokozók: elpusztítása szaprofiták: számuk csökkentése nem szelektív felületi állatok bőre, nyálkahártyái környezet, eszközök Igény: széles spektrum nem toxikus/teratogen/mutagen/carcinogen nem toxikus a környezetre jól penetrál felületaktív hatás szagtalan, vízben oldható, stabil, homogén szerves anyag nem gátolja, biofilmben lévő baktériumra is hat nem korrózív olcsó A fertőtlenítők hatását befolyásolja: a baktériumok ellenálló képessége spóra Mycobacterium Gram-pozitív Gram-negatív Mycoplasma a baktériumok száma koncentráció behatási idő ph felület jellege a felület szennyezettsége (tisztítás) 29 A fertőtlenítő hatás jellemzői: milyen fajokat pusztít el milyen fajokat gátol az inaktiválás sebessége mellékhatások fenol-koefficienssel jellemezhető csökkent érzékenység előfordulhat A fertőtlenítőszerek típusai dezinficiensek: eszköz, istálló, jármű antiszeptikumok: bőr, nyálkahártya, szövetek 30 5

6 A fertőtlenítőszerek csoportosítása 1. Halogének (klór- és jódtartalmú szerek) 2. Aldehidek 3. Oxidálószerek 4. Alkoholok 5. Felületaktív szerek (anionos, kationos, amfoter, nem ionos felületaktív szerek) 6. Fenol, fenolvegyületek 7. Savak, lúgok 8. Sók 9. Festékek 10. Sterilizáló gázok Halogének Klórtartalmú fertőtlenítők szervetlen klórvegyületek Cl 2 víz hipokloritok (NaOCl, Ca(OCl) 2 ) 3-6% NaOCl: háztartási hipó gyors hatás, gyors felszabadulás, nem stabil szerves szennyezések gátolnak istálló, jármű, eszközök ClO 2 : sebkezelés 32 Klórtartalmú fertőtlenítők szerves klórvegyületek klóramin B, klóramin T, diklóramin-t, lassú, elhúzódó felszabadulás, stabil szerves anyag nem gátol kézfertőtlenítés biguanidok klórhexidin kézfertőtlenítés, sebfertőtlenítés citoplazmamembránt károsít baktericid Klórtartalmú fertőtlenítők oxidáció sejtfal, fehérjekárosítás (SH-csoportok, aminosavak klóraddíció) baktericid, sporocid, fungicid, virucid Jódtartalmú fertőtlenítők szervetlen jód: jódtinktúra jódglicerin jódbenzin Lugol-oldat szerves jódtartalmú fertőtlenítők: jodofórok (polimer, pl. polivinil-pirrolidon) szerves anyag nem gátol bőr, kéz, tőgy, nyálkahártya Jódtartalmú fertőtlenítők oxidáció, szubsztitúció (tirozin, hisztidin) fehérjék (SH-csoport) baktericid, sporocid, fungicid, virucid

7 2. Aldehidek Formaldehid gáz formában is eszközök, járművek, istálló, keltető, tojás, juh lábfürdetés vakcinagyártás toxikus, carcinogenitás Glutáraldehid ph 7,5-8,5 erősebb hatás gyors hatás eszközök, felszerelés, csülökfertőtlenítés Orto-ftalaldehid aromás aldehid 2. Aldehidek erősen reaktív anyagok hatásmód redukció, alkilálás fehérjék (NH 2 és SH) károsítása nukleinsavak, sejtfal károsítása baktericid, fungicid, sporocid, virucid Oxidálószerek H 2 O 2 szöveti kataláz: habzás sebkezelés membránkárosítás, DNS károsítás baktericid, sporocid, sporocid, virucid, fungicid, karbamid-hidrogén peroxid KMnO 4 sebfertőtlenítés, nyálkahártyák fertőtlenítése 3. Oxidálószerek perecetsav gyors hatás, fehérjék károsítása szerves szennyeződés nem gátolja 60% koncentráció robbanásveszély, korrodál baktericid, sporocid, fungicid, virucid ózon oxidáció fehérje, nukleinsav, sejtfal, membránlipidek baktericid, sporocid, fungicid, virucid Alkoholok az aktivitás a szénlánc hosszával arányos vízoldékonyság etil-, izopropil-alkohol víz szükséges a hatáshoz fehérjék denaturálása, citoplazmahártya károsodás permeabilitás növekedése baktericid, virucid (burkos vírusok) 5. Felületaktív szerek (Detergensek, tenzidek) hidrofil hidrofób rész tisztítás, felületaktív csoportjai anionos detergensek kationos detergensek amfoter detergensek nem ionos detergensek Anionos detergensek szappanok, nátrium-dodecil szulfát nincs fertőtlenítő hatása más fertőtlenítőszerekkel együtt alkalmazzák

8 5. Felületaktív szerek (Detergensek, tenzidek) Kationos detergensek (kvaterner ammónium sók) kis toxicitás lipidek károsítása (sejthártya), fehérjék denaturálása sejtmembrán permeabilitása fokozódik baktericid (főként Gram-pozitív) felület, eszköz, bőr Amfoter detergensek hosszú szénláncú aminosavak permeabilitás fokozódik (kationos detergenshez hasonló) Nem ionos detergensek poliészterek, éterek nincs fertőtlenítő hatás, tisztítás Fenol, fenolszármazékok jó baktériumellenes hatás, toxikus, irritáló nehezen bomlanak le metilált, klórozott fenolok, hexaklorofen fehérjék denaturálása, membránkárosítás, fokozott permeabilitás sejtfal baktericid, fungicid Savak, lúgok erős savak, lúgok toxikusak nem nagyon alkalmazzák őket tejsav, ecetsav, hangyasav sebfertőtlenítés benzoesav, szalicilsav tartósítás (élelmiszer fehérjék koagulálása baktericid, fungicid Sók Hg merkurokróm, mertiolát, seb, bőr vakcina, savó tartósítás Ag AgNO 3 : égési sérülések, újszülött kötőhártya Cu juh lábfürdetés enzimek inaktiválása baktericid, fungicid Festékek: kristályibolya, brilliantzöld, metilénkék, malachitzöld égési sérülések, bőr korlátozott használat enzimek inaktiválása baktericid (főként Gram-pozitív), fungicid 10. Sterilizáló gázok etilénoxid, propilénoxid, β-propiolakton hőérzékeny anyagok sterilezés etilénoxid: carcinogen hatás alkilálás fehérjék, nukleinsavak sterilizálás

9 A fertőtlenítőszerek hatáshelye 49 9