9.6: מדיה המשמשת לצמיחת חיידקים

מטרות למידה

• זהה ותאר אמצעי תרבות לצמיחת חיידקים, כולל דוגמאות של מדיה לכל מטרה, מדיה מועשרת, סלקטיבית, דיפרנציאלית, מוגדרת והעשרה

חקר המיקרואורגניזמים מקל מאוד אם אנו מסוגלים לתרבות אותם, כלומר לשמור על אוכלוסיות רבייה בתנאי מעבדה. גידול מיקרואורגניזמים רבים מאתגר בגלל דרישות תזונתיות וסביבתיות ספציפיות ביותר והמגוון של דרישות אלה בין מינים שונים.

דרישות תזונתיות

מספר המדיה הזמינה לגידול חיידקים הוא ניכר. אמצעי תקשורת מסוימים נחשבים לתקשורת כללית לכל מטרה ותומכים בצמיחה של מגוון גדול של אורגניזמים. דוגמה מצוינת למדיום לכל מטרה היא מרק סויה טריפטי (TSB). אמצעי תקשורת מיוחדים משמשים לזיהוי חיידקים ומשלימים אותם בצבעים, מדדי pH או אנטיביוטיקה. סוג אחד, מדיה מועשרת, מכיל גורמי גדילה, ויטמינים וחומרים מזינים חיוניים אחרים לקידום צמיחתם של אורגניזמים קפדניים, אורגניזמים שאינם יכולים לייצר חומרים מזינים מסוימים ודורשים להוסיף אותם למדיום. כאשר ידוע ההרכב הכימי המלא של מדיום, הוא נקרא מדיום מוגדר כימית. לדוגמה, במדיום EZ, כל הרכיבים הכימיים הבודדים מזוהים והכמויות המדויקות של כל אחד מהן ידועות. במדיה מורכבת, המכילה תמציות ועיכול של שמרים, בשר או צמחים, ההרכב הכימי המדויק של המדיום אינו ידוע. כמויות של רכיבים בודדים אינן מוגדרות ומשתנות. מרק תזונתי, מרק סויה טריפטי וחליטת לב מוח, הם כולם דוגמאות למדיה מורכבת.

מדיה המעכבת את צמיחתם של מיקרואורגניזמים לא רצויים ותומכת בצמיחת האורגניזם המעניין על ידי אספקת חומרים מזינים והפחתת התחרות נקראת מדיה סלקטיבית. דוגמה למדיום סלקטיבי היא אגר MacConkey. הוא מכיל מלחי מרה וסגול קריסטל, המפריעים לצמיחתם של חיידקים גרם חיוביים רבים ומעדיפים צמיחה של חיידקים גרם שליליים, במיוחד Enterobacteriaceae. מינים אלה נקראים בדרך כלל אנטריקים, שוכנים במעי ומותאמים לנוכחות מלחי מרה. תרבויות ההעשרה מטפחות צמיחה מועדפת של מיקרואורגניזם רצוי המייצג חלק מהאורגניזמים הקיימים בחיסון. לדוגמה, אם ברצוננו לבודד חיידקים המפרקים נפט גולמי, חיידקים פחמימנים, תת-תרבות רציפה במדיום המספק פחמן רק בצורה של נפט גולמי תעשיר את התרבויות בחיידקים אוכלי שמן. המדיה הדיפרנציאלית מקלה על הבחנה בין מושבות של חיידקים שונים על ידי שינוי בצבע המושבות או בצבע המדיום. שינויי צבע הם תוצאה של תוצרי קצה הנוצרים על ידי אינטראקציה של אנזימים חיידקיים עם מצעים דיפרנציאליים במדיום או, במקרה של תגובות המוליטיות, תמוגה של כדוריות הדם האדומות במדיום. באיור$\PageIndex{1}$, ניתן לראות את התסיסה הדיפרנציאלית של לקטוז על אגר MacConkey. תוססי הלקטוז מייצרים חומצה, שהופכת את המדיום והמושבות של תוססים חזקים לורודים לוהטים. המדיום מתווסף עם מחוון ה- pH אדום ניטרלי, שהופך לורוד לוהט ב- pH נמוך. ניתן לשלב מדיה סלקטיבית ודיפרנציאלית ולמלא תפקיד חשוב בזיהוי חיידקים בשיטות ביוכימיות.

איור$\PageIndex{1}$: על צלחת אגר זו של MacConkey, מושבות הלקטוז-פרמנטר E. coli ורודות בוהקות. Serratia marcescens, שאינו מתסיס לקטוז, יוצר פס בצבע שמנת על המדיום השזוף. (קרדיט: האגודה האמריקאית למיקרוביולוגיה)

תרגיל $\PageIndex{1}$

1. הבחנה בין מדיה מורכבת ומוגדרת כימית.
2. הבחנה בין מדיה סלקטיבית והעשרה.

קישור ללמידה

השווה את הקומפוזיציות של אגר EZ בינוני ודם כבשים.

פיקניק סוף השנה

המחלקה למיקרוביולוגיה חוגגת את סוף שנת הלימודים בחודש מאי על ידי עריכת הפיקניק המסורתי שלה על הירוק. הנאומים נמשכים כמה שעות, אך לבסוף כל הסגל והסטודנטים יכולים לחפור באוכל: סלט עוף, עגבניות, בצל, סלט ועוגת רפרפת. עד הערב, כל המחלקה, למעט שני סטודנטים צמחוניים שלא אכלו את סלט העוף, מוכה בחילה, הקאות, הקאות והתכווצויות בטן. כמה אנשים מתלוננים על שלשולים. מטופל אחד מראה סימני הלם (לחץ דם נמוך). דגימות דם וצואה נאספות מחולים, ומתבצע ניתוח של כל המזונות המוגשים בארוחה.

חיידקים יכולים לגרום לגסטרואנטריטיס (דלקת בקיבה ובדרכי המעי) או על ידי התיישבות ושכפול במארח, הנחשב לזיהום, או על ידי הפרשת רעלים, הנחשבים לשיכרון. סימנים ותסמינים של זיהומים מתעכבים בדרך כלל, ואילו שיכרון מתבטא תוך שעות, כפי שקרה לאחר הפיקניק.

דגימות דם מהמטופלים לא הראו סימנים לזיהום חיידקי, מה שמרמז עוד כי מדובר במקרה של שיכרון. מכיוון שהשיכרון נובע מרעלים המופרשים, בדרך כלל לא מתגלים חיידקים בדגימות דם או צואה. צלחות אגר של MacConkey וצלחות אגר סורביטול-מקונקי וצלחות קסילוז-ליזין-דאוקסיכולאט (XLD) חוסנו בדגימות צואה ולא חשפו מושבות בצבע יוצא דופן, ולא נצפו מושבות שחורות או מושבות לבנות ב- XLD. כל תסיסי הלקטוז על אגר MacConkey מתסיסים גם סורביטול. תוצאות אלו שללו סוכנים נפוצים של מחלות המועברות במזון: E. coli, סלמונלה spp., ו Shigella spp.

ניתוח סלט העוף גילה מספר לא תקין של קוקי גרם חיוביים המסודרים באשכולות (איור$\PageIndex{2}$). תרבית של הקוקי החיובי לגרם משחררת בועות כאשר מערבבים אותה עם מי חמצן. התרבות הפכה לאגר מלח מניטול לצהוב לאחר דגירה של 24 שעות.

כל הבדיקות מצביעות על Staphylococcus aureus כאורגניזם שהפריש את הרעלן. דוגמאות מהסלט הראו נוכחות של חיידקי cocci חיוביים לגרם באשכולות. המושבות היו חיוביות לקטלאז. החיידקים גדלו על אגר מלח מניטול תוסס מניטול, כפי שמוצג על ידי השינוי לצהוב של המדיום. מחוון ה- pH באגר מלח מניטול הוא אדום פנול, שהופך לצהוב כאשר המדיום מחומצן על ידי תוצרי התסיסה.

הרעלן המופרש על ידי S. aureus ידוע כגורם לגסטרואנטריטיס קשה. האורגניזם הוכנס כנראה לסלט במהלך ההכנה על ידי מטפל המזון והוכפל בזמן שהסלט נשמר בטמפרטורת הסביבה החמה במהלך הנאומים.

תרגיל $\PageIndex{2}$

1. מהם כמה גורמים נוספים שאולי תרמו לצמיחה מהירה של S. aureus בסלט העוף?
2. מדוע S. aureus לא יעכב על ידי נוכחות המלח בסלט העוף?

איור$\PageIndex{2}$: קוקי גראם חיובי באשכולות. (קרדיט: המרכז לבקרת מחלות ומניעתן)

מושגי מפתח וסיכום

• מדיה מוגדרת כימית מכילה רק רכיבים ידועים כימית.
• מדיה סלקטיבית מעדיפה את צמיחתם של מיקרואורגניזמים מסוימים תוך עיכוב אחרים.
• מדיה מועשרת מכילה חומרים מזינים חיוניים נוספים שאורגניזם ספציפי צריך לגדול
• מדיה דיפרנציאלית מסייעת להבחין בין חיידקים לפי צבע המושבות או השינוי במדיום.