مواد تشکیل دهنده محیط کشت

مواد تشکیل دهنده محیط کشت با توجه به توانایی باکتری ها یا میکروارگانیسم های دیگر برای استفاده از این عناصر توسعه می یابد. این عناصر شامل منبع کربن،منبع نیتروژن،ترکیبات نمکی،فاکتور های رشد،نمک ها (ایجاد کننده حالت بافری)،معرف های pH می باشد.

 مواد تشکیل دهنده محیط های کشت و منابع جایگزین

مطالعه مقاله ی محیط کشت چیست؟ شرایط و ویژگی های محیط کشت

مواد مورد استفاده برای ایجاد محیط کشت

آگار

اغلب عامل جامد کننده برای ایجاد محیط کشت است. آگار پلی ساکاریدی برای ایجاد محیط های جامد و نیمه جامد استفاده می شود که از عصاره جلبک های دریایی گرفته شده است.

ایزوویتالکس

ایزوویتالکس افزودنی شیمیایی که برای کشت بعضی باکتری ها (باکتری ها های بی هوازی که هنگام نمونه گیری به اکسیژن اکسپوز می شوند و از بین می روند و به سختی کشت داده می شوند)استفاده می شود. این معرف جایگزینی برای کنسانتره مخمر استفاده می شود که یک مکمل غذایی برای رشد باکتری ها از جمله گونوکوک ها و هموفیلوس ها عمل می باشد. ایزوویتالکس شامل ترکیبی از ویتامین B12، ال-گلوتامین، آدنین، گوانین هیدروکلراید، پارا-آمینوبنزوئیک اسید، نیکوتین آمید آدنین دینوکلئوتید، تیامین پیروفسفات، فریک نیترات، تیامین هیدروکلراید، ال-سیستئین هیدروکلراید، ال-سیستئین هیدروکلراید، ال-سیستئین, و دکستروز می باشد.

نیکوتین آمید آدنین دینوکلئوتید (NAD)

افزودن NAD به محیط کشت باکتریایی نقش مهمی در متابولیسم به صورت کوآنزیم در واکنش های ردوکس(اکسایش کاهش) ایفا می کند و می تواند بستری برای عمل کردن DNA لیگاز باکتریایی باشد.

پپتون

پپتون نوعی پروتئین محلول در آب است و به طور گسترده در محیط های کشت باکتری استفاده می شود. از پپتون در محیط های باکتریایی منبعی برای نیتروژن آلی و اغلب در محیط های بدون سرم استفاده می شود.

عصاره مخمر

عصاره مخمر از استخراج اتولیز شده و محلول در آب سلول های مخمر ساکارومایسس سرویزیه تهیه می گردد. در طی اتولیز، آنزیم های گوارشی درون ریز مخمر، محتوای پروتئین را به پپتیدها و اسیدهای آمینه تجزیه کرده تا منبع نیتروژن مورد استفاده باکتری ها باشد. علاوه بر این، عصاره مخمر منبع مهمی از ویتامین های B کمپلکس محلول در آب، کربوهیدرات ها و اسید گلوتامیک آزاد است.

آلبومین-دکستروز-کاتالاز (ADC) و اسید اولئیک-آلبومین- دکستروز -کاتالاز (OADC)

غنی سازی ADC در محیط کشت ميدل بروک 7H9 برای کشت انتخابی مایکوباکتریوم استفاده می گردد. این ماده با کلرید سدیم، آلبومین گاو، دکستروز و کاتالاز فرموله شده است. با افزودن دکستروز منبع انرژی اضافی تامین می شود. هم آلبومین و هم کاتالاز با اتصال به اسیدهای چرب آزاد (ممکن است برای مایکوباکتریوم ها سمی باشند) و پاکسازی محیط پراکسیدهای سمی نقش محافظت کنندگی دارند. در همین حال، OADC یک مکمل غنی سازی است که به ميدل بروک7H10  آگار اضافه شده است که همچنین در کشت مایکوباکتریوم نقش دارد. این افزودنی از همان معرف های ADC استفاده می کند اما یک افزودنی اسید اولئیک است. افزودن OADC باعث کشت گونه های مایکوباکتریوم سریع تر و قویتر می شود.

سدیم پیروات

افزودن سدیم پیروات در محیط کشت باکتری، به عنوان منبع انرژی و اسکلت کربنی در فرایندهای آنابولیک استفاده می شود. همچنین این معرف نقش محافظت کنندگی در برابر پراکسید هیدروژن را دارد.

دکستروز

دکستروز یک مکمل غذایی بسیار مورد استفاده برای کشت ارگانیسم های بی هوازی، کشت های قدیمی تر و کشت های با تلقیح کمتر است.

برخی از محیط های کشت که برای گونه های باکتریایی خاص استفاده می شوند ممکن است نیاز به افزودن اجزایی داشته باشند که هنوز در مواد اولیه موجود نیستند. برخی از انواع مکمل های اضافی در تولید محیط کشت مورد استفاده قرار می گیرند.

مکمل های شیمیایی

عناصر کمیاب

عناصر کمیاب ریزمغذی های مورد نیاز میکروارگانیسم ها در مقادیر کم هستند. این مواد مغذی شامل یون های فلزی هستند که توسط اکثر میکروارگانیسم ها برای زنده ماندن مورد نیاز است زیرا آنها به طور کلی دارای نقش هم فاکتور برای واکنش های آنزیمی ضروری هستند. نمونه هایی از عناصر کمیاب مورد نیاز برای تغذیه باکتریایی روی، مس، منگنز، مولیبدن و کبالت هستند.

نمک

انواع مختلفی از نمک ها مانند نمک های منیزیم، کلسیم، آهن و پتاسیم برای رشد باکتریایی مورد نیاز هستند زیرا عناصر اصلی را فراهم کرده که می توانند دارای نقش هم فاکتور برای برخی از واکنش های آنزیمی باشند. علاوه بر عملکردهای ذکر شده در بالا، کلسیم و آهن عناصر سازنده برای اجزای اصلی اندوسپور ها و سیتوکروم ها هستند. وجود نمک، به ویژه سدیم کلریددر محیط نیز به حفظ اسمولالیته محیط کمک می کند.

گلوکز

اکثر محیط های کشت میکروبی بوسیله گلوکز (منبع کربوهیدرات) تامین می شوند. علاوه بر نقش تغذیه ای،گلوکز همچنین عامل مهارکننده برای عملکرد چندین توالی آنزیمی که می تواند در چندین گونه مختلف باکتریایی از طریق مهار سنتز چرخه ای AMP (cAMP) ایجاد شده، می باشد. فعالیت آدنیلات سیکلاز، آنزیم مورد نیاز برای سنتز cAMP، در حضور گلوکز مسدود می گردد. در گونه های باکتریایی مانند اشریشیا کلی، این مهار نیاز به استفاده از گلوکز توسط سلول ها به عنوان منبع انرژی اولیه به جای متابولیزه کردن سایر منابع انرژی دارد.

خون

خون اغلب به محیط کشت اضافه می شود تا کشت گونه های میکروبی بی هوازی را تقویت کند.

نمونه هایی از این محیط ها عبارتند از تریپتیک سوی آگار و دکستروز آگار ، که هر دو اغلب با 5% خون دفیرینه گوسفندی غنی می شوند.

آنتی بیوتیک

آنتی بیوتیک ها را می توان به محیط کشت اضافه کرد، به طوری که فقط گونه های باکتریایی خاصی می توانند رشد کنند. این نوع محیط اغلب برای انتخاب سویه های دارای خواص مقاومت آنتی بیوتیکی یا موارد مهندسی ژنتیکی شده استفاده می شود.

بعضی از آنها برای از بین بردن باکتری های گرم مثبت مانند پنی سیلین جی، باسیتراسین یا وانکومایسین و برخی از آنها برای از بین بردن باکتری های گرم منفی ، مانند کولیستین یا پلی میکسین بی و برخی برای از بین بردن قارچ ها و مخمرها مانند آمفوتریسین بی، سیکلوهگزامید، نیستاتین استفاده می شوند. افزودن آنتی بیوتیک ها عمر مفید محیط ها را در مقایسه با محیط های پایه کاهش دهد. برای طولانی شدن عمر مفید، محیط های حاوی آنتی بیوتیک بهتر است در دمای  8-2 درجه سانتی گراد و محیط فاقد نور نگهداری شوند.

سرم

سرم می تواند منبعی برای عوامل رشد، پروتئین ها، ویتامین ها، هورمون ها، کربوهیدرات ها، چربی ها، آمینو ها، اسید ها، کانی ها و عناصر کمیاب باشد.

علاوه بر این، سرم می تواند به عنوان یک بافر pH عمل کند و آنزیم های پروتئولیتیک را غیرفعال کند. ترکیب دقیق سرم ناشناخته است و از گروهی به گروه دیگر متفاوت است. سرم از خرگوش، اسب، جنین گاو و گوساله گرفته شده تا به رشد چندین گونه باکتریایی در محیط کشت کمک کند.

منابع

• American Type Culture Collection. Bacteriology Culture Guide [Internet]. American Type Culture
• 2021 [cited 2022 Mar 5]. p. 28. Available from: https://www.atcc.org/resources/culture guides/bacteriology-culture-guide