ساخت محیط كشت خانگی برای رشد میكروب، جلسه اول
هدف: در این پروژه با شرایط محیطی و غذایی مورد نیاز میكروب ها برای زنده ماندن آشنا می‌شویم.
حداقل زمان مورد نیاز برای انجام پروژه: 2 هفته
هزینه برآوردی: كم
سطح دشواری: ساده
مقدمه
میکروب ها برای رشد به عوامل متعددی نیاز دارند
منبع کربن (C)، منبع ازت (N)، منبع فسفات (P)، منبع گوگرد (S)، فاکتورهای مؤثر در رشد مثل ویتامین ها، آب و بعضی از نمک ها. البته نیاز غذایی همه میکروب ها مثل هم نیست. می‌توان آنها را به دو گروه کم نیاز و پر نیاز تقسیم بندی کرد. گروه اول را می‌توان در محیط های حداقل در آزمایشگاه کشت داد. در این محیط فاکتورهای مؤثر در رشد وجود ندارد و سایر عناصر نیز در حداقل مقدار وجود دارند. گروه دوم باكتری های پر نیاز هستند و باید آنها را در محیط های کشت غنی شده کشت داد. این دسته از باکتری ها توانایی تولید تعدادی از فاکتور های رشد خود را نداشته و لازم است آنها را از محیط جذب كنند. طبیعی است که در محیط های غنی شده سرعت رشد میکروب ها بیشتر خواهد بود (شما هم هر چه شیر و آناناس و گوشت بیشتری بخورید، بهتر و بیشتر رشد خواهید کرد، امتحان کنید!).
گاهی اوقات تركیب دقیق محیط كشت های میكروبی مشخص نیست! محیط ها از جنبه موادی که در خود دارند به دو نوع تعریف شده (Defined) و پیچیده (Complex) تقسیم بندی می شوند. در محیط های تعریف شده دقیقاً می دانید که چه موادی و به چه مقدار در محیط وجود دارد، اما در محیط های پیچیده مثلاً از خون، شیر یا آب گوشت استفاده می شود که میزان قند، پروتئین و مواد دیگر در آنها مجهول است.
اگر الان به این نتیجه رسیده‌اید که دیگر می توانید هر میکروبی را با هر نیاز غذایی کشت دهید سخت در اشتباهید! هنوز نیاز های غذایی و اکولوژیک (این واژه در پروژه‌ی بعدی به‌طور مفصل توضیح داده می شود) 99% گونه های میکروبی ناشناخته است و دانشمندان تنها می دانند این میکروب ها وجود دارند، ولیکن قادر به کشت آنها نیستند.
اما چرا باید محیط کشت درست کرد و میکروب ها را کشت داد؟
- برای اینکه هر وقت امتحان داریم یک قاشق از آن را بخوریم؟!
- برای اینکه در غذای شاگرد اول کلاس بریزیم؟!!
- برای اینکه گاهی اوقات معلم خود را به یک تعطیلات کوتاه مدت بفرستیم؟!!!
- قطعاً ما میکروب ها را برای اهداف علمی تری کشت می دهیم!
هدف از تهیه محیط کشت
برخی از اهداف متداول در تهیه محیط های كشت به قرار زیرند:1- جداسازی میکروب ها از مخلوط میکروبی.
2- شناسایی میکروب‌ها.
3- زیاد کردن یک میکروارگانیسم و تولید محصول خاص.
ما سه نوع محیط کشت بر اساس خواص فیزیکی داریم که هر‌کدام از آنها یکی از اهداف ذکر شده را پوشش می دهند:
1- محیط کشت جامد: برای جداسازی میکروب‌ها.
3- محیط کشت مایع: برای زیاد کردن میکروارگانیسم‌ها و تولید محصولی خاص.
اما این سه حالت فیزیکی را چگونه درست کنیم؟
در روشی که توسط کخ ابداع شده بود از ژلاتین به منظور جامد کردن محیط استفاده می‌شد. به این صورت که اگر در محیطی ژلاتین وجود نداشت، محیط مایع، اگر کمی ژلاتین داشت محیط نیمه جامد و اگر بیشتر داشت، محیطی جامد خواهیم داشت.
جالب است بدانید که قبل از اختراع محیط های ژله ای توسط رابرت کخ (Robert koch)، این دانشمند برای کشت باکتری عامل سیاه زخم از کره‌ی چشم جانوران استفاده می‌کرد (او می‌دانست که سیاه زخم، بیماری است و در نتیجه دوست دارد، روی قسمتی از بدن آنها زندگی کند).
اما این ماده دو مشکل داشت: یکی اینکه میکروب ها هم مثل شما، ژله دوست دارند و بعد از چند روز اثری از ژلاتین در محیط باقی نمی‌ماند و دیگر اینکه ژلاتین در دمای پایینی ذوب می‌شود (دمای 28 درجه‌ی سانتی‌گراد) در صورتی‌که میکروب های شما ممکن است برای رشد نیاز به دمای 37 درجه‌ی سانتی گراد داشته باشند. از این رو دانشمندان درصدد یافتن ماده ای جایگزین برای ژلاتین شدند. که به طرز عجیبی به ماده‌ای به نام آگار (Agar) رسیدند! آگار توسط میکروب ها خورده نمی‌شود و دمای ذوب بالایی هم دارد؛ در نتیجه جایگزینی بسیار مناسب برای ژلاتین است.
کلنی‌های میکروبی
میکروب‌هایی که روی محیط آگاردار کشت داده می‌شوند نهایتاً به‌صورت کلنی‌هایی (Colony) قابل مشاهده در می‌آیند. کلنی در ابتدا میکروبی تنها و کوچک بوده که وقتی ما آن را در شرایط مناسب رشد قرار می‌‌دهیم شروع به تکثیر کرده و آنقدر تعدادش زیاد می‌شود که می‌توانیم آن را با چشم غیر مسلح ببینیم. این کلنی‌های زیبا، ظاهری بسیار متفاوت از هم می‌توانند داشته باشند. بر اساس شکل کلنی که منتج از ژنتیک میکروب است تا حدودی می‌توان به نوع میکروب پی برد.
روزی خانم فانی هس (Fannie Hesse) که برای تهیه مربا و مارمالاد از آگار استفاده می‌کرد به همسر میکروبیولوژیست خود پیشنهاد کرد تا او هم برای تهیه محیط کشت های جامد میکروبی از این ماده استفاده کند و این گونه بود که پشت سر هر مرد موفقی، یک زن موفق است! آگار محصول جلبک دریایی قرمز است و معنی لغوی آن ژله‌ای و چسبنده است.
انواع كلنی های باكتری:
کلنی هایی گرد و یا ریشه ای، با حاشیه ای صاف و یا چروکیده، مسطح و یا برآمده. در شکل زیر می‌توانید تنوع شكل كلنی های باكتریایی را مشاهده كنید.
بعضی میکروب ها رنگیزه (پیگمان(Pigment) ) تولید می کنند در نتیجه کلنی های رنگی دارند. رنگ هایی مثل کرم، زرد، طلایی، نارنجی، صورتی، قرمز، بنفش، سبز و سیاه. این پیگمان ها که یک مکانیسم دفاعی برای میکروب محسوب می شوند به دو صورت محلول و نامحلول در آب هستند.
- رنگ نامحلول در آب: فقط کلنی باکتری رنگ می‌گیرد؛ مثل باکتری سراشیا (Serratia) که کلنی های قرمز می دهد.
- رنگ محلول در آب: محیط کشت هم رنگ می گیرد؛ مثل باکتری سودوموناس (Pseudomonas) که محیط را سبز می کند.
لازم به ذکر است که باکتری ها در محیط ها و شرایط متفاوت می توانند تولید کلنی هایی با ظاهری متفاوت نمایند.
مطالب مرتبط:
ساخت محیط كشت خانگی برای رشد میكروب، جلسه اول
ساخت محیط كشت خانگی برای رشد میكروب، جلسه دوم
ساخت محیط كشت خانگی برای رشد میكروب، جلسه سوم
ساخت محیط كشت خانگی برای رشد میكروب، جلسه چهارم
بخش پژوهش های دانش آموزی تبیان، تهیه: مهبان رحیمی فرد
تنظیم: زینب شاه مرادی
