Τα βακτήρια ζυμώνουν τη λακτόζη

Βακτήρια που ζυμώνουν τη λακτόζη – Ποια είναι τα διαφορετικά χρώματα των βακτηρίων που ζυμώνουν τη λακτόζη;

Εάν έχετε προσπαθήσει ποτέ να καλλιεργήσετε βακτήρια που ζυμώνουν τη λακτόζη, πιθανότατα έχετε μπερδευτεί από τα διαφορετικά χρώματα που χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση του είδους. Μπορεί να έχετε δει ένα σωληνάριο γλυκόζης και ένα ουδέτερο κόκκινο βάζο, αλλά ποια είναι αυτά τα χρώματα; Ευτυχώς, αυτό το άρθρο έχει μερικές χρήσιμες πληροφορίες που θα σας βοηθήσουν να προσδιορίσετε ποια είδη είναι υπεύθυνα για τη ζύμωση της λακτόζης. Ακολουθούν μερικές συμβουλές που θα σας βοηθήσουν να καταλάβετε ποιος τύπος βακτηρίων είναι υπεύθυνος για αυτή τη διαδικασία.

Σωλήνας γλυκόζης: Ζυμώνει τη λακτόζη

Πολλά βακτηριακά είδη ζυμώνουν τη λακτόζη. Στο εργαστήριο την Πέμπτη, ο σύντροφός μου εμβολίασε τους σωλήνες Durham με λακτόζη και σακχαρόζη και στη συνέχεια μετρήσαμε το pH την Παρασκευή. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το βακτήριο C. freundii παρήγαγε ένα οξύ που κιτρίνιζε τον ζωμό. Το Shigella flexneri ήταν το επόμενο βακτήριο που παρήγαγε οξύ, αλλά παρήγαγε αέριο μόνο κατά τη ζύμωση της λακτόζης.

Το αν τα βακτήρια παράγουν λακτάση ή όχι εξαρτάται από το αν μπορούν να παράγουν τα ένζυμα λακτάση ή σακχαρόζη. Εάν τα βακτήρια δεν παράγουν λακτάση, είναι πιθανόν ένα παθογόνο, ένα μη κολοβακτηρίδιο ή ένα βακτήριο που δεν μπορεί να ζυμώσει τη γλυκόζη. Ωστόσο, εάν τα βακτήρια μπορούν να παράγουν λακτάση, θα ταξινομηθούν ως θετικοί οργανισμοί.

Εάν ένας οργανισμός μπορεί να μεταβολίσει τη λακτόζη και τη σακχαρόζη, θα παράγει έναν αλκαλικό μεταβολίτη. Αυτός ο μεταβολίτης αλλάζει το χρώμα του δείκτη από πράσινο σε βαθύ μπλε. Ωστόσο, ο δείκτης δεν θα αλλάξει χρώμα εάν είναι παρουσία υδατάνθρακα που δεν έχει υποστεί ζύμωση. Εάν είναι, τα βακτήρια μπορούν επίσης να ζυμώσουν δεξτρόζη και λακτόζη.

Τα βακτήρια που ζυμώνουν τη γλυκόζη ή τη λακτόζη μπορούν να κατηγοριοποιηθούν σε μη ζυμωτές και ζυμωτές. Οι μη ζυμωτές δεν μπορούν να ζυμώσουν άλλους υδατάνθρακες και επομένως ταξινομούνται ως μη ζυμωτικοί. Οι ζυμωτές μπορούν να ζυμώσουν λακτόζη ή να παράγουν υδρόθειο. Ωστόσο, εάν τα βακτήρια δεν μπορούν να ζυμώσουν τη λακτόζη ή να παράγουν υδρόθειο, ταξινομούνται ως μη ζυμωτικά.

Από την άλλη πλευρά, τα κολοβακτηρίδια είναι αρνητικοί κατά Gram βάκιλλοι που δεν σχηματίζουν σπόρια και ζυμώνουν τη λακτόζη σε λιγότερο από 48 ώρες. Τα βακτήρια σχετίζονται στενά με θερμόαιμα ζώα και φυτικό υλικό. Θεωρούνται οργανισμοί-δείκτες, καθώς μπορούν να υποδεικνύουν βακτήρια που μεταδίδονται από τα τρόφιμα. Ευτυχώς, υπάρχουν διαθέσιμες δοκιμαστικές ταινίες για αυτά τα βακτήρια. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι είναι χρονοβόρες και απαιτούν ερμηνεία από ειδικούς.

Crystal violet

Το μέσο καλλιέργειας MacConkey agar περιέχει τέσσερα βασικά συστατικά: χολικά άλατα, κρυσταλλική βιολέτα και λακτόζη. Η λακτόζη δρα ως πηγή υδατανθράκων για τα βακτήρια που ζυμώνουν τη λακτόζη, τα οποία παράγουν ροζ-κόκκινες αποικίες. Τα μη ζυμωτικά δεν ζυμώνουν τη λακτόζη, έτσι φαίνονται άχρωμα. Αυτό το εκλεκτικό μέσο επιτρέπει στους ερευνητές να εντοπίσουν βακτήρια που ζυμώνουν ενεργά τη λακτόζη.

Το μεσαίο άγαρ MacConkey περιέχει ουδέτερα ερυθρά και χολικά άλατα που αναστέλλουν τα θετικά κατά Gram βακτήρια. Αυτές οι χημικές ουσίες χρησιμοποιούνται για την αναγνώριση βακτηρίων που ζυμώνουν λακτόζη σε πιάτα καλλιέργειας. Τα βακτήρια που ζυμώνουν τη λακτόζη σχηματίζουν κόκκινες ή μοβ αποικίες. Οι μη ζυμωτές σχηματίζουν άχρωμες ή αχυρόχρωμες αποικίες. Και οι δύο τύποι πολιτισμών υπάρχουν στον ίδιο πολιτισμό. Εάν βρείτε βακτήρια που ζυμώνουν λακτόζη στο πιάτο, πιθανότατα θα είναι ανθεκτικά στο μέσο.

Οι μικροσκοπικές καλλιέργειες βακτηρίων που ζυμώνουν λακτόζη είναι δύσκολο να πραγματοποιηθούν χωρίς υγρό μέσο καλλιέργειας. Το υγρό μέσο καλλιέργειας της MacConkey σχεδιάστηκε για να απομονώνει αρνητικά κατά Gram βακτήρια αναστέλλοντας την ανάπτυξή τους σε θετικά κατά Gram μέσα. Το μέσο αποτελούταν προηγουμένως από ζελατίνη και ζελατίνη που είχε υποστεί πέψη στο πάγκρεας, οι οποίες παρέχουν βασικά θρεπτικά συστατικά, βιταμίνες και αζωτούχους παράγοντες στην καλλιέργεια. Τα βακτήρια της κρυσταλλικής βιολέτας, αντίθετα, είναι ανθεκτικά στη γλυκόζη.

Ένας καταρράκτης ενζύμων έχει ως αποτέλεσμα τη ζύμωση της λακτόζης. Η διαδικασία ζύμωσης περιλαμβάνει τη μεταφορά ζάχαρης στο κύτταρο, τη μετατροπή της λακτόζης σε χολή, οξύ και μεσαίο χρώμα. Τα ένζυμα που χρησιμοποιούνται ομαδοποιούνται ανάλογα με το ρόλο τους στη διαδικασία. Το οπερόνιο lac έχει μπλε χρώμα, ενώ η οδός Leloir και η μετατροπή της 6-φωσφορικής γλυκόζης αντιπροσωπεύονται με κόκκινο και πράσινο χρώμα, αντίστοιχα.

Ουδέτερο κόκκινο

Το άγαρ MacConkey είναι ένα εκλεκτικό μέσο για την απομόνωση εντερικών βακτηρίων και τη διαφοροποίηση των gram-αρνητικών βακτηρίων που ζυμώνουν τη λακτόζη. Αυτό το μέσο περιέχει χολικά άλατα, κρυσταλλική βιολέτα και παγκρεατική πέψη ζελατίνης για να παρέχει βασικά θρεπτικά συστατικά και αζωτούχους παράγοντες στα βακτήρια. Άλλα συστατικά του μέσου είναι η λακτόζη, ένα ζυμώσιμο σάκχαρο, και το ουδέτερο κόκκινο, ένας δείκτης pH που γίνεται κόκκινος σε χαμηλότερα επίπεδα pH και άχρωμος σε υψηλότερα επίπεδα pH.

Ο ουδέτερος κόκκινος δείκτης λερώνει τις αποικίες μικροβίων που ζυμώνουν τη λακτόζη. Τα περισσότερα κολοβακτηρίδια ζυμώνουν τη λακτόζη μέσα σε 24 ώρες, παράγοντας αέριο και οξύ. Ωστόσο, ορισμένα στελέχη μπορεί να είναι άχρωμα και γι’ αυτό ονομάζονται ζυμωτήρες όψιμης λακτόζης. Στην παρούσα μελέτη, τα χολικά άλατα αναστέλλουν την ανάπτυξη της θετικής κατά Gram χλωρίδας παρουσία λακτόζης.

Το τεστ είναι αρνητικό εάν ο βάκιλος δεν παράγει ένζυμα ή το χρώμα του μέσου γίνει πορτοκαλί. Ωστόσο, τα θετικά αποτελέσματα δείχνουν ότι τα βακτήρια μπορούν να παράγουν ένζυμα λακτάσης και σακχαράσης. Στην αρνητική περίπτωση δεν παρατηρούνται φυσαλίδες. Αν και το αέριο που παράγεται μερικές φορές αναμένεται σε αρνητικές δοκιμές, δεν αποτελεί οριστικό δείκτη βακτηριακής ταυτότητας. Το pH του μέσου βακτηριακής καλλιέργειας μπορεί να ποικίλλει σημαντικά κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ζύμωσης.

Στο εκλεκτικό μέσο ευνοείται η ανάπτυξη βακίλων που ζυμώνουν γαλακτοπαραγωγή. Το εκλεκτικό μέσο επιτρέπει τη διαφοροποίηση παθογόνων και μη παθογόνων σταφυλόκοκκων. Οι σταφυλόκοκκοι ζυμώνουν τη μαννιτόλη, ενώ οι μη παθογόνοι όχι. Το διαφορικό μέσο επιμετάλλωσης είναι ένα εξαιρετικά εκλεκτικό μέσο για Gram-αρνητικούς οργανισμούς και είναι χρήσιμο για την ανίχνευση εντερικών βακτηρίων. Η χρήση της κρυσταλλικής βιολέτας αναστέλλει τα θετικά κατά Gram βακτήρια. Οι απομονωμένες αποικίες βακτηρίων που ζυμώνουν λακτόζη έχουν χρώμα τούβλο-κόκκινο και μπορεί να έχουν ζώνη καταβυθισμένης χολής.

Gram-αρνητικά βακτήρια

Η ζύμωση της λακτόζης είναι μια εξειδικευμένη μεταβολική διαδικασία που πραγματοποιείται από ορισμένα στελέχη Gram-αρνητικών εντερικών βακτηρίων. Η λακτόζη είναι το σάκχαρο που βρίσκεται στο γάλα και ζυμώνεται από βακτήρια με την ικανότητα να παράγουν γαλακτικό οξύ. Η ζύμωση της λακτόζης χαρακτηρίζεται από μείωση του pH και ένα ροζ φωτοστέφανο γύρω από την ανάπτυξη των βακτηρίων που ζυμώνουν. Εκτός από την πρόκληση μείωσης του pH, η ζύμωση της λακτόζης είναι επίσης υπεύθυνη για την καθίζηση των χολικών αλάτων γύρω από την ανάπτυξη.

Σε αυτό το πείραμα, τρία στελέχη βακτηρίων (Escherichia coli, Proteus mirabilis και Shigella dysenteriae) χρησιμοποιήθηκαν για να προσδιοριστεί η ικανότητα κάθε οργανισμού να ζυμώνει τη γλυκόζη και τη λακτόζη. Οι προκύπτουσες καλλιέργειες εμβολιάστηκαν σε έξι πλάκες κάθε μέσου και τα βακτήρια αφέθηκαν να επωαστούν για μία ημέρα στους 370C. Η ανάπτυξη αυτών των βακτηρίων παρακολουθήθηκε με παρατήρηση των αποικιών και πινακοποίηση αποτελεσμάτων.

Τα βακτήρια πρέπει να είναι σε θέση να καταπιούν λακτόζη για να ξεκινήσουν τη ζύμωση. Αυτό το ένζυμο διασπά τη λακτόζη στα συστατικά του. Το ένζυμο που παράγεται από τα βακτήρια σε αυτή τη διαδικασία, η λακτάση, μειώνει το pH του μέσου, το οποίο είναι ορατό ως ένα λαμπερό φούξια χρώμα. Τα Gram-αρνητικά και τα θετικά κατά Gram βακτήρια μπορούν να ζυμώσουν τη λακτόζη και είναι εύκολο να γίνει διάκριση μεταξύ των δύο στελεχών χρησιμοποιώντας μια δοκιμή άγαρ MacConkey.

Η εμφάνιση των αποικιών τους μπορεί να αναγνωρίσει άλλους Gram-αρνητικούς οργανισμούς. Τα gram-αρνητικά που ζυμώνουν λακτόζη θα σχηματίσουν ροζ αποικίες, ενώ οι οργανισμοί που δεν ζυμώνουν λακτόζη θα παράγουν υπόλευκες αδιαφανείς αποικίες. Ο ρυθμός ανάπτυξης κάθε στελέχους είναι ένας άλλος τρόπος διαφοροποίησής τους. Οι αποικίες είναι προαιρετικές αναερόβιες ράβδοι που μπορούν να ζυμώσουν γρήγορα τη λακτόζη.

Μη ζυμωθέντα βακτήρια

Το άγαρ MacConkey είναι ένα εκλεκτικό μέσο καλλιέργειας βακτηρίων που μπορεί να διαφοροποιήσει μεταξύ αρνητικών κατά Gram και μη ζυμωτικών βακτηρίων με βάση την ικανότητά τους να ζυμώνουν τη λακτόζη. Αυτό το μέσο έχει συγκεκριμένα χαρακτηριστικά για έρευνα και κλινικές εφαρμογές. Το γεγονός των χολικών αλάτων και της κρυσταλλικής βιολέτας εμποδίζει την ανάπτυξη θετικών κατά Gram βακτηρίων, ενώ η λακτόζη δρα ως πηγή άνθρακα για τη ζύμωση των βακτηρίων. Τα gram-αρνητικά που ζυμώνουν λακτόζη παράγουν ροζ αποικίες, ενώ τα μη ζυμωτικά είναι υπόλευκα ή αδιαφανή. Κάθε είδος βακτηρίων που ζυμώνουν λακτόζη αναπτύσσεται με διαφορετικούς ρυθμούς.

Οι συγγραφείς της μελέτης ταξινόμησαν τα βακτήρια στο κόλον με βάση την ικανότητά τους να ζυμώνουν τη λακτόζη. Η ταξινόμησή τους βασίζεται στον τύπο των βακτηρίων που ζυμώνουν τη λακτόζη που υπάρχουν στο μέσο και στην παρουσία άλλων εντερικών διαταραχών και μορφολογίας. Οι συγγραφείς εξέτασαν επίσης εάν ένα συγκεκριμένο βακτήριο είναι ικανό να ζυμωθεί και, εάν είναι, ποιους τύπους μπορεί να παράγει.

Ορισμένα μέλη της οικογένειας Aerogenes είναι ικανά να ζυμώνουν τη λακτόζη, αν και η ικανότητα ζύμωσης τους μπορεί να διαφέρει σημαντικά. Αυτό πιθανότατα οφείλεται σε διαφορετικές απαιτήσεις ανάπτυξης και πρωτοπλάσματος, και ένας αντίστροφος μηχανισμός μπορεί να εμπλέκεται στην παραγωγή οργανισμών όψιμης ζύμωσης λακτόζης. Το μολυσμένο νερό περιέχει γενικά χαμηλές συγκεντρώσεις θρεπτικών ουσιών, οι οποίες αναστέλλουν τη ζύμωση της λακτόζης. Αν και αυτό το αποτέλεσμα δεν είναι ακόμη σαφές, τα αποτελέσματα της μελέτης είναι πολλά υποσχόμενα.

Αρκετές άλλες μελέτες έχουν επίσης υποδείξει ότι τα περισσότερα στελέχη E. coli που είναι ύποπτα ότι προκαλούν διαρροϊκές ασθένειες δεν ζυμώνουν λακτόζη. Ευτυχώς, υπάρχει ένας αυξανόμενος αριθμός στελεχών αυτών των βακτηρίων. Οι ερευνητές μαθαίνουν περισσότερα για τις διαφορές τους και τη σημασία μιας βιοχημικής ταυτοποίησης για αυτά τα στελέχη. Έμαθαν επίσης εάν οι δύο τύποι σχετίζονται με αυξημένη αντοχή στα αντιβιοτικά.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *