Mikrobiologik kultura (microbiological culture) yokimikrob kulturasi — bu mikroorganizmlarni (microorganism) laboratoriya sharoitida, oldindan belgilangan oziqa muhitida (culture medium) koʻpaytirish orqali ularning sonini oshirish usulidir. Mikrob kulturalari molekulyar biologiya (molecular biology) sohasida tadqiqot vositasi sifatida qoʻllaniladigan fundamental va asosiy diagnostika usullari hisoblanadi.
«Kultura» termini yetishtirilayotgan mikroorganizmlarning oʻziga nisbatan ham qoʻllanilishi mumkin.
Mikrob kulturalari organizm turini, uning tekshirilayotgan namunadagi miqdorini yoki har ikkala koʻrsatkichni aniqlash uchun qoʻllaniladi. Bu mikrobiologiyaning (microbiology) asosiy diagnostika (diagnostic) usullaridan biri boʻlib, infeksion kasallik (infectious disease) qoʻzgʻatuvchisini maxsus muhitda koʻpaytirish orqali uning sababini aniqlashda foydalaniladi. Masalan, tomoq surtmasi kulturasi (throat culture) tomoqning orqa qismidagi toʻqima qatlamini qirib olish va zararli mikroorganizmlarni, masalan, tomoq ogʻrigʻining qoʻzgʻatuvchisi boʻlganStreptococcus pyogenesni aniqlash uchun namunani muhitga oʻtkazish orqali amalga oshiriladi.[1] Bundan tashqari, kultura termini norasmiy ravishda laboratoriyada mikroorganizmning maʼlum bir turini «selektiv yetishtirish» (selectively growing) jarayoniga nisbatan ham keng qoʻllaniladi.
Mikroorganizmlarning sof kulturasini (pure culture) ajratib olish koʻpincha muhim ahamiyatga ega. Sof (yoki «aksenik» (axenic)) kultura — bu boshqa turlar yoki tiplar mavjud boʻlmagan sharoitda oʻsadigan hujayralar (cell) yoki koʻp hujayrali organizmlar (multicellular organisms) populyatsiyasidir. Sof kultura bitta hujayradan yoki bitta organizmdan kelib chiqishi mumkin, bu holda hujayralar bir-birining genetik klonlari (clone) hisoblanadi. Mikrob kulturasini gellash (qattiq holatga keltirish) maqsadida agaroza geli (agar) muhitidan foydalaniladi. Agar — dengiz oʻtlaridan (seaweed) olinadigan jelatinli modda. Agarning arzon oʻrindoshi sifatida guar kamedi (guar gum) ishlatilishi mumkin, u termofillarni (thermophiles) ajratib olish va saqlashda qoʻllaniladi.
Birinchi oziqa muhitlari suyuq shaklda boʻlib, 1860-yilda Lui Paster (Louis Pasteur) tomonidan ishlab chiqilgan.[2] Ushbu usul Robert Kox (Robert Koch) tomonidan 1881-yilda qattiq muhitlar yaratilgunga qadar laboratoriyalarda qoʻllanilib kelindi.[3] Koxning qattiq muhit uchun yassi plastinkadan foydalanish usuli 1887-yilda Yulius Rixard Petri (Julius Richard Petri) tomonidan taklif qilingan yumaloq idish (Petri idishi) bilan almashtirildi.[2] Ushbu fundamental ixtirolardan buyon olimlarga mikroorganizm kulturalarini yetishtirish, identifikatsiya qilish va tozalashda yordam beradigan turli xil muhitlar va usullar rivojlandi.
Prokariotlarni (prokaryote) kultivatsiya qilish odatda bakteriyalarni oʻz ichiga oladi, chunki arxeyalarni laboratoriya sharoitida yetishtirish murakkab hisoblanadi.[4] Sof prokariotik kultura olish uchun jarayonni bitta hujayradan yoki organizmning bitta koloniyasidan boshlash lozim.[5] Prokariotik koloniya bitta hujayraning jinsiz koʻpayish (asexual reproduction) natijasida hosil boʻlgan avlodi boʻlganligi sababli, barcha hujayralar genetik jihatdan bir xil boʻladi va bu sof kultura hosil boʻlishiga olib keladi.
Virus (virus) va fag (phage) kulturalari virus yoki fag koʻpayishi uchun xoʻjayin hujayralarini talab qiladi. Bakteriofaglar uchun kulturalar bakteriya hujayralarini zararlash orqali yetishtiriladi. Soʻngra fag plastinkadagi bakteriya qatlamida hosil boʻlgan blyashkalardan (plaques) ajratib olinishi mumkin. Virusli kulturalar tegishli eukariotik xoʻjayin hujayralaridan olinadi. Shtrixli ekish usuli (streak plate method) — bu mikrob populyatsiyasini jismoniy ajratish usuli boʻlib, u inokulyatni mikrobiologik ilmoq (inoculating loop) yordamida qattiq agar plastinkasi boʻylab oldinga va orqaga surtish orqali amalga oshiriladi. Inkubatsiya (incubation) jarayonidan soʻng koloniyalar paydo boʻladi va alohida hujayralar biomassadan (biomass) ajratiladi. Mikroorganizm sof kultura holatida ajratilgandan soʻng, uni keyingi tadqiqotlar uchun hayotchan holatda saqlash zarur boʻlib, bunday kulturalar zaxira kulturalar (stock cultures) deb ataladi. Ushbu kulturalar ularning biologik, immunologik va madaniy xususiyatlari yoʻqolmaydigan tarzda saqlanishi kerak.
Eukariotik hujayra kulturalari eukariotik organizmlarni (eukaryote) oʻrganish uchun nazorat qilinadigan muhitni taʼminlaydi. Bir hujayrali eukariotlar — masalan, achitqi, suvoʻtlar va protozoalar — prokariotik kulturalarga oʻxshash usullar bilan yetishtirilishi mumkin. Bu qoidaC. elegans kabi koʻp hujayrali mikroskopik eukariotlar uchun ham amal qiladi.
Makroskopik eukariotik organizmlar laboratoriyada yetishtirish uchun juda katta boʻlsa-da, ushbu organizmlardan olingan hujayralarni kultivatsiya qilish mumkin. Bu tadqiqotchilarga makroskopik eukariotning maʼlum qismlari va jarayonlarini «in vitro» sharoitida oʻrganish imkonini beradi.
| Usul | Tavsif | Qoʻllanilishi va afzalliklari |
|---|---|---|
| Suyuq/bulonli kulturalar | Organizmlar suyuq muhit solingan kolbaga ekiladi | Organizmlarning katta hajmlarini yetishtirish, antimikrob tahlillar, bakterial differensiatsiya |
| Agarli plastinkalar | Organizmlar Petri idishlariga joylashtiriladi yoki shtrixli ekiladi | Statsionar oʻsish uchun qattiq sirtni taʼminlaydi, ixcham va taxlanadigan shaklda |
| Agarga asoslangan indikator tayoqchalar | Aslida indikator tayoqchalar (dipsticks) shaklidagi miniatyura agar plastinkalari | Diagnostika maqsadlarida, har qanday joyda ishlatilishi mumkin, tejamkor, ishlatish uchun qulay |
| Selektiv va differensial muhitlar | Organizmlar maʼlum turlarni tanlab olish yoki ajratish uchun maxsus muhitlarda yetishtiriladi | Nomaʼlum organizmlarni aniqlashga yordam beradi, kulturalarni tozalashga koʻmaklashadi |
| Sanchish usuli bilan ekish (stab cultures) | Organizmlar qattiq agar solingan proburkaga sanchish orqali ekiladi | Qisqa muddatli saqlash, bakterial differensiatsiya |
Mikrobiologik kulturaning bir usuli suyuq kultura boʻlib, unda kerakli organizmlar tik turgan kolbadagi Luria buloni (Luria broth) kabi suyuq oziq muhitida suspenziya holatida boʻladi. Bu olimga turli xil keyingi tadqiqotlar uchun katta miqdordagi bakteriyalar yoki boshqa mikroorganizmlarni yetishtirish imkonini beradi.
Suyuq kulturalar antimikrob tahlillarni (antimicrobial assay) tayyorlash uchun idealdir; bunda suyuq bulonga bakteriyalar ekiladi va bir kecha davomida oʻstiriladi (bir xil oʻsishni taʼminlash uchun mexanik ravishda aralashtiradigan «sheyker» ishlatilishi mumkin). Keyinchalik, namunaning alikvotalari (aliquots) maʼlum bir dori yoki oqsilning (antimikrob peptidlar) antimikrob faolligini tekshirish uchun olinadi.
Alternativa sifatida statik suyuq kulturalar qoʻllanilishi mumkin. Ushbu kulturalar silkitilmaydi va ular mikroblarni kislorod gradiyenti bilan taʼminlaydi.[6]
Mikrobiologik kulturalar tarkibida agarga asoslangan oziqa muhitining yupqa qatlami boʻlgan turli oʻlchamdagi Petri idishlarida (petri dishes) yetishtirilishi mumkin. Petri idishidagi oziqa muhitiga kerakli bakteriyalar ekilgandan soʻng, plastinkalar tanlangan bakteriyalarning oʻsishi uchun maqbul haroratda inkubatsiya qilinadi (masalan, odam yoki hayvonlardan olingan kulturalar uchun odatda 35–37 daraja Selsiy yoki odam tana harorati, atrof-muhit kulturalari uchun esa pastroq harorat). Kerakli darajadagi oʻsishga erishilgandan soʻng, agarli plastinkalar kelajakdagi tajribalar uchun bakteriyalarni saqlash maqsadida muzlatkichda teskari holatda uzoq vaqt davomida saqlanishi mumkin.
Agar plastinkaga quyilib, qotishidan oldin unga qoʻshilishi mumkin boʻlgan turli xil qoʻshimchalar (additives) mavjud. Bakteriyalarning baʼzi turlari faqat maʼlum qoʻshimchalar mavjud boʻlgandagina oʻsa oladi. Bu usul, shuningdek, tarkibida antibiyotiklarga chidamlilik genini (antibiotic-resistance gene) saqlaydigan muhandislik yoʻli bilan olingan bakteriya shtammlarini yaratishda ham qoʻllaniladi. Agar tarkibiga tanlangan antibiyotik qoʻshilganda, faqat chidamlilikni taʼminlovchi gen kiritilgan bakteriya hujayralari oʻsa oladi. Bu tadqiqotchiga faqat muvaffaqiyatli transformatsiya qilingan koloniyalarni tanlab olish imkonini beradi.
Indikator tayoqcha (dipstick) formatlarida amalga oshirilgan agar plastinkalarining miniatyuralashtirilgan versiyalari, masalan, «Dip Slide» yoki «Digital Dipstick»,[7] diagnostika maqsadlarida tibbiy yordam koʻrsatish joylarida (point-of-care) qoʻllanilish salohiyatiga ega. Ular agar plastinkalariga nisbatan tejamkorligi va ulardan foydalanish uchun maxsus tajriba yoki laboratoriya muhiti talab etilmasligi bilan afzalliklarga ega.
Selektiv va differensial muhitlar ularda yetishtirilayotgan mikroorganizmlarning xususiyatlarini ochib beradi. Bunday muhitlar selektiv, differensial yoki bir vaqtning oʻzida ham selektiv, ham differensial boʻlishi mumkin. Kulturani bir necha turdagi selektiv va differensial muhitlarda yetishtirish aralash kulturalarni tozalash va olimlarga nomaʼlum kulturalarni identifikatsiya qilish uchun zarur boʻlgan xususiyatlarni aniqlash imkonini beradi.
Selektiv muhitlar (selective media) maʼlum bir turdagi organizmning oʻsishiga imkon berib, boshqalarning oʻsishini tormozlash orqali organizmlarni farqlash uchun ishlatiladi. Masalan, eozin metilen koʻki (eosin methylene blue — EMB) Gram-musbat bakteriyalarga qarshi seleksiya qilish uchun qoʻllanilishi mumkin, chunki ularning koʻpchiligi EMBda oʻsishi qiyinlashadi, Gram-manfiy bakteriyalar esa EMBda bemalol oʻsadi.[8]
Olimlar mikroorganizmlarni yetishtirishda ularning maʼlum biokimyoviy xususiyatlarini aniqlash uchun differensial muhitlardan (differential media) foydalanadilar. Aniqlangan ushbu xususiyatlar soʻngra nomaʼlum kulturalarni identifikatsiya qilish maqsadida maʼlum mikroorganizmlarning sifatlari bilan taqqoslanishi mumkin. Bunga Mak-Konki agari (MacConkey agar — MAC) misol boʻla oladi, u fermentatsiya natijasida kislotalar hosil boʻlganda rangini oʻzgartiradigan pH indikatori orqali laktaza fermentatsiyalovchi bakteriyalarni aniqlaydi.[9]
Koʻp nishonli panellarda (multitarget panels) avval yetishtirilgan koloniyadan ajratilgan bakteriyalar har bir chuqurchaga (well) taqsimlanadi. Har bir chuqurchada oziqa muhiti bilan birga biokimyoviy test uchun ingredientlar mavjud boʻlib, ular tekshirilayotgan nishon uchun bakterial xususiyatga qarab chuqurchaning absorbsiyasini oʻzgartiradi. Panel maxsus qurilmada inkubatsiya qilinadi, shundan soʻng qurilma har bir chuqurchani kolorimetriya, turbidimetriya yoki fluorometriya kabi yorugʻlikka asoslangan usullar bilan tahlil qiladi.[10] Kombinatsiyalangan natijalar avtomatik ravishda turli bakteriya turlari uchun maʼlum boʻlgan natijalar bazasi bilan solishtiriladi va joriy panelda qaysi bakteriya turi mavjudligi haqida tashxis qoʻyiladi. Shu bilan bir vaqtda antibiyotiklarga sezuvchanlikni aniqlash (antibiotic susceptibility testing) ham amalga oshiriladi.
.jpg)
Sanchish usuli bilan ekish (stab cultures) agar plastinkalariga oʻxshash, ammo proburkadagi qattiq agardan iborat. Bakteriyalar agar markaziga mikrobiologik inokulyatsiya ninasini yoki pipetka uchini sanchish orqali kiritiladi. Bakteriyalar teshilgan sohada oʻsadi.[11] Sanchish usuli odatda kulturalarni qisqa muddatli saqlash yoki tashish uchun ishlatiladi. Bundan tashqari, ushbu usul kultivatsiya qilinayotgan mikroorganizmlarning harakatchanligi yoki kislorodga boʻlgan ehtiyoji kabi xususiyatlarini ochib berishi mumkin.
50 dan 70 daraja C gacha boʻlgan haroratlarda oʻsadiganBacillus acidocaldarius, Bacillus stearothermophilus, Thermus aquaticus vaThermus thermophilus kabi termofil (thermophilic) mikroorganizmlarni qattiq plastinkada yetishtirishda, yuqoridagi termofil bakteriyalarni sanash yoki ajratib olish uchun past asilli tiniqlashtirilgan gellan kamedi agar bilan solishtirilganda afzal koʻriladigan gellovchi agent ekanligi isbotlangan.[12]
Mikrob kulturalari kolleksiyalari mikrob sistematikasidagi (microbial systematics) tadqiqotlar uchun standart referent mikroorganizmlar, hujayra liniyalari va boshqa materiallarning hayotchan kulturalarini olish, autentifikatsiya qilish, ishlab chiqarish, saqlash, kataloglashtirish va tarqatishga yoʻnaltirilgan.[13][14] Kultura kolleksiyalari, shuningdek, tipli shtammlarning (type strains) omborxonasi hisoblanadi.
 | VikiombordaMikrobiologik kultura haqida turkum mavjud |