Актуальность применения культур клеток в различных областях биологии, медицины и сельского хозяйства

33. Потребность в кислороде и аэрация. Культивирование анаэробных микроорганизмов.
Для роста и развития аэробных микроорганизмов необходим кислород. Он окисляет органические субстраты и обеспечивает клетки энергией. В отличие от других питательных веществ кислород очень плохо растворяется в воде и в растворах солей. Растворимость кислорода в ферментационных жидкостях обычно составляет не более 4—7 мг/л. Такое количество кислорода обеспечивает потребность культуры в течение нескольких минут, поэтому при культивировании аэробных микроорганизмов обязательным условием является аэрация культуральной жидкости. При аэрации происходит непрерывный транспорт кислорода из газовой фазы в жидкую к клеткам микроорганизмов, а также отвод от них образующегося диоксида углерода. Потребность культуры микроорганизмов в кислороде зависит от ряда факторов, в частности от концентрации микроорганизмов в культуральной жидкости, вида используемого углеродсодержащего субстрата, вида и штамма применяемых микроорганизмов.
Культивирование анаэробных микроорганизмов более сложно, чем выращивание аэробов, так как здесь должен быть сведен до минимума контакт микроорганизмов с молекулярным кислородом. Для создания анаэробных условий используют различные приемы. Их подразделяют на физические, химические и биологические. Все они основаны на том, что микроорганизмы культивируют в каком-то замкнутом пространстве.
К физическим методам создания анаэробных условий относится культивирование в микроанаэростате – вакуумном аппарате для выращивания микроорганизмов, в котором воздух замещен газовой смесью. Наиболее часто используемая смесь имеет следующий состав: азот с 5 % СО₂ и 10 % Н₂.
К химическим методам относится:
1) Использование химических веществ, поглощающих молекулярный кислород. В качестве поглотителей молекулярного кислорода в лабораторной практике используют щелочной раствор пирогаллола, дитионит натрия (Na₂S₂O₄), металлическое железо, хлорид одновалентной меди и некоторые другие реактивы.
2) Использование восстанавливающих агентов, которые добавляют в большинство сред для снижения окислительно-восстановительного потенциала среды: тиогликолат натрия, цистеин, аскорбиновая кислота.
Как пример биологического способа создания анаэробных условий - выращивание совместно с аэробными или факультативно-анаэробными бактериями. Например, питательную среду в чашке Петри разделяют желобком на две половины, на одну половину засевают какой-либо аэробный микроорганизм, на другой – анаэроб. Края чашки заливают парафином. Рост анаэробного микроорганизма начнется только после полного использования кислорода аэробом.
Для культивирования анаэробных бактерий используют и другие методы, ограничивающие доступ воздуха к растущей культуре: выращивание в высоком слое среды; выращивание в толще плотной среды; заливка среды с посевом высоким слоем стерильного вазелинового масла или парафина.