Кафедра генетики, микробиологии и биотехнологии курсовая работа№1 формирование коллекций микроорганизмов

2 Проблемы хранения микроорганизмов

Основной целью хранения является поддержание жизнедеятельности клеток и чистоты культур, предупреждение изменения мутаций. Поддержание штаммов в рабочем состоянии, сохранение их ценных свойств являются важными условиями практически любой работы с микроорганизмами – от первичного изучения до использования их в производстве различных биопрепаратов. Для снабжения предприятий чистыми культурами микроорганизмов, необходимо постоянно поддерживать их в условиях коллекции в активном состоянии, отслеживая сохранность биотехнологических свойств. Выбор приема хранения обычно определяется наличием оборудования, местом для хранения и достаточно квалифицированными сотрудниками. В крупных коллекциях хранение многочисленных и разнообразных групп микроорганизмов осуществляется различными методами, отдельные штаммы сразу несколькими методами, чтобы исключить потерю микроорганизма [Герна, 1983].

Существующие методы хранения можно условно разделить на две группы: методы непродолжительного хранения и методы долгосрочного хранения микроорганизмов [Сидякина, 1985].
К методам непродолжительного хранения относятся:
-субкультивирование, или метод перевиваемых культур;
-хранение под минеральным маслом;
-хранение в воде и водно-солевых растворах;
-хранение замораживанием при температурах ниже точки кристаллизации воды;
-хранение высушиванием на твердых носителях.
К недостаткам этих методов можно отнести необходимость соблюдения регламента пересевов, потребность в большом количестве посуды, питательных сред, значительные затраты времени, ошибки при обозначении штаммов, высокий риск загрязнения культур, потеря их жизнеспособности и целевых свойств.
Наиболее перспективными считаются методы долгосрочного хранения, к которым относятся:
1)Консервирование высушиванием из жидкого состояния;
2)Консервирование высушиванием из замороженного состояния;
3)Консервация замораживанием при низких температурах.
Преимуществом данным методов считается низкий риск генетических изменений, что приводит к сохранению в стабильном состоянии свойств культур, небольшие материальные и временные затраты, а также возможность использования замороженных образцов в качестве прямого инокулята. Кроме того, микроорганизмы, хранящиеся при низких температурах, повреждаются в меньшей степени и имеют более высокую жизнеспособность, чем высушенные и лиофилизированные [Сафронова,2007]. Несмотря на наличие всех этих методов мы всё ещё далеки от понимания полной картины о процессах, ответственных за обратимый переход клеток микроорганизмов в анабиотическое состояние. В процессе активного изучения мира микроорганизмов и создания их коллекций накопились общие, но не достаточно конкретные представления по управлению процессами консервации и восстановления жизнеспособности каждого конкретного организма. Если сравнивать количества открываемых или создаваемых рекомбинантных микроорганизмов с приемами их хранения, которые полагаются на общебиологические представления о строении и физиологии микробных клеток, становится очевидным отставание знаний в области конкретных подходов. Объем работ по исследованию структурно-функциональных перестроек клеток микроорганизмов под воздействием факторов консервации-реактивации, существенно уменьшился уже в конце 80-х гг. прошлого столетия [Шмидт, 1995]. Казалось бы, имеющихся знаний вполне может хватить, чтобы применять их на практике в течение десятилетий. Эффективность ряда современных способов консервации для поддержания лабораторных культур подтверждает богатый опыт работы с коллекциями. Однако консервация с полным сохранением популяций и геномов представляет собой проблему, особенно если учесть необычайное физиологическое разнообразие микроорганизмов, а также то, что способность сохранять жизнеспособность в определенных условиях связана не только с родом и видом микроорганизма, но нередко с его расой [Porter, 1975]. Из этого следует, что необходим анализ процессов происходящих в природе, вследствие которых многие микроорганизмы сохраняются в самых жестких условиях. Механизмы этих процессов в некоторых случаях обеспечивают сохранение микроорганизмами жизнеспособности и генетической стабильности в течение длительных сроков. В основном практика консервации вывела ряд приемов, соответствующих в различной степени тем механизмам погружения клеток анабиоз, которые были выявлены (и продолжают выявляться) при изучении образования, свойств и прорастания специализированных покоящихся клеток микроорганизмов. Однако используются не все возможности, и не все их комбинации. Существующая практика консервации ориентируется обычно на задачу создания по возможности немногочисленных и специализированных приемов, позволяющих перевести в анабиотическое состояние вегетативные клетки разнообразных микроорганизмов.
Существуют также некультивируемые микроорганизмы. Исследование плохо культивируемых в лаборатории микроорганизмов сопряжено с необходимостью их сохранения, что предполагает соответствующие работы по выбору условий консервации-реактивации [Бузолева, 2000]. В связи с выше сказанным, работы по определению более четких представлений о процессах консервации и восстановления жизнеспособности конкретных микроорганизмов актуальны сейчас и будут актуальны всегда, внося существенный теоретический и практический вклад в проблему сохранения все увеличивающегося биологического разнообразия. Чтобы сравнить эффективность существующих приемов хранения, проведен анализ методов консервации микроорганизмов, практикуемых в мире.
3 Методы непродолжительного хранения микроорганизмов