Ответы на вопросы по микробиологии…

1. Предмет, задачи и объекты микробиологии. Микробиология – наука о весьма малых по размерам, неведимых невооруженным глазом организмах. Называемые микроорганизмами или микробами. Микробиология изучает: морфологи, систематику, физ. Особенности микроорганизмов, условия их жиз-ти, роль в природе и в жизни человека. Микроорганизмы имеют огромное значение, так как явл. возбудителями многих заболеваний, разнообразных превращений минеральн и орган веществ. Микроорганизмы широко распределены в прирое, могут развив. в скальных породах на глубине до 6 км, на вершинах гор, в пустынях, на поверностях зданий. В наст.время микробиология дифференц.на : медицинскую. Сельскохоз., ветеренар., промышленную, пищевую, одну., геологичекую, космическую, военную, генетическую. Микробиология- молодая наука. История насчитывает не более 3хсот лет. К настоящему времениполучены данные , не только сильно расшир.,наши представления о мире микробов, но и позволившие открыть новые антибиотики, которые с успехом применяют для лечебных и агрономических целей. Выяснилось, что мироорганизмы являются продуцентами таких биолог., активных соед.,как витамины, аминокислоты, стимуляторы роста. Во многих случаях микробиологические препараты весьма эффективно применяют в борьбе с вредителями сельскохоз., продукции. 2)Отличительные признаки микроорганизмов

Значительная часть микробов представл.собой одноклеточные, примитивные организмы, относимые к прокариотам, резко отлич.от эукориот, к которым принадлежат более совершенные и растительные и животные организмы, включая микроскопические. К прокариотам относятся бактерии, актиномицеты, а также цианобактерии( сине-зеленые водоросли) –фотосинтетики( это св-во характерно не для многих бактерий). Имеются бактерии, окисляющие минеральные соединения и использующие получаемую таким путем энергию. Подробный процесс назван хемосинтезом. В сферу внимания микробиологии также входят эукориотные микроорганизмы, например грибы, они могут быть одноклеточ., или многокл.. юольшую группу составляют дрожжи, по строению и циклу они должны быть отнесены к сумчатым грибам, хотя и представляют собой одноклеточные организмы. Особую группу ультрамикроскопических структур, которые не имеют кл.,строения и отл., от по химическому составу от всех микроорганизмов пред., собой вирусы. Существуют фаги, которые совсем отличаются от всех микроорганизмов, они не относятся ни к животным, ни к растениям. Существует 3 основные формы бактерий: шаровидные( кокки) могут быть одиночными, т.е.клетки по одному микрококки, по-парно диплококки, соед.,цепочкой стрептококки, стафилококки(виноградная гроздь), сафцины( в виде куба)., ПАЛОЧКОВИДНЫЕ (имеют форму вытянутого цилиндра, могут бть одиночными или соед.,попарно, а также находиться в виде цепочек)., ИЗВИТЫЕ ( бывают 3типов) вибрионы- в виде запятой, спириллы- имеют 1 или несколько завитков, спирохеты-имеют вид мелких спиралей с многочисленными завитками)3

,4,5,6Распространение микроорганизмов в биосфере. Микрофлора воздуха, воды и почвы.Микроорганизмы широко распространены в природе: обитают в воздухе, в воде, в почве. В зависимости от среды обитания их можно разделить на 3 группы: САПРОФИТА ( находятся в основном в почве), ПАРАЗИТЫ (живут в клетках хозяина), ЭПИФИТЫ ( наход.,на поверхности живых растений). Пример: микрофлора тела человека ( на коже чел., и на внутренних органах постоянно обитают микробы. В результате общения с природой и с людьми у человека происходит обменивание микрофлоры. В организм человека микробы поступают с пищей, водой, и из воздуха. Очень разнообразна микрофлора рта. Температура, влажность, щелочная реакция слюны, остатки пищи – все это благоприятствует разлиных микроорганизмов. Микрофлора желудочно-кишечного тракта также разнообразна. В кишечнике обитает кишечная палочка и разнообразные кокки. Микрофлора воздуха неблагоприятная среда для развития организмов, так как там нет пит., веществ и влажность его ниже необходимой. Микроорганизмы попадают в воздух с пылью. Содержание микроорганизмов в воздухе зависит от различных факторов: чем выше от поверхности земли, тем меньше микроорганизмов . почти нет микроорганизмов в воздухе над поверхностью океанов, морей, над снежными равнинами. В теплое время года микроорганизмов в воздухе больше, чем в холодное. Состав микрофлоры воздуха различен. Наиболее распространены в нем споры бактерий, грибов, а также потогенные микроорганизмы и вирусы. Через воздух передаются возбудители различных заболеваний – инфекции дыхательных путей, гриппа, туберкулеза. МИКРОФЛОРА ВОДЫ. Вода является благоприятной средой для жиз-ти микроорганизмов. Загрязненность воды может составлять до миллиона микробов. Микроорганизмы попадают в водоемы различными стоками с поверхности почвы, из воздуха и т.д. количество микроорганизмов в воде зависит от ее происхождения . вода является очень опасным источником распространения патогенных микроорганизмов, особенно во время эпидемий холеры, брюшного тифа. В открытых водоемах больше всего микроорганизмов. МИКРОФЛОРА ПОЧВЫ. Почва является главным источником распр., микроорганизмов, т.к. в почве: много питательных веществ, достаточное кол-во влаги, которое защищает от перепадов температуры, от излучения. Микроорганизмы почвы представлены бактериями, микроскопическими грибами и дрожжами. Они влияют на плодородие почвы . также есть и болезнетворные бактерии. Возбудители бутулизма, столбняка. Почва является основным резервуаром, из которого микробы попадают в воду и в воздух.

7. Строение прокариотной клетки.В центре бактер., клетки находится нуклеоид- ядерное образование, представленная хромосомой кольцевидной формы, состоит из 2 цепочечной нити ДНК. Цитоплазма сложная коллоидная система, содерж., различные включения, рибосомы и др., компоненты клетки. Цитоплазматическая мемрана – ограничивает с наружной стороны цитоплазму имеет 3хслойное строение и выполняет ряд важнейших функций ( барьерную, дыхательную, энергетическую, транспортную). Клеточная стенка- обладает рядом функций. Механич.,защита и пост.,форма кл., Капсула – (слизистый слой) окруж., оболочку клетки, чаще состоит из полисахоридов, реже из полипептида. Жгутики - обеспечивают передвижение кл., расположение может быть разным: монотрих(1жгутик полярный), амфитрих(на обоих полюсах кл., по 1 жгутику), пофотрих(имеет пучок жгутиков на 1 полярном), перитрих (жгутики расположены по всей поверхности)

8. Эукоритная клеткаЭукариотическая клетка имеет разнообразные постоянные внутриклеточные структуры - органоиды (органеллы), отсутствующие в прокариотической клетке. Протисты, грибы, растения и животные. Ядро, митохондрии, хлоропласты, эндоплазматический ретикулум и др. Очень длинная ДНК с большим количеством некодирующих участков организована в хромосомы и окружена ядерной мембраной. Имеются цитоскелет из белковых волокон, движение цитоплазмы, эндоцитоз и экзоцитоз . Митоз (или мейоз), преимущественно многоклеточные с клеточной дифференцировкой9)Клеточный уровень организации живой природыВключает в себя предыдущий -  молекулярный уровень организации.На этом уровне уже появляется термин «клетка» как «мельчайшая неделимая биологическая система»Обмен веществ и энергии данной клетки (разный в зависимости от того, к какому царству принадлежит организм);Органойды клетки;Жизненные циклы — зарождение, рост и развитие и деление клетокНауки, изучающие клеточный уровень организации:Генетика и эмбриология изучают этот уровень, но это не основной объект изучения.(Цитология, Генетика, Эмбриология)10) Дифференциация у микроорганизмовДифференциация – это образование клеток (или их структур), осуществляющих специализированные функции и часто отличающихся строением от обычных вегетативных клеток. У одноклеточных микроорганизмов она выражена уже на уровне почкующихся форм (например, у Hyphomicrobium). У цианобактерий в трихомах есть специализированные клетки. Это осуществляющие азотфиксацию гетероцисты, которые имеют толстую оболочку, не способны к делению и не содержат фотосистему ІІ, и акинеты – покоящиеся клетки с плотной оболочкой. Актинобактерии образуют два вида мицелия: погруженный в среду субстратный и находящийся на поверхности воздушный мицелий. Субстратный мицелий отвечает за питание и прикрепление, а воздушный формирует сложные органы спороношения (конидии и спорангии).Дифференциация может заключаться в образовании плодовых тел, а также в формировании подвижных клеток или покоящихся форм.Среди прокариот распространены такие покоящиеся формы как эндоспоры и цисты. Целый ряд грамположительных бактерий, принадлежащих к родам Bacillus, Sporolactobacillus, Clostridium, Desulfotomaculum, Sporosarcina, Thermoactinomyces, образует специальные устойчивые к внешним воздействиям покоящиеся структуры, называемые эндоспорами. Формирование спор помогает клеткам избегать гибели при истощении субстрата, высушивании, воздействии радиации и химических веществ. Известны случаи сохранения жизнеспособности эндоспор возбудителя сибирской язвы (Bacillus anthracis) в течение 500 лет, термоактиномицетов – до 7500 лет и бациллярных эндоспор из кишечника древней пчелы, замурованной в куске янтаря, возраст которого 25-30 млн. лет.Споруляция (образование эндоспоры) происходит в несколько стадий. После удвоения генетического материала в материнской клетке ее содержимое претерпевает неравное деление. Меньшая клетка (преспора) обволакивается со всех сторон большей клеткой (спорангием) и оказывается окруженной двойным мембранным слоем. Между этими мембранами формируются споровые оболочки. Сначала образуется кортекс и начинается накопление в споре Са-дипиколината. Затем вокруг кортекса закладываются белковые оболочки и экзоспориум. Когда синтез оболочек завершается, спора превращается в зрелую, увеличивается ее светопреломление и термоустойчивость. Цикл спорообразования завершается лизисом спорангия и выходом зрелой споры. Споруляция обычно начинается при истощении питательных веществ в среде и длится от 7 до 10 ч.Как правило, в клетке закладывается одна спора, хотя известны случаи формирования до 5 спор в одной бактериальной клетке.Споры имеют гладкую или шероховатую поверхность, бывают круглой или овальной формы. Электронно-микроскопические исследования показали, что структура эндоспор довольно сложна. Снаружи спора покрыта тонким экзоспориумом. За ним (по направлению к центру споры) лежит многослойная толстая белковая оболочка споры, практически не проницаемая для химических веществ. Ниже располагается кортекс, состоящий из пептидогликана, более рыхлого, чем в вегетативной клетке. Он может занимать до половины объема споры. Под кортексом лежит стенка ядра споры, окружающая протопласт (ядро споры). В ядре споры имеется нуклеоид, рибосомы и необходимые для начала роста вещества, запасенные в стабильной форме.В природе образование эндоспор – это естественная стадия жизненного цикла, позволяющая клеткам избегать гибели при наступлении неблагоприятных условий. Высокую резистентность эндоспор необходимо учитывать при борьбе с микробным загрязнением в пищевой, медицинской и промышленной микробиологии, поскольку многие спорообразующие микроорганизмы являются возбудителями опасных заболеваний. Некоторые споры выдерживают кипячение в течение часа и более, поэтому для стерилизации растворов и инструмента применяют автоклавы с температурами стерилизации до 121^оС. Помимо борьбы со спорами в практическом смысле, споры привлекают внимание и с точки зрения фундаментальных проблем биологии как простая одноклеточная модель клеточной дифференциации.Прорастание споры в активную вегетативную клетку – не менее сложный процесс, чем спорообразование. Часто споры не прорастают даже в богатой среде без активации, которая может заключаться в слабом нагреве или воздействии ультразвуком. Активация заканчивается созреванием, то есть нарушением состояния покоя споры. Процесс характеризуется набуханием споры, разрывом или поглощением экзоспориума, потерей устойчивости к нагреву и стрессам, утратой способности преломлять свет, увеличением метаболической активности. Многие обычные метаболиты, такие как аминокислоты и сахара, могут запускать процесс прорастания спор после их созревания.Некоторые прокариоты, а среди эукариотических микроорганизмов простейшие, образуют другой вид покоящихся форм - цисту. Циста – это потерявшая подвижность клетка с утолщенной, ослизненной оболочкой, устойчивая к высушиванию и перепадам температур. Метаболическая активность цисты значительно снижена. Образование цист характерно для азотфиксирующих свободноживущих микроорганизмов из рода Azotobacter, некоторых метанотрофов и олиготрофов. Цисты выполняют следующие основные функции: 1) защищают клетку от вредных воздействий окружающей среды, таких как истощение источника питания, высушивание, неблагоприятное значение рН или низкое парциальное давление кислорода; 2) способствуют сохранению ДНК; 3) служат способом передачи инфекционного начала от одного хозяина к другому (у патогенных микроорганизмов). Обычно прорастание цист в вегетативные клетки побуждается благоприятными внешними условиями. Некоторые цисты паразитических простейших превращаются в активные трофозиготы, попадая в желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) хозяина.У микроорганизмов, не обладающих способностью активно двигаться во взрослом состоянии, подвижная стадия может наблюдаться в молодом возрасте. Наличие такой подвижности у вновь образовавшихся клеток способствует распределению их в пространстве, что приводит к уменьшению конкуренции за питание, снижению плотности популяции и освоению новых мест обитания или поиску потенциальных жертв.11. Питание бактерий Микроорганизмы, как и все др., живые существа нуждаются в пище. Последня поступает в их клетки из внещней среды. Пищей обычно называются в-ва , которые попав в живой организм, служат либо источником энергии для процессов жизнедеятльности, либо материалом для построения составных частей клетки. Известны 2 типы питания: галойзная(живой организм захватывает или заглатывает плотные частицы пищи, которая затем переваривается в пищеварительном тракте). Голофитное( живые организмы всасывают пит в-ва в виде небольших молекул из водного раствора) . поступление пит в-в и H2O в клетку и выделение продуктов обмена во внешнюю среду происходит через всю поверхность клеток. В-ва пит., среды могут поступать в клетку только в растов.состоянии и в раствор., состоянии из нее выделяются продукты жизнедеятельности. Клеточная стенка проницаема и задерживает лишь макромолекулы. Цитоплазм., мембрана обладает полупрониц., проникновение пит., веществ в клетку однотипно за счет явления осмоса и диффузий. Явление осмоса всегда возникает там, где где есть 2 раствора с разной концентрацией в-в, разделенных между собой полупрониу., мембраной. Вода всегда стремиться в сторону большей концентр., чтобы разбавить раствор. Скорость движения будет тем больше, чем больше будет разность концентрации раствор., в-в по обе стороны полупрониц. Мембраны. Каждое растор., вещество движется в ту сторону, где его конец ниже. Движущей силой будет возникшее осмотическое давление т.е. та энергия, с какой оба в-ва будут стремится выровнить свою концентрацию. В зависимости от концентр.в-в в окруж.,среде микробная клетка моет находиться в 3 состояниях. 1. Тургор. Обуславливает растворение в клеточном соке веществами несколько выше, чем в среде. То за счет притока из нее воды в клетке создается определенное упругое напряжение. Протопласт клетки при этом прижимается к клеточной оболочке и слегка растягивая его. Это сост., называют норма или наиболее благоприятным для жиз-ти клетки. 2. Плазмолиз если микроорганизм попадает в субстрат осмот.,давление которого выше, чем в клетке, то цитоплазма отдает воду во внешнюю среду. Пит., в-ва в клетку не поступают. Содержимое клетки уменьшается в объеме и протопласт отстает от клетки оболочки. 3. ПЛАЗМОПТИЗ ( явл.,обратное плазмолизу) наступает при низкоосматич.,давление внешней среды, когда вследствие высокой разности осматич., давления цитоплазма быстро переполняется водой – это может привести к разрыву кл.,оболочки, что наблюд., например при перемещении бактерий вдистепир., воды. По типу питания микроорганизмы делятся на 2 группы: 1.Автотрофы(пит., подобно зеленым растениям минеральными в-вами синтезируя из этих простых веществ все сложные компоненты клетки. 2.Гетеротрофы нуждаются в органич., соедин., которые служат одновременно источником углерода и энергии. Подразд на: сапрофиты и паразиты. Сапрофиты живут за счет использ., органич.,в-в, различных субстратов животного и раст., происхождения относятся микробы, которые разлагают органы в-ва в природе. Паразиты развиваются только в теле, др., организмов , питаясь органическими веществами, входящими в состава последних. Это возбудители заболевания человека, животных и растений.

12. Особенности роста микроорганизмов.Рост – физиологические процесс в ходе которого увеличиваются размеры и масса клетки, достигнув определенной величины клетка перестает расти и начинается процесс размножения т.е. увеличивается числа особей клетки, когда от материнской отделяется дочерняя. Большинство бактерий размножается путем бенарного соединения поперечного деления. Цикл развития бактерий состоит из нескольких фаз. Наблюдения за ростом микроорганизмов, культивируемых на жидкой среде в замкнутых резервуарах, показывают, что скорость их роста изменяется во времени. Внесенные в пит.,среду организмы сначала привыкают к условиям среды. Затем начинается их размножение, до тех пор, пока не достигнут максим., обмен роста начинает замедляться, а затем полностью сокращается. Цикл роста микроорганизмов:1. Исходная(станционарная) фаза начинается после внесения микроорганизмов в пит.,среду и продолжается от 1 до 2часов. Во время этой фазы клетки не растут. 2.Лаг-фаза период задержки размножения. В это время бактерии, внесенные в новую пит.,среду начинают интенсивно расти, но скорость их деления остается невысокой. 3. Фаза замедленного роста, 4 фаза зрелости. 5 Станционарная фаза – когда число новых равно числу отмирающих. 6.Фаза отмирания когда бактериальные клетки начинают гибнуть

13. Особенности размножения организмаРазмножение – это увеличение числа клеток микроорганизмов в популяции. Микроорганизмы размножаются или путем поперечного деления, происходящего в процессе роста, или почкованием (которое встречается исключительно редко), или путем образования спор. Прокариоты обычно разм., бесполым путем- бинарным делением. В начале деления клетка удлиняется, затем делится нуклеоид. Воспроизведение нуклеоида, содерж., всю генетическую информаци., необходимую для жиз-ти микроорганизма – наиболее важный из всех процессов, которые происходят при росте клетки. Нуклеоид представлен собой суперспирализованной и весьма плотно уложенной молекулой ДНК, которая является самореплицирующейся структурой и известна под названием репликона. К репликонам также относят плазмиды –генетические структуры, способные к самостоятельной репликации. Репликация ДНК осуществляется ферментами ДНК и происходит одновременно в 2 противоположных направлениях. Заканчивается репликация также в определенном месте ДНК. В результате репликации число молекул ДНК в клетке удваивается. Вновь синтезированные молекулы ДНК постепенно расходятся в образ., дочерние клетки. Все это позволяет дочерней клетке иметь соверешенно тождественную материнской кл., по послед., нуклеотидов молекулу ДНК. После завершения репликации идет сложный процесс, который введет к образованию межклеточной перегородке. Вначале с обеих сторон клетки происходит врастание 2х слоев цитопл., мембраны, а затем между ними синтезируется пептидогликан и образуется перегородка, состоящая из 2 слоев цитоплазмтической мемраны и пептидогликана. Пример: спирохеты, рикетсии, некоторые дрожжи и грибы, простейшие и др.,микрооранизмы размножаются поперечным делением. Микмобактерии делятся перетяжкой. Сначала кл., в месте деления суживается, далее кл.,стенка, постепенно впячиваясь с обеих сторон внутрь клетки, все больше и больше сужает ее, и наконец, делит на 2. У бактерий иногда наблюдается «половой» процесс, или конъюгация. 14. систематика микроорганизмов.

Систематика – это наука о многообразии и взаимосвязи между организмами. Одна из задач систематики – это распределение множества организмов, по группам(таксонам)Дя характеристики организмов используют разнообразные признаки: морфологические, цитологические, культуральные, физиологические, биохимические и др.,В систематике бактерий для наименования объекта используют биоменальную номенклатуру к. Линнея, согласно которой биологическому виду присваивают название состоящее из 2 слов,: 1 опред принадлежность организ., к роду, 2 к виду. Вид – это группа близких между собой организмов, имеющий общий корень происхождения и на данном этапе эволюции, характ., опред., морфологическими, биохимическими и физиологическими признаками. Виды объед. В таксоны, более высокого порядка: род. Роды семейства далее следуют , порядки, классы, отделы, царства. В микробиологии сущ., термины – штамм и клоны. Под штаммами бактериальные культуры одного вида, из разных мест обитания. Различия между штаммами не выходят за пределы вида. Клон еще более узкое понятие – это культура, выделенная из 1клетки. Существует 2 типа систематики биохимических объектов: 1-филогенетическая или естественная, в основе которой лежит установление родственных связей между организмами. 2. Практическая или искусственная, цель которой выявление степени сходства между организмами для быстрой их идиоадаптации и установление к опред.,таксонам. Естественная систематика основана на сравнении нуклеоитидных последовательности. Искусственная систематика по опред., бактерий Берджи. В данном все обнаруженные организмы разделяются на 33 группы. Например: группа 4 Г- аэробные паочки и кокки; группа 8 Г- анаэробные кокки. Основная идея классификации по Берджи – это легкость индефикации бактерий. Для осуществления этого используют совокупность признаков морфологических, особенность внутриклеточного строения окрашивания по грамм. Культуральные признаки вы выявленные при культивировании лабораторий чистой культуры. . физиология биохимические способы энергии, потребность в питании в-ва, отношения к факторам внешней среды, нуклеотидный состав и послед., молекул нуклеотидов ДНК. нуклеотид., состав рРнк и т.д. Важный шаг на пути создания ествеств.,систематики прокариот с успехами молекулярной биологии. В 60 годах было установлено, что св-ва организ., опред., уникальными хим., молекулы ДНК. Поэтому бактерии могут быть классификации путем сравнения их геномов. По такому признаку, как генетический материал, оказалось возможным на основании выявления степени сходства делать вывод о степени родства между орган., Выбор рРНК для решения проблем эволюционной систематики прокариот оказался удачным порядок причин эти молекулы обнаружены у всех клеточных форм, что указывает на их древнейшее происхождение. Их функции всегда одинаковы: первичная структура в целом характ., высокой консервативности. Наиболее удобным оказался анализ молекул рРНК средней величины у прокариот 16s у эукориот 18S. По настоящему времени послед., 16S и 18S рРНК изучены более чем у 600 организмов принадлеж.к разным царствам живой природы. На основании полученных данных рачитаны коэффициенты сходства, сравниваемости организмов, что привело к след., результатам, выявленным на 2 группы организмов, различ.,прокариотным и эукариотным типом клет.,организации, в настоящее время выделяют 3 домена или царства: BACTERIA, ARHACA, EUKARIA. На основании анализа нуклеотид.,послед., 16SрРНК. В домен EUKARIA вошли все эукориоты организмов, как одноклеточные, так и многокл.,включая чел., из микроскопических объектов водоросли, являющ.,одноклеточными колониальными или многоклеточными фототрофами осуществл., аксигенный фотосинтез. Грибы. Микробиологические объектами среди которых являются низшие грибы родов: PENICILLIN, ASPERGILLUS, ALTERNARIA. Домен BACTERIA в частности включает прокариотические микроорганизмы, имеющие типичные признаки микробактерий, содерж.,пептидогликан. Домен Arhaca – это микроорганизмы, обитающие в экстремальных условиях, кроме нуклеотидной последовательности 16S рРНК ARHACA отличаются об бактерий и эукориот, рядом существенных признаков 1) Строение мемран и липидов мембран, 2) строение кл.,стенок, т.е. у архей не найдены типичне для бактерий пептигогликан 3) особенности метаболизма. Грибы- низшие эукариотические однокл., и мецелиальные хемоорганотрофные организмы. Царство – mycota, надцарство – EUKARIA. Делятся на микромицеты и макромицеты. Макромицеты образуют крупные плодовые тела, которых нет у микромицетов. У микромицетов на протяжении жизненного цикла имеются только микроскопические структуры. Грибы одна из самых больших и разнообразных организмов, включ., около 80 тыс.,видов.подразделения грибов на классы основано на использовании комплекса признако, ведущими из которых являются особенные состава кл.,стенки, особенности полового.Класс (СHYTRIDIOMYCETES) отсутств.,мицелия. Размножаются бесполым путем или половым. Они являются внутрикл.,паразитами высших и низших.Класс OOMYCETES хорошо развит неклеточный мицелий, многоядерные. Возбудители болезни растенийКласс ZYGOMYCETES некл.,мицелий развит хорошо, роды: mucor, thamnidium, rhizopus.Класс ASCOMYCETES или по-другому сумчатые грибы. Представляют собой обширный класс грибов. Penicillium, aspirgillus. Имеют большое значение в промышленности. Класс BASIDIOMYCETES шляпочные грибы.Класс DEUTEROMYCETES несовершенные грибы. Род: alternaria, trihoderma, fusarium.1)Дрожжи относятся к сумчатым грибам и несовер., - ASCOMYCETES, BASIDIOMYCETES И DEUTEROMYCETES.

15. ТЕМПЕРАТУРА И ВЛАЖНОСТЬ Влияние температуры: при изучении влияния температуры на рост прокариотных организмов, выделяют температурный диапазон, ограниченн., макс., и мин., температурой, при которых рост прокариотов, а также область отптимальных t с макс.,скоростью роста. По отношению к t, прокариоты делятся на 3 основные группы: 1. Мезофиллы, 2. Психрофилы, 3. Термофиллы. Большинство известных видов отностя к мезофиллам., у которых t роста 30-40градусов, мин-10, макс-45-50. Психрофиллы растут при t низкой. Область t лежит в пределах от -10 до +20, оптим., 4.Термофиллы деляться на 4 подруппы: термотолератные( мин 10, макс 55-60, оптимум 35-40). Факультативные ( макс 50-65, способны размножаться при 20, оптимум приходится на область t,близких к верхней границе). Облигатные( способны расти при t около 70 и не растут ниже 40, оптимум 70). Экстремальные (оптимум 80-105, мин 60, макс160)Влажность микроорганизмы способны размножаться только в присутствии свободной воды, наход., в среде главным образом в капельно-жидком виде. Большое влияние на рост микроорганизмв оказывает концентрация растовр., в воде соед., если их содержится мало, то раствор наз., ГИПОТОНИЧЕСКИМ. Раствор с высокой осмотическим давлением называется гипертоническим. Нижение водного патенциала, таких как важных процессов, как нитрификация и симбиотическая азотофиксация. При дефиците влаги микроорганизмы не размножаются. 16. Кислотность, давлениеРеакция среды, в которой обитают микроорганизмы, оказывают на них большое влияние. Это один из наиболее важных факторов, от которых зависит рост и размножение микроорганизмов, так как он определяет доступность для организма различных веществ и неорганических ионов. Микроорганизмы делятся на несколько групп: нейтрофиллы, ацидофиллы, алкалофиллы. Оптим.,кислотность для роста подавл., боль-ва прокариот, называ.,нейтрофиллами- это обл.,близкая к нейтральной кистоности =7. Рост возможен в диапозоне от 4 до 9. Ацидофиллы – оптимум =4 и ниже, кислая реакция среды( thiobacillus). Алкофиллы щелочная реакция среды, разв.,при PH от 9 и выше (Bacillus)/Гидростатическое давление: обычное давление не оказывает существенного влияния на микробные клетки. Однако если очень высокое давление, может остановить рост микробов. Умеренное давление обчно угнетает рости размножение микроорганизмов. В то же время сществуют организмы,которые размножаются при высоком давлении. Многие микроорганизмы совершенно не размножаются при обычном атмосферном давлении, их наз., борафильными. Сущ.,также баротолератные микроорганизмы, которые размнож.,при нормальном атмосферном давлении, но хорошо переносят высокое давление.17. различные виды энергииВлияние излучения: все живые организмы находятся под воздействием разных видов илучения. Эффиты, вызываемые облучением живых организмов зависит от длины волны излуьчения, и его фазы, т.е. от энергии и кол=ва поглощающих квантов. Излучения в области длин волны от 300 до 1100нм., происход., в основном на видимый свет обеспечивает возможность осуществления упорядочных реакций, при поглощении подходящими для этого системами. В организмах, изучение в этом диапозоне индуцируют такие процессы как: фотосинтез, фототаксиз, фотореактивацию ДНК, синтез некоторых макромолекул. Основное действие инфракрасного излучения- это ускорение движения молекул, т.е.нагревание. действие коротко волнованного излучения приволят в козникновению мутации или вызывают смертельный исход. Свет в диапазоне от дальнего ультраф., до дальней. Влияет на разнообр., жизн.,функции подвижность цикла, синтез каратиноидов.18. концентрация кислорода, соленостьПо отношению к молекулярному кислороду прокариоты могут быть разделены на несколько групп. Прокариоты, для роста которых кислород необходим, назыв., Аблигатными(аблигатными, обязательные аэробы) некоторые представители этой группы не способны к росту при конуентрации кислорода равной атмосферной. Но могут расти, если содержание кислорода в окруж.,среде будет значительно ниже в порядке 2%. Такие аэробные прокариоты получили организмов. Известны прокариоты,для метаболизма которых кислород не нужен., т.е., энергетические и конструктив., процессы у них происходят без участия молекулярного кислорода, такие организмы получили название аблигатных анаэробов. Описаны микроорганизмы, которые могут расти как в аэробных, так в анаэробных. Бактерии не нуждаются в кислороде, но способны расти в его присутствии. Явл., по типу метаболизма аблегатными анаэробами, уст.,кислород внешней средынапример: молочно-кислые бактерии. Многие микроорганизмы приспособились в зависимости от наличия и отсутств., кислорода в среде переключ., с одного метаболит.,пути на другой. Например вдыхание на брожение или наоборот. Такие организмы получили название факультативных анаэробов или факультативных аэробов.Соленость. По отношению к солености микроорганизмы делятся на пресноводные( негамофильные) – развиваются в среде, содерж., солей не менее 0,01% и обычно чувствит., к 3% концентр.,NaCl. Гаммотолератные выдерж., более высокие концентр.,солей и часто обитают в местах с меняющ соленностью, например в почве. Для морских бактерий (оптимум солености 3,5% мин 2,5% макс.,5%) Умеренные гамофилы – растут в диапазоне солености 5-15%. Экстремальные гамофиллы развиваются при концентр., NaCl от 12-15% вплоть до насыщенных растворов соли.19 взаимоотношение микроорганизмов Микроорганизмы в живой среде живут в тесной взаимосвязи друг с другом. Взаимоотношения бывают либо благоприятными(т.е.приносят пользу), либо вредными. В ряде случаев наблюдается ассоциативные взаимоотношения между микроорганизмами. Изменяя компоненты среды микроорганизмы могут создавать обстановку для благоприятного существования др.,микроскопических существ. Так, аэробы поглощая кислород, благоприятствуют развитию анаэробов. Нередко продукты жиз-ти одних видов микробов служат источником энергии, или пит., веществ для других (явление метабиоза). Симбиоз – сожительство 2 или более видов, приносящих взаимную пользу. (лишайники, симбиоз клуб.,бактерий) Виды симбиоза: каменсализм – вид сожительства, при котором 1 организм использ., в пищу и выделения другого, не принося ему вреда( например предст., кормальной микрофиллы животных) 2. Метабиоз ( форма взаимоотношений при которой 1 из микробов использ., продукты жи-ти другого и тем самым создает благоприятные условия его развития( сож-во амонифицирующих и нитрификаторов) нитриф., окисляют продукты жиз-ти гнилостных микробов, аммиак) 3. Сателизм- стимуляция роста 1 микроба продуктами жиз-ти другого, который затем становиться его спутником. 4 .Синергизм – одинаковые физиологические процессы разных особей микробной ассоциации, в результате чего происходит увелечение конечных продуктов. 5)Нейтрализм ( микроорг., не оказывают друг на друга влияния) . Хищничество особый способ жизни, при котором 1 организм(хищник живет за счет другого, убивая его)..пример(хищ.,цианобактерии). Антогонизм враждебное взаимоотношение, когда продукты жиз-ти одного микроба губительно действует на другого. Антогонизм между микроорг., может быть вызван конкуренции за источники питания и действиям антибактер., в-в, получив название антибиотики. Паразитизм форма взаимоотношений когда один (паразит) существует в клетках другого(хозяина) и использ., его как источник питания и среды обитания20) Основные методы выявления микроорганизмов-Микроскопические методы включают приготовление мазков и препаратов для микроскопирования. В большинстве случаев результаты микроскопических исследований носят ориентировочный характер, так как многие микроорганизмы лишены морфологических и тинкториальных особенностей.Микробиологические методы позволяет точно установить факт наличия возбудителя в исследуемом материале: включает культивирование, выделение чистой культуры и идентификацию микроорганизмов с учетом морфологических, тинкториальных, культуральных, биохимических, токсигенных и антигенных свойств.Биологические методы направлены на определение наличия токсинов возбудителя в исследуемом материале и на обнаружение возбудителя, включают +6заражение лабораторных животных с последующим исследованием их.Серологические методы выявления специфических антител и антигенов возбудителя - важный инструмент в диагностике инфекционных заболеваний.Аллергологические методы. Антигены многих возбудителей обладают сенсибилизирующим действием, что используют для диагностики инфекционных заболеваний (кожно-аллергические пробы).21)Оборудование микробиологической лабораторииДля выращивания, хранения культур, стерилизации лабораторной посуды и других целей используется следующая аппаратура.Термостат. Аппарат, в котором поддерживается постоянная температура.Микроанаэростат. Аппарат для выращивания микроорганизмов в анаэробных условиях.Холодильник. Используется в микробиологических лабораториях для хранения культур микроорганизмов, питательных сред, крови, вакцин, сывороток и прочих биологически активных препаратов при температуре около 4°С.Центрифуги. Применяются для осаждения микроорганизмов, эритроцитов и других клеток, для разделения неоднородных жидкостей (эмульсии, суспензии).Сушильно-стерилизационный шкаф (печь Пастера). Предназначена для воздушной стерилизации лабораторной посуды и других материалов.Стерилизатор паровой (автоклав). Предназначен для стерилизации паром под давлением.22) Для приготовления среднего образца объемом 0,5 кг почву всех образцов одного участка высыпают на стерильный, плотный лист бумаги, тщательно перемешивают стерильным шпателем, отбрасывают камни и прочие твердые предметы. Если проба почвы однородна, допускается тщательное перемешивание почвы в банке. Затем почву распределяют на листе ровным тонким слоем в форме квадрата.Диагоналями почву делят на 4 треугольника. Почву из двух противоположных треугольников отбрасывают, а оставшуюся вновь перемешивают, опять распределяют тонким слоем и делят диагоналями и так до тех пор, пока не останется примерно 0,5 кг почвы.Перед посевом почву просевают через сито диаметром 3 мм. При просеивании сито покрывают сверху стерильной бумагой. Почву дисперсную можно не подвергать просеиванию, почву торфяную, содержащую большое количество органических веществ, предварительно растирают в ступке. Неперегнившую растительную массу отбрасывают.Образец почвы тщательно перемешивают и из него отбирают навески, величины которых выбираются исходя из предполагаемой степени загрязнения почвы и планируемых определений. Для учета почвенных микроорганизмов достаточно навески от 1 до 10 г. В навеску почвы добавляют небольшое количество стерильной водопроводной воды до получения пастообразного состояния почвы, растирая ее в течение 5 минут. Из суспензии делают раститровку. Первое разведение навески почвы (1:10) делают в стерильной посуде, добавляя к суспензии стерильную водопроводную воду в соотношении 1:9 к весу почвы (например: 1 г почвенной суспензии разводят в 9,0 см3 стерильной водопроводной воды, 10 г почвы - в 90,0 см3 воды и т.д.). После приготовления разведений применяют соответствующую предварительную обработку почвы в зависимости от типа и вида учитываемого микроорганизма. Основная цель, которую преследуем, проводя предварительную обработку почвы, заключается в том, чтобы извлечь клетки микроорганизмов из почвенных агрегатов, что достигается разрушением последних и десорбцией микроорганизмов с поверхности почвенных частиц.Основными приемами предварительной обработки почвы являются:1) 10-минутное вертикальное встряхивание почвенной суспензии первого разведения в пробирках с резиновыми пробками - при навеске почвы 1 г;2) 3-минутная обработка почвенной суспензии первого разведения на мешалке механического диспергатора - при навеске почвы более 1 г.Почвенную суспензию, содержащую в 1,0 см3 0,1 г почвы, через 30 секунд после предварительной обработки (за это время оседают грубые минеральные частицы) используют для приготовления последовательно убывающих концентраций почвы. Дня этого из первого разведения, находящегося во флаконе, с содержанием почвы 0,1 г (101) отбирают стерильной пипеткой 1,0 см3 и переносят в пробирку с 9,0 см3 стерильной водопроводной воды. При этом получают второе разведение, содержащее 0,01 г/см3 (102) почвы. Повторяя эту операцию, доводят разведение почвы до 0,0001 - 0,00001 г/см3. (104 - 105). Для приготовления каждого разведения используют отдельные пипетки.Приготовленные разведения используются для посева на различные питательные среды, а также для учета численности микроорганизмов методом прямой микроскопии.24) Бактериологическое исследованиеБактериологический метод исследования является важнейшим в практической деятельности любой микробиологической лаборатории. От правильного его выполнения зависит определение этиологического фактора, который вызывал заболевание, и, соответственно, выбор тактики лечения инфекционного больного. Важность этого метода объясняется тем, что во многих случаях врачи имеют дело с микробными ассоциациями, тогда необходимо устанавливать роль каждого из микробов в возникновении болезни. Потому перед освоением основных принципов и методов выделения чистых культур необходимо овладеть техникой посевов и пересеваний бактерий в жидких и на плотные питательные среды.Техника посевов микроорганизмов. Посевы проводят как с целью выделение возбудителей из исследуемого материала от больных, так и для нагромождения чистых культур с целью последующего их изучения и идентификации. Техника посевов в жидких и на плотные питательные среды имеет свои особенности.В левую руку берут две пробирки. В одной находится питательная среда (плотное или жидкое), в другой – исследуемый материал. Пробирки зажимают большим и указательным пальцами. Для того, чтобы можно было наблюдать за содержанием пробирок, их держат сверху кисти руки. Пробирки должны быть кое-что наклоненными, и нужно следить, чтобы при открытии их материал или посторонние микробы зповитря и окружающих предметов из одной не попали в другую. Пробки из пробирок вынимают, держа их 4 и 5 пальцами правой руки. Тремя другими пальцами правой руки, как карандаш, держат бактериологическую петлю или пипетку, которыми распределяют исследуемый материал.Сначала стерилизуют петлю в верхней части пламени газовой горелки. Пробирки открывают и край их проносят через пламя горелки. Петлю опускают в пробирку, где есть исследуемый материал, и, осторожно касаясь стенки, охлаждают. В последующем петлю опускают в пробирку и набирают материал. Если он находится в жидком состоянии, для посева достаточно капли жидкости, которая задерживается в кильке бактериологической петли. Когда используют микробов, которые выросли на поверхности среды, осторожно плавным движением набирают небольшое количество их, следя, чтобы не повредить питательную среду. Петлю медленно вынимают из пробирки, не касаясь ее стенок, и переносят в другую пробирку со средой. Штриховыми движениями от одной стенки пробирки к другой, начиная с нижней части среды, проводят занял материалу по скошенной поверхности агара снизу кверху.Петлю вынимают из пробирки, пробки и края пробирок проносят через пламя и закрывают. Петлю прожаривают в пламени, чтобы уничтожить микроорганизмы.При посеве материала на жидкую питательную среду петлю с материалом окунают в жидкость. Если он не снимается из петли, его осторожно растирают на стенке пробирки и омывают средой.Материал, который набирали пастеровской или градуированной пипеткой, выливают в питательную среду, а для равномерного распространения его пробирку осторожно, чтобы не замочить пробку, стряхивают или вращают, зажав в ладонях.Для посева материала на плотную питательную среду в чашках Петри небольшое количество материала набирают стерильной петлей и втирают в поверхность среды возле края чашки.

25) (метод Коха). Обычно используют для установления состава микрофлоры в закрытых помещениях. Чашки Пётри со средой раскладывают в различных местах й открывают на определённое время; затем инкубируют и выявляют видовую принадлежность микроорганизмов. Чаще всего в воздухе определяют ОМЧ (применяют чашки с МПА; время экспозиции 10-30 мин), содержание стафилококков [применяют чашки с желточно-соле-вым агаром (ЖСА); время экспозиции 15 мин], по эпидемическим показаниям определяют содержание стрептококков (применяют чашки с КА; время экспозиции 10-15 мин). При обследовании воздуха аптек производят определение содержания грибов, используя чашки со средой Сабуро. При спокойном состоянии воздуха на площадь 100 см2 оседает столько микроорганизмов, сколько их содержится в 0,01 м3 воздуха.

26) Микробиологические методы исследования воды. Санитарно – микробиологическое исследование воды производится при выборе источника централизованного хозяйственно – питьевого водоснабжения, при систематическом санитарном контроле и по эпидемическим показателям. Исследованию подлежит вода: 1)централизованного водоснабжения;2) колодцев;3) открытых водоёмов (реки, озёра), 4) плавательных бассейнов; 5) сточные жидкости. Стандартные методы исследования регламентированы только для воды централизованного водоснабжения. При выборе поверхностных источников централизованного водоснабжения согласно ГОСТу 171303 – 77 при неблагоприятной санитарной эпидемической обстановке, а также при коли – индексе выше 10 000 проводя дополнительные исследования на наличие патогенных кишечных бактерий (сальмонеллы и шигеллы), энтеровирусов и показателей свежего фекального загрязнения (фекальные кишечные палочки, фаги бактерий группы кишечных палочек).

27)Микробиологическое исследование почвы имеет важное значение. Оно проводится:1) при строительстве жилых объектов, прежде всего детских учреждений (детские сады, пионерские лагеря и др.);2) при решении вопросов о водоснабжении и канализации населенных мест;3) для контроля за работой сооружений по очистке населенных мест;4) для санитарной оценки методов обезвреживания нечистот и твердых отбросов; 5) при эпидемиологических обследованиях для выяснения путей заражения и сроков выживания патогенных микробов в окружающей среде, в том числе и в почве;6) для санитарной оценки почв, загрязненных различными химическими веществами. Краткий санитарно-микробиологический анализ почвы включает определение: 1) общего количества бактерий, растущих на мясо-пептоном агаре; 2) санитарно-показательных микроорганизмов — БГКП;3) термофильных бактерий.Отбор и предварительная обработка проб почвы. Для изучения микробного загрязнения на каждые 1000 м2 территории выделяют два участка по 25 м2 каждый. Один из них должен находиться на чистой территории, другой — на предполагаемом участке загрязнения. Отбирают средний образец почвы, состоящий из отдельных проб, взятых в 3—5 точках по диагонали, или в 5 точках, взятых под углом и в центре участка. Отдельную пробу берут из поверхностного слоя почвы глубиной до 20—25 см, снимая верхний слой. После чего лопатку прожигают, берут кусок почвы и от него в стерильную посуду отделяют пробу почвы массой 200—300 г. Из отдельных хорошо перемешанных проб почвы составляют средний образец, масса которого должна быть не менее 1 кг. От среднего образца отделяют 200—300 г и вносят в стерильную посуду. Затем почву дробят в стерильной ступе, просеивают через стерильное сито, отбирают навеску для исследования от 1 до 30 г, в зависимости от предполагаемой степени загрязненности почвы.Определение общего количества бактерий. Этот показатель имеет условное санитарно-гигиеническое значение. Делают разведения почвенной навески от 1:10 до 1 : 10 000— 1 : 100 000. Из каждого разведения производят посев 1 мл в стерильную чашку,» в которую вносят расплавленный и остуженный до 45°С агар, а затем перемешивают. После застывания агара посевы помещают в термостат на 48 ч при 28—30°С. Для подсчета выросших колоний берут те разведения, при которых на чашке выросло от 50 до 150 колоний. После подсчета колоний делают пересчет на 1 г почвы.28) А. Приготовление фиксированного препарата.Препараты бактерий готовят на предметных стеклах, которые должны иметь толщину, не превышающую 1,2-1,4 мм. Поверхность стекла должна быть тщательно очищена и обезжирена. В повседневной работе достаточно натереть сухое чистое стекло сухим хозяйственным мылом, после чего тщательно протереть сухой хлопчатобумажной салфеткой; на хорошо обезжиренном стекле капля воды равномерно расплывется (не сохраняет каплевидную форму).На обезжиренное предметное стекло наносят небольшую каплю водопроводной воды и переносят в неё профламбированной (стерильной) биологической петлей незначительное количество исследуемого материала. Биомассу бактерий вращательным движением петли растирают в капле воды на площади примерно 4 см ². Слой должен быть настолько тонким, что мазок высыхает почти сразу после приготовления.Высушивание мазка следует проводить при комнатной температуре на воздухе. Если оно замедлено, то препарат можно слегка нагреть в токе теплого воздуха высоко над пламенем горелки, держа стекло мазком вверх. Эту операцию следует проводить крайне осторожно, не перегревая препарат, иначе клетки микроорганизмов деформируются.Фиксация мазка преследует несколько целей: убить микроорганизмы, приклеить их к стеклу, обеспечить лучшее окрашивание. Для того, чтобы зафиксировать мазок, нужно три раза провести предметное стекло через самую горячую часть пламени горелки, держа его мазком вверх.Б. Окраска препарата по Граму.На зафиксированный мазок помещают фильтровальную бумажку и наносят краситель генцианвиолет на 1,5-2 мин. (на этой стадии операции необходимо следить, чтобы краситель проходил на мазок через фильтр). Далее фильтровальную бумагу убирают и наносят на мазок раствор Люголя также на 1,5-2 мин. Раствор Люголя сливают и обрабатывают мазок 96%-м этиловым спиртом в течение 30 сек. Затем мазок промывают водой, докрашивают фуксином Циля (1,5-2 мин.) и промывают водой до «светлой капли». Далее мазок высушивают, наносят на него иммерсионное масло и изучают в микроскопе при увеличении объектива 90^х.Методы исследования живых клетокА. Препарат «раздавленная капля»На обезжиренное предметное стекло наносят каплю водопроводной воды и помещают в неё небольшое количество культуры изучаемых микроорганизмов. Взвесь бактерий размешивают и прикрывают покровным стеклом. Капля исследуемого материала должна быть настолько мала, чтобы после прижимания её покровным стеклом не было избытка жидкости, выступающего из-под него. В противном случае избыток жидкости необходимо удалить фильтровальной бумагой, которую затем следует сразу опустить в дезинфицирующий раствор.Б. Препарат «висячая капля».Каплю суспензии микроорганизмов биологической петлей наносят на покровное стекло, которое затем переворачивают каплей вниз и помещают над лункой специального предметного стекла (стекло с лункой). Капля должна свободно висеть, не касаясь краев и дна лунки. Края лунки предварительно смазывают вазелином для герметизации камеры.

31. метаболизм прокариот Метаболизм (обмен веществ) прокариот: общие сведенияОбраз жизни прокариот состоит в постоянном воспроизводстве своей биомассы. Совокупность протекающих в клетке процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы, называется обменом веществ, или метаболизмом.Клеточный метаболизм складывается из двух потоков реакций, имеющих разную направленность:энергетического метаболизма и конструктивного метаболизма .Энергетический метаболизм - это поток реакций, сопровождающихся мобилизацией энергии и преобразованием ее в электрохимическую ( дельта мю H+ ) или химическую ( АТФ ) форму, которая затем может использоваться во всех энергозависимых процессах.Конструктивный метаболизм (биосинтезы) - поток реакций, в результате которых за счет поступающих извне веществ строится вещество клеток; это процесс, связанный с потреблением свободной энергии, запасенной в химической форме в молекулах АТФ или других богатых энергией соединений.В микробиологической литературе для обозначения энергетических и конструктивных процессов пользуются также терминами " катаболизм " и " анаболизм ", имеющими отношение к распаду или синтезу органических молекул, происходящему соответственно с выделением или потреблением свободной энергии. Следует иметь в виду, что термин "катаболизм" применим для обозначения не всех типов энергетического обмена прокариот. Существуют группы прокариотных организмов, энергетический метаболизм которых не связан с превращениями органических соединений (прокариоты с фотолитотрофным и хемолитотрофным типом энергетического обмена). По отношению к такого рода энергетическим процессам термин "катаболизм". неприменим. У этих организмов функционирует только один поток превращений органических соединений углерода - анаболический.Метаболические пути конструктивной и энергетической направленности состоят из множества последовательных ферментативных реакций и могут быть разделены на три этапа.На начальном - воздействию подвергаются молекулы, служащие исходными субстратами. Иногда эту часть метаболического пути называют периферическим метаболизмом , а ферменты, катализирующие первые этапы превращения субстрата, - периферическими. Последующие превращения включают ряд ферментативных реакций и приводят к образованию промежуточных продуктов, или метаболитов, а сама цепь превращений объединяется под названием промежуточного метаболизма . Образующиеся на последних этапах конечные продукты конструктивных путей используются для построения вещества клеток, а энергетических - выделяются в окружающую среду.Конструктивные и энергетические процессы протекают в клетке одновременно. У большинства прокариот они тесно связаны между собой. Однако у некоторых прокариотных организмов можно выделить последовательности реакций, служащих только для получения энергии или только для биосинтеза.Связь между конструктивными и энергетическими процессами прокариот осуществляется по нескольким каналам. Основной из них - энергетический. Определенные реакции поставляют энергию, необходимую для биосинтезов и других клеточных энергозависимых функций. Биосинтетические реакции кроме энергии нуждаются часто в поступлении извне восстановителя в виде водорода (электронов), источником которого служат также реакции энергетического метаболизма. И наконец, тесная связь между энергетическими и конструктивными процессами проявляется в том, что определенные промежуточные этапы или метаболиты обоих путей могут быть одинаковыми (хотя направленность потоков реакций, относящихся к каждому из путей, различна). Это создает возможности для использования общих промежуточных продуктов в каждом из метаболических путей. Промежуточные соединения такой природы предложено называть амфиболитами , а промежуточные реакции, одинаковые для обоих потоков, - амфиболическими.Метаболизм прокариот, как энергетический, так и конструктивный, отличается чрезвычайным разнообразием, которое есть результат способности этих форм жизни использовать в качестве источников энергии и исходных субстратов для построения веществ тела самый широкий набор органических и неорганических соединений. Такая способность обусловлена различиями в наборе клеточных периферических ферментов , воздействующих на исходные субстраты и видоизменяющих их молекулы в направлении, позволяющем им далее метаболизироваться по каналам промежуточного метаболизма . В отличие от периферического промежуточный метаболизм прокариот не отличается существенным разнообразием, хотя сравнительно с таковым эукариотных организмов он состоит из большего числа вариантов.

32. Анаболизм и катаболизмКатаболизм- это процессы расщепления пищевых в-в – углеводов, жиров и белков, которые происходят в основном за счет реакции окисления, в результате чего выделяется энергия. У микроорганизмов выделяются 2 основные формы микроорганизма – аэробное дыхание и брожение. При аэробном дыхании осуществляется полное разрушение органических веществ с выходом большого количества энергии и образованием бедных энергией конечных продуктов. Общая схема процессов катаболизма включает три стадии: 1). Расщепление макромолекул под действием гидролитических ферментов на простые субъединиц (аминокислоты, моносахара, жирные кислоты,глицерин); 2). Распад простых субъединиц до ПВК, сопровождающийся образованием насыщенных энергией (макроэргических) соединений; 3). Окисление или восстановление ПВК с образованием продуктов метаболизма, сопровождающееся накоплением большого количества энергии. Анаболические процессы включают биосинтез микробной клеткой полисахаридов, белков, нуклеотидов и нуклеиновых кислот, липидов. Для биосинтеза полимеров клетки необходимо получение субъединиц макромолекул в результате катаболических процессов; накопление макроэргических соединений и активирование субъединиц полимеров за счет энергии макроэргических связей; образование специфических макромолекул путем полимеризации активированных субъединиц. Для построения макромолекул необходимы субъединицы с числом атомов углерода от 1 до 6. Поставщиками этих соединений служат следующие процессы катаболизма:С₁ (СО₂): окисление субстратов, гетероферментативное брожение;С₂ (ацетил-СоА); гликолиз;С₃ : гликолиз, пентозофосфатный цикл;С₄: ЦТК, пентозофосфатный цикл;С₅: ЦТК, пентозофосфатный цикл;С₆: гидролиз полисахаридов и олигосахаридов до моносахаров.

33. Ферменты и их роль в процессах метаболизма, классификация ферментов.Ферменты – это биологические катализаторы. Они катализирую тыс., хим., реакций, из которых слагается метаболизм микроорганизма. В наст., время известно около 2тыс.,ферментов. Ферменты пред.,собой белки с молекулярной массой от 10000 до нескольких миллионов. Название ферменту дается по веществу, на которое он действует с изменением окончания на «аза». Например, целлюлаза катализирует гидролиз целлюлозы до целлобиозы, уреаза катализиует гидролиз мочевины до аммиака и угл.,газа. Однако чаще фермент получает название, которое указывает на природу катализ.,им хим.,реакции. В соответсвии со строением ферменты делятся на 2 большие группы: 1. Пред.,собой простые белки 2. Явл.,сложными белками. К 1 относят гидролитические ферменты, ко 2 ферменты, осущ., функции окисления и учав., в реакциях переноса различных хим.,групп. Ферменты второго класса, кроме белковой части, называемой апоферментом, имеют и небелковую группу, опред.,активность фермента, - кофактор. К коферментам относят, например активные группы дегидрогеназ, - (НАД) или (НАДФ). Вэти коферменты входят – никотиновая кислота – один из витаминов группы В. Главное свойство ферментов, отл., их от других катализаторов, - это специфичность катализируемых ими ферментативных реакций. Каждый фермент катализирует только одну опред.,реакцию. Активность ферментов зависит от разлиных факторов: относительной концентрации фермента и субстрата, t, pH. Для каждого существует свой оптимум t и pH. Многие ферментативные реакции обратимы, хотя активность фермента редко бывает одиноковой в обоих направлениях. Обычно ферменты, учавств., в метаболизме, содержатся в клетке организма и поэтому назыв.,внуриклет.,ферментами , или эндоферментами. Некоторые ферменты выделяются клетками микроорганизмов в окруж.,среду и назыв.,внеклеточными ферментами или экзоферментами. Как правило, во внешнюю среду выделяются гидролитические ферменты, разлагающие соединения с большой молекулярной массой, которые не могут проникнуть в клтку микроорганизма. Продукты же разложения легко поглощаются клеткой и использ.,ею в качестве питательных веществ. Ферменты играют значительную роль в питании микроорганизмов. Большое число разнообр ферментов, синтез.,клетками микроорганизмов , позволяет использовать для питания многочисленные соединения путем их расщепления. Ферменты подр.на 6 гл.,классов: ОКСИДОРЕДУКТАЗЫ – это ферменты, катализ., ОВР. Они играют большую роль в процессах биологоческого получения энергии. К ним относятся дегидрогеназы (НАД, НАДФ,ФАД), цитохромы , ферменты, учавств., в переносе водорода , кислорода и др. ТРАНСФЕРАЗЫ катализируют перенос отдельных радикалов частей молекул или целых атомных группировок от одних соед., к другим. ГИДРОЛАЗЫ катализ.,реакции расщепления и синтеза таких сложных соед.,как белки, жиры и углеводы, с участием воды. К этому классу относятся протеолитические ферменты, действующие на белки и пептиды. Осущ.,каталитическое расщепление углеводов и глюкозидов. ЛИАЗЫ включают в себя ферменты, катализ., отщепление от субстратов опред.,хим.,групп с образованием 2х связей или присоед., отд.,групп или радикалов к двойным связям. Фермент альдолаза, которая имеет большое значение в процессе обмена веществ. ИЗОМЕРАЗЫ осущ.,превращение органических соединений в их изомеры. При изомеризации происходит внутримолекулярное перемещение атомов, атомных группировок, различных радикалов. Изомеризации подвергаются углеводы в их проиводные, орг.,кислоты и аминокислоты. Ферменты этой группы играют большую роль в ряде процессов метаболизма . ЛИГАЗА катализирует синтез сложных органических соед., из простых. Относятся также карбоксилазы, катализ., присоединение СО2 к различным органическим кислотам.

34. Брожение Это окислит.,восст.,процесс приводящ., к образованию АТФ, при котором роль донора и акцептора атомов водорола и электронов играют обычно орган.,соединения образуемые в ходе самого брожения. Чаще всего в процессе брожения микроорганизмы используют углеводы. При брожении субстрат разлагается до конечных продуктов, причем суммарная степень окисления продуктов брожения такая же, как и степень окисления сбраживаемых веществ. Необходимость точного окислительно-восстановительного равновесия обуславливает ограничение соединений, которые могут подвергаться брожению, - такие соединения не должн быть не очень восстановленными , не очень окисленными. Чаще всего а процессах брожения микроорганизмы используют углеводы, а также некоторые другие вещества. Образование АТФ при брожении происходит путем субстратного фосфолирования. Процесс брожения называется облигатными анаэробами и может осуществляться только в строго анаэробных условиях. Брожение- это жизнь без кислорода. 35 Типы броженияСпиртовое брожение: Этанол-один из широко распростр.,продуктов сбраживание сахаров микроорганизмами. Главные продуценты этанола – дрожжи. Особенно штаммы sacharamyces cerevise. Дрожжи осущ., аэробное дыхание, но без доступа воздуха они сбраживают углеводы до этанола и СО2 дрожжами осуществл., по фруктозо-бифосфатному пути. В анаэробных условиях брожение идет очень интенсивно, но рост дрожжей почти не происходит. При аэрации брожение ослабевают, уступая место дыханию. У некоторых дрожжей можно почти полностью подавить брожение усиленной аэрации – эффект Пастера. Молочно-кислое брожение. м/к бакт., семейства (лактобацилус). Хотя эта группа морфологически гетерогенна, включая длинные короткие палочки, а также кокки в физ., отношении ее можно охарактеризовать достаточно хорошо. Все относящ.,к ним бактерии Г+, не образуют спор и в подавл., большинстве неподвижны. Все они используют в качестве источника энергии – углеводы и выделяют молочную кислоту. Молочно-кислые бактерии способны только к брожению, но могут расти в присутств.,кислорода воздух. Еще один отлич., признак молочно-кислых бактерий почти никогда не обнар.,в почве и водоемах. В естеств.,условиях встречаются в молоке, в местах его переработки, и молоч.продуктах, на растениях. Различают гомоферментативное и гетероферментативное м/к брожение. При гомоферментативном - при сбраж., глюкозы, лбра.,только молочная кислота( это стрептококус тактис, с.факалис, лактобацилус, лактис.) при гетероферментативном м/к брожении при сбраживании глюкозы, помимо молочной кислоты – этанол, уксусная кислота, ацетат, СО2. ( бифидум, лактобацилус бревис)м/к бактерии образуют кислоту и дающий продуктам опред.,вкус находят широкое применение в молочной промышленности, кисло-молочное масло готовят стрептококус лактис, с.креморис. закваски содержат с.лактис или л.булгарикус, вызывают свёртывание казеина при приготовлении творога и немец.,сыров. Йогурт получают из пастеризованного гомогенезированного цельного молока и л.булгарикус. при приготовлении кислой капсулы учавств.,сначала leuconostoce, а позднее Lactobac plantarum пропионово-кислое брожение: в резултате которого образуется пропионовая кислота. Проп.кислота образ., из молочной кислоты. Данное брожение вызыв., пропионовые кислые бактерии, обитающ., в рубце и кишечнике жвачных животных. Они учавств.,в образовании жирных кислот, гл.,образом пропионовые и уксусные. Благодаря им обр., в рубце в результате различных видов брожения молочно-кислая кислота превращается в пропионовую,образуются такие виды как ( пропионикум, селеномонус, слостридиум)муравьино-кислое брожение. Некоторые микроорганизмы, обр.,при брожении кислоты объединяют в 1 физиолог.,группу на том основании, что гл.,продуктом явл., муравьиная кислота, на ряду с муравьиной кислотой выделяют и некоторые другие кислоты. Поэтому мур.,кис.,брожение или брожение смешанного типа. Так как некоторые пред.,этой группы обитают в кишечнике, все семейство носит название Энтробактериа. То Г- активно подвижные, не обр.,спор палочки с перетрех., жгут.:сбраживание происходит с образ.,кислот . важными продуктами брожения явл.,уксусная, муравьиная, янтарная и молочная кислот, глицерон, ацетон, 2 3 бутализол, водород. В зависимости от того, какие продукты брожжения выделяются в анаэробных условиях выделяют 2 типа процесс. При брожении характ.,для эколи обр.,главным образом кислоты и совсем не обр., бутанизол. При брожении характерном для энтеребактер основ.,продукт бутанзиол кислоты заним.,2е место. Муравьиную кислоту большинство штаммов эколи и др., газообр.,виды эндробактерий расщепляются на СО2 и молекул.,водород.Маслено ксилое и ацето-бутиловое брожение. Масляная кислота, эн-бутанол, ацетон, 2 пропан и ряд других органич.,кислот и спиртов явл., типичными продуктами анаэроб.,спорообразований бактериями(класридий) вызывают масляно-кислое брожение/

37) Фототрофные микроорганизмы фотосинтезирующие микроорганизмы, используют энергию света для биосинтеза компонентов клеток и др. энергозависимых процессов, что обеспечивает рост. Пурпурные и зелёные бактерии, цианобактерии, прохлорофиты (Prochlorales), нек-рые галобактерии (Halobacterium), а также мн. эукариотные организмы из разных отделов водорослей (диатомовые, эвгленовые, пирофитовые, золотистые, жёлтозелёные и др.). Фотосинтез у всех Ф. м. (исключение галобактерии), как и у высших растений, идёт с участием хлорофиллов. У галобактерии аналогичную функцию выполняет белковый комплекс, наз. бактериородопсином. У цианобактерии и водорослей фотосинтез идёт с выделением О2. У остальных Ф. м. при фотосинтезе О2 не образуется, поскольку вместо Н2О в качестве доноров электронов они используют сульфиды, тиосульфат, Н2, органич. вещества. Большинство Ф. м.— автотрофы. Но нек-рые активно ассимилируют органич. соединения и даже нуждаются для роста в их присутствии (галобактерии, отдельные виды пурпурных бактерий). Мн. фототрофные бактерии усваивают мол. азот. ф. м. широко распространены в водоёмах. Активно участвуют в накоплении органич. веществ, а также в круговороте серы и азота в природе.

38) Серные бактерии*представляют собой группу бактерий, характеризующуюся способностью окислять сероводород и отлагать в своем теле крупинки серы. Признак этой группы, как видно из сказанного, чисто физиологический, морфологических же признаков эта группа не имеет. Известны ученым С. бактерии уже давно. Ф. Кон первый изучал их физиологию, и так как С. бактерии всегда были находимы в тех местах (морские берега, ключи, озера), где наблюдалось выделение сероводорода, то Кон пришел к заключению, что образование сероводорода находится в зависимости от жизнедеятельности этих бактерий, разрушающих различные соединения, заключающие в себе серу, и выделяющих сероводород. В этом своем заключении он опирается на наблюдения Лотара Мейера, который заметил, что вода Линдекских минеральных источников с С. бактериями — "водорослями", как он думал — после четырехмесячного стояния заключает гораздо больше сероводорода, чем без "водорослей", и что "водоросли" восстановляют, по-видимому, сернокислые соли (сернокислый натр) в сероводород. Наблюдения над минеральными источниками в Иоганисбаде показали, далее, Кону, что там, где нет С. бактерий (Beggiatoa), там нет и сероводорода, и наоборот; кроме того, исследуя материал, присланный ему с берегов Дании Вормигом из мест, где замечалось выделение сероводорода, Кон нашел много спирилл и монад с отложением серы внутри их тела, что еще более укрепило его во взгляде на способность многих микроорганизмов выделять сероводород. Гоппе-Зейлер первый усомнился в справедливости заключений Кона, а Виноградский блестяще доказал ошибочность взглядов Кона; взгляд Виноградского считается теперь общепризнанным. По его мнению, С. бактерии не имеют никакого отношения к образованию сероводорода и восстановлению сульфатов, отложение же серы внутри тела бактерий Виноградский принимает как следствие окисления находящегося в воде сероводорода бактериями.Для данных клеток характерна очень хорошо развитая система внутри-цитоплазматических фотосинтетических мембран. Мембраны имеют вид отдельных пузырьков, трубок или пластинок (ламелл), которые расположены по периферии клетки.У всех пурпурных бактерий строение и функционирование фотосинтетического аппарата схоже.

39) Представителей этих бактерий подразделяют на три рода: Rhodospirillum, Rhodopseudotnonas и Rhodotnicrobium. К роду Rhodospirillum относят пять видов спирилл: R. rubrum, R. tenue, R. fulvum, R. molischianutn и R. photometricum, различающихся между собой размерами клеток, строением фотосинтезирующего аппарата, составом каротиноидных пигментов и некоторыми физиологическими свойствами. Типичным представителем является R. rubrum, чистая культура которых была получена еще Эсмархом (Esmarch, 1887). В настоящее время эти бактерии являются излюбленными объектами для изучения первичных стадий фотосинтеза. Клетки R. rubrum в зависимости от условий культивирования могут значительно варьировать по форме и размерам, они имеют 0,5—1,5 мк в ширину и 7—10, а иногда 50 мк в длину. Подвижность обусловлена наличием полярно расположенных жгутиков. Род Rhodopseudomonas объединяет подвижных пурпурных бактерий, клетки которых имеют палочковидную, овальную или сферическую форму. Размеры клеток у разных видов и в разных условиях культивирования составляют 0,5—1,3 мк в ширину и 1,0—5,0 мк в длину. На основании морфологических и физиологических особенностей различают следующие виды: Rh. palustris, Rh. gelationosa, Rh. capsulata, Rh. spheroides, Rh. acidophila. Кроме того, недавно выделено несколько штаммов бактерий, имеющих зеленоватую окраску, но по другим свойствам похожих на Rhodopseudomonas. Эти микроорганизмы, названные Rh. viridis, не могут быть отнесены к зеленым бактериям, так как содержат иные пигменты. К несерным пурпурным бактериям принадлежит и такой своеобразный микроорганизм, как Rhodomicrobium vannielii. Клетки этих бактерий имеют эллипсовидную форму (1,0—1,2х2,0—2,8 мк). На некоторых стадиях развития подвижны, причем в отличие от других фотосинтезирующих бактерий, по имеющимся описаниям, являются перитрихами. Размножаются почкованием. Поэтому данных бактерий отнесли сначала к порядку Hyphomicrobialis, который включает и нефотосинтезирующие почкующиеся микроорганизмы. Однако недавно показано, что Rh. palustris, Rh. acidophila и Rh. viridis также размножаются почкованием, тогда как у других видов несерных пурпурных бактерий имеет место бинарное деление клеток. Согласно недавнему сообщению Горленко (1969), бактерии, похожие на Rhodomic. vannielii, способны образовывать своеобразные экзоспоры, выдерживающие нагрев при 100° 30 мин. У других фотосинтезирующих бактерий спорообразования до сих пор не наблюдали.

40Цианобактерии (Cyanobacteria) – это тип бактерий, получающих необходимую им энергию через фотосинтез. Их также иногда называют сине-зелеными водорослями, ссылаясь на внешний вид и экологическую нишу этих организмов, однако сейчас термин «водоросли» обычно ограничивается эукариотических представителями группы. Найдены cкамьянили следы цианобактерий (строматолиты) имеют, как считается, возраст до 2,8 миллиардов лет, хотя недавно полученные данные ставят под сомнение это утверждение. Сразу после возникновения, они стали доминирующей группой фотосинтезирующих организмов, продуцируя кислород, углеводороды и другие органические соединения. Именно благодаря этим организмам изменился качественный состав атмосферы Земли, в которой постепенно накопился кислород и стало меньше углекислого газа. Также именно представители этой группы были захвачены в результате ендосимбиозу, став хлоропластами растений и других эукариот, позволяя и им проводить фотосинтез. Цианобактерии – это крупнейшая и важнейшая по влиянию на биосферу группа живых организмов на Земле, составляя 90% живой массы всей биосферы.  Жизненные формы Цианобактерии включают одноклеточные, колониальные и нитчатые формы. Некоторые нитчатые цианофиты (Cyanophytes) формируют дифференцированные клетки, известные как Гетероцисты (heterocysts), специализирующихся на фиксации азота, и спящие клетки или споры, называемые акинеты. Каждая клетка обычно имеет толстые, желатиноподибни клеточные стенки, которые окрашиваются по Граму отрицательно. Средний размер клеток 2 мкм. Отличаются способностью адаптировать состав фотосинтетических пигментов к спектральному составу света, так что их цвет варьирует от ярко-зеленого до темно-синего. 

Движение Цианобактерии не имеют жгутиков, но некоторые из них способны передвигаться вдоль поверхностей с помощью бактериального скольжения. Многие другие также имеют способность к движению, но механизм этого явления до сих пор не имеет объяснения. 

Среда и экология Большинство видов найдено в пресной воде, тогда как другие живите в морях, во влажной почве, или даже на временно увлажненных скалах в аридных зонах. Некоторые вступают в симбиотические отношения с лишайниками, растениями, противостою или губками, и обеспечивают своего симбионта продуктами фотосинтеза. Некоторые живут в мехах лени, обеспечивая камуфляжный цвет. Цианобактерии составляют значительную долю океанического фитопланктона. Способны к формированию толстых бактериальных матов. Некоторые виды токсичны (наиболее изучен токсин – микроцистин, продуцируемый например, видом Microcystis aeruginosa) или условно-патогенные(Anabaena sp.) Главные участники цветения воды, вызывают массовые заморы рыбы и отравления животных и людей, например, при цветении воды в водохранилищах Украины. Цианобактерии являются уникальной экологической группой, которая сочетает способность к фотосинтетической продукции кислорода и фиксации атмосферного азота (у 2 / 3 изученных видов).  Физиология Фотосинтез в цианобактериях обычно использует воду в качестве донора электронов и производит кислород как побочный продукт, однако некоторые, возможно, также используют сульфид водорода, как это происходит среди других фотосинтезирующих бактерий. Углекислота редуцируется, создавая углеводы через цикл Кальвина. В большинстве форм фотосинтезирующие органы находятся в складках клеточной мембраны, называемой тилакоиды. Большое количество кислорода в атмосфере была создана действиями древних цианобактерий. Благодаря их способностям связывать в аэробных условиях, их часто находят как симбионтов с целым рядом других групп организмов, таких как грибки (лишайники), кораллы, папоротника (Azolla), цветочных растений (Gunnera) и т.д. Цианобактерии – единственная группа организмов, которые могут связывать азот и углерод в условиях аэробов, факте, который, возможно, отвечает за их эволюционный и экологический успех.  Цианобактерии обладают полноценным фотосинтетическим аппаратом, характерным для кисневидиляючих фотосинтетиков. Фотосинтетический электронтранспортная цепь включает фотосистему (ФС)-II b6f-цитохромный комплекс и ФС-I. Конечным акцептором электронов служит ферредоксин, донором электронов – вода, расщепляется в системе окисления воды, аналогичной такой системе высших растений. Свитлазбираючи комплексы представлены особыми пигментами – фикобилинами, собранными (как и у красных водорослей) в фикобилисомы. При отключении ФС-II способны к использованию других, нежели вода, экзогенных доноров электронов: восстановленных соединений серы, органических веществ в рамках циклического переноса электронов с участием ФС-I. Однако эффективность такого пути фотосинтеза невелика, и он используется преимущественно для переживания неблагоприятных условий.  Цианобактерии отличает чрезвычайно развитая система внутриклеточных складок цитоплазматичеськои мембраны (ЦПМ) – тилдакоидив; высказаны предположения о возможном существовании у них системы тилакоидов, не связанных с мембраной, что до недавнего времени считалось невозможным у прокариот. Накопленная в результате фотосинтеза энергия используется в темновых процессах фотосинтеза для производства органических веществ из атмосферного CO 2. Большинство цианобактерий – облигатные фототрофы, которые однако способны к непродолжительному существованию за счет расщепления накопленного на свету гликогена в окислительном пентозофосфатном цикле и в процессе гликолиза (достаточность одного гликолиза для поддержания жизнедеятельности подвергается сомнению). Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК) не может использоваться для получении энергии за отсутствия ?-кетоглутаратдегидрогеназы. «Разорванная» ЦТК, в частности, приводит к тому, что цианобактерии отличаются повышенным уровнем экспорта метаболитов в окружающую среду. Фиксация азота обеспечивается энзимом нитрогеназой, который отличается высокой чувствительностью к молекулярному кислороду. Поскольку кислород выделяется при фотосинтезе, в эволюции цианобактерий реализованы две стратегии: пространственного и временного разобщения этих процессов. У одноклеточных цианобактерий пик фотосинтетической активности наблюдается в светлое, а пик нитрогеназной активности – в темное время суток. Процесс регулируется генетически на уровне транскрипции; цианобактерии являются единственными прокариотами, у которых доказано существование циркадных ритмов (причем продолжительность суточного цикла может превышать продолжительность жизненного цикла!) В нитчатых цианобактерий процесс фиксации азота локализован в специализированных терминальных дифференцированных клетках – гетероцистах, отличающихся толстыми клеточными стункамы, которые препятствуют проникновению кислорода. При недостатке связанного азота в среде в колонии насчитывается 5-15% гетероцистах. ФС-II в гетероцистах редуцирована. Гетероцисты получают органические вещества от фотосинтезирующих членов колонии. Накопленный связанный азот накапливается в гранулах цианофицин или экспортируется в виде глутаминовой кислоты. 

Взаимоотношения в хлоропластов Хлоропласты найдены у эукариот (морские водоросли и высшие растения), более вероятно представляют собой уменьшенные ендосимбиотични цианобактерии. Эта ендосимбиотична теория поддерживается структурной и генетической сходством. Первичные хлоропласты найдены среди зеленых растений, где они содержат хлорофилл b, и среди красных морских водорослей и глаукофитив, где ионы содержат фикобилины (phycobilins). Сейчас считается, что эти хлоропласты вероятно имели единое происхождение. Другие морские водоросли вероятно взяли свои хлоропласты из этих форм посредством вторичного ендосимбиозу или еды.  Значение Цианобактерии, по общепринятой версии, явились «творцами» современной кислородсодержащей атмосферы на Земле (согласно другой теории, кислород атмосферы имеет геологическое происхождение), что привело к первой глобальной экологической катастрофе в естественной истории и драматической смене биосферы. Сейчас, будучи в значительной составной частью океанического планктона, цианобактерии стоят в начале большей части пищевых цепей и производят большую часть кислорода (более 90%, но ца цифра признается не всеми исследователями). Цианобактерия Synechocystis стала первым фотосинтезирующим организмом, чей геном был полностью расшифрован (в 1996, Исследовательским институтом Казусы, Япония). В настоящее время цианобактерии служат важнейшими моделдьнимы объектами исследований в биологии. В Южной Америке и Китае бактерии родов Spirulina и Nostoc за недостатка других видов продовольствия используют в пищу, высушивая и готовя муку. Им приписывают целебные и оздоравливающие свойства, которые, однако, в настоящее время не нашли подтверждения. Рассматривается возможное применение цианобактерий в создании замкнутых циклов жизнеобеспечения или как массовой кормовой / пищевой добавки.  Определенные цианобактерии вырабатывают цианотоксины, например, анатоксин-a, анатоксин-as, аплизиатоксин, домоиву кислоту, микроцистин LR, нодуралин R (от Nodularia) или сакситоксин. Как минимум один вторичный метаболит циановирин, имеет активность против ВИЧ. Смотреть гиполиты для примера цианобактерий, живущих в экстремальных условиях.

41) Окислительное фосфорилирование — один из важнейших компонентов клеточного дыхания, приводящего к получению энергии в виде АТФ. Субстратами окислительного фосфорилирования служат продукты расщепления органических соединений — белки, жиры и углеводы. Процесс окислительного фосфорилирования проходит на кристах митохондрий.Однако чаще всего в качестве субстрата используются углеводы. Так, клетки головного мозга не способны использовать для питания никакой другой субстрат, кроме углеводов.Предварительно сложные углеводы расщепляются до простых, вплоть до образования глюкозы. Глюкоза является универсальным субстратом в процессе клеточного дыхания. Окисление глюкозы подразделяется на 3 этапа:1гликолиз; 2 окислительное декарбоксилирование и цикл Кребса; 3 окислительное фосфорилирование.При этом гликолиз является общей фазой для аэробного и анаэробного дыхания.

42) Аэробное дыхание – это окислительный процесс, в ходе которого расходуется кислород. При дыхании субстрат без остатка расщепляется до бедных энергией неорганических веществ с высоким выходом энергии. Важнейшими субстратами для дыхания служат углеводы. Кроме того, при дыхании могут расходоваться жиры и белки.Аэробное дыхание включает два основных этапа:- бескислородный, в процессе, которого происходит постепенное расщепление субстрата с высвобождением атомов водорода и связыванием с коферментами (переносчиками типа НАД и ФАД);- кислородный, в ходе которого происходит дальнейшее отщепление атомов водорода от производных дыхательного субстрата и постепенное окисление атомов водорода в результате переноса их электронов на кислород.На первом этапе вначале высокомолекулярные органические вещества (полисахариды, липиды, белки, нуклеиновые кислоты и др.) под действием ферментов расщепляются на более простые соединения (глюкозу, высшие карбоновые кислоты, глицерол, аминокислоты, нуклеотиды и т.п.) Этот процесс происходит в цитоплазме клеток и сопровождается выделением небольшого количества энергии, которая рассеивается в виде тепла. Далее происходит ферментативное расщепление простых органических соединений.

43) Анаэробное дыхание. Некоторые микроорганизмы способны использовать для окисления органических или неорганических веществ не молекулярный кислород, а другие окисленные соединения, например, соли азотной, серной и угольной кислот, превращающиеся при этом в более восстановленные соединения. Процессы идут в анаэробных условиях, и их называютанаэробным дыханием:

44) Хемосинтез — способ автотрофного питания, при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO₂ служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями или археями. Явление хемосинтеза было открыто в 1887 году русским учёнымС. Н. Виноградским.Необходимо отметить, что выделяющаяся в реакциях окисления неорганических соединений энергия не может быть непосредственно использована в процессах ассимиляции. Сначала эта энергия переводится в энергию макроэнергетических связей АТФ и только затем тратится на синтез органических соединений.Железобактерии (Geobacter, Gallionella) окисляют двухвалентное железо до трёхвалентного.Серобактерии (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) окисляют сероводород до молекулярнойсеры или до солей серной кислоты.Нитрифицирующие бактерии (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) окисляют аммиак, образующийся в процессе гниения органических веществ, до азотистой и азотной кислот, которые,взаимодействуя с почвенными минералами, образуют нитриты и нитраты.Тионовые бактерии (Thiobacillus, Acidithiobacillus) способны окислять тиосульфаты, сульфиты,сульфиды и молекулярную серу до серной кислоты (часто с существенным понижением pH раствора), процесс окисления отличается от такового у серобактерий (в частности тем, что тионовые бактерии не откладывают внутриклеточной серы). Некоторые представители тионовых бактерий являются экстремальными ацидофилами (способны выживать и размножаться при понижении pH раствора вплоть до 2), способны выдерживать высокие концентрации тяжёлых металлов и окислять металлическое и двухвалентное железо (Acidithiobacillus ferrooxidans) и выщелачивать тяжёлые металлы из руд.Водородные бактерии (Hydrogenophilus) способны окислять молекулярный водород, являются умеренными термофилами (растут при температуре 50 °C)Распространение и экологические функцииХемосинтезирующие организмы (например, серобактерии) могут жить в океанах на огромной глубине, в тех местах, где из разломов земной коры в воду выходит сероводород. Конечно же, кванты света не могут проникнуть в воду на глубину около 3—4 километров (на такой глубине находится большинство рифтовых зон океана). Таким образом, хемосинтетики — единственные организмы на земле, не зависящие от энергии солнечного света.С другой стороны, аммиак, который используется нитрифицирующими бактериями, выделяется в почву при гниении остатков растений или животных. В этом случае жизнедеятельность хемосинтетиков косвенно зависит от солнечного света, так как аммиак образуется при распаде органических соединений, полученных за счёт энергии Солнца.Роль хемосинтетиков для всех живых существ очень велика, так как они являются непременным звеном природного круговорота важнейших элементов: серы, азота, железа и др. Хемосинтетики важны также в качестве природных потребителей таких ядовитых веществ, как аммиак и сероводород. Огромное значение имеют нитрифицирующие бактерии, которые обогащают почву нитритами, — в основном именно в форме нитратов растения усваивают азот. Некоторые хемосинтетики (в частности, серобактерии) используются для очистки сточных вод.По современным оценкам, биомасса «подземной биосферы», которая находится, в частности, под морским дном и включает хемосинтезирующих анаэробных метаноокисляющих архебактерий, может превышать биомассу остальной биосферы. ^[1]

45) Биохимия азотфиксации/ Связывание М₂-это восстановительный процесс, и первым его продук том, который можно обнаружить, является аммиак. Процесс восстано вления происходит на ферментном комплексе - нитрогеназе. Нитрогена-за состоит из двух компонентов: белка, в состав которого входят молибден, железо и сера, и белка, содержащего железо и серу. Как сам фермент, так и процесс фиксации N₂ отличаются крайней чувствитель ностью к молекулярному кислороду. Это позволяет понять, почему как у свободноживущих азотфиксирующих бактерий, так и в ткани клубень ков есть особые механизмы, защищающие нитрогеназу от высокого парциального давления кислорода. Регуляция связывания азота. У многих бактерий нитрогеназа обра зуется только тогда, когда она необходима, т. е. в отсутствие подходя щего источника связанного азота. Ионы аммония подавляют синтез ни-трогеназы. У пурпурных и зеленых бактерий под влиянием этих ионов уменьшается также активность уже синтезированного фермента. В регу ляции образования нитрогеназы большую роль, очевидно, играет глу-таминсинтетаза. Глутаминсинтетаза и глутаматсинтаза нужны бакте риям для включения ионов аммония в органические соединения в том случае, если эти ионы присутствуют лишь в низкой концентрации. Эта система обладает высоким сродством к ионам аммония и поддерживает их концентрацию в клетке на низком уровне. Повышение концентрации ионов аммония в окружении клетки (а тем самым и внутри клетки) по давляет образование глутаминсинтетазы, а в результате-и нитроге назы.Перенос генов азотфиксацни («(/-генов). Способность к азотфиксации удается передавать путем прямого межклеточного контакта от одной бактерии к другой. Возможность передачи «(/-генов от Klebsiellapneumoniae к Escherichia coli путем конъюгации, а также факт локализа ции этих генов в плазмиде позволяют надеяться, что в близком буду щем удастся осуществить передачу их другим видам бактерий¹, а может быть, даже эукариотическим организмам. Но поскольку для фиксации азота кроме нитрогеназы нужен еще специфический белок, содержащий железо и серу, а также требуется защита этого фермента от 0₂, по добные эксперименты сопряжены с большими трудностями.

47) азотофиксация — фиксация молекулярного атмосферного азота, диазотрофия. Процесс восстановления молекулы азота и включения её в состав своей биомассы прокариотными микроорганизмами. Важнейший источник азота в биологическом круговороте. В наземных экосистемах азотфиксаторы локализуются в основном в почве.азота связаны прочной тройной ковалентной связью, из-за чего он практически не вступает в реакции окисления-восстановления в нормальных условиях без применения катализаторов и не может использоваться растениями и животными. Микроорганизмы для восстановления азота используют целую серию ферментов (ферредоксин,гидрогеназа), важнейшим из которых является нитрогеназа. За её синтез ответственны так называемые nif-гены, широко распространенные у прокариот (в том числе архебактерий), но не встречающиеся у эукариот. Процесс азотфиксации достаточно энергоёмкий, для ассимиляции 1 молекулы азота требуется не менее 12 молекул АТФ, то есть для использования 1 мг азота анаэробным микроорганизмам требуется около 500 мг сахарозы.Нитрогеназа блокируется молекулярным кислородом, поэтому азотфиксация в основном анаэробный процесс. Однако ряд аэробных бактерий выработал механизмы защиты нитрогеназы от блокирования:

Механизм повышенного уровня дыхания. Azotobacter chroococcum при азотфиксации окисляет часть органического вещества, не запасая выделившейся энергии, а только лишь удаляя этим кислород.

Механизм локализации азотфиксации в гетероцистах характерен для цианобактерий, способных к фотосинтезу с выделением кислорода. Для защиты нитрогеназы от кислорода они имеют особые, лишенные хлорофилла клетки - гетероцисты. Некоторые цианобактерии, не образующие гетероцисты, также способны к азотфиксации. Нитчатая цианобактерияPlectonema boryanum фиксирует азот в микроаэробных условиях (1.5% содержания кислорода в темноте и 0.5% кислорода на свету), нитчатые цианобактерии Symploca и Lyngbya majuscula, а также одноклеточные цианобактерии родов Gloeothece и Cyanothece способны к азотфиксации при отсутствии освещения.

Механизм симбиотической защиты характерен для клубеньковых бактерий. В корнях бобовых продуцируется легоглобин, выполняющий функции защиты от избытка кислорода.Различают три типа азотфиксации:Свободноживущими бактериями самых разнообразных таксономических групп.

Ассоциативная азотфиксация бактериями, находящимися в тесной связи с растениями (в прикорневой зоне или на поверхности листьев) и использующие их выделения (корневые выделения составляют до 30 % продукции фотосинтеза) как источник органического вещества. Азотфиксаторы живут в кишечнике многих животных (жвачные, грызуны, термиты) и человека

Симбиотическая. Наиболее известен симбиоз клубеньковых бактерий (сем. Rhizobiaceae) с бобовыми растениями. Обычно происходит корневое заражение, но известны растения, образующие клубеньки на стеблях и листьях.Созданы бактериальные удобрения (например, нитрагин) для инокуляции (заражения) штаммами клубеньковых бактерий семян бобовых культур, что увеличивает их урожайность. Также для стимулирования процессов азотфиксации полезно вносить в почву небольшие «стартовые» дозы азотных удобрений, в то время как большие их дозы подавляют процесс.

48) Значение микроорганизмов в природе и народном хозяйстве Из всех функций на Земле важное значение микроорганизмов в том, что они участвуют в круговороте веществ в природе, в особенности углерода.  Микроорганизмы участвуют в образовании полезных ископаемых, а также в их добычи. Микроорганизмы вызывают заболевания человека, животных и растений. Портят пищевые продукты, строительные материалы, вызывает коррозию металлов. Микробы разрушают: гранит, древесину и др. материалы. Есть в природе парадокс, чем меньше живой организм, тем он продуктивней.  Микроорганизмы широко используется в различных отраслях народного хозяйства. С помощью микробов получают белки, жиры, углеводы, органические кислоты, ферменты, витамины, антибиотики и другие ценные вещества. Микроорганизмы широко используются и пищевой промышленности. С помощью микробов получают хлеб и хлебопродукты, квас, вино, пиво, различные молочные продукты, колбасы и т.д.Очень хорошо используется в сельском хозяйстве для получения высоких урожаев сельхоз культур и животноводстве.

Строение и классификация микроорганизмов. Бактерии Бактерии составляют обширную группу микроорганизмов. В настоящее время известно более 2400 видов бактерии. Форма бактерий Они бывают различной формы - шаровид­ной, палочковидной и извитой. Шаровидные бактерии носят общее название - кокки. Встречаются они в виде одиночных клеток - микрококки, соединенных попарно - Диплококки, по четыре - тетракокки, в виде цепочек - стрептококки; иногда кокки составляют группировки в виде одиночных пакетов по восемь клеток или из нескольких пакетов - сардины. Они образуют также скопления, напоми­нающие виноградные грозди, - стафилококки. Палочковидные бактерии имеют форму одиночных, соеди­ненных попарно или цепочкой палочек. Соотношение между длиной и толщиной палочек может быть различным.Извитые (изогнутые) бактерии различаются не только по длине и толщине, но и по степени извитости (изогнутости). Па­лочки, изогнутые в виде запятой, называются вибрионами; па­лочки с одним или несколькими завитками - спириллами; длинные палочки с множеством завитков - спирохетами. Размеры большинства бактерий колеблются в пределах 0,5-5 микронов. Микрон равен одной тысячной доле милли­метра и обозначается буквой греческого алфавита ц (ми). Столь незначительные размеры бактерий не позволяют ви­деть их невооруженным глазом. При изучении бактерий, как и других микроорганизмов, исследователи пользуются микроско­пом. Современный оптический микроскоп позволяет вести наблюдения при увеличении в 1000 и более раз. Форма бактериальной клетки и ее размеры не являются по­стоянными. Они могут изменяться в зависимости от условий обитания микроба, а также от возраста микробной клетки.При неблагоприятных условиях среды бактериальная клет­ка может принять резко измененную, уродливую форму. Для выяснения типичных форм и размеров того или иного предста­вителя бактерий создают определенные условия выращивания. Строение бактерий Бактериальная клетка состоит из про­топлазмы, ядра (ядерного вещества) и оболочки. Ядро может быть обособленным от протоплазмы или распределенным в ней в виде ядерного вещества. Протоплазма представляет полужидкую прозрачную живую массу очень сложного химического состава. Она находится в коллоидном состоянии и содержит воду, белки, жиры, мине­ральные вещества и ферменты. Протоплазма у молодых бакте­рий заполняет всю клетку. В протоплазме же старых клеток появляются полости (вакуоли), заполненные клеточным соком (водным раствором органических и минеральных веществ).Помимо обычных веществ в протоплазме могут быть различ­ные включения - жир, углеводы и другие химические соедине­ния, являющиеся запасным питательным материалом.В клетках некоторых бактерий содержатся красящие веще­ства (пигменты). Прилегающий к оболочке слой протоплазмы является более уплотненным, чем остальная масса протоплазмы. Этот слой полупроницаем и играет важную роль в обмене веществ между бактериальной клеткой и средой. Протоплазма очень чувствительна к внешним воздействиям. Она необратимо свертывается уже при температуре выше 60°С, на нее губительно действуют кислотность или щелочность среды, а также ядовитые вещества. Протоплазма способна те­рять воду, т. е. обезвоживаться и, наоборот, впитывать воду – набухать. Большая потеря воды также вызывает свертывание протоплазмы. Ядро большинства бактерий не обособлено от протоплазмы. Ядерное вещество диффузно распределено внутри клетки. Только у некоторых более сложных форм бактерий имеется от­дельно образованное ядро. Настоящие бактерии имеют диффуз­ное ядро.Оболочка придает определенную форму бактериальной клетке, защищает ее от неблагоприятных воздействий и уча­ствует в обмене веществ клетки. Оболочка состоит из азоти­стых соединений и углеводов, близких к крахмалу и гемицеллюлозе. Под микроскопом оболочку рассмотреть обычно не удает­ся. Требуется специальная обработка, чтобы можно было ее увидеть. Молодые клетки имеют тонкую и эластичную оболочку, которая при старении уплотняется и теряет эластичность. Оболочка некоторых бактерий способна ослизняться. Сте­пень ослизнения может зависеть от условий внешней среды. Слизеобразующие бактерии иногда превращают жидкие среды в сплошную слизистую массу. Такое слизеобразование иногда происходит в сахаристых экстрактах при производстве са­хара. Ослизнению подвергаются также многие пищевые продук­ты - мясо, колбасные изделия, рыбопродукты, молочные про­дукты, квашеные овощи и т. д., что может причинить большие убытки.В некоторых случаях слизеобразующие бактерии играют по­ложительную роль. Так, в производстве ацидофилина исполь­зуется слизеобразующая бактерия, придающая этому продукту характерную тягучую консистенцию. Движение бактерий Среди бактерий встречаются подвиж­ные и неподвижные формы. Движение бактерий происходит обычно при помощи так называемых жгутиков. Некоторые из­витые бактерии, не имеющие жгутиков, передвигаются путем изгибания тела. Жгутики бактерий определяют подвижность бактериальной клетки. Жгутики представляют собой тонкие нити, берущие начало от цитоплазматической мембраны, имеют большую длину, чем сама клетка. Толщина жгутиков 12-20 нм, длина 3-15 мкм. Жгутики состоят из белка - флагеллина (от flagellum – жгутик).  Расположение жгутиков на теле бактерии может быть раз­личным: один жгутик на конце тела (бактерии-монотрихи), пучок жгутиков на конце тела (бактерии-лофотрихи), жгутики расположены по всей поверхности тела (бактерии-перитрихи) у кишечной палочки, протея и др. Лофотрихи имеют пучок жгутиков на одном из концов клетки. Амфитрихи имеют по одному жгутику или пучку жгутиков на противоположных концах клетки.Характер движения определяется характером жгутования. Бактерии с полярно расположенными жгутиками движутся по прямой, только иногда делая отклонения в сторону в виде лег­ких колебательных движений. Движение бактерий, имеющих жгутики по всему телу, носит беспорядочный характер, проис­ходит в виде оживленного кувыркания. Скорость перемещения у разных бактерий различна. Наибо­лее подвижным считается холерный вибрион, который за 1 се­кунду проходит расстояние, в 15 раз превышающее длину его тела. Большая же часть бактерий за 1 секунду перемещается на расстояние, близкое длине их тела. На подвижность бактерий очень сильное влияние оказы­вают условия внешней среды. Размножение бактерий Размножение бактерий происходит путем деления клетки пополам. Перегородка, образующаяся при делении вегетативной клетки, у шаровидных бактерий мо­жет проходить по любому из диаметров клетки; у палочковид­ных и извитых бактерий перегородка делит тело поперек; деле­ние спирохет может происходить вдоль тела бактерии.Скорость деления бактериальной клетки при благоприятных условиях очень велика и составляет около 30 минут. Вновь образовавшиеся из одной две клетки через следующие 30 ми­нут, в свою очередь, образуют четыре клетки и т. д. Если бы все бактерии остались живыми, то через сутки они сплош­ным слоем покрыли бы весь земной шар. Однако этого не про­исходит, поскольку большая часть бактерий погибает вследствие неблагоприятных условий внешней среды: недостатка питания и влаги, колебаний температуры. И все же нет такого места на земле, нет такого предмета, которые оказались бы не обсемененными различными бактериями. Несмотря на массовую гибель бактерий, незначительная часть их, сохранившись, при благоприятных условиях вновь создает чудовищное по своему количеству потомство. Стоит бактериям попасть на пищевые продукты, которые являются для них питательной средой, как вскоре эти продукты окажутся испорченными вследствие массо­вого размножения на них микроорганизмов. Поэтому очень важно при переработке и хранении пищевых продуктов создать такие условия, которые оказались бы неблагоприятными для бактерий и предотвратили их массовое размножение. С этой целью применяют низкие и высокие температуры, высушивание, (удаление влаги из продукта) и ряд других факторов, неблаго­приятно действующих на бактерии

49) Сферы применения микроорганизмов

Микроорганизмы и продукты их жизнедеятельность в настоящее время широко используется в промышленности, сельском хозяйстве, медицине.

История применения микроорганизмовЕще за 1000 лет до нашей эры римляне, финикийцы и люди других ранних цивилизаций извлекали медь из рудничных вод или вод, просочившихся сквозь рудные тела. В XVII в. валлийцы в Англии (графство Уэльс) и в XVIII в. испанцы на месторождении Рио-Тинто применяли такой процесс «выщелачивания» для получения меди из содержащих ее минералов. Эти .древние горняки и не подозревали, что в подобных процессах экстракции металлов активную роль играли бактерии. В настоящее время этот процесс, известный как бактериальное выщелачивание, применяется в широких масштабах во всем мире для извлечения меди из бедных руд, содержащих этот и другие ценные металлы в незначительных количествах. Биологическое выщелачивание применяется также (правда, менее широко) для высвобождения урана. Проведены многочисленные исследования природы организмов, участвующих в процессах выщелачивания металлов, их биохимических свойств и возможностей применения в данной области. Результаты этих исследований показывают, в частности, что бактериальное выщелачивание может широко использоваться в горнодобывающей промышленности и, по всей видимости, сможет полностью удовлетворить потребности в энергосберегающих, не оказывающих вредного влияния на окружающую среду технологиях. Несколько менее известно, но столь же важно использование микроорганизмов в горнодобывающей промышленности для извлечения металлов из растворов. Некоторые прогрессивные технологии уже включают биологические процессы для получения металлов в растворенном состоянии или в виде твердых частиц «из моечных вод, остающихся от переработки руд. О способности микроорганизмов накапливать металлы известно уже давно, и энтузиасты издавна мечтали об использовании микробов для получения ценных металлов из морской воды. Проведенные исследования рассеяли некоторые надежды и в значительной степени определили области применения микроорганизмов. Извлечение металлов при их участии остается многообещающим способом дешевой обработки загрязненных металлами промышленных стоков, а также экономичного получения ценных металлов.Давно известно и о способности микроорганизмов синтезировать полимерные соединения; в самом деле, большинство компонентов клетки — это полимеры. Однако на сегодняшний день менее 1% всего количества полимерных материалов производит микробиологическая промышленность; остальные 99% получают из нефти. Пока биотехнология не оказала решающего влияния на технологию полимеров. Возможно, в будущем с помощью микроорганизмов удастся создавать новые материалы специального назначения.Следует отметить еще один важный аспект применения микроорганизмов в химическом анализе - концентрирование и выделение микроэлементов из разбавленных растворов. Потребляя и усваивая микроэлементы в процессе жизнедеятельности, микроорганизмы могут селективно накапливать некоторые из них в своих клетках, очищая при этом питательные растворы от примесей. Например, плесневые грибы применяют для избирательного осаждения золота из хлоридных растворов.Современные сферы примененияМикробная биомасса используется как корм скоту. Микробная биомасса некоторых культур используется в виде разнообразных заквасок, которые применяются в пищевой промышленности. Так приготовлении хлеба, пива, вин, спирта, уксуса, кисломолочных продуктов сыров и многих продуктов. Другое важное направление-это использование продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. Продукты жизнедеятельности по природе этих веществ и по значимости для продуцента можно разделить на три группы.1 группа - это крупные молекулы с молекулярной массой. Сюда относятся разнообразные ферменты (липазы и т.д.) и полисахариды. Использование их чрезвычайно широка - от пищевой и текстильной промышленности до нефтедобывающей.2 группа - это первичные метаноболиты, к которым относится вещества, необходимые для роста и развития самой клетки: аминокислоты, органические кислоты, витамины и другие.3 группа - вторичные метаноболиты. К ним относится: антибиотики, токсины, алкалоиды, факторы роста и др. Важное направление биотехнологии - использовании микроорганизмов как биотехнических агентов для превращения или трансформации некоторых веществ, очистки вод, почв или воздуха от загрязнителей. Также в добыче нефти микроорганизмы играют важную роль. Традиционным способом из нефтяного пласта извлекается не более 50% нефти. Продукты жизнедеятельности бактерий, накапливая в пласте, способствуют вытеснения нефти и более полному выходу её на поверхность.Огромная роль микроорганизмов в создании поддержании и сохранении почвенного плодородия. Они принимают в участии в образовании почвенного перегноя - гумуса. Применяются в повышении урожайности сельскохозяйственных культур.В последние годы началось развиваться ещё одно принципиально новое направление биотехнологии - бесклеточная биотехнология.Селекция микроорганизмов основана на том, что микроорганизмы приносят огромную пользу в промышленности, в сельском хозяйстве, в животном и растительном мире.Другие сферы примененияВ медицинеТрадиционные методы производства вакцин основаны на применении ослабленных или убитых возбудителей. В настоящее время многие новые вакцины (например, для профилактики гриппа, гепатита В) получают методами генной инженерии. Противовирусные вакцины получают, внося в микробную клетку гены вирусных белков, проявляющих наибольшую иммуногенность. При культивировании такие клетки синтезируют большое количество вирусных белков, включаемых впоследствии в состав вакцинных препаратов. Более эффективно производство вирусных белков в культурах клеток животных на основе технологии рекомбинантных ДНК. В нефтедобыче:В последние годы получают развитие методы увеличения нефтеотдачи с применением микроорганизмов. Их перспектива связана, в первую очередь, с простотой реализации, минимальной капиталоемкостью и экологической безопасностью. В 1940 - х годах во многих нефтедобывающих странах были начаты исследования по применению микроорганизмов для интенсификации притока в добывающих скважинах и восстановления приемистости нагнетательных скважин.

В пищевой и хим. промышленности:К наиболее известным промышленным продуктам микробного синтеза относятся: ацетон, спирты (этанол, бутанол, изопропанол, глицерин), органические кислоты (лимонная, уксусная, молочная, глюконовая, итаконовая, пропионовая), ароматизаторы и вещества, усиливающие запахи (глутамат натрия). Спрос на последние постоянно увеличивается из-за тенденции к употреблению малокалорийной и растительной пищи, для придания вкусу и запаху пищи разнообразия. Ароматические вещества растительного происхождения можно производить путём экспрессии генов растений в клетках микроорганизмов.

52) Санитарная микробиология изучает микрофлору окружающей среды с целью исследования всех ее объектов (почвы, воды, воздуха, пищевых продуктов и др.) как возможных источников и факторов передачи инфекционных заболеваний. Она тесно связана с медицинской микробиологией, гигиеной, эпидемиологией, экологией. В ее задачи входят: гигиеническая оценка всех объектов внешней среды; разработка методов выявления и идентификации патогенных и условно-патогенных микроорганизмов; нормирование допустимого количества представителей различных родов и видов, контроль исполнения установленных нормативов. В функции санитарных врачей входит постоянное наблюдение за санитарным режимом лечебных учреждений, аптек и производственных предприятий различного профиля, разработка методов и средств оздоровления объектов окружающей среды и оценка их эффективности. Санитарное состояние объектов внешней среды определяют по двум основным показателям:

общее микробное число – общее количество микроорганизмов в единице объема или массы исследуемой среды;

санитарно-показательные микроорганизмы – косвенный показатель возможного присутствия патогенных микроорганизмов, которые попадают во внешнюю среду из организмов человека, животных и птиц. Для разных объектов внешней среды выбраны определенные виды Санитарная микробиология - раздел медицинской микробиологии, изучающий микроорганизмы, содержащиеся в окружающей среде и способные оказывать неблагоприятное воздействие на состояние здоровья человека. Она разрабатывает микробиологические показатели гигиенического нормирования, методы контроля за эффективностью обеззараживания объектов окружающей среды, а также выявляет в объектах окружающей среды патогенные, условно-патогенные и санитарно-показательные микроорганизмы.

Обнаружение патогенных микроорганизмов позволяет дать оценку эпидемиологической ситуации и принять соответствующие меры по борьбе и профилактике инфекционных заболеваний.

Условно-патогенные микроорганизмы могут попадать в продукты питания, быстро размножаться с накоплением большого количества микробных клеток и их токсинов, вызывая пищевые отравления микробной этиологии. Санитарно- показательные микроорганизмы используют в основном для косвенного определения возможного присутствия в объектах окружающей среды патогенных микроорганизмов, они непосредственно могут свидетельствовать о загрязнении объекта выделениями человека и животных, содержащими микроорганизмы. Например, возбудители кишечных инфекций имеют общий путь выделения (с фекалиями) с такими санитарно-показательными бактериями, как бактерии группы кишечной палочки - БГКП (в эту группу, кроме кишечной палочки, входят сходные по свойствам бактерии рода Citrobacter, Enterobacter, Klebsiella), энтерококки, клостридии перфрингенс; возбудители воздушно- капельных инфекций имеют общий путь выделения с бактериями, постоянно обитающими на слизистой оболочке верхних дыхательных путей, выделяющимися в окружающую среду при кашле, чиханье, разговоре. В связи с этим в качестве санитарно-показательных бактерий для воздуха закрытых помещений предложены гемолитические стрептококки и золотистые стафилококки.

Загрязненность почвы, воды, воздуха, продуктов питания и других объектов выделениями человека или животных определяют путем количественного учета санитарно-показательных микроорганизмов. В воздухе регистрируют количество золотистого стафилококка и стрептококков, в воде - кишечной палочки, БГКП, энтерококка, в почве - кишечной палочки, БГКП, клостридий перфрингенс, в продуктах питания - кишечной палочки, БГКП, энтерококка, золотистого стафилококка, протея. На основании количественного выявления санитарно-показательных микроорганизмов вычисляются коли-титр, перфрингенс-титр, титр энтерококка и т.д. Так, например, коли-титр или титр энтерококка воды - это наименьшее количество воды, в котором определяется кишечная палочка или энтерококк. Показателем загрязненности воды является также коли-индекс - число кишечных палочек в 1 л воды.

Часто вместо коли-титра определяются титр БГКП, к которым относят все грамотрицательные палочки, сбраживающие с образованием кислоты и газа лактозу или глюкозу при температуре 37±0,5 °С в течение 24-48 ч и не обладающие оксидазной активностью. Наиболее часто этот показатель применяют как индикатор фекального загрязнения воды. При бактериальном загрязнении воды свыше допустимых норм следует провести дополнительное исследование на наличие бактерий - показателей свежего фекального загрязнения. К таким бактериям относят кишечную палочку, способную расщеплять лактозу до кислоты и газа при температуре 43-44 °С в присутствии ингибиторов роста (борная кислота) и не растущую на цитратной среде. О свежем фекальном загрязнении свидетельствует также выявление энтерококка. На старое фекальное загрязнение указывают отсутствие БГКП и наличие определенного количества клостридий перфрингенс, т. е. наиболее устойчивых спорообразующих бактерий.

Кроме определения патогенных, условно-патогенных и санитарно-показательных микроорганизмов, в практике санитарно- микробиологических исследований используется определение микробного числа, т. е. общего количества микроорганизмов в определенном объеме или определенной массе исследуемого материала (вода, почва, продукты питания, лекарственная форма и др.).

Санитарный надзор за состоянием объектов общественного питания, аптек, лечебных и детских учреждений осуществляется исследованием смывов с рук персонала, посуды, поверхности столов, оборудования и др. Смыв высевают на различные питательные среды для определения микробной обсемененности, наличия БГКП, патогенных энтеробактерий, золотистого стафилококка, грибов рода Candida и энтеровирусов.

53-55) Микрофлора воды и методы ее изучения

Вода также как и почва представляет собой естественную среду обитания микроорганизмов. Это обусловлено тем, что в ней находятся органические и минеральные вещества – остатки растений, останки позвоночных и беспозвоночных животных. Численность микроорганизмов зависит от ряда факторов: климато-географических, температурных, аэрации, освещенности, скорости течения, глубины, солености, показателей рН водоема и др. Содержание микробов в 1 мл воды открытых водоисточников варьирует от десятков и сотен до десятков миллионов. Наибольший процент водных микроорганизмов составляют сапрофитные представители родов Micrococcus, Sarcina, Pseudomonas, Clostridium, Proteus, а также дрожжи и плесневые грибы. Среди них присутствуют пигментообразующие и флюоресцирующие бактерии. Вместе с тем, в воде нередко находятся и патогенные микроорганизмы, которые попадают туда с различными стоками. В таких стоках может содержаться почвенная микрофлора, испражнения людей, животных и птиц. Нередко патогенные микробы попадают в водоемы при купании, стирке белья, водопое скота. Во время дождей, особенно обильных, в водоемы могут стекать потоки с участков земли, занятых под посевы сельскохозяйственных культур.

Для патогенных микроорганизмов вода – неблагоприятный биотоп для роста и размножения. Однако некоторые из них в течение длительного времени сохраняют жизнеспособность, не теряя патогенности, и могут стать причиной инфекционных заболеваний. . Было установлено, что холерный вибрион может даже размножаться в теплой прибрежной воде, богатой органическими веществами и имеющей щелочной рН. . Известно, что водным путем передаются брюшной тиф, бактериальная и амебная дизентерия, холера, лептоспироз, полиомиелит, гепатиты А и Е и ряд других болезней. При санитарно-бактериологическом исследовании воды определяют

- общее микробное число (общее количество микроорганизмов в 1 мл),

- наличие патогенных микроорганизмов,

- количество БГКП как показатель степени фекального загрязнения,

Дополнительно определяют титр Clostridium perfringens, индекс бактериофага и цисты лямблий. Наличие патогенных микроорганизмов определяют по эпидемиологическим показателям.Исследованию подлежат: питьевая вода (водопроводная, колодезная, из артезианских скважин), вода открытых водоемов (реки, озера), плавательных бассейнов, а также сточные воды. Допустимое содержание отдельных видов микроорганизмов в различных водоисточниках регламентируется ГОСТ ом (государственным стандартом).

Микрофлора почвы и методы ее изучения

Почва служит благоприятной средой для развития и накопления многих видов бактерий, грибов, вирусов, простейших и представляет собой трехфазную систему, включающую почвенный воздух, почвенную влагу, минеральные и органические вещества. Вода и вещества, растворенные в ней, образуют почвенный раствор, в котором развивается большая часть всех микроорганизмов. Представители почвенной микрофлоры обитают в водных и коллоидных пленках, обволакивающих почвенные частицы.

Растительные и животные остатки, попавшие в почву, служат источником мертвых органических веществ, необходимых для питания почвенных микроорганизмов. В ризосфере (прикорневой зоне) и ризоплане (на поверхности корней), где также обитают микробы, между ними и растениями формируются особые взаимоотношения. Ряд веществ, продуцируемых растениями, а также живая масса корней представляют собой хороший питательный субстрат.

Из минеральных веществ в почве присутствуют нитраты и нитриты, карбонаты, бикарбонаты, сульфаты, хлориды, соединения железа, алюминия, марганца и др. Почвенные микроорганизмы осуществляют важнейшую функцию – минерализацию сложных органических соединений, превращая их в формы, доступные для растений, и при этом очищая внешнюю среду от отходов, поступающих в результате жизнедеятельности животных и людей. Одновременно с разложением органических остатков микроорганизмы-автотрофы синтезируют органические соединения собственных клеток и таким образом создают в почве запасы витаминов, аминокислот и др., которые попадают в оборотный капитал природы после их гибели. В почве формируются сообщества (ценозы) с разнообразным видовым и количественным составом микроорганизмов. В богатых органикой почвах количество бактерий может достигать нескольких миллиардов в 1г. Значительно меньше в почве актиномицетов, Их в 1г не более 10 млн. Грибы представлены в различных почвах в количестве от нескольких сотен тысяч до нескольких миллионов в 1г. Содержание простейших в том же объеме обычно не превышает нескольких тысяч. Наличие большого количества микроорганизмов в почве служит косвенным показателем ее плодородия. Наиболее заселенными являются черноземные, каштановые и сероземные почвы. Состав микрофлоры определяется климатическими, почвенно-географическими условиями и зависит от комплекса факторов – содержания источников питания, влажности, рН, аэрации, структуры почвы, способов обработки, взаимоотношений между микроорганизмами и др.

Основную массу почвенных микроорганизмов составляют сапрофитные и лишь незначительное количество приходится на долю патогенных видов.

Санитарное состояние почвы оценивают на основании нескольких показателей:

1 – содержания общего количества микроорганизмов (общее микробное число),

2 - наличия санитарно-показательных микроорганизмов.

Для решения ряда агротехнических вопросов проводят определение общего количества микроорганизмов, участвующих в различных процессах превращения азота и углеродсодержащих веществ (аммонифицирующих, азотфиксирующих, целлюлозоразрушающих и др.). Например, перед внесением пестицидов обязательно определяют видовой и количественный состав почвенной микрофлоры.

Для почвы санитарно-показательными организмами служат бактерии группы кишечной палочки (БГКП или колиформные), фекальные энтерококки, Clostridium perfringens, термофильные бактерии, Proteus spp.

Патогенные микроорганизмы выявляют в объектах внешней среды чаще всего для того, чтобы оценить эпидемиологическую ситуацию и принять необходимые меры для ликвидации источников инфекции. Следует отметить, что неспорообразующие микроорганизмы относительно быстро погибают во внешней среде, не находя там подходящих условий для жизнедеятельности. Однако даже кратковременное их пребывание может стать причиной ряда инфекций. Так, возбудители брюшного тифа, лептоспироза и др., попадающие в почву с выделениями человека и животных, сохраняются в течение нескольких недель и даже месяцев. Шигеллы – возбудители бактериальной дизентерии не теряют патогенности, выживая в почве до 3-4 мес. Наибольшей устойчивостью во внешней среде обладают микроорганизмы, образующие споры, которые сохраняют жизнеспособность на протяжении десятилетий и даже столетий. Например, в зонах активного земледелия почву исследуют на содержание в ней спор возбудителей столбняка, чтобы провести своевременно профилактику лиц, работающих в земледелии.