Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Микробиология. Учебное пособие
.pdf
Е.В. Масловская
МИКРОБИОЛОГИЯ
Учебное пособие
Москва
Ай Пи Ар Медиа
2023
УДК 579
ББК 28.4
М31
Автор:
Масловская Е.В. — канд. биол. наук, доц. кафедры медицинской физики
Инженерно-физического института биомедицины
Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ»
Рецензент:
Сосина М.А. — канд. биол. наук, науч. сотр. Центра коллективного
пользования Института биологии развития им. Н.К. Кольцова РАН
Масловская, Елена Владимировна.
М31 Микробиология : учебное пособие / Е.В. Масловская. — Москва : Ай
Пи Ар Медиа, 2023. — 100 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-1870-9
Учебное пособие состоит из взаимосвязанных частей: основы общей микробиологии, промышленная и санитарная микробиология. Изложены основные
сведения о прокариотных микроорганизмах: строении и химическом составе клетки, систематике, питательных средах, необходимых для выращивания и идентификации микроорганизмов, особенностях энергетического обмена. Кратко описаны методы культивирования и масштабирования микроорганизмов в лабораторных
и промышленных условиях.
Подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государственного стандарта высшего образования.
Учебное пособие предназначено для студентов, обучающихся по укрупненной группе направлений подготовки 18.00.00 «Химическая технология», изучающих дисциплину «Микробиология». Издание может быть использовано студентами других специальностей и направлений подготовки, учебными планами
которых предусмотрено изучение указанного курса.
Учебное электронное издание
ISBN 978-5-4497-1870-9 © Масловская Е.В., 2023
© Оригинал-макет, оформление.
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2023
Учебное издание
Масловская Елена Владимировна
Редактор Г.И. Иванова
Технический редактор, компьютерная верстка Н.А. Дорофеева
Корректор Г.И. Иванова
Обложка Я.А. Кирсанов, С.С. Сизиумова, фотобанк «Лори»
Подписано к использованию 17 .11.2022. Объем данных 7 Мб.
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа»
8 800 555 22 35 (бесплатный звонок по России)
E-mail: sale@iprmedia.ru
СОДЕРЖАНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ ..................................................................................... 5
ПРЕДИСЛОВИЕ ........................................................................................................ 6
1. ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ ........................................................................... 8
1.1. Методы микробиологии ...................................................................................... 8
1.2. Систематика микробов. Классификация бактерий ......................................... 10
1.3. Приготовление препарата для микроскопического исследования ............... 14
1.4. Морфологические типы бактерий .................................................................... 17
1.5. Химический состав прокариотической клетки ............................................... 20
1.6. Структурная организация бактериальной клетки ........................................... 22
1.7. Питательные среды. Классификация питательных сред ................................ 37
1.8. Приготовление питательных сред .................................................................... 39
2. ПРОМЫШЛЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ .................................................. 44
2.1. Размножение бактерии. Способы культивирования.
Фазы развития бактериальной популяции .............................................................. 44
2.2. Задачи промышленной микробиологии ........................................................... 54
2.3. Ферментация ....................................................................................................... 55
2.4. Стадии и этапы биотехнологического процесса ............................................. 56
2.5. Классификация ферментативных процессов ................................................... 57
2.6. Биореакторы (ферментеры) ............................................................................... 58
2.7. Смешанное культивирование ............................................................................ 64
2.8. Бродильное производство.................................................................................. 6 5
3. САНИТАРНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ ............................................................ 78
3.1. Микробиота окружающей среды.
Санитарно-показательные микроорганизмы .......................................................... 78
3.2. Санитарная микробиология воды ..................................................................... 80
3.3. Санитарная микробиология почвы ................................................................... 81
3.4. Санитарная микробиология воздуха ................................................................ 83
4. ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ КОНТРОЛЯ ................................................... 84
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ................................................................................... 100
4
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АДФ — аденозиндифосфат
АГ — антигены
АТ — антитела
АТФ — аденозинтрифосфат
БГКП — бактерии группы кишечной палочки
ВДП — воздушно-дыхательные пути
Гр — Грам
ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота
МКБ — молочнокислые бактерии
МПА — мясопептонный агар
МПБ — мясопептонный бульон
НАДН
+
— никотинамидадениндинуклеотид восстановленный
ПВК — пировиноградная кислота
РНК — рибонуклеиновая кислота
рРНК — рибосомальная рибонуклеиновая кислота
СПМ — санитарно-показательные микроорганизмы
УФ — ультрафиолет
Ф — фосфорная кислота
ЦПМ — цитоплазматическая мембрана
ЭМП — Эмбдена — Мейергофа — Парнаса
рН — показатель активности ионов водорода
5
ПРЕДИСЛОВИЕ
Микробиология — это один из разделов биологии, изучающий наиболее
мелких представителей живого мира. Ее формирование как науки происходило
в течение нескольких веков и долгое время продолжалось эмпирическим путем.
В настоящее время микробиология имеет несколько отраслей и направлений
развития, самые перспективные из которых связаны с молекулярными и гене-
тическими методами.
В учебном пособии «Микробиология» рассматриваются следующие раз-
делы:
1. Общая микробиология — наука, изучающая строение, жизнедеятель-
ность и экологию микроорганизмов (бактерии, грибы, простейшие, вирусы). По
своей сути микробиология является биологической фундаментальной наукой.
2. Промышленная микробиология изучает общие и частные вопросы
микробиологического синтеза биологически активных веществ: белка, амино-
кислот, нуклеиновых кислот, витаминов, кислот, спиртов, стероидов, гормонов
и др., а также вопросы технологии их производства. Важное место в техничес-
кой микробиологии занимает использование микроорганизмов в пищевой про-
мышленности, в производстве молочных продуктов, вина, хлеба и др., в произ-
водстве кормовых дрожжей, а также изучение микробиологии пищевых про-
дуктов. Техническая микробиология изучает вопросы биодеградации техниче-
ских материалов и способов их предохранения от действия микроорганизмов.
3. Санитарная микробиология изучает микрофлору окружающей среды
(в том числе патогенные бактерии и вирусы) и вызываемые ее жизнедеятельно-
стью процессы, которые могут непосредственно или косвенно оказывать небла-
гоприятное влияние на здоровье людей и окружающую среду.
Для закрепления материала предложены тестовые задания по пройденным темам для контроля знаний.
В результате освоения дисциплины студент будет знать:
- особенности строения бактерий и функции их отдельных структур;
- пищевые потребности микроорганизмов;
- роль прокариот в экосистемах и биосфере в целом, а также в народном
хозяйстве и медицине;
6
- теоретические и практические основы современной пищевой биотехно-
логии;
- суть понятий асептика, антисептика, дезинфекция;
- назначение и принципы работы оборудования микробиологической ла-
боратории;
- основные требования к подготовке лабораторной посуды;
- основные закономерности, особенности фаз роста при периодическом
и непрерывном культивировании микроорганизмов;
- основные технологические этапы получения белка, производства вита-
минов, ферментов, антибиотиков, органических кислот.
Студент научится применять базовые знания о разнообразии микроор-
ганизмов в практической и профессиональной деятельности, определять и опи-
сывать морфологию клеток, характер роста культуры, результаты окраски, не-
которые физиологические признаки, используемые при идентификации бакте-
рий, проводить простейшие микробиологические исследования;
Студент приобретет навыки:
- владения методами культивирования, микроскопирования, таксономи-
ческих исследований микроорганизмов;
- приготовления препаратов микроорганизмов для микроскопических ис-
следований и их окраски по Граму.
7
1. ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Микробиология (греч. micros — малый, bios — жизнь, logos —учение) —
наука о морфологии, физиологии, генетике и жизнедеятельности микроорга-
низмов.
В науке выделяют несколько подразделов. По объекту исследования мик-
робиология делится на общую и частную. При рассмотрении прикладных це-
лей можно выделить медицинскую (инфекционная, санитарная, фармацевтиче-
ская, эпидемиологическая), а также биотехнологическую, промышленную,
ветеринарную, почвенную, морскую, космическую и сельскохозяйственную.
Общая микробиология изучает особенности строения и жизнедеятельно-
сти микроорганизмов, их экологию.
Частная микробиология изучает отдельных представителей данной
группы организмов.
Медицинская микробиология — очень обширная наука. В специфику
изучения данной области входят патогенные для человека микроорганизмы,
а также их поведение в окружающей среде и совместное взаимодействие. К ме-
дицинской микробиологии относят разработку диагностики и средств профи-
лактики (терапии) заболеваний. Она подразделяется на более узкие области
изучения микробов.
Промышленная микробиология — это отдельная самостоятельная об-
ласть, тесно сотрудничающая с биотехнологией, которая также является частью
микробиологии. Ветеринарная и сельскохозяйственная имеют точки пересе-
чения. Особый интерес в последние годы вызывает космическая микробиология.
Существуют разные методы изучения данной науки.
1.1. МЕТОДЫ МИКРОБИОЛОГИИ
Существует несколько методов изучения микробиологии:
1. Микроскопический — изучение микробов с помощью микроскопиро-
вания в окрашенном и неокрашенном (нативном) виде.
2. Микробиологический (бактериологический, культурный) — посев ма-
териала на питательные среды для выделения чистой культуры и определения
ее вида (идентификации). Культурой в микробиологии называют совокупность
микроорганизмов. Чистая культура — скопление микробов одного вида, вы-
ращенных на питательной среде.
8
3. Экспериментальный (биологический) — заражение микробами раз-
Сходства с другими
Микроорганизмы, как и другие
Большинство микроорганизмов измеряется микромет-
личных видов лабораторных животных в целях изучения воздействия предста-
вителя микромира на макробиологический объект. Метод позволяет:
- выделить чистую культуру микробов, плохо растущих на питательных
средах;
- изучить болезнетворные свойства микроба;
- получать иммунобиологические препараты для специфической профи-
лактики, диагностики и лечения.
4. Иммунологический (в диагностике инфекций) — изучение ответных
специфических реакций макроорганизма на контакт с микробами.
Выделяют 2 разновидности метода: серологический метод и аллергиче-
ский метод.
Серологический метод основан на выявлении образующихся антител
(АТ) в крови или других биологических жидкостях с помощью известных мик-
робных антигенах (АГ) (диагностикумов). Аллергический метод основан на
выявлении повышенной чувствительности (аллергии) к повторному поступле-
нию в организм микробного аллергена. Наличие иммунного ответа (в виде АТ
или аллергии) свидетельствует о предшествующей встрече с данным микроор-
ганизмом: предположительно, человек переболел соответствующей инфекцией
раньше, был вакцинирован или болен в настоящее время.
Представители микромира имеют как сходства, так и различия относи-
тельно более крупных организмов (табл. 1).
Таблица 1
Особенности микроорганизмов относительно других
представителей живой природы
организмами
Отличия от других организмов
представители, в своем составе
имеют одинаковые химические
элементы
рами (микронами) 10-3. Существуют и более крупные
представители, к которым относят простейших. Их раз-
меры не превышают 100 мкм. Если рассматривать виру-
сы, то их размеры колеблются в пределах 25–450 нм
9
Сходства с другими
организмами
Состоит из макромолекул, харак-
Более простое строение: нет оформленного ядра, орга-
Большинство биохимических
Ареал распространения очень обширный. Микроорга-
–
Обладают высокой скоростью изменчивости (таким об-
–
Микробы обладают высокой скоростью адаптации к из-
Отличия от других организмов
терных для представителей мак-
ромира (углеводы, нуклеиновые
кислоты, белки и т.д.)
процессов и обеспечение энергией
происходит как и у остальных жи-
вых существ
ноидов
низмы обитают во всех средах, при этом отличаются
огромной численностью популяции. В биосфере микро-
организмы занимают значительную часть, превосходя
по биомассе представителей царства растений и живот-
ных. В круговороте веществ и энергии являются ключе-
вым элементом
разом формированию устойчивости к лекарственным
препаратам), т.е. имеют высокое генетическое разнооб-
разие
меняющимся условиям обитания и отличаются крайне
высокими темпами размножения, а также быстрым об-
меном веществ между микробной клеткой и окружаю-
щей средой
1.2. СИСТЕМАТИКА МИКРОБОВ. КЛАССИФИКАЦИЯ БАКТЕРИЙ
Для описания микроорганизмов используется такое понятие как систематика. Это наука, занимающаяся принципами классификации каких-либо биоло-
гических объектов. Микроорганизмы систематизируются в зависимости от про-
исхождения и биологического сходства. В обязательном порядке учитываются
родственные связи между микроорганизмами, проводится всестороннее описа-
ние видов организмов. По этим и другим признакам представителей микромира
объединяют в таксоны (рис. 1) — классификационные единицы по уровню
родственных отношений. Таксономия — это раздел систематики, изучающий
принцип классификации микроорганизмов.
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]