Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
микробиология.docx
Скачиваний:
174
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
162.29 Кб
Скачать
  1. Предмет и задачи микробиологии. Основные этапы в развитии микробиологии.

Микробиология – это наука изучающая бесконечно малые живые организмы(микрос и логос /малый и учение) Предмет изучения: строение, жизнедеятельность, закономерности и условия развития микроорганизмов, использование их полезных свойств и устранение вредных.Микроорганизмы: бактерии, водоросли, дрожжи, грибы, простейшие вирусы, фаги

Большинство – одноклеточные, но имеются и многоклеточные и формы не имеющие клеточного строения. (размеры микроорг. в 1мкм, размеры их внутр. структур 1нм)Этапы развития (Морфологический, Физиологический, Современный)

Морфологический (17 век)- Открытие в 1676г. ^ Антонием ван Левенгуком; изготовление линз, увеличивающих в 200-300 раз. Описал и зарисовал многие микроорганизмы, обнаруженные в различных настоях, в колодезной воде, на мясе и др. объектах. Назвал микробы «анималькулюсами».

Физиологический –(вт. Половина 19 века)

Луи Пастер (1822-1895) французский ученый-химик; основоположник микробиологии, иммунологии, биотехнологии, асептики и антисептики; открыл возбудителей сибирской язвы, фурункулёза; разработал вакцины против сибирской язвы, бешенства, куриной холеры; показал, что микробы различаются не только внешним видом, но и характером жизнедеятельности; они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах, на которых развиваются; он изучал различные виды брожения (спиртовое, маслянокислое), доказал существование анаэробных организмов

Роберта Коха (1843-1910). Им были введены в практику плотные питательные среды для выращивания микробов; это позволило разработать методы выделения (изолирования) микробов в «чистые культуры». Ввел окраску анилиновыми красителями. Микрофотографии. Изучал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза, холеры и др. заразных болезней; Сформулировал триаду Коха-Генле: найди, докажи, уничтожь. В 1905 – нобелевская премия.

Д.И.Ивановский: русский ботаник. Открыл вирус «табачной мозаики». Является основоположником вирусологии.

Илья Ильич Мечников (1845-1916г)- разработал фагоцитарную теорию иммунитета - невосприимчивости организма к заразным болезням. Исследования показали, что большую роль в формировании иммунитета играют особые клетки макро- и микрофаги. Эти клетки поглощают и переваривают чужеродные частицы, в том числе бактерии. Исследования И. И. Мечникова по фагоцитозу убедительно доказали, что, помимо гуморального, существует клеточный иммунитет..(нобелевка физиологии и медицины 1908)

Современный- с начала 20в и до н.в

Связан с научно технич.прогрессом. Был изобретен электронный микроскоп. Развитие биотехнологичесой промышленности.

  1. Вклад А.Левенгука, Л. Пастера, Р. Коха в развитие микробиологии.

Открытие в 1676г. ^ Антонием ван Левенгуком (1632—1723); изготовление линз, увеличивающих в 200-300 раз. Описал и зарисовал многие микроорганизмы, обнаруженные в различных настоях, в колодезной воде, на мясе и др. объектах. Назвал микробы «анималькулюсами».

Луи Пастер (1822-1895) французский ученый-химик; основоположник микробиологии, иммунологии, биотехнологии, асептики и антисептики; открыл возбудителей сибирской язвы, фурункулёза; разработал вакцины против сибирской язвы, бешенства, куриной холеры; показал, что микробы различаются не только внешним видом, но и характером жизнедеятельности; они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах, на которых развиваются; он изучал различные виды брожения (спиртовое, маслянокислое), доказал существование анаэробных организмов

Роберта Коха (1843-1910). Им были введены в практику плотные питательные среды для выращивания микробов; это позволило разработать методы выделения (изолирования) микробов в «чистые культуры». Ввел окраску анилиновыми красителями. Микрофотографии. Изучал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза, холеры и др. заразных болезней; Сформулировал триаду Коха-Генле: найди, докажи, уничтожь. В 1905 – нобелевская премия.

  1. Что изучает морфология. Разделение микроорганизмов в зависимости от типа клеточной организации.

Морфоло́гия (в биологии) изучает как внешнее строение (форму, структуру, цвет, образцы) организма, таксона или его составных частей, так и внутреннее строение живого организма (например, морфология человека).

Выделяют два типа клеточной организации: 1) прокариотический, 2) эукариотический.

Прокариоты – это живые организмы, в клетках которых ядро отсутствует. Характерными представителями прокариот являются бактерии и цианобактерии.

Эукариоты в основном многоклеточные организмы, размножающиеся посредством митоза и мейоза. Прокариоты – одноклеточные, размножаются делением надвое.

Общим для клеток обоих типов является то, что клетки ограничены оболочкой, внутреннее содержимое представлено цитоплазмой. В цитоплазме находятся органоиды и включения.

Основное отличие прокариотических клеток от эукариотических заключается в том, что их ДНК не организована в хромосомы и не окружена ядерной оболочкой. Эукариотические клетки устроены значительно сложнее. Их ДНК, связанная с белком, организована в хромосомы, которые располагаются в особом образовании, по сути самом крупном органоиде клетки - ядре

  1. Классификация бактерий по форме и расположению

Для бактерий ре­комендованы следующие таксономические категории: класс, отдел, порядок, семейство, род, вид. Название вида соответствует бинар­ной номенклатуре, т. е. состоит из двух слов. Например, возбудитель сифилиса пишется как Treponema pallidum. Первое слово — название рода и пишется с прописной буквы, второе слово обозначает вид и пишется со строчной буквы. При повторном упоминании вида родовое название сокращается до на­чальной буквы, например: Т. pallidum.

Бактерии относятся к прокариотам, т. е. доядерным организмам, поскольку у них имеется примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутс­твуют высокоорганизованные органеллы (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы и др.).

Бактерии делят на 2 домена: «Bacteria» и «Archaea».

В домене «Bacteria» можно выделить следующие бактерии:

1) бактерии с тонкой клеточной стенкой, грамотрицательные;

2) бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные;

3) бактерии без клеточной стенки (класс Mollicutes — микоплазмы)

Архебактерии не содержат пептидогликан в клеточной стенке. Они имеют особые рибосомы и рибосомные РНК (рРНК).

Среди тонкостенных грамотрицательных эубактерий различают:

• сферические формы, или кокки (гонококки, менингококки, вейлонеллы);

• извитые формы — спирохеты и спириллы;

• палочковидные формы, включая риккетсии.

К толстостенным грамположительным эубактериям относят:

• сферические формы, или кокки (стафилококки, стрептококки, пневмококки);

• палочковидные формы, а также актиномицеты (ветвящиеся, нитевидные бактерии), коринебактерии (булавовидные бак­терии), микобактерии и бифидобактерии.

Тонкостенные грамотрицательные бактерии: Менингококки, гонококки, Вейлонеллы, Палочки, Вибрионы, Кампилобактерии, Хеликобактерии, Спириллы, Спирохеты, Риккетсии, Хламидии.

Толстостенные грамположительные бактерии: Пневмококки, Стрептококки, Стафилококки, Палочки, Бациллы, Клостридин, Коринебактерии, Микобактерии, Бифидобактерии, Актиномицеты.

  1. Строение прокариотической клетки

У прокариотических клеток есть цитоплазматическая мембрана, также как и эукариотических. У бактерий мембрана двуслойная (липидный бислой), у архей мембрана довольно часто бывает однослойной. Мембрана архей состоит из веществ, отличных от тех, из которых состоит мембрана бактерий. Поверхность клеток может быть покрыта капсулой, чехлом или слизью. У них могут быть жгутики и ворсинки.

Клеточное ядро, такое как у эукариот, у прокариот отсутствует. ДНК находится внутри клетки, упорядоченно свернутая и поддерживаемая белками. Этот ДНК-белковый комплекс называется нуклеоид.

К прокариотам относятся бактерии и синезеленые водоросли (они же цианобактерии).

  1. Строение эукариотической клетки

Все эукариотические клетки имеют общий план строения. Клетка состоит из двух основных компонентов – ядра и цитоплазмы. Цитоплазма отделена от внешней среды плазматической мембраной и содержит органеллы и включения, погруженные в цитоплазматический матрикс (гиалоплазма). Цитоплазматический матрикс – сложная каллоидная система, способная к обратимым переходам из золя в гель. В состав гиалоплазмы входят растворимые белки, РНК, полисахариды, липиды.

Органеллы – постоянные компоненты цитоплазмы. Различают мембранные и немембранные органеллы. Мембранные органеллы представлены двумя вариантами: одномембранные и двумембранные. К первым относятся органеллы вакуолярной системы – эндоплазматический ретикулум, аппарат Гольджи, лизосомы, пероксисомы и другие специализированные вакуоли, а также плазматическая мембрана. К двумембранным органеллам относятся митохондрии и пластиды, а также клеточное ядро. К немембранным органеллам принадлежат рибосомы, клеточный центр животных клеток, а также элементы цитоскелета (микротрубочки и микрофиламенты)

Включения представляют собой непостоянные компоненты цитоплазмы, образующиеся в результате накопления продуктов метаболизма клеток.

  1. Отличительные особенности прокариотов и эукариотов

Основное отличие прокариотических клеток от эукариотических заключается в том, что их ДНК не организована в хромосомы и не окружена ядерной оболочкой. Эукариотические клетки устроены значительно сложнее. Их ДНК, связанная с белком, организована в хромосомы, которые располагаются в особом образовании, по сути самом крупном органоиде клетки - ядре.

Все организмы, имеющие клеточное строение, делятся на две группы: предъядерные (прокариоты) и ядерные (эукариоты).

Клетки прокариот, к которым относятся бактерии, в отличие от эукариот, имеют относительно простое строение. В про-кариотической клетке нет организованного ядра, в ней содержится только одна хромосома, которая не отделена от остальной части клетки мембраной, а лежит непосредственно в цитоплазме. Однако в ней также записана вся наследственная информация бактериальной клетки.

Цитоплазма прокариот по сравнению с цитоплазмой эука-риотических клеток значительно беднее по составу структур. Там находятся многочисленные более мелкие, чем в клетках эукариот, рибосомы. Функциональную роль митохондрий и хло-ропластов в клетках прокариот выполняют специальные, довольно просто организованные мембранные складки.

Клетки прокариот, так же как и эукариотические клетки, покрыты плазматической мембраной, поверх которой располагается клеточная оболочка или слизистая капсула. Несмотря на относительную простоту, прокариоты являются типичными независимыми клетками.

  1. Морфология актиномицетов

Актиномицеты – лучистые грибы, относящиеся к роду Actinomyces.

Относятся к прокариотам, располагаются под растениями.

Морфология: клетки актиномицетов обычно имеют вид длинных и ветвящихся нитей, напоминающих в ряде случаев мицелий одноклеточных грибов, но встречаются палочковидные и кокковидные формы. Нити мицелия имеют длину 100-600 мкм и толщину 0,2-1,2 мкм.

Актиномицеты размножаются спорами, поперечным делением, почкованием.

Актиномицеты широко распространены в окружающей среде, особенно в почве, участвуют в круговороте веществ в природе.

Большинство актиномицетов — обитатели поверхности слизистых оболочек у млекопитающих; некоторые виды — почвенные сапрофиты. У человека актиномицеты колонизируют слизистые оболочки полости рта и ЖКТ. Способность вызывать специфические поражения выражена сравнительно слабо. В соответствии с этим их следует рассматривать как условно-патогенные микроорганизмы. Бактерии вызывают актиномикозы — хронические гнойные гранулематозные поражения различных органов. Впервые актиномикозы крупного рогатого скота детально изучил О. Боллингер (1877). Первое описание поражений у человека привёл Д. Израэль (1878)

  1. Строение грибов. Классификация грибов.

Грибы относятся к царству Fungi (Mycetes, Mycota). Это мно­гоклеточные или одноклеточные нефотосинтезирующие (бес-хлорофильные) эукариотические микроорганизмы с клеточной стенкой.

Грибы имеют ядро с ядерной оболочкой, цитоплазму с органеллами, цитоплазматическую мембрану и многослойную, ригидную клеточную стенку, состоящую из нескольких типов полисахаридов, а также белка, липидов и др. Некоторые грибы образуют капсу­лу. Цитоплазматическая мембрана содержит гликопротеины, фосфолипиды и эргостеролы. Грибы являются грамположительными микробами, вегетативные клетки — не­кислотоустойчивые.

Различают гифальные и дрожжевые формы грибов.

Гифальные (плесневые) грибы образуют ветвящиеся тонкие нити (гифы), сплетающиеся в грибницу, или мицелий (плесень). Гифы, врастающие в питательный субстрат, называются вегетатив­ными гифами (отвечают за питание гриба), а растущие над поверхностью субстрата — воздушными или репродуктив­ными гифами (отвечают за бесполое размножение).

Гифы низших грибов не имеют перегородок. Они пред­ставлены многоядерными клетками и называются ценоцитными.

Гифы высших грибов разделены перегородками, или сеп­тами с отверстиями.

Дрожжевые грибы (дрожжи), в основном, имеют вид от­дельных овальных клеток (одноклеточные грибы). По типу полового размножения они распределены среди высших грибов — аскомицет и базидиомицет. При бесполом размно­жении дрожжи образуют почки или делятся, что приводит к одноклеточному росту. Могут образовывать псевдогифы и ложный мицелий (псевдомицелий) в виде цепочек удлинен­ных клеток — «сарделек». Грибы, аналогичные дрожжам, но не имеющие полового способа размножения, называют дрожжеподобными. Они размножаются только бесполым способом — почкованием или делением.

Размножение грибов происходит половым и бесполым (вегетативным) способами.

Половое размножение грибов происходит с образованием гамет, половых спор и других по­ловых форм. Половые формы называются телеоморфами.

Бесполое (вегетативное) размножение грибов происходит с образованием соответствующих форм, называемых анаморфами.

Типы грибов. Выделяют 3 типа грибов, имеющих половой способ размножения (так называ­емые совершенные грибы): зигомицеты (Zygomycota), аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota). Отдельно выделяют условный, формальный тип/группу грибов — дейтеромицеты (Deiteromycota), у которых имеется только бесполый способ размножения (так называемые несовершенные грибы).

  1. Способы размножения грибов

Размножение грибов происходит половым и бесполым (вегетативным) способами.

Половое размножение грибов происходит с образованием гамет, половых спор и других по­ловых форм. Половые формы называются телеоморфами.

Бесполое (вегетативное) размножение грибов происходит с образованием соответствующих форм, называемых анаморфами.

Типы грибов. Выделяют 3 типа грибов, имеющих половой способ размножения (так называ­емые совершенные грибы): зигомицеты (Zygomycota), аскомицеты (Ascomycota) и базидиомицеты (Basidiomycota). Отдельно выделяют условный, формальный тип/группу грибов — дейтеромицеты (Deiteromycota), у которых имеется только бесполый способ размножения (так называемые несовершенные грибы).

  1. Характеристика важнейших представителей некоторых родов грибов(Mucor, Aspergillus, Penicillium)

Mucor.Представители рода имеет крупные шаровидные спорангии на одиночных, простых или ветвящихся спорангиеносцах. Спорангиеносцы на концах купалообразно вздуваются, образуя спорангий, который отделяется перегородкой. Снаружи спорангий покрыт тонкими шипами из кристаллов щавелевокислого кальция. В спорангиях в результате дифференцировки клеток спорангиеносца образуются многочисленные споры: округлые и элептические, гладкие, бесцветные, иногда сероватые. Цвет мицелия мукоровых грибов вначале белый, затем серовато-оливковый, общий вид – войлокоподобный. Мукоровые грибы растут на поверхности влажного зерна, солода, корнеплодов, стенках сырых помещений и т.п. Некоторые виды грибов р.Mucor используются для производства органических кислот, ферментных препаратов, каротиноидов, стероидов.

Представители рода Aspergillus имеют хорошо развитый ветвящийся мицелий с многочисленными септами. Однако конидиеносцы несептированы, верхние концы их грушевидно или шаровидно расширены в виде небольшой головки. На головке располагаются как правило несколько ярусов шаровидные или элипсовидные конидии. Головки конидиеносцев и радиально расходящиеся цепочки конидий напоминают струйки воды, выливающиеся из лейки. Отсюда возникло название “леечная плесень” (aspergere по латыни – поливать, опрыскивать). Конидии аспергиллов при созревании приобретают различную окраску: бежевую, темно-коричневую, желтовато-зеленую, зеленую, темно-серую, черную, что определяет наряду с другими признаками их видовую принадлежность.

Среди черных) и желто-зеленых грибов) выделены активные продуценты амилолитических, протеолитических, пектолитических ферментных препаратов, органических кислот, антибиотиков. Антибиотик фумагиллин – противоопухоливый

Грибы рода Penicillium также относят к отделу Ascomycota. Представители этого рода имеют разветвленный септированный мицелий. Конидии развиваются на концах приподнятых конидиеносцев, которые разделены поперечными перегородками. В верхней части конидиеносцы разветвлены и образуют характерную кисточку (penicillium по латыни – кисть), напоминающую кисть руки или рисовальную кисточку. На конечных веретенообразных или цилиндрических с конусообразным заостренным стеригмах формируются цепочки конидий. Конидии чаще эллиптической или шаровидной формы, гладкие, шиповатые или слегка морщинистые. Отдельные конидии – бесцветные, но в массе – зеленые, серовато-зеленые, сине-зеленые.

используются в биотехнологии для получения антибиотика пенициллина (P.chrysogenum).

  1. Специфические особенности дрожжей. Строение дрожжевой клетки. Размножение дрожжей

Дрожжи относятся к группе одноклеточных грибов, которые утратили мицелиальное строение, потому что средами их обитания стали субстраты жидкой или полужидкой консистенции, содержащие в большом количестве органические вещества. В группу дрожжевых грибов входят 1500 видов, которые принадлежат к классам базидиомицетов и аскомицетов.

В природе дрожжи широко распространены и обитают на субстратах, богатых сахарами, питаясь нектаром цветов, соками растений, мертвой фитомассой, т.д. Дрожжевые грибы могут жить в почве и воде, в кишечнике животных.

Размеры составляют в среднем от 3 до 7 мкм в диаметре, но могут достигать 40 мкм. Дрожжевые клетки неподвижны и имеют овальную форму. Хотя мицелия дрожжи не образуют, у них отмечаются все признаки и свойства грибов. Дрожжевые грибы представляют собой органотрофные эукариоты с абсорбционным видом питания. Эти грибы используют органические вещества для получения углерода и необходимой для жизнедеятельности энергии. Для дыхания дрожжам нужен кислород, но при отсутствии его доступа многие виды факультативных анаэробов дрожжевых грибов получают энергию в результате брожения с образованием спиртов. Брожение дрожжей приостанавливается или прекращается совсем, если кислород начинает поступать к сбраживаемому субстрату, так как дыхание – более эффективный процесс для получения энергии.

Размножаются дрожжи почкованием, лишь немногие размножаются делением клетки.

Рост и размножение дрожжей происходит с огромной скоростью, провоцируя при этом характерные изменения в окружающей среде. Так, благодаря процессу спиртового брожения, дрожжи получили широкое распространение во всем мире.

  1. Отличительные особенности спорообразования у бактерий, дрожжей и мицелиальных грибов

Некоторые виды палочковидных бактерий (род Bacillus и род Clostridium) способны образовывать споры. Спорообразование индуцируется неблагоприятными условиями среды (изменением температуры, недостатком питательных веществ, накоплением токсичных продуктов обмена, изменением рН, понижением содержания влаги и т.д.). Таким образом, спорообразование не является обязательной стадией развития спорообразующих бактерий.

В клетке всегда образуется только одна спора.

спора – это обезвоженная клетка, покрытая многослойной оболочкой, в состав которой входит кальциевая соль дипиколиновой кислоты. Основной особенностью бактериальных спор является их высокая термоустойчивость.

Попадая в благоприятные условия, спора прорастает. Процесс превращения споры в растущую (вегетативную) клетку начинается с поглощения воды и набухания. При этом происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание и активизируются ферменты. В этот же период спора теряет свою термоустойчивость. Затем внешняя оболочка ее разрывается, и из образовавшейся структуры формируется вегетативная клетка.

Многие дрожжи способны размножаться и путем споро­образования. Споры образуются внутри дрожжевой клетки, количество их колеблется от двух до двенадцати. Спорообразование происходит бесполым или половым путем. При бесполом образовании спор ядро клетки дробится, каждая частица его окружается веществом протоплазмы и покрывается оболочкой, превращаясь таким образом в спору.

Образование спор при половом размножении происходит в результате слияния двух клеток.

Споры имеют чаще всего круглую или овальную форму. Они более устойчивы к внешним воздействиям, чем вегетативные клетки, и появление их связано с ухудшением условий обитания.

Дрожжи, способные размножаться почкованием и споро­образованием, называются истинными. Некоторые дрожжи не способны к спорообразованию и размножаются только путем почкования. Такие дрожжи называются ложным

  1. Вирусы. Строение и классификация вирусов

Ви́рус — неклеточный инфекционный агент, который может воспроизводиться только внутри живых клеток. Вирусы поражают все типы организмов, от растений и животных до бактерий (вирусы бактерий –бактериофагами) вирусы, поражающие другие вирусы (вирусы-сателлиты).

Состоят из следующих основных компонентов:

1. Сердцевина - генетический материал (ДНК либо РНК)несет информацию о нескольких типах белков, необходимых для образования нового вируса.

2. Белковая оболочка, которую называют капсидом. Она часто построена из идентичных повторяющихся субъединиц - капсомеров. Капсомеры образуют структуры с высокой степенью симметрии.

3. Дополнительная липопротеидная оболочка. Она образована из плазматической мембраны клетки-хозяина и встречается только у сравнительно больших вирусов (грипп, герпес).

Капсид и дополнительная оболочка несут защитные функции. Кроме того, они способствуют проникновению вируса в клетку. Полностью сформированный вирус называется вирионом.

ДНК-содержащие вирусы (дезоксивирусы) и РНК-содержащие вирусы (рибовирусы).

ДЕЗОКСИВИРУСЫ делят на две группы:

1) ДНК двухнитчатая

2) ДНК однонитчатая

РИБОВИРУСЫ тоже имеет две градации:

1) РНК двухнитчатая

2) РНК однонитчатая

  1. Фаги. Механизм действия фага на микробную клетку

Бактериофаги (фаги) — это вирусы, поражающие бактериальные клетки (в качестве клетки-хозяина). Вирионы фагов состоят из головки, содержащей нуклеиновую кислоту вируса, и более или менее выраженного отростка. Нуклеокапсид головки фага имеет кубический тип симметрии, а отросток — спиральный тип, т. е. бактериофаги имеют смешанный тип симметрии нук-леокапсида.

По характеру взаимодействия фага с клеткой все бактериофаги делятся:

• на вирулентные (литические), вызывающие продуктивную инфекцию и лизис бактериальной клетки;

• умеренные, вызывающие латентную инфекцию и ассоциацию генома вируса с бактериальной хромосомой.

Взаимодействие фагов с бактериальной клеткой характеризуется определенной степенью специфичности. По специфичности действия различают поливалентные фаги, способные взаимодействовать с родственными видами бактерий, моновалентные фаги, взаимодействующие с бактериями определенного вида, и типовые фаги, взаимодействующие с отдельными вариантами (типами) данного вида бактерий.

  1. Питательные среды, их значения. Классификация питательных сред.

Питательные среды — субстраты, используемые в лабораторной практике для выращивания микроорганизмов и других биологических объектов. Рост микроорганизмов зависит от наличия в питательной среде достаточного количества органических и неорганических веществ в виде различных солей, витаминов и др.

Должны обладать также оптимальными физико-химическими свойствами: рН, вязкостью, влажностью, осмотическими свойствами.

Наиболее часто продукты частичного расщепления белков — пептоны или различные мясные настои и экстракты. К числу обычных питательных сред относится мясо-пептонный бульон и бульон Хоттингера.

Классификация

По составу делятся на

Натуральные

Синтетические

Полусинтетические

Натуральными называют среды, которые состоят из продуктов растительного или животного происхождения, имеющих неопределенный химический состав

Синтетические среды - это среды определенного состава , представленные чистыми химическими соединениями, взятыми в точно указанных концентрациях и соотношениях отдельных элементов.

  1. Рост и размножение микробных культур в питательной среде. Основные принципы культивирования.

Рост микробной культуры — это процесс увеличения размеров клеток микроорганизмов и их количества. Скорость роста зависит от наличия во внешней среде питательных веществ, продуктов обмена, от температуры, влажности и других условий.

ДОЛЖНЫ БЫТЬ стерильными, прозрачными, влажными, содержать определенные питательные вещества (белки, углеводы, витамины, микроэлементы и др.), обладать определенной буферностью, иметь соответствующий рН, окислительно-восстановительный потенциал. Питательные среды классифицируют по консистенции-—жидкие, полужидкие, плотные (твердые); происхождению — животного или растительного происхождения и синтетические среды, приготов­ленные из определенных химически чистых соединений в точно указанных концентрациях; по назначению — общеупотребительные (универсальные), дифференциальные, элективные и среды обогащения, специальные

  1. Периодическое и непрерывное культивирование микроорганизмов

Сущность периодического способа заключается в том, что весь объем питательной среды загружают в аппарат сразу, добавляют культуру микроорганизмов и при оптимальных условиях ведут процесс до тех пор, пока не накопится нужное количество биомассы или продуктов жизнедеятельности микроорганизмов - метаболитов. При периодическом культивировании изменяется состав среды (уменьшается концентрация питательных веществ и увеличивается количество метаболитов); скорость роста; морфологические и физиологические свойства культуры.

Непрерывных способов культивирования. Данные методы характеризуются непрерывным поступлением в ферментатор свежей питательной среды и непрерывным оттоком готовой культуральной жидкости вместе с клетками введенной культуры микроорганизма. При непрерывном культивировании можно задержать культуру на логарифмической стадии роста (или любой другой), установки могут длительно работать без остановки на дезинфекцию, время производства сокращается, процесс легче автоматизировать.

  1. Химический состав микроорганизмов

Значительную часть клетки составляет вода: 70—85% от общей массы. Сухой остаток микробной клетки составляет 15—30%. Из них 90—97% приходятся на долю элементов — органогенов: углерода (50%), кислорода (30%), азота (12%), водорода (8%).

Органические вещества представлены в клетке в основном белками, углеводами, жирами, нуклеиновыми кислотами: ДНК и РНК. Общее количество органических веществ может значительно колебаться в зависимости от среды обитания (от 40 до 90%) .

Минеральный состав микроорганизмов различен и меняется в зависимости от состава питательной среды. Основные элементы, необходимые для жизнедеятельности клетки,— натрий, калий, фосфор, кальций, магний, железо, медь, сера, хлор, кремний.

  1. Роль основных органических соединений, входящих в состав микробных клеток, в жизнедеятельности организмов

Значение воды огромно. В ней растворяются различные химические вещества, диссоциируют электролиты, формируются коллоиды. Поэтому микробы могут расти и размножаться только в питательных средах, содержащих воду.

Белки составляют основную часть органических веществ в клетке (40—80%) и определяют важнейшие биологические свойства микроорганизмов. Это простые белки— протеины и сложные — протеиды. Белки построены из аминокислот, состав которых характерен для различных видов микроорганизмов. Большое значение имеют нуклеопротеиды, представляющие соединения белка с нуклеиновыми кислотами: ДНК и. РНК. Углеводы являются наиболее вариабельной частью клетки (10—30%).

Углеводы пластическую роль, имеют большое значение как источник энергии, необходимой для обменных процессов. Фосфор, например, входит в состав нуклеиновых кислот. Некоторые фосфорорганические соединения являются своеобразными аккумуляторами энергии, например (АТФ). Железо — обязательная часть дыхательных ферментов клетки. Медь содержится в некоторых дыхательных

ферментах. Натрии играет роль в поддержании осмотического давления в клетке.

  1. Ферменты микроорганизмов их свойства и классификация. Конститутивные и адаптивные , экзо- и эндоферменты

Ферменты (энзимы) представляют собой органические катализаторы, вырабатываемые живыми клетками организма.

При температуре до 40-50ºС увеличивается скорость ферментативной реакции, но затем скорость падает, фермент перестает действовать. При температуре выше 80°С практически все ферменты необратимо инактивируются.

По химической природе ферменты бывают однокомпонентными, состоящими только из белка, и двухкомпонентными, состоящими из белковой и небелковой частей. Небелковая часть у ряда ферментов представлена тем или иным витамином.

На активность фермента оказывает большое влияние рН среды. Для одних ферментов наилучшей является кислая среда, для других - нейтральная или слабощелочная.

Ферменты делятся на 6 классов:

1-й класс - оксидоредуктазы - играют большую роль в процессах брожения и дыхания микроорганизмов, т. е. в энергетическом обмене.

2-й класс - трансферазы (ферменты переноса) катализируют реакции переноса групп атомов от одного соединения к другому.

3-й класс - гидролазы (гидролитические ферменты). Они катализируют реакции расщепления сложных соединений (белки, жиры и углеводы) с обязательным участием воды.

4-й класс - лиазы включают двухкомпонентные ферменты, отщепляющие от субстратов определенные группы (СО2, Н2О, NНз и т. д.) негидролитическим путем (без участия, воды).

5-й класс - изомеразы - это ферменты,.катализирующие обратимые превращения органических соединений в их изомеры.

6-й класс -лигазы (синтетазы) - это ферменты, катализирующие синтез сложных органических соединений из более простых.

К КОНСТИТУТИВНЫМ ФЕРМЕНТАМ относят ферменты, которые синтезируются клеткой непрерывно, независимо от наличия в питательной среде соответствующего субстрата.

ИНДУЦИБЕЛЬНЫЕ (АДАПТИВНЫЕ) ферменты синтезируются бактериальной клеткой только при наличии в среде субстрата данного фермента.

ЭКЗОФЕРМЕНТЫ не связаны со структурой протоплазмы, легко выделяются в субстрат при жизни микробной клетки (гидролитические ферменты), растворимы в питательной среде и проходят через бактериальные фильтры.

ЭНДОФЕРМЕНТЫ прочно связаны с бактериальной клеткой и действуют только внутриклеточно, осуществляя дальнейшее разложение питательных веществ и превращение их в составные части клетки. К таким ферментам можно отнести, например, дегидрогеназы, оксидазы.

22Поступление питательных вещ-в в клетку.

Поступление веществ в клетку и выделение продуктов обмена в окружающую среду происходит у микроорганизмов через всю поверхность тела путем осмоса или адсорбции. На интенсивность этих процессов оказывают различные факторы: разность концентрации питательных веществ в клетке и за ее пределами, а также проницаемость для них плоуменной оболочки. Осмос представляет собой диффузию веществ в растворах через полупроницаемую мембрану. Возникает осмос под действием разности осмотических давлений в растворах по обе стороны полупроницаемой мембраны. Величина осмотического давления раствора зависит от молярной концентрации растворенных в нем веществ. Второй путь поступления веществ в клетку - активный. Путем переноса их особыми, локализованными в цитоплазматической мембране веществами ферментной природы. Эти перегсчики, называемые пермеазами, обладают субстратной специфичностью. Каждый транспортирует только определенное вещество. На внешней стороне цитоплазматической мембраны переносчик адсорбирует вещество вступает с ним во временную связь и отдает на внутренней стороне ее транспортируемое вещество в цитоплазму.

23 Типы питания м/о. Конструктивный метаболизм.

По типу питания м/о подразделяются на ряд групп: 1. По использованию различных источников энергии: а)фототрофы (используют энергию солнечного света); б)хемотрофы (используют органические и неорганические в-ва).

2. Взависимости от того, в какой форме м/о получают углерод: а)автотрофы (используют СО2 в качестве источника С); б) гетеротрофы ( получают С в виде сложных, восстановленных органических соединений. Каждая из этих групп подраздел на арганотрофов (получают энергию за счет органических веществ) и на литотрофов (получают энергию за счет окисления неорганических веществ). Т.о. выделяют 8 типов питания: 1)Фотолитотрофия( источник энергии солнечный свет). а) фотолитоавтотрофия- тип питания, характерный для бактерий, использующих энергию света для синтеза веществ в клетке из СО2 и неорганических соединений, т.е. осущ. Ф. (цианобактерии, пурпурные, зел.-серные бактерии); б) фотоарганогетеротрофия- тип питания, характерный для бактерий, которые для получения энергии кроме Ф используют простые органические соединения. (пурпурные несерные бактерии)..2)Хемотрофия ( источник энергии неорганические и органические соединения). а) хемолитоавтотрофия- тип питания, характерный для бактерий, получающих энергию при окислении неорганических соединений- хемосинтез. Углерод получ. из СО2 (нитрифицирующие, серные, железобактерии). Конструктивный метаболизм (пластический обмен). Углеродные соединения. Для биосинтеза клеточных компонентов необходимы соответствующие низкомолекулярные соединения-предшественники. При наличии таких предшественников в окружающей среде они непосредственно вовлекаются в различные биосинтетические пути. Однако гораздо чаще бактериям приходится предварительно синтезировать большую часть молекул-предшественников из доступных исходных продуктов. Исходные продукты для биосинтеза образуются в ходе различных путей катаболизма, включая гликолиз, пентозофо-фатный путь, окисление пирувата и ЦТК. Автотрофы из CO2 синтезируют глюкозу. Гетеротрофы из углеродосодержащих соединений. Биосинтез аминокислот. Большинство свободно живущих бактерий способно синтезировать все необходимые им аминокислоты из пирувата, кетоглутарата, фумарата. Теоретически все 20 необходимых аминокислот могут находиться в окружающей среде и быть доступными для утилизации. Кроме того, бактерии способны получать аминокислоты из белковых молекул, расщепляя их бактериальными протеазами и пептидазами. Образующиеся при этом олигопептиды и аминокислоты транспортируются в клетку, где включаются в биосинтетические пути либо расщепляются на низкомолекулярные продукты. Паразитические бактерии потребляют готовые аминокислоты из организма хозяина. Биосинтез липидов. К ацилпереносящим белкам присоединяются ацильные фрагменты и получаются тиоэфиры. Последовательное удлинение приводит к образованию высших жирных кислот

 

24 Энергетический обмен.

Однако подавляющее большинство прокариот получает энергию путем дегидрогенирования. Аэробы для этой цели нуждаются в свободном кислороде. Облигатные (строгие) аэробы  не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, поскольку они используют его в качестве акцептора электронов. Молекулы АТФ образуются ими при окислительном фосфорилировании с участием цитохромоксидаз, флавинзависимых оксидаз и  дегидрогеназ. При этом, если конечным акцептором электронов является кислород, выделяются значительные количества энергии

Анаэробы получают энергию при отсутствии доступа кислорода путем ускоренного, но не полного расщепления питательных веществ. Облигатные анаэробы (столбняк,ботулизм) не переносят даже следов кислорода. Они могут образовывать АТФ в результате окисления углеводов, белков и липидов путем субстратного фосфорилирования до пирувата. При этом выделяется сравнительно небольшое количество энергии.

Существуют факультативные анаэробы, которые могут расти и размножаться как в присутствии кислорода воздуха, так и без него. Они образуют АТФ при окислительном и субстратном фосфорилировании.

25 Температура среды. Психрофильные, Мезофильные и Термофильные бактерии. Стерилизация и пастеризация.

Влияние температуры. Об отношении микроорганизмов к температуре обычно судят по способности их расти и размно-жаться в определенных температурных границах. Психрофильные микроорганизмы (психрофилы) являются преимущественно обитателями северных морей, почвы, сточ¬ных вод (светящиеся бактерии, некоторые железобактерии и др.). Температурные границы психрофилов: температура ми¬нимум около 0°С, оптимум 15—20, максимум 30—35 °С. Мезофильные бактерии — наиболее обширная группа. Сю¬да относятся большинство саирофитов и все патогенные ми-кроорганизмы. Температурный минимум 10 °С оптимум 30—37, максимум 40—45 ЧС. Термофильные бактерии часто и в большом количестве встречаются в природе: почве, воде, теплых минеральных источниках, а также в пищеварительном тракте животных и человека. Температурный минимум 35 °С, оптимум 50—60, максимум 70—75 °С. Низкие температуры приостанавливают гнилостные и бро-дильные процессы. Высокая температура, в особенности нагревание паром под давлением, губительно действует на микробов. Чем боль¬ше температура выходит за пределы максимума, тем быстрее погибают вегетативные формы микроорганизмов: при 60 °С — через 30 мин, при 70 °С —через 10—15, при 80—100 °С — через 1 мин. Споры бактерий более устойчивы к действию высокой температуры. Применение высокой температуры является самым распро-страненным, удобным и надежным способом стерилизации — обеспложивания (sterilis — бесплодный) — уничтожения раз-личных микробов и их спор в разнообразных объектах. Су-ществуют разные способы стерилизации при помощи высокой температуры: прокаливание на огне, кипячение, стерилизация сухим паром в печах Пастера (сухожаровые шкафы), стери-лизация паром под давлением в автоклавах, без давления в аппарате Коха, тиндализация (дробная стерилизация при температуре 56—58 °С), пастеризация— метод, предложенный Пастером с целью сохранения питательной ценности молока, вина, различных консервов, которые нагревают до 80СС 30 мин, а затем быстро охлаждают до 4—8°С. При пастери¬зации погибают вегетативные формы микробов, споры же со-храняются, но быстрое охлаждение и хранение продукта при 4—5°С препятствует их прорастанию и последующему раз-множению микробов.

26 холодоустойчивость микроорганизмов. Микробиологические основы хранения продуктов в охлажденном и замороженном виде.

Организмы, способные образовывать тепло внутри своего тела с помощью различных физиологических и биохимических механизмов, называют эндотермными (эндотермы), а организмы, температура тела которых полностью зависит от температуры окружающей среды, т.е. определяется внешними источниками тепла – эктотермными (эктотермы). Многочисленные наблюдения позволяют утверждать, что при переходе от среды обитания с относительно высокой температурой к среде обитания с низкой температурой эктотермные организмы способны поддерживать свой метаболизм на необходимом для нормальной жизнедеятельности уровне, для чего в процессе эволюции у них сформировались специальные генетико-биохимические механизмы.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.