показник БГКП), чашки з сусло-агаром (для виявлення грибів і дріжджів), чашки з середовищем Чистовича (для виявлення стафілококів).

5. Здійснити мікробіологічний контроль лабораторного обладнання,

посуду, стін, підлоги, рук та одягу. Змиви з обладнання, стін, підлоги, рук та одягу, промивні води після ополіскування посуду висіяти на чашки з МПА.

Контрольні запитання

1. Які мікробіологічні показники характеризують якість сировини та готової продукції?

2.Що таке показник МАФАМ? У яких одиницях він виражається?

3.Назвіть санітарно-показові мікроорганізми. Що таке показник БГКП? У яких одиницях виражається?

4.Охарактеризуйте контамінуючу мікрофлору меляси. Які заходи використовують для знищення небажаної мікрофлори у мелясі?

5.Які мікроорганізми можуть інфікувати кукурудзяний екстракт?

6.Назвіть контамінуючу мікрофлору солоду та способи її попередження.

7.Охарактеризуйте кількісний і якісний склад мікрофлори борошна.

8.Охарактеризуйте сторонню мікрофлору цукру.

9.Як здійснюється мікробіологічний контроль хлібопекарських дріжджів, кефіру та пива?

Лабораторна робота № 11

ФІЗІОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ. КАТАБОЛІЗМ ВУГЛЕВОДІВ

(4 год.)

Мета роботи: ознайомлення із шляхами метаболізму глюкози та інших вуглеводів в аеробних та анаеробних умовах, методами визначення типу метаболізму (окислювальний чи бродильний, аеробний чи анаеробний), опанування тестів на мікробний гідроліз крохмалю, MRVPта O/F-тестів.

Матеріали та обладнання: спиртівки, бактеріологічні петлі, чашки Петрі з картопляним агаром, пробірки з рідкими поживними середовищами, що містять різні вуглеводи, пробірки з напіврідким O/F-глюкозним середовищем, стерильна вазелінова олія або стерильний«голодний» агар, пробірки з MRVPсередовищем, термостат, мікроорганізми (Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aureofaciens, Alcaligenes faecalis, Enterobacter cloaceae, Proteus vulgaris).

Загальні відомості

Основні поняття про метаболізм. Поживні речовини, які поступають у клітину, піддаються суттєвим перетворенням і змінам. Перетворення речовин у

89

субстрату. Перетворення ФЕП на піруват є другим пунктом утворенням АТФ на рівні субстратного фосфорилювання.

Сумарну реакцію розщеплення глюкози за шляхом Ембдена-Мейєргофа- Парнаса можна представити у вигляді:

Глюкоза ® 2 Піруват + 2 АТФ + 2 НАДН.

Шлях Ентнера-Дудорова. Шлях Ентнера-Дудорова є характерним тільки для мікроорганізмів. Його особливістю є , тещо один з інтермедіатів (проміжних продуктів) – 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконова кислота (КДФГ)

– унікальний, у зв’язку з чим шлях Ентнера-Дудорова називають також КДФГшляхом. Під час КДФГ-шляху глюкоза перетворюється на піруват:

Глюкоза ® 2 Піруват + АТФ + НАДН + НАДФН.

Шлях Ентнера-Дудорова досить широко розповсюджений у аеробних

фосфорилювання на рівні субстрату. У зв’язку з цим гліколіз для них є економічнішим: він дає 2 молекули АТФ у процесі перетворення1 моль глюкози у 2 моль пірувату, в той час як у КДФГ-шляху на два моль пірувату утворюється лише один моль АТФ.

90

Розщеплення глюкози через глюконат. Деякі бактерії (наприклад,

псевдомонади) здатні розкладати глюкозу через глюконат. При цьому глюкоза під дією глюкозодегідрогенази окиснюється до глюконату. Акцепторами електронів у глюкозодегідрогеназній реакції можуть бути НАД, НАДФ, а також піролохінолінхінон (ПХХ), тому глюкозодегідрогенази можуть бути НАД-, НАДФта ПХХ-залежними.

Пентозофосфатний цикл. Інші назви цього циклу – фосфоглюконатний шлях, гексозофосфатний шунт. Пентозофосфатний цикл не є основним шляхом розщеплення глюкози. Він слугує постачальником НАДФН для реакцій

91

нейтрального значення рН– зелений), який змінює забарвлення на жовте за присутності кислот, що вказує на метаболізм вуглеводу. Якщо має місце споживання пептону, індикатор має синє забарвлення, оскільки у цьому разі

зброджування вуглеводів окрім кислот можуть утворюватися і газоподібні продукти. Газоутворення можна спостерігати за наявністю пухирців або розривів напіврідкого середовища.

Зброджувані і незброджувані субстрати. Субстратна специфічність.

Зброджуються полісахариди, гексози, пентози, багатоатомні спирти, органічні кислоти, амінокислоти (за винятком ароматичних), пурини та піримідини. Не можуть зброджуватися насичені аліфатичні та ароматичні вуглеводні, стероїди, каротиноїди. Однією з причин цього є те, що ці сполуки можуть окислюватися тільки в присутності молекулярного кисню за участю оксигеназ. Очевидно, завдяки такій стабільності вуглеводні так довго зберігаються на нафтових

92

стерильним «голодним» агаром. Інкубувати в термостаті при37 °С до наступного заняття.

Контрольні запитання

1.Що таке метаболізм? На які етапи можна поділити перетворення речовин у клітині?

2.Охарактеризуйте шляхи катаболізму глюкози. Які з них функціонують тільки у мікроорганізмів?

3.Чому КДФГ-шлях рідко зустрічається у ?анаеробівЧому пентозофосфатний шлях не є основним шляхом катаболізму глюкози?

93

дисахаридів, ніж відповідні гідролази?

6.У чому полягає суть O/F-тесту? Чому він так називається?

7.Для чого використовується O/F-тест?

8.Які субстрати можуть зброджуватися?

9.Які субстрати не піддаються зброджуванню і чому?

10.Для чого використовується MRVP-тест? Поясність назву цього тесту.

Лабораторна робота № 12

ФІЗІОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ. РОЗЩЕПЛЕННЯ БІЛКІВ (4 год.)

перетворенням, в результаті яких вони дезамінуються і після цього залучаються до проміжного обміну (рис. 12. 1).

Гідроліз желатини можна продемонструвати у процесі вирощування бактерій на середовищі МПЖ(м’ясо-пептонна желатина). Це середовище є щільним за температури нижче 25 °С і розріджується при вищій температурі. У разі гідролізу желатини мікробними екзоферментами, середовище МПЖ залишається рідким за низької температури (нижче 25 °С).

Гідроліз казеїну можна спостерігати у процесі вирощування бактерій на середовищі з молоком і індикатором метиленовим синім. Вихідне середовище є каламутним, оскільки казеїн перебуває у колоїдному стані, барвник має

94

голубий колір. У результаті пептонізації(гідролізу) молока середовище стає прозорим за рахунок розщеплення казеїну до водорозчинних амінокислот та

(утворення осаду). Катаболізм амінокислот може спричинити підлужнення середовища. Крім того, деякі бактерії можуть відновлювати метиленовий синій,

Рис. 12.1. Розпад білків і можливі подальші перетворення амінокислот

Для проведення тесту на реакцію декарбоксилювання амінокислот використовують поживне середовище, що містить глюкозу, поживний бульйон, індикатор рН та певну амінокислоту. Як індикатор рН зазвичай застосовують

95

бромкрезоловий пурпуровий. У кислому середовищі цей індикатор має жовте

виділяється сірководень, який можна виявити за утворенням забарвлених у чорний колір сульфідів заліза і свинцю. Для цього у культуральну рідину добавляють солі заліза чи свинцю, або насичену солями свинцю смужку фільтрувального паперу розміщують у пробірці над культуральною рідиною.

Для виявлення здатності деяких бактерій перетворювати триптофан на індол їх вирощують на збагаченому цією ароматичною амінокислотою середовищі Хоттінгера, а появу індолу визначають за допомогою індикарного папірця, насиченого щавлевою кислотою. За присутності індолу індикарний папірець набуває червоного кольору.

Завдання на виконання

1. Аналіз досліду з вивчення гідролізу крохмалю (лабораторна робота № 11). Розглянути чашки з картопляним агаром, на яких виросли культури

Bacillus subtilis, Escherichia coli, Pseudomonas aureofaciens, залити зони росту

3. Аналіз досліду з вивчення субстратної специфічності(лабораторна

96

4. Аналіз MRVP-тесту (лабораторна робота №11). В одну пробірку з

Escherichia coli і в одну пробірку зEnterobacter cloaceae внести по 5 крапель розчину метиленового червоного. Записати результати тесту у табл. 12.3. Червоний колір – це (+) реакція на метиленовий(метиловий) червоний, що свідчить про накопичення кислоти. До двох інших пробірок додати по0,6 мл (12 крапель) розчину α-нафтолу і 0,2 мл (2–3 краплі) 40 %-ного розчину КОН.

Акуратно струсити пробірки, відкривши пробки, для контакту середовища з киснем повітря (для окиснення ацетоїну). Дати пробіркам постояти 15–30 хв.

За позитивної реакції Фогес–Проскауера в пробірці на поверхні середовища розвивається рожеве чи червоне забарвлення. Записати результати у табл. 12.3.

желатиною Pseudomonas aureofaciens, а другу – Proteus vulgaris. Інкубувати при кімнатній температурі до наступного заняття.

6.Гідроліз казеїну. Засіяти одну пробіркуз молоком і метиленовим синім Pseudomonas aureofaciens, а другу – Proteus vulgaris. Інкубувати при 37 °С

упродовж 24–48 год.

7.Декарбоксилювання аргініну. Засіяти одну пробірку з аргініновим

бульйоном Enterobacter cloaceae, а другу – Proteus vulgaris. Залити обидві пробірки вазеліновою олією (товщина 5 мм). Інкубувати при 37 °С упродовж тижня. Спостерігати зміну кольору на першу, другу, третю та сьому добу.

8.Утворення сірководню. Засіяти одну пробірку з бульйоном Хоттінгера культурою Escherichia coli, а другу – Proteus vulgaris. Над поверхнею

середовища розмістити індикаторний папірець, затиснувши його пробкою. Інкубувати при 37 °С упродовж тижня.

9.Утворення індолу. Засіяти одну пробірку з бульйоном Хоттінгера культурою Escherichia coli, а другу – Enterobacter cloaceae. Над поверхнею

середовища розмістити індикаторний папірець, затиснувши його пробкою. Інкубувати при 37 °С упродовж тижня.

Контрольні запитання

1. Як відбувається катаболізм білків?

2. Охарактеризуйте можливі варіанти перетворення амінокислот у клітині.

97

3. Як відбувається декарбоксилювання амінокислот? Які тести використовуються для визначення здатності мікроорганізмів декарбоксилювати амінокислоти?

4. Що таке дезамінування амінокислот? Які типи дезамінування Ви знаєте?

5.Як можна визначити здатність мікроорганізмів гідролізувати желатину?

6.Як можна визначити здатність мікроорганізмів гідролізувати казеїн?

7.Для чого використовується тест на утворення сірководню та індолу?

Лабораторна робота № 13

ФІЗІОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ. НІТРАТРЕДУКЦІЯ ТА ДЕНІТРИФІКАЦІЯ (4 год)

Мета роботи: ознайомлення з особливостями аеробного та анаеробного дихання у бактерій, типами анаеробного дихання(нітратне, сульфатне та карбонатне дихання), опанування методів визначення каталазної та оксидазної активності мікробних клітин, виявлення здатності бактерій до денітрифікації.

Матеріали та обладнання: спиртівки, бактеріологічні петлі, пробірки з нітратним бульйоном, пробірки з напіврідким нітратним середовищем, термостат, фільтрувальний папір, скляні палички, розчин N,N-диметил- парафенілендиаміндигідрохлориду, 3 %-ний розчин перекису ,водню мікроорганізми (Escherichia coli, Pseudomonas aureofaciens, Bacillus megaterium).

98

водень. За ступенем засвоєння органічних кислот розрізняють дві групи сульфатредукторів:

1)окиснюють донор не повністю та виділяють оцтову кислоту. Такими є представники спороутворювального родуDesulfotomaculum (наприклад, D. nigrificans) та неспороутворювального родуDesulfovibrio (D. vulgaris, D. desulfuricans). Ці бактерії не мають повного циклу трикарбонових кислот;

2)частина представників цієї групи може рости, використовуючи спирти, ацетат, вищі жирні кислоти або бензоат, тобто є хемоорганогетеротрофами, а інші здатні навіть до хемолітоавтотрофного росту у присутності водню та форміату. Деякі штами здатні синтезувати клітинні компоненти з ацетату, якщо

99

Метаноутворення за аналогією з іншими видами дихання можна назвати

к а р б о н а т н и м д и х а н н я м.

100

У біохімічному перетворенні водню та вуглекислого газу на метан беруть участь ряд коферментів і простетичних груп, які виявлені тільки у метаногенів (метаноптерин, метанофуран, кофермент М, фактори F420 та F430). Автотрофна фіксація СО2 у метаногенів (як і у сульфатредукторів та ацетогенних анаеробів) відбувається через синтез ацетил-КоА та піруват.

Метан, який утворюється метаногенами, використовується як паливо (біогаз). У сільському господарстві використовують біогаз-ферментатори, також ями для перегною, щоб зброджувати для одержання метану екскременти тварин разом з відходами, що містять целюлозу.

Утворення ацетату у процесі відновлення карбонату. У різних місцях,

де утворюється метан, утворюється також оцтова кислота. Ацетогенні бактерії

відбувається через ацетил-КоА та піруват (як у метаногенів).

Аеробне дихання. Тест на каталазу та оксидазу. Під час аеробного дихання у дихальному ланцюгові під час перенесення електронів від НАДН на кисень як термінальний акцептор електронів вивільнюється енергія, яка використовується для синтезу АТФ. За окисно-відновним потенціалом компоненти дихального ланцюга можна розмістити в ряд, який починається з НАДН (найбільш негативний потенціал) і закінчується цитохромоксидазою та киснем (найбільш позитивний потенціал). Наявність цитохромоксидази є

відомо, що кисень є токсичним для анаеробів. Виявилося несподіваним, що кисень може спричиняти токсичну дію і на аеробні організми. Тому у більшості організмів є ферменти, здатні захищати клітину від токсичної дії похідних кисню, якими є перекис водню, супероксид- і гідроксид-радикали, синглетний кисень. Такими ферментами єкаталаза та пероксидаза, які розкладають перекис водню:

2Н2О2 ® 2Н2О + О2 (каталаза);

Н2О2 + 2GSH ® GSSG + 2Н2О (глутатіонпероксидаза).

Ферментом, що нейтралізує дію супероксид-радикалів, є супероксид-

дисмутаза:

2 О2¯ + 2 Н+ ® 2Н2О2 + О2.

101

Як видно з наведеної ,реакціїсупероксиддисмутаза перетворює супероксид-радикали на перекис водню, який далі розкладається за допомогою каталази чи пероксидази.

Завдання на виконання

1. Аналіз досліду з гідролізу желатини(лабораторна робота № 12). За позитивного результату (гідроліз желатини) спостерігається розрідження желатини (середовище стає рідким). Помістити пробірки в холодильник чи у лід на кілька хвилин. Якщо желатина залишається рідкою, результат є позитивним.

2. Аналіз досліду з гідролізу казеїну(лабораторна робота №12).

Описати зовнішній вигляд середовища з молоком. За негативної реакції середовище каламутне, а індикатор має голубий колір. Після пептонізації (гідролізу молочних білків) середовище стає прозорим за рахунок розщеплення казеїну до розчинних амінокислот і пептидів. Якщо відбувається зброджування молочного цукру – лактози, то рН середовища знижується, а велика кількість утворюваної кислоти може призводити до коагуляції молока (утворення осаду). За катаболізму амінокислот, утворених у результаті гідролізу казеїну, реакція середовища може змінюватись на лужну. Крім того, деякі бактерії можуть відновлювати метиленовий синій, в результаті чого він стає безбарвним, середовище – кремовим. Процес відновлення починається на дні пробірки.

3.Аналіз досліду з декарбоксилювання аргініну(лабораторна робота

№12). Описати зміну кольору середовища на першу, другу, третю та сьому добу. Результат вважається позитивним, якщо колір середовища зміниться з

сірого через жовте на червоно-фіолетове. Якщо середовище пожовкло, результат негативний.

4.Аналіз досліду з утворення сірководню (лабораторна робота № 12).

Почорніння нижньої частини індикаторного папірця свідчить про утворення сірководню (утворення сульфіду свинцю чорного кольору).

5.Аналіз досліду з утворення індолу (лабораторна робота № 12).

Почервоніння індикаторного папірця за присутності індолу вказує на позитивну реакцію.

6.Визначення нітратредукції. Засіяти нітратний бульйон культурами

Pseudomonas aureofaciens та Escherichia coli. Інкубувати упродовж 2–3 діб при

37 °С.

7. Визначення денітрифікації. Засіяти напіврідке нітратне середовище культурами Pseudomonas aureofaciens та Escherichia coli. Пробірки залити вазеліновою олією (товщина шару 5 мм). Інкубувати упродовж 7 діб при 37 °С.

8. Оксидазна активність. Біомасу культур Bacillus megaterium та

Pseudomonas aureofaciens нанести скляною паличкою на фільтрувальний папір, капнути на біомасу розчином N-N-диметилпарафенілендиаміндигідрохлориду. Реакція позитивна, якщо біомаса через кілька хвилин забарвиться у червоний колір.

102

9. Каталазна активність. Нанести біомасу Bacillus subtilis на предметне скло, капнути краплю 3 %-ного пероксиду водню. Інтенсивне виділення газу свідчить про наявність каталазної активності.

Контрольні запитання

1.Чим відрізняється аеробне дихання від анаеробного?

2.Як відбувається дисиміляційна нітратредукція?

3.Що означають терміни «нітратредукція» та «денітрифікація»?

4.Що таке сульфатне дихання?

5.Які особливості притаманні сульфатовідновлювальним бактеріям?

6.Охарактеризуйте метаногенні бактерії. Чому вони належать до архей?

5.Які бактерії здатні здійснювати карбонатне дихання?

6.Як відбувається фіксація вуглекислого газу у метаногенних бактерій?

7.Назвіть кінцеві продукти різних типів анаеробного дихання.

Лабораторна робота № 14

ФІЗІОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ (підсумкове заняття)

УЧАСТЬ МІКРООРГАНІЗМІВ У ПЕРЕТВОРЕННІ РЕЧОВИН ТА ЕНЕРГІЇ У ПРИРОДІ ( 4 год.)

Мета роботи: проаналізувати та зробити висновки про здатність досліджуваних бактерій здійснювати процеси нітратредукції та денітрифікації, узагальнити результати дослідів(лабораторні роботи №11−13) з вивчення фізіології мікроорганізмів і навчитись використовувати ці результати для ідентифікації бактерій, ознайомитись з участю мікроорганізмів у кругообігу вуглецю і сірки у природі, навчитись виділяти накопичувальні культури целюлозоруйнівних мікроорганізмів і готувати середовища для виділення накопичувальних культур денітрифікаторів.

Матеріали та обладнання: реактив Грісса, зразки грунту, чашки Петрі з стерильним фільтрувальним папером, пінцети, ножиці, спиртівки, ексикатор, компоненти для приготування середовища Гільтая(лимоннокислий калій чи натрій (цитрат тризаміщений); аспарагін; KNO3; KH2PO4; MgSO4·7H2O; CaCl2·2H2O; FeCl3·6H2O), ваги, чашки Петрі з середовищем Гетчинсона, колби конічні об’ємом 50 і 100 мл, циліндри, пробірки, автоклав, термостат.

Загальні відомості

Ідентифікація бактерій. Ідентифікація бактерій базується зазвичай на вивченні їхніх морфолого-культуральних і фізіолого-біохімічних . ознак Останнім часом з цією метою широко використовуються генетичні та молекулярно-біологічні методи (аналіз 16S р РНК, ДНК−ДНК-гібридизація та

103

ін.). З практичної точки зору важливо, щоб кількість тестів для ідентифікації було мінімальним, а самі тести максимально інформативні.

Техніка ідентифікації бактерій добре та доступно викладена у розд. I – V дев’ятого видання Визначника бактерій Бергі(далі – Визначник Бергі). Перше видання цього Визначника було опубліковано у1923 р. групою американських бактеріологів під керівництвом Д.Х.Бергі. При цьому слід мати на увазі, що починаючи з дев’ятого видання відбувся поділ цієї єдиної раніше праці на чотиритомну – Bergey’s Manual of Systematic Bacteriology (Керівництво Бергі з систематики бактерій) та коротку – Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology (Керівництво Бергі з ідентифікації бактерій). Саме останню працю

було перекладено російською мовою у 1997 р. Вона називається “Визначник бактерій Бергі”, використовується для ідентифікації бактерій за фенотиповими ознаками і містить концентровану інформацію про всі види бактерій. Створене з практичною метою, це видання не претендує на еволюційну побудову.

Припустимо, що нам потрібно ідентифікувати виділений мікроорганізм. Загальний підхід до вирішення цього завдання складається з кількох основних етапів:

1)Визначник Бергі служить для ідентифікації бактерій. Тому необхідно бути переконаним, що виділений ізолят є прокаріотом. У розд. III наведено таблицю ознак, за якими прокаріоти відрізняються від еукаріот;

2)у Визначнику всі бактерії поділяються на чотири основні категорії (грамнегативні еубактерії, які мають клітинну стінку; грампозитивні бактерії,

які мають клітинну стінку; еубактерії, які не мають клітинної стінки; архебактерії). Ознаки, які дають можливість визначити ці категорії, наведені у розд. IV.

3)наступний крок після визначення основної категорії бактерій полягає в тому, щоб встановити розділ Визначника, в якому вона розглядається. У розд.

V наведено перелік груп всередині кожної основної категорії і короткий опис особливостей бактерій, які належать до кожної групи. Кожна з основних чотирьох категорій бактерій поділяється на групи: перша категорія складається

з16 груп бактерій (№ 1…16), друга – з 13 груп (№ 17…29), третя – з однієї групи (№ 30), четверта – з 5 груп (№ 31…35). Отже, у Визначнику бактерій описано 35 груп бактерій.

4)визначення роду бактерій. Для більшості груп наведено таблиці або ключі, де вказано ознаки, за якими можна диференціювати роди всередині групи;

5)визначення виду бактерій. У описі більшості родів містяться таблиці,

за допомогою яких можна диференціювати види всередині даного роду.

У роботі з ідентифікації мікроорганізмів необхідно дотримуватися таких загальних правил:

використовувати чисті культури; застосовувати для вивчення властивостей мікроорганізмів стандартні

методи; використовувати для інокуляції діагностичних середовищ культури в

активному фізіологічному стані.

104

асиміляція різних поживних речовин (джерела вуглецю, азоту та ін.), потреба в додаткових факторах росту, відношення до антибіотиків тощо.

Дослідження фізіологічних ознак у процесі ідентифікації насамперед

якби нижчі тварини та мікроорганізми не забезпечували повернення цього газу в атмосферу завдяки безперервніймінералізації органічного матеріалу. У

загальному балансі речовин у природі грунтові бактерії і гриби відіграють не менш значну роль, ніж фотосинтезувальні зелені рослини. Взаємозв’язок усіх живих істот на Землі найчіткіше відображається у кругообігу вуглецю.

105

Першими деструкторами природних полімерів(білки, нуклеїнові кислоти, геміцелюлоза, пектин, крохмаль, целюлоза, лігнін та ін.) можуть бути лише ті мікроорганізми, які синтезують гідролітичні ферменти. В аеробній зоні до таких мікроорганізмів належать гриби ,і головнимдеякі чином, грампозитивні бактерії, у тому числі й актиноміцети. В анаеробній зоні − це тільки бактерії, в основному з групи клостридій. В аеробній зоні відбувається

практично повне перетворення полімерів з вивільненням СО. В анаеробних

2

умовах у процесі первинного розкладання органічних речовин утворюються жирні кислоти, спирти і молекулярний водень, які частково використовуються

неорганічних акцепторів електронів або метаноутворювальними бактеріями у процесі карбонатного дихання.

Тому однією особливістю процесу мінералізації є надходження невеликої частини мінералізованого вуглецю (1–1,5 %) в атмосферу не у вигляді СО2, а в формі метану (СН4). Цей газ утворюється з органічних речовин у місцях, недоступних для кисню(у грунтах тундр, на рисових полях, у рубці жуйних тварин).

Найпоширенішою вуглецевою сполукою у природі є целюлоза. Целюлоза

повернення фіксованого у процесі фотосинтезу вуглецю в атмосферу у вигляді СО2.

Глобальна роль мікроорганізмів у цьому процесі визначається тим, що ні

целюлози у природі − це складний комплексний процес, що відбувається за участю спільноти мікроорганізмів, до складу якої входять целюлозоруйнівні

основному за типом маслянокислого бродіння.

106

ландшафтах у розкладанні целюлози крім грибів беруть участьміксобактерії, актиноміцети, вібріони роду Cellovibrio.

Розкладання целюлози здійснюється комплексом целюлозолітичних ферментів:

1) екзоцелюлаз, що гідролізують нерозчинні целюлозні субстрати з невпорядкованим розривом b-1,4-зв’язків у молекулі целюлози;

2) ендоцелюлаз, що гідролізують розчинні целюлозні субстрати з розривом b-1,4-зв’язків у будь-якому місці полімерного ланцюга;

3)b-глюкозидаз, целобіаз, що гідролізують целобіозу та іншіb- глюкозиди;

4)b-глюкозилтрансфераз.

цистеїн, гомоцистеїн), вітамінів, ферментів. У сухій речовині організмів частка сірки становить 1 %.

У природі сірка піддається різноманітним хімічним і біологічним перетворенням і переходить з неорганічних сполук в органічні і навпаки. У процесі розкладання залишків тварин, рослин, мікроорганізмів вивільнюються сірковмісні амінокислоти, тіоспирти, тіофеноли, тіоефіри, гетероциклічні сполуки, у складі яких сірка перебуває у відновленому стані.

У циклі перетворення сірки беруть участь різноманітні групи бактерій

(рис. 14.1).

Ваеробних умовах окислювальні процеси сірки та її відновлених

неорганічних і органічних сполук здійснюють хемоавтотрофні прокаріоти (сіркові, тіонові бактерії), а також деякі типові гетеротрофні бактерії родів

Bacillus, Pseudomonas та ін.

Ванаеробних процесах беруть участь фототрофні сіркові пурпурові

ізелені бактерії, які здійснюють аноксигенний фотосинтез.

Під час асиміляції сульфатів як джерела сірки відбувається відновлення сірки у процесах конструктивного метаболізму− асиміляційна сульфатредукція.

Ванаеробних умовах сульфати відновлюються до сірковод

107

розвиваються у місцях існування, де мешкають сіркові бактерії, які окиснюють сірководень, що поступає з анаеробної зони.

Органічні сполуки сірки

Рис. 14.1. Цикл перетворення сірки:

− окислювальні процеси; − процеси без зміни валентності сірки; - відновлювальні процеси.

Збудники процесів : 1 − безбарвні сіркобактерії, тіонові (в аеробних умовах) і фототрофні сіркобактерії (в анаеробних умовах); 2, 3 − тіонові бактерії, архебактерії; 4 − всі мікроорганізми і рослини(асиміляція); 5 − сульфатредукуючі бактерії; 6 − термоацидофільні анаеробні бактерії; 7 − облігатно анаеробні термофільні клостридії.

агаризоване середовище Гетчинсона (г/л): NaNO3 − 2,5; KH2PO4 − 0,1; NaCl − 0,1; CaCl2·2H2O − 0,1; MgSO4·7H2O − 0,3; FeCl3·6H2O − 0,001, агар-агар −2 %.

108

шматочки грунту на відстані 1 см один від одного. Засіяні чашки розміщують в ексикаторі над водою і ставлять в термостат(25−30 °С). Тривалість інкубації

7–14 днів.

5. Приготувати середовище Гільтая для одержання накопичувальної

зливають, доводять об’єм до 100 мл дистильованою водою. рН середовища – 7,0. Середовище розливають високим шаром у пробірки і стерилізують при0,5 атм упродовж 20 хв.

Контрольні запитання

1.Як Ви розумієте поняття «ідентифікація бактерій»?

2.На дослідженні яких ознак базується ідентифікація бактерій?

3.Охарактеризуйте морфолого-культуральні і фізіолого-біохімічні ознаки мікроорганізмів.

4.Як визначається тип метаболізму мікроорганізмів(окиснювальний, бродильний) ?

5.Як визначається відношення мікроорганізмів до кисню?

6.Як визначається здатність мікроорганізмів до синтезу гідролітичних ферментів, здатних розщеплювати різні полімери?

7.Охарактеризуйте тест на каталазу і оксидазу.

8.Які фізіологічні ознаки, досліджувані Вами у ході виконання лабораторних робіт, можуть бути використані для ідентифікації бактерій?

10.Охарактеризуйте основні етапи ідентифікації згідно Визначника Бергі

зідентифікації бактерій.

11.На які групи поділяються організми за роллю і функцією у природі?

12.Яку роль відіграють мікроорганізми у кругообігу вуглецю?

13.Які фізіологічні групи бактерій беруть участь у кругообігу вуглецю?

14.Охарактеризуйте целюлозоруйнівні мікроорганізми.

15.Які ферменти необхідні для розщеплення целюлози?

17.Які фізіологічні групи бактерій беруть участь у кругообігу сірки?

18.Як здійснюється виділення накопичувальної культури аеробних целюлозоруйнівних мікроорганізмів?

109

Таблиця 14.1 Фізіологія мікроорганізмів (підсумкова таблиця результатів)

110

продуктів у молоці

Декарбоксилювання

амінокислот

Утворення сірководню

Утворення індолу

Нітратредукція

Денітрифікація

Наявність цитохромоксидази

Наявність каталази

111