Бактериите са най-древният организъм на земята, както и най-простият по своята структура. Състои се само от една клетка, която може да се види и изследва само под микроскоп. Характерна особеност на бактериите е липсата на ядро, поради което бактериите се класифицират като прокариоти.

Някои видове образуват малки групи от клетки; такива клъстери могат да бъдат заобиколени от капсула (обвивка). Размерът, формата и цветът на бактериите са силно зависими от околната среда.

По форма бактериите се делят на: пръчковидни (бацили), сферични (коки) и извити (спирила). Има и модифицирани - кубични, С-образни, звездовидни. Размерите им варират от 1 до 10 микрона. Определени видове бактерии могат активно да се движат с помощта на флагели. Последните понякога надвишават размера на самата бактерия два пъти.

Видове бактериални форми

За движение бактериите използват жгутици, чийто брой е различен - един, чифт, сноп флагели. Разположението на жгутиците също е различно - от едната страна на клетката, отстрани или равномерно разпределено по цялата равнина. Също така, един от начините на движение се счита за плъзгащ се поради слузта, с която е покрит прокариотът. Повечето имат вакуоли вътре в цитоплазмата. Регулирането на капацитета на газа във вакуолите им помага да се движат нагоре или надолу в течността, както и да се движат през въздушните канали на почвата.

Учените са открили повече от 10 хиляди разновидности на бактерии, но според предположения научни изследователиВ света има над милион видове. основни характеристикибактериите дава възможност да се определи тяхната роля в биосферата, както и да се проучи структурата, видовете и класификацията на царството на бактериите.

местообитания

Простотата на структурата и скоростта на адаптиране към условията на околната среда помогнаха на бактериите да се разпространят в широк спектър от нашата планета. Те съществуват навсякъде: вода, почва, въздух, живи организми - всичко това е най-приемливото местообитание за прокариотите.

Бактерии са открити както на южния полюс, така и в гейзерите. Те са на дъното на океана, както и в горните слоеве на въздушната обвивка на Земята. Бактериите живеят навсякъде, но броят им зависи от благоприятни условия. Например, голям брой бактериални видове живеят в открити водоеми, както и в почвата.

Структурни особености

Бактериалната клетка се отличава не само с факта, че няма ядро, но и с отсъствието на митохондрии и пластиди. ДНК на този прокариот се намира в специална ядрена зона и има формата на нуклеоид, затворен в пръстен. При бактериите клетъчната структура се състои от клетъчна стена, капсула, капсулоподобна мембрана, флагела, пили и цитоплазмена мембрана. Вътрешна структураочертават цитоплазмата, гранулите, мезозоми, рибозоми, плазмиди, включвания и нуклеоид.

Бактериалната клетъчна стена изпълнява функцията на защита и подкрепа. Веществата могат свободно да текат през него поради пропускливостта. Тази обвивка съдържа пектин и хемицелулоза. Някои бактерии отделят специална слуз, която може да помогне за предпазване от изсушаване. Слузта образува капсула - по химичен състав полизахарид. В тази форма бактерията е в състояние да понася дори много високи температури. Освен това изпълнява и други функции, например залепване на всякакви повърхности.

На повърхността на бактериалната клетка се намират тънки белтъчни въси – пили. Може да има голям брой от тях. Pili помагат на клетката да прехвърля генетичен материал, а също така осигурява адхезия към други клетки.

Под равнината на стената има трислойна цитоплазмена мембрана. Той гарантира транспортирането на вещества, а също така играе значителна роля в образуването на спори.

Цитоплазмата на бактериите е 75 процента изградена от вода. Съставът на цитоплазмата:

  • рибки;
  • мезозоми;
  • аминокиселини;
  • ензими;
  • пигменти;
  • захар;
  • гранули и включвания;
  • нуклеоид.

Метаболизмът при прокариотите е възможен, както с участието на кислород, така и без него. Повечето от тях се хранят с готови хранителни вещества от органичен произход. Много малко видове са способни сами да синтезират органични вещества от неорганични. Това са синьо-зелени бактерии и цианобактерии, които са изиграли значителна роля за оформянето на атмосферата и насищането й с кислород.

възпроизвеждане

При благоприятни за размножаване условия се извършва чрез пъпкуване или вегетативно. безполово размножаванестава в следната последователност:

  1. Бактериалната клетка достига максималния си обем и съдържа необходимия запас от хранителни вещества.
  2. Клетката се удължава, в средата се появява дял.
  3. В клетката настъпва делене на нуклеотида.
  4. Основната и разделената ДНК се разминават.
  5. Клетката е разделена наполовина.
  6. Остатъчно образуване на дъщерни клетки.

При този метод на възпроизвеждане няма обмен на генетична информация, така че всички дъщерни клетки ще бъдат точно копие на майката.

Процесът на размножаване на бактериите при неблагоприятни условия е по-интересен. Учените научиха за способността на бактериите да се възпроизвеждат сексуално сравнително наскоро - през 1946 г. Бактериите нямат разделение на женски и зародишни клетки. Но те имат различно ДНК. Две такива клетки, когато се приближават една към друга, образуват канал за трансфер на ДНК, настъпва обмен на места - рекомбинация. Процесът е доста дълъг, в резултат на което са двама напълно нови индивида.

Повечето бактерии се виждат много трудно под микроскоп, защото нямат собствен цвят. Няколко разновидности са лилави или зелени поради съдържанието им на бактериохлорофил и бактериопурпурин. Въпреки че, ако разгледаме някои колонии от бактерии, става ясно, че те отделят оцветени вещества в околната среда и придобиват ярък цвят. За да се изследват по-подробно прокариотите, те се оцветяват.


Класификация

Класификацията на бактериите може да се основава на показатели като:

  • Формата
  • начин за пътуване;
  • начин за получаване на енергия;
  • отпадъци;
  • степен на опасност.

Бактерии симбионтиживеят в партньорство с други организми.

Сапрофити на бактерииживеят върху вече мъртви организми, продукти и органични отпадъци. Те допринасят за процесите на гниене и ферментация.

Гниенето почиства природата от трупове и други отпадъци от органичен произход. Без процеса на разпад не би имало кръговрат на веществата в природата. И така, каква е ролята на бактериите в кръговрата на материята?

Разпадните бактерии са помощник в процеса на разграждане на протеинови съединения, както и на мазнини и други съединения, съдържащи азот. След като извършат сложна химическа реакция, те разрушават връзките между молекулите на органичните организми и улавят протеинови молекули, аминокиселини. Разцепвайки се, молекулите отделят амоняк, сероводород и др. вредни вещества. Те са отровни и могат да причинят отравяне при хора и животни.

Разлагащите се бактерии се размножават бързо при благоприятни за тях условия. Тъй като това са не само полезни бактерии, но и вредни, за да предотвратят преждевременното гниене на продуктите, хората са се научили да ги обработват: сухи, туршия, сол, дим. Всички тези лечения убиват бактериите и предотвратяват тяхното размножаване.

Ферментационните бактерии с помощта на ензими са способни да разграждат въглехидратите. Хората са забелязали тази способност в древни времена и използват такива бактерии за производство на млечнокисели продукти, оцет и други хранителни продукти и до днес.

Бактериите, работещи във връзка с други организми, извършват много важна химическа работа. Много е важно да се знае какви са видовете бактерии и какви ползи или вреди носят на природата.

Значение в природата и за човека

Голямото значение на много видове бактерии вече беше отбелязано по-горе (в процесите на гниене и различни видовеферментация), т.е. изпълнение на санитарна роля на Земята.

Бактериите също играят огромна роля в цикъла на въглерод, кислород, водород, азот, фосфор, сяра, калций и други елементи. Много видове бактерии допринасят за активното фиксиране на атмосферния азот и го превръщат в органична форма, допринасяйки за повишаване на плодородието на почвата. От особено значение са онези бактерии, които разграждат целулозата, които са основният източник на въглерод за жизнената дейност на почвените микроорганизми.

Сулфат-редуциращите бактерии участват в образуването на нефт и сероводород в терапевтична кал, почви и морета. Така наситеният със сероводород слой вода в Черно море е резултат от жизнената активност на сулфат-редуциращите бактерии. Дейността на тези бактерии в почвите води до образуване на сода и сода засоляване на почвата. Сулфат-редуциращите бактерии превръщат хранителните вещества в почвата на оризовите плантации във форма, която става достъпна за корените на културата. Тези бактерии могат да причинят корозия на метални подземни и подводни конструкции.

Благодарение на жизнената активност на бактериите, почвата се освобождава от много продукти и вредни организми и се насища с ценни хранителни вещества. Бактерицидните препарати се използват успешно за борба с много видове насекоми-вредители (царевичен пробивач и др.).

Много видове бактерии се използват в различни индустрии за производство на ацетон, етилов и бутилов алкохол, оцетна киселина, ензими, хормони, витамини, антибиотици, протеинови и витаминни препарати и др.

Без бактерии са невъзможни процеси при дъбене на кожа, сушене на тютюневи листа, производство на коприна, каучук, обработка на какао, кафе, уриниране на коноп, лен и други ликови растения, кисело зеле, пречистване на отпадни води, излугване на метали и др.

Сред бактериите, млечнокиселите бактерии от родовете Lactobacillus, Streptococcusпри получаване ферментирали млечни продукти. Коките имат кръгла, овална форма с диаметър 0,5-1,5 микрона, подредени по двойки или вериги с различна дължина. Размерите на пръчковидни бактерии или комбинирани във вериги.

Млечнокисел стрептокок Streptococcus lactisима клетки, свързани по двойки или къси вериги, коагулира млякото след 10-12 часа, някои раси образуват антибиотика низин.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

Кремообразен стрептокок S. cremorisобразува дълги вериги от сферични клетки, неактивен киселиннообразуващ агент, използва се при ферментацията на сметана при производството на заквасена сметана.

ацидофилен бацил лактобацилус ацидофилусобразува дълги вериги от пръчковидни клетки; по време на ферментацията се натрупват до 2,2% млечна киселина и антибиотични вещества, които са активни срещу патогени на чревни заболявания. Въз основа на тях се приготвят медицински биологични препарати за профилактика и лечение на стомашно-чревни заболявания при селскостопански животни.

Пръчици с млечна киселина L. plantatumимат клетки, свързани по двойки или във вериги. Причинители на ферментация при ферментация на зеленчуци и силаж на фураж. L. brevisферментират захари по време на кисело зеле, краставици, образуващи киселини, етанол, CO 2.

Неспоровидни, неподвижни, грам+ пръчици от рода Propionibacteriumсемейства Propionibacteriaceae- причинители на ферментация на пропионова киселина, предизвикват превръщането на захарта или млечната киселина и нейните соли в пропионова и оцетна киселина.

3C 6 H 12 O 6 → 4CH 3 CH 2 COOH + 2CH 3 COOH + 2CO 2 + 2H 2 O

Ферментацията на пропионовата киселина е в основата на зреенето сирене с сирище. Някои видове пропионови киселинни бактерии се използват за производство на витамин B 12 .

спорообразуващи бактерии от семейството Bacilloceaeмил клостридииса причинители на маслена ферментация, превръщайки захарите в маслена киселина

C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2) COOH + 2CO 2 + 2H 2

Маслена киселина

местообитания- почва, отлагания на тиня на водоеми, натрупвания на разлагащи се органични остатъци, хранителни продукти.

Тези m/o се използват при производството на маслена киселина, която има неприятна миризма, за разлика от нейните естери:

Метилов етер - миризма на ябълка;

Етил - круша;

Амил - ананас.

Използват се като овкусители.

Бактериите с маслена киселина могат да причинят разваляне на хранителни суровини и продукти: подуване на сирена, гранясване на мляко, масло, бомбардиране на консерви, смърт на картофи и зеленчуци. Получената маслена киселина придава остър гранясав вкус, остра неприятна миризма.

Бактерии с оцетна киселина - неспорообразуващи грам пръчици с полярни флагели, принадлежат към рода Gluconobacter (Acetomonas); образуват оцетна киселина от етанол

CH 3 CH 2 OH+O 2 →CH 3 COOH+H 2 O

Пръчки от вида ацетобактер- перитрих, способен да окислява оцетната киселина до CO 2 и H 2 O.

Бактериите с оцетна киселина се характеризират с променливост във формата; при неблагоприятни условия те приемат формата на дебели дълги нишки, понякога подути. Оцетнокиселите бактерии са широко разпространени по повърхността на растенията, техните плодове и в маринованите зеленчуци.

Процесът на окисление на етанол до оцетна киселина е в основата на производството на оцет. Спонтанното развитие на оцетнокисели бактерии във вино, бира, квас води до тяхното влошаване - вкисване, помътняване. Тези бактерии на повърхността на течности образуват сухи набръчкани филми, островчета или пръстен близо до стените на съда.

Често срещан вид повреда гниенето е процес на дълбоко разлагане на протеинови вещества от микроорганизми.Бактериите са най-активните причинители на гнилостните процеси.

Сено и картофена пръчкаBacillus subtilis - аеробен грам + спорообразуващ бацил. Спори топлоустойчиви овални. Клетките са чувствителни към кисела среда и повишено съдържание на NaCl.

Бактерии от родаPseudomonus - аеробни подвижни пръчки с полярни флагели, не образуват спори, грам-. Някои видове синтезират пигменти, наричат ​​се флуоресцентни псевдомонаси, има студоустойчиви, причиняват разваляне на протеинови продукти в хладилниците. Причинители на бактериозите на културните растения.

Спорообразуващи пръчки от рода клостридииразлагат протеините с образуването на голямо количество газ NH 3, H 2 S, киселини, особено опасни за консерви. Тежкото хранително отравяне се причинява от токсина на големи подвижни грам+ пръчици. Clostridium botulinum. Спорите придават вид на ракета. Екзотоксинът на тези бактерии засяга централната нервна и сърдечно-съдовата система (признаци - зрително увреждане, говор, парализа, дихателна недостатъчност).

Нитрифициращите, денитрифициращите и азотфиксиращите бактерии са от голямо значение при образуването на почвата. По принцип това са неспорообразуващи клетки. Отглеждат се в изкуствени условия и се прилагат под формата на торови препарати.

Бактериите се използват в производството на хидролитични ензими, аминокиселини за производство на храни.

Сред бактериите е особено необходимо да се подчертаят причинителите на хранителни инфекции и хранителни отравяния.. Хранителните инфекции се причиняват от патогенни бактерии, присъстващи в храната и водата. Чревни инфекции - холера - cholera virion;

Изпратете вашата добра работа в базата от знания е лесно. Използвайте формуляра по-долу

Студенти, специализанти, млади учени, които използват базата от знания в своето обучение и работа, ще Ви бъдат много благодарни.

Използването на микроорганизми в медицината, селско стопанство; ползите от пробиотиците

Родникова Инна

ВЪВЕДЕНИЕ

Хората са действали като биотехнолози в продължение на хиляди години: пекат хляб, варят бира, правят сирене и други млечнокисели продукти, използвайки различни микроорганизми и дори не са знаели за тяхното съществуване. Всъщност самият термин "биотехнология" се появи в нашия език не толкова отдавна, вместо него се използват думите "индустриална микробиология", "техническа биохимия" и пр. Вероятно ферментацията е най-старият биотехнологичен процес. За това свидетелства описанието на процеса на приготвяне на бира, открито през 1981 г. при разкопките на Вавилон върху плоча, която датира около 6-то хилядолетие пр.н.е. д. През 3-то хилядолетие пр.н.е. д. шумерите произвеждали до две дузини вида бира. Не по-малко древни биотехнологични процеси са винопроизводството, печенето и получаването на млечнокисели продукти.

От гореизложеното виждаме, че от доста дълго време човешкият живот е неразривно свързан с живите микроорганизми. И ако толкова години хората успешно, макар и несъзнателно, си "сътрудничат" с бактериите, би било логично да си зададем въпроса - защо всъщност трябва да разширявате знанията си в тази област? В крайна сметка изглежда, че всичко е наред, ние знаем как да печем хляб и да варим бира, да правим вино и кефир, какво друго ви трябва? Защо имаме нужда от биотехнология? Някои отговори могат да бъдат намерени в това резюме.

МЕДИЦИНА И БАКТЕРИИ

През цялата история на човечеството (до началото на ХХ век) семействата са имали много деца, т.к. много често децата не доживяват до зряла възраст, умират от много болести, дори от пневмония, която в наше време е лесно лечима, да не говорим за такива сериозни заболявания като холера, гангрена и чума. Всички тези заболявания са причинени от патогени и се считат за нелечими, но накрая медицинските учени осъзнават, че други бактерии или екстракт от техните ензими могат да преодолеят „злите“ бактерии. За първи път това е забелязано от Александър Флеминг на примера с елементарния мухъл.

Оказа се, че някои видове бактерии се разбират добре с мухъл, но стрептококите и стафилококите не са се развили в присъствието на мухъл. Многобройни предишни експерименти с размножаването на вредни бактерии показват, че някои от тях са способни да унищожават други и не позволяват развитието им в общата среда. Това явление се наричаше "антибиоза" от гръцкото "анти" - против и "биос" - живот. Работейки върху намирането на ефективен антимикробен агент, Флеминг знаеше това много добре. Той не се съмняваше, че на чаша с мистериозна плесен е срещнал с феномена антибиоза. Той започна внимателно да изучава мухъла. След известно време той дори успя да изолира антимикробно вещество от мухъл. Тъй като плесента, с която се занимаваше, имаше специфичното латинско име Penicilium notatum, той нарече полученото вещество пеницилин .Така през 1929 г. в лабораторията на лондонската болница „Света Мария“ се ражда добре познатият ни пеницилин.

Предварителните тестове на веществото върху опитни животни показаха, че дори когато се инжектира в кръвта, то не причинява вреда и в същото време, в слаби разтвори, перфектно потиска стрептококите и стафилококите. Помощникът на Флеминг, д-р Стюарт Гредок, който се разболява от гнойно възпаление на така наречената максиларна кухина, е първият човек, който решава да вземе екстракт от пеницилин. Той беше инжектиран в кухината с малко количество екстракт от матрицата и след три часа беше възможно да се уверим, че здравословното му състояние се е подобрило значително.

Така започва ерата на антибиотиците, които спасяват милиони животи, както в мирно време, така и по време на война, когато ранените умират не от тежестта на раната, а от инфекциите, свързани с тях. В бъдеще бяха разработени нови антибиотици, базирани на пеницилин, методи за тяхното производство за широко приложение.

БИОТЕХНОЛОГИЯ И ЗЕМЕДЕЛИЕ

Резултатът от пробив в медицината е бърз демографски възход. Населението се увеличи рязко, което означава, че е необходима повече храна, а поради влошаването на околната среда поради ядрени опити, развитието на индустрията, изчерпването на хумуса на обработваемата земя, се появяват много болести по растенията и добитъка.

Първоначално хората лекуваха животни и растения с антибиотици и това доведе до резултати. Нека да разгледаме тези резултати. Да, ако третирате зеленчуци, плодове, билки и др. през вегетационния период със силни фунгициди, това ще помогне за потискане на развитието на някои патогени (не всички и не напълно), но, първо, това води до натрупване на отрови и токсини в плодовете, което означава, че полезните качества на плода са намалени, и второ, вредните микроби бързо развиват имунитет към вещества, които ги тровят и последващото лечение трябва да се извършва с все по-мощни антибиотици.

Същото явление се наблюдава в животинския свят и, за съжаление, при хората. Освен това антибиотиците причиняват редица негативни последици в организма на топлокръвните животни, като дисбактериоза, деформации на плода при бременни жени и др.

Как да бъде? Самата природа отговаря на този въпрос! И този отговор е ПРОБИОТИК!

Водещите институти по биотехнология и генно инженерство отдавна се занимават с разработването на нови и селекцията на известни микроорганизми, които имат невероятна жизнеспособност и способност да „побеждават“ в борбата срещу други микроби. Тези елитни щамове като "bacillus subtilis" и "Licheniformis" се използват широко за лечение на хора, животни, растения невероятно ефективно и напълно безопасно. Как е възможно? И ето как: в тялото на хората и животните задължително се съдържат много необходими бактерии. Те участват в процесите на храносмилане, образуването на ензими и съставляват почти 70% от имунната система на човека. Ако по някаква причина (прием на антибиотици, недохранване) бактериалният баланс на човек се наруши, тогава той е незащитен от нови вредни микроби и в 95% от случаите ще се разболее отново. Същото се отнася и за животните. И елитните щамове, попадайки в тялото, започват активно да се размножават и унищожават патогенната флора, т.к. вече споменато по-горе, те имат по-голяма жизнеспособност. По този начин с помощта на щамове на елитни микроорганизми е възможно да се поддържа здравословен макро организъм без антибиотици и в хармония с природата, тъй като сами по себе си, намирайки се в тялото, тези щамове носят само полза и никаква вреда.

Те са по-добри от антибиотиците и защото:

Отговорът на микрокосмоса на въвеждането на суперантибиотици в бизнес практиката е очевиден и следва от експерименталния материал, който вече е на разположение на учените – раждането на супермикроб.

Микробите са изненадващо перфектни саморазвиващи се и самообучаващи се биологични машини, способни да запомнят в генетичната си памет механизмите за защита, които са създали срещу вредното въздействие на антибиотиците и да предават информация на своите потомци.

Бактериите са един вид "биореактор", в който се произвеждат ензими, аминокиселини, витамини и бактериоцини, които подобно на антибиотиците неутрализират патогените. Няма обаче нито пристрастяване към тях, нито странични ефекти, характерни за употребата на химически антибиотици. Напротив, те са в състояние да прочистят чревните стени, да увеличат пропускливостта им за основните хранителни вещества, да възстановят биологичния баланс на чревната микрофлора и да стимулират цялата имунна система.

Учените се възползваха от естествения начин природата да поддържа здравето на макроорганизма, а именно от естествената среда изолираха бактерии - сапрофити, които имат способността да потискат растежа и развитието на патогенната микрофлора, вкл. стомашно-чревния тракттоплокръвен.

Милиони години еволюция на живите същества на планетата създадоха толкова прекрасни и съвършени механизми за потискане на патогенна микрофлора с непатогенна, че няма причина да се съмняваме в успеха на този подход. Непатогенната микрофлора в състезанието печели в безспорното мнозинство от случаите и ако не беше така, днес нямаше да сме на нашата планета.

Въз основа на гореизложеното учените, произвеждащи торове и фунгициди за селскостопанска употреба, също се опитаха да преминат от химическа към биологична гледна точка. И резултатите не забавиха да се проявят! Оказа се, че един и същ bacillus subtilis успешно се бори с цели седемдесет разновидности на патогенни представители, които причиняват такива заболявания на градинарските култури като бактериален рак, фузариозно увяхване, кореново и кореново гниене и др., По-рано считани за нелечими болести по растенията, с които той не може да боравете с НИТО ЕДИН ФУНГИЦИД! В допълнение, тези бактерии имат ясно положителен ефект върху растителността на растението: периодът на пълнене и узряване на плодовете се намалява, полезните качества на плодовете се увеличават, съдържанието на нитрати и други токсични вещества в тях намалява и най-важното , необходимостта от минерални торове е значително намалена!

Препаратите, съдържащи щамове на елитни бактерии, вече заемат първи места на руски и международни изложения, печелят медали за ефективност и екологичност. Малките и големите земеделски производители вече са започнали активното си използване, а фунгицидите и антибиотиците постепенно се превръщат в минало.

Продуктите на компанията Bio-Ban са Flora-S и Fitop-Flora-S, които предлагат сухи торфено-хумусни торове, съдържащи концентрирани хуминови киселини (а наситеният хумус е ключът към отлична реколта) и бактериален щам "bacillus subtilis" за болести контрол. Благодарение на тези препарати е възможно да възстановите изчерпаната земя за кратко време, да увеличите продуктивността на земята, да защитите реколтата си от болести и най-важното е да получите отлични добиви в рискови земеделски райони!

Мисля, че горните аргументи са достатъчни, за да оценим ползите от пробиотиците и да разберем защо учените казват, че двадесети век е векът на антибиотиците, а двадесет и първи е векът на пробиотиците!

Подобни документи

    Концепцията и значението на развъждането като наука за създаване на нови и подобряване на съществуващи породи животни, сортове растения, щамове микроорганизми. Оценка на ролята и значението на микроорганизмите в биосферата и особеностите на тяхното използване. Форми на млечнокисели бактерии.

    презентация, добавена на 17.03.2015

    контролна работа, добавен 05/12/2009

    Основните методи за получаване генетично модифицирани растенияи животни. Трансгенни микроорганизми в медицината, химическата промишленост, селското стопанство. Неблагоприятни ефекти на генетично модифицирани организми: токсичност, алергии, онкология.

    курсова работа, добавена на 11.11.2014

    Разлики между животни и растения. Характеристики на подбора на животни за разплод. Какво е хибридизация, нейната класификация. Съвременни разновидности на животновъдството. Области на използване на микроорганизми, техните полезни характеристики, методи и особености на подбор.

    презентация, добавена на 26.05.2010

    Изучаването на предмета, основните задачи и историята на развитието на медицинската микробиология. Систематика и класификация на микроорганизмите. Основи на бактериалната морфология. Изучаване на структурните особености на бактериална клетка. Значението на микроорганизмите в човешкия живот.

    лекция, добавена на 12.10.2013

    Пробиотиците като непатогенни бактерии за хора с антагонистична активност срещу патогенни микроорганизми. Запознаване с особеностите на пробиотичните лактобацили. Анализ на ферментирали млечни продукти с пробиотични свойства.

    резюме, добавен на 17.04.2017

    Хипотези за произхода на живота на Земята. Изучаването на биохимичната активност на микроорганизмите, тяхната роля в природата, живота на човека и животните в трудовете на Л. Пастьор. Генетични изследвания на бактерии и вируси, тяхната фенотипна и генотипна вариабилност.

    резюме, добавен на 26.12.2013

    Производство на продукти от микробния синтез от първа и втора фаза, аминокиселини, органични киселини, витамини. Масово производство на антибиотици. Производство на алкохоли и полиоли. Основните видове биопроцеси. Метаболитно инженерство на растенията.

    курсова работа, добавена на 22.12.2013 г

    Влиянието на пробиотиците върху човешкото здраве. Имуностимулиращи, антимутагенни свойства на пропионовата киселина. Ефект на йода върху биохимичните свойства на пробиотичните бактерии. Качествени характеристики на йодираните лекарства, биохимични показатели.

Методи за определяне на общата биохимична активност на почвената микрофлора

Характеристики на микробите на клетъчната организация

Ролята на микроорганизмите в природата и селското стопанство

Широкото разпространение на микроорганизмите показва огромната им роля в природата. С тяхно участие се извършва разлагането на различни органични вещества в почвите и водните тела, те определят циркулацията на вещества и енергия в природата; плодородието на почвата, образуването на въглища, нефт и много други минерали зависят от тяхната активност. Микроорганизмите участват в изветряването на скалите и други природни процеси.

Много микроорганизми се използват в промишленото и селскостопанското производство. По този начин печенето, производството на ферментирали млечни продукти, винопроизводството, производството на витамини, ензими, хранителни и фуражни протеини, органични киселини и много вещества, използвани в селското стопанство, промишлеността и медицината, се основават на дейността на различни микроорганизми. Особено важно е използването на микроорганизми в растениевъдството и животновъдството. От тях зависи обогатяването на почвата с азот, борбата с вредителите по земеделските култури с помощта на микробни препарати, правилно готвенеи съхранение на фураж, създаване на фуражни протеини, антибиотици и микробни вещества за хранене на животните.

Микроорганизмите влияят положително върху процесите на разлагане на вещества от неестествен произход – изкуствено синтезирани ксенобиотици, попадащи в почвите и водни обекти и ги замърсяващи.

Наред с полезните микроорганизми съществува голяма група от така наречените болестотворни или патогенни микроорганизми, които причиняват различни заболявания на селскостопанските животни, растения, насекоми и хора. В резултат на тяхната жизнена дейност възникват епидемии от заразни болести на хората и животните, което засяга развитието на икономиката и производителните сили на обществото.

Последните научни данни не само разшириха значително разбирането за почвените микроорганизми и процесите, които те причиняват в околната среда, но и направиха възможно създаването на нови индустрии в индустрията и селскостопанското производство. Така например са открити антибиотици, отделяни от почвените микроорганизми, и е показана възможността за тяхното използване за лечение на хора, животни и растения, както и за съхранение на селскостопански продукти. Открита е способността на почвените микроорганизми да образуват биологично активни вещества: витамини, аминокиселини, стимулатори на растежа на растенията - растежни вещества и др. Открити са начини за използване на протеина на микроорганизмите за хранене на селскостопански животни. Идентифицирани са микробни препарати, които засилват притока на азот в почвата от въздуха.

Откриването на нови методи за получаване на наследствено модифицирани форми на полезни микроорганизми направи възможно по-широко използване на микроорганизмите в селскостопанското и промишленото производство, както и в медицината. Особено обещаващо е развитието на генното или генното инженерство. Неговите постижения гарантират развитието на биотехнологиите, появата на високопродуктивни микроорганизми, синтезиращи протеини, ензими, витамини, антибиотици, растежни вещества и други продукти, необходими за животновъдството и растениевъдството.

Човечеството винаги е било в контакт с микроорганизми, в продължение на хилядолетия, без дори да подозира. От незапомнени времена хората наблюдават ферментацията на тесто, приготвят алкохолни напитки, ферментирало мляко, правят сирена, прехвърлят различни заболявания, включително епидемии. Доказателство за последното в библейските книги е индикация за епидемично заболяване (вероятно чума) с препоръки за изгаряне на трупове и измиване.

В съответствие с приетата понастоящем класификация на микроорганизмите по вид хранене, те са разделени на редица групи в зависимост от източниците на енергия и потребление на въглерод. И така, има фототрофи, които използват енергията на слънчевата светлина, и хемотрофи, енергийният материал за които са различни органични и неорганични вещества.

В зависимост от формата, в която микроорганизмите получават въглерод от околната среда, те се разделят на две групи: автотрофни („хранейки се сами“), използващи въглероден диоксид като единствен източник на въглерод, и хетеротрофни („хранене за сметка на другите“) , получаващ въглерод в състава на доста сложно редуцирани органични съединения.

По този начин, според метода за получаване на енергия и въглерод, микроорганизмите могат да бъдат разделени на фотоавтотрофи, фотохетеротрофи, хемоавтотрофи и хемохетеротрофи. В рамките на групата, в зависимост от естеството на окисляемия субстрат, наречен донор на електрони (H-донор), от своя страна има органотрофи, които консумират енергия по време на разлагането на органични вещества, и литотрофи (от гръцки lithos - камък), които получават енергия поради окисляването на неорганичните вещества . Следователно, в зависимост от източника на енергия, използван от микроорганизмите и донора на електрони, трябва да се разграничат фотоорганотрофи, фотолитотрофи, хемоорганотрофи и хемолитотрофи. По този начин има осем възможни вида храна.

Всяка група микроорганизми има определен типхранене. По-долу е описано най-често срещаните видове хранене и кратък списък на микроорганизмите, които ги извършват.

При фототрофията източникът на енергия е слънчевата светлина. Фотолитоавтотрофията е вид хранене, характерен за микроорганизмите, които използват светлинна енергия за синтезиране на клетъчни вещества от CO 2 и неорганични съединения (H 2 0, H 2 S, S°), т.е. извършване на фотосинтеза. Тази група включва цианобактерии, лилави серни бактерии и зелени серни бактерии.

Цианобактериите (порядък на Cyanobacteria1es), подобно на зелените растения, намаляват CO 2 до органична материя чрез фотохимични средства, използвайки водорода на водата:

C0 2 + H 2 0 светлина-› (CH 2 O) * + O 2

Пурпурните серни бактерии (семейство Chromatiaceae) съдържат бактериохлорофили a и b, които определят способността на тези микроорганизми да фотосинтезират, и различни каротеноидни пигменти.

За да възстановят CO 2 в органичната материя, бактериите от тази група използват водород, който е част от H 2 5. В същото време в цитоплазмата се натрупват серни гранули, които след това се окисляват до сярна киселина:

C0 2 + 2H 2 S светлина-› (CH 2 O) + H 2 + 2S

3CO 2 + 2S + 5H 2 O светлина-> 3 (CH 2 0) + 2H 2 S0 4

Пурпурните серни бактерии обикновено са задължителни анаероби.

Зелените серни бактерии (семейство Chlorobiaceae) съдържат зелени бактериохлорофили с и в малко количество бактериохлорофил, както и различни каротеноиди. Подобно на лилавите серни бактерии, те са строги анаероби и са способни да окисляват сероводород, сулфиди и сулфити по време на фотосинтезата, натрупвайки сяра, която в повечето случаи се окислява до 50 ^ "2.

Фотоорганохетеротрофията е вид хранене, характерно за микроорганизмите, които освен фотосинтезата могат да използват и прости органични съединения за получаване на енергия. Лилавите несерни бактерии принадлежат към тази група.

Лилавите несерни бактерии (семейство Rhjdospirillaceae) съдържат бактериохлорофили a и b, както и различни каротеноиди. Те не са в състояние да окисляват сероводород (H 2 S), да натрупват сяра и да я отделят в околен свят.

При хемотрофията източникът на енергия са неорганични и органични съединения. Хемолитоавтотрофията е вид хранене, характерно за микроорганизми, които получават енергия от окисляването на неорганични съединения, като H 2, NH 4 +, N0 2 -, Fe 2+, H 2 S, S °, S0z 2 -, S 2 0z 2- , CO и др. Самият процес на окисление се нарича хемосинтеза. Въглеродът за изграждането на всички компоненти на хемолитоавтотрофните клетки се получава от въглероден диоксид.

Хемосинтезата в микроорганизми (железни бактерии и нитрифициращи бактерии) е открита през 1887-1890 г. известният руски микробиолог S.N. Виноградски. Хемолитоавтотрофията се осъществява от нитрифициращи бактерии (окисляват амоняк или нитрит), сярни бактерии (окисляват сероводород, елементарна сяра и някои прости неорганични серни съединения), бактерии, които окисляват водорода до вода, железни бактерии, които могат да окисляват съединения на желязото и др.

Идеята за количеството енергия, получена по време на процесите на хемолитоавтотрофия, причинени от тези бактерии, се дава от следните реакции:

NH3 + 11/2 0 2 - HN0 2 + H 2 0 + 2,8 10 5 J

HN0 2 + 1/2 0 2 - HN0 3 + 0,7 105 J

H 2 S + 1/2 0 2 - S + H 2 0 + 1,7 10 5 J

S + 11/2 0 2 - H 2 S0 4 + 5,0 10 5 J

H 2 + 1/ 2 0 2 - H 2 0 + 2,3 10 5 J

2FeС0 3 + 1/2 0 2 + ZN 2 0 - 2Fe (OH) 3 + 2С0 2 + 1,7 10 5 J

Хемоорганохетеротрофията е вид хранене, характерно за микроорганизмите, които получават необходимата енергия и въглерод от органични съединения. Сред тези микроорганизми има много аеробни и анаеробни видове, които живеят в почви и други субстрати.


Понастоящем микроорганизмите и техните метаболитни продукти се използват широко в индустрията, селското стопанство и медицината.

История на използването на микроорганизми

Още през 1000 г. пр. н. е. римляните, финикийците и хората от други ранни цивилизации са добивали мед от водите на мините или водата, просмукваща се през рудни тела. През 17 век Уелс в Англия (графство Уелс) и през XVIII век. испанците в находището Рио Тинто са използвали този процес на "излугване" за извличане на мед от съдържащите я минерали. Тези древни миньори дори не са подозирали, че бактериите играят активна роля в подобни процеси на извличане на метал. Понастоящем този процес, известен като бактериално излугване, се използва в голям мащаб в целия свят за извличане на мед от бедни руди, съдържащи този и други ценни метали в малки количества. Биологичното излугване също се използва (макар и по-малко широко) за освобождаване на уран. Проведени са множество изследвания върху природата на организмите, участващи в процесите на излугване на метали, техните биохимични свойства и възможностите за приложение в тази област. Резултатите от тези проучвания показват по-специално, че бактериалното излугване може да се използва широко в минната индустрия и очевидно ще може напълно да задоволи нуждата от енергоспестяващи, екологосъобразни технологии.

Малко по-малко известно, но също толкова важно, е използването на микроорганизми в минната индустрия за извличане на метали от разтвори. Някои прогресивни технологии вече включват биологични процеси за получаване на метали в разтворено състояние или под формата на твърди частици „от промивните води, останали от преработката на руди. Способността на микроорганизмите да натрупват метали е известна отдавна и ентусиастите отдавна мечтаят да използват микроби за извличане на ценни метали от морската вода. Извършените изследвания разсеяха някои надежди и до голяма степен определиха областите на приложение на микроорганизмите. Възстановяването на метали с тяхно участие остава обещаващ начин за евтино третиране на замърсени с метали промишлени отпадъчни води, както и икономично получаване на ценни метали.

Отдавна е известно за способността на микроорганизмите да синтезират полимерни съединения; всъщност повечето от компонентите на клетката са полимери. Днес обаче по-малко от 1% от общото количество полимерни материали се произвежда от микробиологичната индустрия; останалите 99% се получават от масло. Досега биотехнологията не е оказала решаващо влияние върху полимерната технология. Може би в бъдеще с помощта на микроорганизми ще бъде възможно да се създават нови материали за специални цели.

Трябва да се отбележи и друг важен аспект от използването на микроорганизми в химичния анализ - концентрацията и изолирането на микроелементи от разредени разтвори. Поглъщайки и усвоявайки микроелементите в хода на своята жизнена дейност, микроорганизмите могат избирателно да натрупват част от тях в клетките си, като същевременно пречистват хранителните разтвори от примеси. Например гъбичките се използват за селективно утаяване на злато от хлоридни разтвори.

Модерни приложения

Микробната биомаса се използва като храна за добитък. Микробната биомаса на някои култури се използва под формата на различни закваски, които се използват в хранително-вкусовата промишленост. Така че приготвянето на хляб, бира, вино, спиртни напитки, оцет, ферментирали млечни продукти, сирена и много продукти. Друго важно направление е използването на отпадни продукти от микроорганизми. По естеството на тези вещества и по значението им за производителя отпадните продукти могат да бъдат разделени на три групи.

1 групаса големи молекули с молекулно тегло. Това включва различни ензими (липази и др.) и полизахариди. Използването им е изключително широко – от хранително-вкусовата и текстилната промишленост до петролната индустрия.

2 група- това са първични метаноболити, които включват вещества, необходими за растежа и развитието на самата клетка: аминокиселини, органични киселини, витамини и др.

3 група- вторични метаноболити. Те включват: антибиотици, токсини, алкалоиди, растежни фактори и др. Важна област на биотехнологиите е използването на микроорганизми като биотехнически агенти за трансформиране или трансформиране на определени вещества, пречистване на вода, почва или въздух от замърсители. Микроорганизмите също играят роля в добива на масло важна роля. По традиционния начин не повече от 50% от петрола се извлича от нефтения резервоар. Отпадните продукти на бактериите, натрупващи се в резервоара, допринасят за изместването на маслото и по-пълното му освобождаване на повърхността.

Огромната роля на микроорганизмите в създаването и поддържането на почвеното плодородие. Те участват в образуването на почвения хумус – хумус. Използват се за увеличаване на добивите.

AT последните годиниДруга принципно нова област на биотехнологията започна да се развива - безклетъчна биотехнология.

Изборът на микроорганизми се основава на факта, че микроорганизмите са от голяма полза в индустрията, в селското стопанство, в животинския и растителния свят.

Други приложения

В медицината

Традиционните методи за производство на ваксини се основават на използването на отслабени или убити патогени. В момента много нови ваксини (например за превенция на грип, хепатит В) се получават чрез генно инженерство. Антивирусните ваксини се получават чрез въвеждане в микробната клетка на гените на вирусни протеини, които проявяват най-голяма имуногенност. Когато се култивират, такива клетки синтезират голямо количество вирусни протеини, които впоследствие се включват в състава на ваксинните препарати. По-ефективно производство на вирусни протеини в култури от животински клетки на базата на рекомбинантна ДНК технология.

В производството на петрол:

През последните години са разработени методи за засилено извличане на нефт с помощта на микроорганизми. Тяхната гледна точка е свързана преди всичко с лекота на изпълнение, минимална капиталоемкост и екологична безопасност. През 40-те години на миналия век в много страни производителки на петрол започват изследвания относно използването на микроорганизми за стимулиране на производството в производствените кладенци и възстановяване на инжекционността на инжекционните кладенци.

В храните и химикалите индустрия:

Най-известните промишлени продукти на микробния синтез включват: ацетон, алкохоли (етанол, бутанол, изопропанол, глицерин), органични киселини (лимонена, оцетна, млечна, глюконова, итаконова, пропионова), аромати и вещества, които подобряват миризмите (мононатриев глутамат ). Търсенето на последните непрекъснато нараства поради тенденцията към нискокалорични и растителни храни, които да добавят разнообразие във вкуса и мириса на храната. Ароматните вещества от растителен произход могат да бъдат получени чрез експресия на растителни гени в клетките на микроорганизмите.