Bacteriile sunt cel mai vechi organism de pe pământ, precum și cel mai simplu în structura sa. Este format dintr-o singură celulă, care poate fi văzută și studiată doar la microscop. O trăsătură caracteristică a bacteriilor este absența unui nucleu, motiv pentru care bacteriile sunt clasificate ca procariote.

Unele specii formează grupuri mici de celule; astfel de grupuri pot fi înconjurate de o capsulă (înveliș). Mărimea, forma și culoarea bacteriilor depind în mare măsură de mediu.

Din punct de vedere al formei, bacteriile se împart în: în formă de baston (bacili), sferice (coci) și contorte (spirila). Există și altele modificate - cubice, în formă de C, în formă de stea. Dimensiunile lor variază de la 1 la 10 microni. Anumite tipuri de bacterii se pot mișca activ cu ajutorul flagelilor. Acestea din urmă depășesc uneori de două ori dimensiunea bacteriei în sine.

Tipuri de forme de bacterii

Pentru mișcare, bacteriile folosesc flageli, al căror număr este diferit - unul, o pereche, un mănunchi de flageli. Locația flagelilor este, de asemenea, diferită - pe o parte a celulei, pe părțile laterale sau distribuite uniform pe întregul plan. De asemenea, una dintre căile de mișcare este considerată a fi alunecare din cauza mucusului cu care este acoperit procariota. Majoritatea au vacuole în interiorul citoplasmei. Reglarea capacității gazului din vacuole îi ajută să se deplaseze în sus sau în jos în lichid, precum și să se deplaseze prin canalele de aer ale solului.

Oamenii de știință au descoperit peste 10 mii de soiuri de bacterii, dar conform ipotezelor cercetători științifici Există peste un milion de specii în lume. caracteristici generale bacteriile face posibilă determinarea rolului lor în biosferă, precum și studierea structurii, tipurilor și clasificării regnului bacteriilor.

habitate

Simplitatea structurii și viteza de adaptare la condițiile de mediu au ajutat bacteriile să se răspândească pe o gamă largă a planetei noastre. Ele există peste tot: apă, sol, aer, organisme vii - toate acestea sunt cel mai acceptabil habitat pentru procariote.

Bacteriile au fost găsite atât la polul sudic, cât și în gheizere. Ele se află pe fundul oceanului, precum și în straturile superioare ale învelișului de aer al Pământului. Bacteriile trăiesc peste tot, dar numărul lor depinde de conditii favorabile. De exemplu, un număr mare de specii bacteriene trăiesc în corpuri de apă deschise, precum și în sol.

Caracteristici structurale

O celulă bacteriană se distinge nu numai prin faptul că nu are nucleu, ci și prin absența mitocondriilor și a plastidelor. ADN-ul acestei procariote este situat într-o zonă nucleară specială și are forma unui nucleoid închis într-un inel. La bacterii, structura celulară constă dintr-un perete celular, o capsulă, o membrană asemănătoare unei capsule, flageli, pili și o membrană citoplasmatică. Structura interna distingeți citoplasma, granulele, mezosomii, ribozomii, plasmidele, incluziunile și nucleoizii.

Peretele celular bacterian îndeplinește funcția de apărare și sprijin. Substanțele pot curge liber prin ea datorită permeabilității. Această coajă conține pectină și hemiceluloză. Unele bacterii secretă un mucus special care poate ajuta la protejarea împotriva uscării. Mucusul formează o capsulă - un polizaharid în compoziție chimică. În această formă, bacteria este capabilă să tolereze chiar și temperaturi foarte ridicate. Îndeplinește și alte funcții, de exemplu, lipirea de orice suprafață.

Pe suprafața celulei bacteriene se află vilozități proteice subțiri - pili. Poate fi un număr mare de ele. Pili ajută celula să transfere materialul genetic și, de asemenea, asigură aderența la alte celule.

Sub planul peretelui se află o membrană citoplasmatică cu trei straturi. Garantează transportul substanțelor și joacă, de asemenea, un rol semnificativ în formarea sporilor.

Citoplasma bacteriilor este făcută în proporție de 75% din apă. Compoziția citoplasmei:

  • fishsomes;
  • mezosomi;
  • aminoacizi;
  • enzime;
  • pigmenti;
  • zahăr;
  • granule și incluziuni;
  • nucleoid.

Metabolismul la procariote este posibil, atât cu participarea oxigenului, cât și fără acesta. Majoritatea se hrănesc cu nutrienți gata preparati de origine organică. Foarte puține specii sunt capabile să sintetizeze substanțe organice din cele anorganice însele. Acestea sunt bacterii și cianobacterii albastru-verde, care au jucat un rol semnificativ în modelarea atmosferei și saturarea ei cu oxigen.

reproducere

În condiții favorabile reproducerii, se realizează prin înmugurire sau vegetativ. reproducere asexuată se întâmplă în următoarea secvență:

  1. Celula bacteriană atinge volumul maxim și conține aportul necesar de nutrienți.
  2. Celula se prelungește, apare o partiție în mijloc.
  3. În interiorul celulei, are loc o diviziune a nucleotidei.
  4. ADN-ul principal și separat diverg.
  5. Celula este împărțită în jumătate.
  6. Formarea reziduală a celulelor fiice.

Cu această metodă de reproducere, nu există schimb de informații genetice, astfel încât toate celulele fiice vor fi o copie exactă a mamei.

Procesul de reproducere a bacteriilor în condiții nefavorabile este mai interesant. Oamenii de știință au aflat relativ recent despre capacitatea bacteriilor de a se reproduce sexual - în 1946. Bacteriile nu au o diviziune în celule feminine și celule germinale. Dar au ADN diferit. Două astfel de celule, când se apropie una de cealaltă, formează un canal pentru transferul ADN-ului, are loc un schimb de situsuri - recombinare. Procesul este destul de lung, al cărui rezultat sunt doi indivizi complet noi.

Majoritatea bacteriilor sunt foarte greu de văzut la microscop, deoarece nu au propria lor culoare. Puține soiuri sunt violet sau verzi datorită conținutului lor de bacterioclorofilă și bacteriopurpurină. Deși dacă luăm în considerare unele colonii de bacterii, devine clar că acestea eliberează substanțe colorate în mediu și capătă o culoare strălucitoare. Pentru a studia procariotele mai detaliat, acestea sunt colorate.


Clasificare

Clasificarea bacteriilor se poate baza pe indicatori precum:

  • Forma
  • mod de a călători;
  • modalitate de a obține energie;
  • Deseuri;
  • gradul de pericol.

Simbioți de bacterii trăiesc în parteneriat cu alte organisme.

Bacteriile saprofite trăiesc din organisme deja moarte, produse și deșeuri organice. Ele contribuie la procesele de degradare și fermentație.

Degradarea curăță natura cadavrelor și a altor deșeuri de origine organică. Fără procesul de degradare, nu ar exista un ciclu de substanțe în natură. Deci, care este rolul bacteriilor în ciclul materiei?

Bacteriile de degradare sunt un asistent în procesul de descompunere a compușilor proteici, precum și a grăsimilor și a altor compuși care conțin azot. După ce au efectuat o reacție chimică complexă, ei rup legăturile dintre moleculele organismelor organice și captează molecule de proteine, aminoacizi. Divizându-se, moleculele eliberează amoniac, hidrogen sulfurat și altele. Substanțe dăunătoare. Sunt otrăvitori și pot provoca otrăvire la oameni și animale.

Bacteriile de degradare se înmulțesc rapid în condiții favorabile pentru ele. Întrucât acestea nu sunt doar bacterii benefice, ci și dăunătoare, pentru a preveni degradarea prematură a produselor, oamenii au învățat să le prelucreze: uscat, murat, sare, fum. Toate aceste tratamente ucid bacteriile și le împiedică să se înmulțească.

Bacteriile de fermentare cu ajutorul enzimelor sunt capabile să descompună carbohidrații. Oamenii au observat această abilitate în vremuri străvechi și folosesc astfel de bacterii pentru a face produse cu acid lactic, oțet și alte produse alimentare până astăzi.

Bacteriile, lucrând împreună cu alte organisme, efectuează lucrări chimice foarte importante. Este foarte important să știm ce tipuri de bacterii sunt și ce beneficii sau daune aduc naturii.

Semnificație în natură și pentru om

Marea importanță a multor tipuri de bacterii a fost deja remarcată mai sus (în procesele de degradare și tipuri variate fermentație), adică îndeplinirea unui rol sanitar pe Pământ.

Bacteriile joacă, de asemenea, un rol imens în ciclul carbonului, oxigenului, hidrogenului, azotului, fosforului, sulfului, calciului și a altor elemente. Multe tipuri de bacterii contribuie la fixarea activă a azotului atmosferic și îl transformă într-o formă organică, contribuind la creșterea fertilității solului. De o importanță deosebită sunt acele bacterii care descompun celuloza, care sunt principala sursă de carbon pentru activitatea vitală a microorganismelor din sol.

Bacteriile reducătoare de sulfat sunt implicate în formarea petrolului și a hidrogenului sulfurat în nămolul terapeutic, soluri și mări. Astfel, stratul de apă saturat cu hidrogen sulfurat din Marea Neagră este rezultatul activității vitale a bacteriilor sulfato-reducătoare. Activitatea acestor bacterii în sol duce la formarea sifonului și a salinizării solului. Bacteriile reducătoare de sulfat transformă nutrienții din solurile plantațiilor de orez într-o formă care devine disponibilă pentru rădăcinile culturii. Aceste bacterii pot provoca coroziunea structurilor subterane și subacvatice din metal.

Datorită activității vitale a bacteriilor, solul este eliberat de multe produse și organisme dăunătoare și saturat cu nutrienți valoroși. Preparatele bactericide sunt folosite cu succes pentru combaterea multor tipuri de insecte dăunătoare (foricul porumbului etc.).

Multe tipuri de bacterii sunt folosite în diverse industrii pentru a produce acetonă, alcooli etilici și butilici, acid acetic, enzime, hormoni, vitamine, antibiotice, preparate proteice și vitaminice etc.

Fără bacterii, procesele sunt imposibile în tăbăcirea pieilor, uscarea frunzelor de tutun, fabricarea mătăsii, cauciucului, prelucrarea cacaoului, cafelei, urinat de cânepă, in și alte plante cu fibre libiene, varză murată, tratarea apelor uzate, levigarea metalelor etc.

Dintre bacterii, bacteriile de acid lactic din genuri Lactobacillus, Streptococcus La primirea produse lactate fermentate. Cocii au o formă rotundă, ovală, cu diametrul de 0,5-1,5 microni, dispuși în perechi sau lanțuri de diferite lungimi. Dimensiunile bacteriilor în formă de tijă sau combinate în lanțuri.

Streptococ de acid lactic Streptococcus lactis are celule legate în perechi sau lanțuri scurte, coagulează laptele după 10-12 ore, unele rase formează antibioticul nisina.

C6H12O6 → 2CH3CHOHCOOH

Streptococ cremos S. cremoris formează lanțuri lungi din celule sferice, un agent inactiv de formare a acidului, este utilizat în fermentarea smântânii la producerea smântânii.

bacilul acidophilus lactobacillus acidophilus formează lanțuri lungi de celule în formă de baston; în timpul fermentației, acumulează până la 2,2% acid lactic și substanțe antibiotice care sunt active împotriva agenților patogeni ai bolilor intestinale. Pe baza acestora se prepară preparate biologice medicale pentru prevenirea și tratarea bolilor gastrointestinale la animalele de fermă.

Batoane de acid lactic L. plantatum au celule legate în perechi sau în lanțuri. Agenți cauzali ai fermentației în timpul fermentației legumelor și însilozării furajelor. L. brevis fermentează zaharurile în timpul varzei murate, castraveților, formând acizi, etanol, CO 2.

Tije nesporante, nemotile, gram+ ale genului Propionibacterium familii Propionibacteriacee- agenții cauzatori ai fermentației acidului propionic, provoacă conversia zahărului sau a acidului lactic și a sărurilor acestuia în acid propionic și acetic.

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

Fermentarea acidului propionic stă la baza maturării brânză de cheag. Unele tipuri de bacterii cu acid propionic sunt folosite pentru a produce vitamina B 12 .

bacterii formatoare de spori din familie Baciloceae drăguț Clostridium sunt agenți cauzali ai fermentației butirice, transformând zaharurile în acid butiric

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

Acid butiric

habitate- sol, depozite de nămol ale rezervoarelor, acumulări de reziduuri organice în descompunere, produse alimentare.

Aceste m / o sunt utilizate în producția de acid butiric, care are un miros neplăcut, în contrast cu esterii săi:

Eter metilic - miros de mere;

Etil - pară;

Amil - ananas.

Sunt folosite ca arome.

Bacteriile cu acid butiric pot provoca alterarea materiilor prime și produselor alimentare: umflarea brânzeturilor, râncezirea laptelui, a untului, bombardarea conservelor, moartea cartofilor și a legumelor. Acidul butiric rezultat dă un gust ascuțit rânced, un miros ascuțit neplăcut.

Bacteriile cu acid acetic - tije Gram nesporante cu flageli polari, apartin genului Gluconobacter (Acetomonas); formează acid acetic din etanol

CH3CH2OH+O2 →CH3COOH+H2O

Tije de fel Acetobacter- peritric, capabil să oxideze acidul acetic la CO2 și H2O.

Bacteriile cu acid acetic se caracterizează prin variabilitatea formei; în condiții nefavorabile, iau forma unor filamente lungi groase, uneori umflate. Bacteriile cu acid acetic sunt larg distribuite pe suprafața plantelor, a fructelor acestora și în legumele murate.

Procesul de oxidare a etanolului la acid acetic stă la baza producției de oțet. Dezvoltarea spontană a bacteriilor acidului acetic în vin, bere, kvas duce la deteriorarea acestora - acris, turbiditate. Aceste bacterii de pe suprafața lichidelor formează pelicule uscate și ridate, insule sau un inel lângă pereții vasului.

Tip comun de daune putrefacția este procesul de descompunere profundă a substanțelor proteice de către microorganisme. Cei mai activi agenți cauzali ai proceselor putrefactive sunt bacteriile.

Fân și baton de cartofiBacillus subtilis - gram aerob + bacil formator de spori. Spori ovali rezistenti la caldura. Celulele sunt sensibile la mediul acid și la conținutul ridicat de NaCl.

Bacteriile din genPseudomonus - tije aerobe mobile cu flageli polari, nu formeaza spori, gram-. Unele specii sintetizează pigmenți, se numesc pseudomonas fluorescent, există rezistenți la frig, provoacă alterarea produselor proteice din frigidere. Agenți cauzali ai bacteriozelor plantelor cultivate.

Baghete formatoare de spori ale genului Clostridium descompune proteinele cu formarea unei cantități mari de gaz NH 3, H 2 S, acizi, mai ales periculoși pentru conservele. Intoxicația alimentară severă este cauzată de toxina bețișoarelor mari de gram+ mobile. Clostridium botulinum. Sporii dau aspectul unei rachete. Exotoxina acestor bacterii afectează sistemul nervos central și cardiovascular (semne - tulburări de vedere, vorbire, paralizie, insuficiență respiratorie).

Bacteriile nitrificatoare, denitrificatoare și fixatoare de azot sunt de mare importanță în formarea solului. Practic, acestea sunt celule care nu formează spori. Sunt cultivate în condiții artificiale și aplicate sub formă de preparate de îngrășăminte.

Bacteriile sunt folosite în producerea de enzime hidrolitice, aminoacizi pentru producția de alimente.

Dintre bacterii, este deosebit de necesar să se evidențieze agenții cauzali ai infecțiilor alimentare și a toxiinfecțiilor alimentare.. Infecțiile alimentare sunt cauzate de bacteriile patogene prezente în alimente și apă. Infecții intestinale - holeră - holeră virion;

Trimiteți-vă munca bună în baza de cunoștințe este simplu. Foloseste formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Utilizarea microorganismelor în medicină, agricultură; beneficiile probioticelor

Rodnikova Inna

INTRODUCERE

Oamenii au acționat ca biotehnologi timp de mii de ani: au copt pâine, au făcut bere, au făcut brânză și alte produse cu acid lactic folosind diferite microorganisme și nici măcar nu au fost conștienți de existența lor. De fapt, termenul de „biotehnologie” în sine a apărut în limba noastră nu cu mult timp în urmă, în locul lui s-au folosit cuvintele „microbiologie industrială”, „biochimie tehnică”, etc.. Probabil, fermentația a fost cel mai vechi proces biotehnologic. Acest lucru este dovedit de descrierea procesului de fabricare a berii, descoperită în 1981 în timpul săpăturilor din Babilon pe o tabletă, care datează din aproximativ mileniul VI î.Hr. e. În mileniul III î.Hr. e. sumerienii produceau până la două duzini de tipuri de bere. Procese biotehnologice nu mai puțin străvechi sunt vinificația, coacerea și obținerea de produse cu acid lactic.

Din cele de mai sus, vedem că pentru o perioadă destul de lungă, viața umană a fost indisolubil legată de microorganismele vii. Și dacă de atâția ani oamenii au „colaborat” cu succes, deși inconștient, cu bacterii, ar fi logic să ne punem întrebarea - de ce, de fapt, trebuie să-ți extinzi cunoștințele în acest domeniu? La urma urmei, oricum totul pare să fie în regulă, știm să coacem pâine și să facem bere, să facem vin și chefir, ce altceva ai nevoie? De ce avem nevoie de biotehnologie? Câteva răspunsuri pot fi găsite în acest rezumat.

MEDICINA SI BACTERII

De-a lungul istoriei omenirii (până la începutul secolului al XX-lea), familiile au avut mulți copii pentru că. de foarte multe ori copiii nu au trăit până la vârsta adultă, au murit de multe boli, chiar de pneumonie, care este ușor de vindecat în vremea noastră, ca să nu mai vorbim despre boli atât de grave precum holera, cangrena și ciuma. Toate aceste boli sunt cauzate de agenți patogeni și au fost considerate incurabile, dar, în cele din urmă, oamenii de știință medicali și-au dat seama că alte bacterii, sau un extract din enzimele lor, ar putea învinge bacteriile „rele”. Acest lucru a fost observat pentru prima dată de Alexander Fleming pe exemplul mucegaiului elementar.

S-a dovedit că unele tipuri de bacterii se înțeleg bine cu mucegaiul, dar streptococii și stafilococii nu s-au dezvoltat în prezența mucegaiului. Numeroase experimente anterioare cu reproducerea bacteriilor dăunătoare au arătat că unele dintre ele sunt capabile să le distrugă pe altele și nu permit dezvoltarea lor în mediul general. Acest fenomen a fost numit „antibioză” din grecescul „anti” – împotriva și „bios” – viață. Lucrând la găsirea unui agent antimicrobian eficient, Fleming știa foarte bine acest lucru. Nu avea nicio îndoială că pe o ceașcă cu un mucegai misterios l-a întâlnit. cu fenomenul antibiozei.A început să studieze cu atenție mucegaiul.După ceva timp, a reușit chiar să izoleze o substanță antimicrobiană din mucegai.Deoarece mucegaiul de care s-a ocupat avea denumirea specifică latină Penicilium notatum, a numit substanța rezultată penicilină. .Astfel, în 1929, în laboratorul spitalului londonez St. Mary, s-a născut penicilina, binecunoscută nouă.

Testele preliminare ale substanței pe animale de experiment au arătat că, chiar și atunci când este injectată în sânge, nu dăunează și, în același timp, în soluții slabe, suprimă perfect streptococii și stafilococii. Asistentul lui Fleming, dr. Stuart Greddock, care s-a îmbolnăvit de o inflamație purulentă a așa-numitei cavități maxilare, a fost prima persoană care a decis să ia un extract de penicilină. A fost injectat în cavitate cu o cantitate mică de extract din matriță, iar după trei ore s-a putut observa că starea lui de sănătate s-a îmbunătățit semnificativ.

Astfel, a început epoca antibioticelor, care a salvat milioane de vieți, atât în ​​timp de pace, cât și în timp de război, când răniții mureau nu din cauza gravității rănii, ci din cauza infecțiilor asociate acestora. În viitor, au fost dezvoltate noi antibiotice, pe bază de penicilină, metode de producere a acestora pentru utilizare pe scară largă.

BIOTEHNOLOGIE ȘI AGRICULTURA

Rezultatul unei descoperiri în medicină a fost o creștere demografică rapidă. Populația a crescut brusc, ceea ce înseamnă că era nevoie de mai multă hrană, iar din cauza deteriorării mediului din cauza testelor nucleare, dezvoltarea industriei, epuizarea humusului terenurilor cultivate, au apărut multe boli ale plantelor și ale animalelor.

La început, oamenii au tratat animalele și plantele cu antibiotice și acest lucru a adus rezultate. Să aruncăm o privire la aceste rezultate. Da, dacă tratați legume, fructe, ierburi etc. în timpul sezonului de creștere cu fungicide puternice, acest lucru va ajuta la suprimarea dezvoltării unor agenți patogeni (nu toți și nu complet), dar, în primul rând, aceasta duce la acumularea de otrăvuri și toxinele din fructe, ceea ce înseamnă că calitățile benefice ale fătului sunt reduse, iar în al doilea rând, microbii dăunători dezvoltă rapid imunitate la substanțele care le otrăvesc și tratamentele ulterioare ar trebui efectuate cu antibiotice din ce în ce mai puternice.

Același fenomen se observă în lumea animală și, din păcate, la om. În plus, antibioticele provoacă o serie de consecințe negative în organismul animalelor cu sânge cald, cum ar fi disbacterioza, deformările fetale la femeile însărcinate etc.

Cum să fii? Natura însăși răspunde la această întrebare! Și răspunsul este PROBIOTICE!

Cele mai importante institute de biotehnologie și inginerie genetică s-au angajat de mult timp în dezvoltarea de noi și selecția de microorganisme cunoscute, care au o viabilitate uimitoare și capacitatea de a „câștiga” în lupta împotriva altor microbi. Aceste tulpini de elită precum „bacillus subtilis” și „Licheniformis” sunt utilizate pe scară largă pentru a trata oameni, animale, plante incredibil de eficient și complet în siguranță. Cum este posibil acest lucru? Și iată cum: în corpul oamenilor și al animalelor conține în mod necesar o mulțime de bacterii necesare. Sunt implicați în procesele de digestie, formarea enzimelor și reprezintă aproape 70% din sistemul imunitar uman. Dacă din orice motiv (luarea de antibiotice, malnutriție) echilibrul bacterian al unei persoane este perturbat, atunci este neprotejat de noi microbi dăunători și în 95% din cazuri se va îmbolnăvi din nou. Același lucru este valabil și pentru animale. Și tulpinile de elită, care intră în organism, încep să se înmulțească activ și să distrugă flora patogenă, deoarece. deja menționate mai sus, au o viabilitate mai mare. Astfel, cu ajutorul unor tulpini de microorganisme de elită, se poate menține un macroorganism în stare de sănătate fără antibiotice și în armonie cu natura, deoarece prin ele însele, fiind în organism, aceste tulpini aduc numai beneficii și nici un rău.

Sunt mai bune decât antibioticele și pentru că:

Răspunsul microcosmosului la introducerea superantibioticelor în practica de afaceri este evident și rezultă din materialul experimental aflat deja la dispoziția oamenilor de știință - nașterea unui supermicrob.

Microbii sunt surprinzător de perfecte mașini biologice de auto-dezvoltare și auto-învățare capabile să memoreze în memoria lor genetică mecanismele de protecție pe care le-au creat împotriva efectelor nocive ale antibioticelor și să transmită informații descendenților lor.

Bacteriile sunt un fel de „bioreactor” în care se produc enzime, aminoacizi, vitamine și bacteriocine, care, ca și antibioticele, neutralizează agenții patogeni. Cu toate acestea, nu există nici dependență de ele, nici efecte secundare tipice utilizării antibioticelor chimice. Dimpotrivă, sunt capabili să curețe pereții intestinali, să le mărească permeabilitatea la nutrienții esențiali, să restabilească echilibrul biologic al microflorei intestinale și să stimuleze întregul sistem imunitar.

Oamenii de știință au profitat de modalitatea naturală a naturii pentru a menține sănătatea macroorganismului, și anume, din mediul natural, au izolat bacterii - saprofite, care au capacitatea de a suprima creșterea și dezvoltarea microflorei patogene, inclusiv în tract gastrointestinal cu sânge cald.

Milioane de ani de evoluție a viețuitoarelor de pe planetă au creat mecanisme atât de minunate și perfecte pentru suprimarea microflorei patogene cu cele nepatogene, încât nu există niciun motiv să ne îndoim de succesul acestei abordări. Microflora nepatogenă din competiție câștigă în marea majoritate a cazurilor, iar dacă nu ar fi așa, nu am fi astăzi pe planeta noastră.

Pe baza celor de mai sus, oamenii de știință care produc îngrășăminte și fungicide pentru uz agricol au încercat, de asemenea, să treacă de la o viziune chimică la una biologică. Iar rezultatele nu au întârziat să se arate! S-a dovedit că același bacil subtilis luptă cu succes cu până la șaptezeci de soiuri de reprezentanți patogeni care provoacă astfel de boli ale culturilor horticole precum cancerul bacterian, ofilirea fuzariumului, putregaiul rădăcinilor și rădăcinilor etc., considerate anterior boli incurabile ale plantelor cu care nu putea. NU se descurca cu UN SINGUR FUNGICID! În plus, aceste bacterii au un efect clar pozitiv asupra vegetației plantei: perioada de umplere și coacere a fructelor este redusă, calitățile utile ale fructelor cresc, conținutul de nitrați și alte substanțe toxice din ele scade și cel mai important. , necesarul de îngrășăminte minerale este redus semnificativ!

Preparatele care conțin tulpini de bacterii de elită ocupă deja primul loc la expozițiile rusești și internaționale, câștigând medalii pentru eficiență și respectarea mediului. Producătorii agricoli mici și mari și-au început deja utilizarea activă, iar fungicidele și antibioticele devin treptat un lucru din trecut.

Produsele companiei Bio-Ban sunt Flora-S și Fitop-Flora-S, care oferă îngrășăminte uscate de turbă-humice care conțin acizi humici concentrați (iar humusul saturat este cheia unei recolte excelente) și o tulpină bacteriană „bacillus subtilis” pentru boli. Control. Datorită acestor preparate, este posibil să restabiliți terenul epuizat într-un timp scurt, să creșteți productivitatea terenului, să vă protejați cultura de boli și, cel mai important, este posibil să obțineți recolte excelente în zonele agricole riscante!

Cred că argumentele de mai sus sunt suficiente pentru a aprecia beneficiile probioticelor și pentru a înțelege de ce oamenii de știință spun că secolul al XX-lea este secolul antibioticelor, iar cel al XXI-lea este secolul probioticelor!

Documente similare

    Conceptul și semnificația reproducerii ca știință a creării de noi și a îmbunătățirii raselor existente de animale, soiuri de plante, tulpini de microorganisme. Evaluarea rolului și importanței microorganismelor în biosferă și caracteristicile utilizării acestora. Forme de bacterii lactice.

    prezentare, adaugat 17.03.2015

    lucrare de control, adaugat 12.05.2009

    Principalele metode de obținere genetică plante modificate si animale. Microorganisme transgenice în medicină, industria chimică, agricultură. Efecte adverse ale organismelor modificate genetic: toxicitate, alergii, oncologie.

    lucrare de termen, adăugată 11.11.2014

    Diferențele dintre animale și plante. Caracteristici ale selecției animalelor pentru reproducere. Ce este hibridizarea, clasificarea ei. Soiuri moderne de creștere a animalelor. Domeniile de utilizare ale microorganismelor, ale acestora caracteristici benefice, metode și caracteristici de selecție.

    prezentare, adaugat 26.05.2010

    Studiul subiectului, principalele sarcini și istoria dezvoltării microbiologiei medicale. Sistematica și clasificarea microorganismelor. Fundamentele morfologiei bacteriene. Studiul caracteristicilor structurale ale unei celule bacteriene. Importanța microorganismelor în viața umană.

    prelegere, adăugată 10.12.2013

    Probioticele ca bacterii nepatogene pentru oameni cu activitate antagonistă împotriva microorganismelor patogene. Cunoașterea caracteristicilor lactobacililor probiotici. Analiza produselor lactate fermentate cu proprietăți probiotice.

    rezumat, adăugat 17.04.2017

    Ipoteze despre originea vieții pe Pământ. Studiul activității biochimice a microorganismelor, rolul lor în natură, viața umană și animală în lucrările lui L. Pasteur. Studii genetice ale bacteriilor și virusurilor, variabilitatea lor fenotipică și genotipică.

    rezumat, adăugat 26.12.2013

    Producerea de produse de sinteză microbiană a primei și a doua faze, aminoacizi, acizi organici, vitamine. Producția pe scară largă de antibiotice. Producția de alcooli și polioli. Principalele tipuri de bioprocese. Ingineria metabolică a plantelor.

    lucrare de termen, adăugată 22.12.2013

    Impactul probioticelor asupra sănătății umane. Proprietăți imunostimulatoare, antimutagene ale bacteriilor cu acid propionic. Efectul iodului asupra proprietăților biochimice ale bacteriilor probiotice. Caracteristicile calitative ale medicamentelor iodate, parametrii biochimici.

Metode de determinare a activității biochimice totale a microflorei solului

Caracteristicile microbilor de organizare celulară

Rolul microorganismelor în natură și agricultură

Distribuția largă a microorganismelor indică rolul lor enorm în natură. Cu participarea lor, are loc descompunerea diferitelor substanțe organice în sol și în corpurile de apă, ele determină circulația substanțelor și a energiei în natură; Fertilitatea solului, formarea cărbunelui, petrolului și a multor alte minerale depind de activitatea lor. Microorganismele sunt implicate în alterarea rocilor și în alte procese naturale.

Multe microorganisme sunt folosite în producția industrială și agricolă. Astfel, coacerea, fabricarea produselor lactate fermentate, vinificația, producerea de vitamine, enzime, proteine ​​alimentare și furajere, acizi organici și multe substanțe folosite în agricultură, industrie și medicină se bazează pe activitatea diferitelor microorganisme. Utilizarea microorganismelor în producția de culturi și creșterea animalelor este deosebit de importantă. De acestea depinde îmbogățirea solului cu azot, combaterea dăunătorilor culturilor agricole cu ajutorul preparatelor microbiene, pregătire corespunzătoareși depozitarea furajelor, crearea de proteine ​​furajere, antibiotice și substanțe microbiene pentru hrana animalelor.

Microorganismele au un efect pozitiv asupra proceselor de descompunere a substanțelor de origine nenaturală – xenobioticele, sintetizate artificial, căderea în sol și corpurile de apă și poluarea acestora.

Alături de microorganismele benefice, există un grup mare de așa-numite microorganisme cauzatoare de boli, sau patogene, care provoacă diverse boli ale animalelor agricole, plantelor, insectelor și oamenilor. Ca urmare a activității lor vitale, apar epidemii de boli contagioase ale oamenilor și animalelor, care afectează dezvoltarea economiei și forțele productive ale societății.

Cele mai recente date științifice nu numai că au extins semnificativ înțelegerea microorganismelor din sol și a proceselor pe care acestea le provoacă în mediu, dar au făcut și posibilă crearea de noi industrii în industrie și producție agricolă. De exemplu, s-au descoperit antibiotice secretate de microorganismele din sol și s-a demonstrat posibilitatea utilizării lor pentru tratarea oamenilor, animalelor și plantelor, precum și pentru depozitarea produselor agricole. S-a descoperit capacitatea microorganismelor din sol de a forma substanțe biologic active: vitamine, aminoacizi, stimulente de creștere a plantelor - substanțe de creștere etc. S-au găsit modalități de utilizare a proteinelor microorganismelor pentru hrănirea animalelor de fermă. Au fost identificate preparate microbiene care sporesc fluxul de azot din aer în sol.

Descoperirea unor noi metode de obținere a formelor modificate ereditar de microorganisme benefice a făcut posibilă utilizarea mai pe scară largă a microorganismelor în producția agricolă și industrială, precum și în medicină. Dezvoltarea genelor sau a ingineriei genetice este deosebit de promițătoare. Realizările sale au asigurat dezvoltarea biotehnologiei, apariția unor microorganisme foarte productive care sintetizează proteine, enzime, vitamine, antibiotice, substanțe de creștere și alte produse necesare creșterii animalelor și producției vegetale.

Omenirea a fost mereu în contact cu microorganismele, de milenii fără să știe. Din timpuri imemoriale, oamenii au observat fermentarea aluatului, băuturile alcoolice preparate, laptele fermentat, brânzeturile făcute, transferul diverse boli, inclusiv epidemiile. Dovada celor din urmă în cărțile biblice este un indiciu al unei boli epidemice (probabil o ciumă) cu recomandări de a arde cadavre și de a efectua abluții.

În conformitate cu clasificarea microorganismelor acceptată în prezent, în funcție de tipul de nutriție, acestea sunt împărțite într-un număr de grupe în funcție de sursele de energie și de consumul de carbon. Deci, există fototrofe care folosesc energia luminii solare și chimiotrofe, materialul energetic pentru care este o varietate de substanțe organice și anorganice.

În funcție de forma în care microorganismele obțin carbon din mediul înconjurător, ele sunt împărțite în două grupe: autotrofe („se hrănesc ele însele”), folosind dioxidul de carbon ca unică sursă de carbon, și heterotrofe („hrănirea în detrimentul altora”). , primind carbon în compoziția compușilor organici redusi destul de complexi.

Astfel, conform metodei de obținere a energiei și carbonului, microorganismele pot fi împărțite în fotoautotrofe, fotoheterotrofe, chimioautotrofe și chemoheterotrofe. În cadrul grupului, în funcție de natura substratului oxidabil, numit donor de electroni (H-donor), există, la rândul lor, organotrofe care consumă energie în timpul descompunerii substanțelor organice și litotrofe (din greacă lithos - piatră), care primesc energie din cauza oxidării substanţelor anorganice . Prin urmare, în funcție de sursa de energie și de donatorul de electroni utilizat de microorganisme, ar trebui să se facă distincția între fotoorganotrofe, fotolitotrofe, chimiorganotrofe și chemolitotrofe. Astfel, există opt tipuri posibile de alimente.

Fiecare grup de microorganisme are anumit tip nutriție. Mai jos este o descriere a celor mai comune tipuri de nutriție și o scurtă listă a microorganismelor care le realizează.

În fototrofie, sursa de energie este lumina soarelui. Fotolitoautotrofia este un tip de nutriție caracteristic microorganismelor care folosesc energia luminoasă pentru a sintetiza substanțe celulare din CO 2 și compuși anorganici (H 2 0, H 2 S, S°), adică. efectuarea fotosintezei. Acest grup include cianobacteriile, bacteriile cu sulf violet și bacteriile cu sulf verde.

Cianobacteriile (comanda Cyanobacteriilor), ca și plantele verzi, reduc CO 2 la materie organică prin mijloace fotochimice folosind hidrogenul apei:

CO2 + H20 lumină-› (CH2O) * + O2

Bacteriile cu sulf violet (familia Chromatiaceae) conțin bacterioclorofilele a și b, care determină capacitatea acestor microorganisme de a fotosintetiza, și diverși pigmenți carotenoizi.

Pentru a restabili CO 2 în materia organică, bacteriile din acest grup folosesc hidrogen, care face parte din H 2 5. În același timp, granule de sulf se acumulează în citoplasmă, care este apoi oxidată în acid sulfuric:

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

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

Bacteriile cu sulf violet sunt de obicei anaerobe obligatorii.

Bacteriile cu sulf verde (familia Chlorobiaceae) conțin bacterioclorofile verzi cu și, într-o cantitate mică de bacterioclorofilă, precum și diverse carotenoide. Ca și bacteriile cu sulf violet, sunt anaerobi stricti și sunt capabili să oxideze hidrogenul sulfurat, sulfurile și sulfiții în procesul de fotosinteză, acumulând sulf, care în cele mai multe cazuri este oxidat la 50^" 2.

Fotoorganoheterotrofia este un tip de nutriție caracteristic microorganismelor care, pe lângă fotosinteză, pot folosi și compuși organici simpli pentru a obține energie. Bacteriile violete fără sulf aparțin acestui grup.

Bacteriile violete fără sulf (familia Rhjdospirillaceae) conțin bacterioclorofilele a și b, precum și diverse carotenoide. Ei nu sunt capabili să oxideze hidrogenul sulfurat (H 2 S), să acumuleze sulf și să-l elibereze în mediu inconjurator.

În chimiotrofie, sursa de energie este compușii anorganici și organici. Chemolitoautotrofia este un tip de nutriție caracteristic microorganismelor care obțin energie din oxidarea compușilor anorganici, precum H 2, NH 4 +, N0 2 -, Fe 2+, H 2 S, S°, S0z 2 -, S 2 0z 2- , CO, etc. Procesul de oxidare în sine se numește chimiosinteză. Carbonul pentru construcția tuturor componentelor celulelor chemolitoautotrofe este obținut din dioxid de carbon.

Chemosinteza în microorganisme (bacteriile fierului și bacteriile nitrificatoare) a fost descoperită în 1887-1890. celebrul microbiolog rus S.N. Vinogradsky. Chemolitoautotrofia este realizată de bacterii nitrificatoare (oxidează amoniacul sau nitritul), bacteriile sulfuroase (oxidează hidrogenul sulfurat, sulful elementar și unii compuși simpli de sulf anorganici), bacteriile care oxidează hidrogenul în apă, bacteriile de fier care pot oxida compușii feroși etc.

O idee despre cantitatea de energie obținută în timpul proceselor de chemolitoautotrofie cauzate de aceste bacterii este dată de următoarele reacții:

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

Chemoorganoheterotrofia este un tip de nutriție caracteristic microorganismelor care obțin energia și carbonul necesar din compușii organici. Printre aceste microorganisme se numără multe specii aerobe și anaerobe care trăiesc în sol și alte substraturi.


Microorganismele și produsele lor metabolice sunt în prezent utilizate pe scară largă în industrie, agricultură și medicină.

Istoricul utilizării microorganismelor

Încă din anul 1000 î.Hr., romanii, fenicienii și oamenii din alte civilizații timpurii extrageau cupru din apele minelor sau din apa care se scurgea prin minereuri. În secolul al XVII-lea galeză în Anglia (comitatul Wales) și în secolul al XVIII-lea. spaniolii de la zăcământul Rio Tinto au folosit acest proces de „leşiere” pentru a extrage cuprul din mineralele care îl conţin. Acești mineri antici nici măcar nu bănuiau că bacteriile joacă un rol activ în astfel de procese de extracție a metalelor. În prezent, acest proces, cunoscut sub numele de leșiere bacteriană, este utilizat pe scară largă în întreaga lume pentru a extrage cuprul din minereurile sărace care conțin acesta și alte metale valoroase în cantități mici. Leșierea biologică este, de asemenea, utilizată (deși mai puțin pe scară largă) pentru a elibera uraniu. Au fost efectuate numeroase studii asupra naturii organismelor implicate în procesele de levigare a metalelor, proprietățile biochimice ale acestora și posibilitățile de aplicare în acest domeniu. Rezultatele acestor studii arată, în special, că leșierea bacteriană poate fi utilizată pe scară largă în industria minieră și, aparent, va putea satisface pe deplin nevoia de tehnologii economisitoare de energie și ecologice.

Ceva mai puțin cunoscută, dar la fel de importantă, este utilizarea microorganismelor în industria minieră pentru extragerea metalelor din soluții. Unele tehnologii progresive includ deja procese biologice de obținere a metalelor în stare dizolvată sau sub formă de particule solide „din apele de spălare rămase de la prelucrarea minereurilor. Capacitatea microorganismelor de a acumula metale este cunoscută de mult, iar entuziaștii visau de mult să folosească microbi pentru a extrage metale valoroase din apa de mare. Cercetările efectuate au risipit unele speranțe și au determinat în mare măsură domeniile de aplicare a microorganismelor. Recuperarea metalelor, cu participarea lor, rămâne o modalitate promițătoare de a trata efluenții industriali contaminați cu metale în mod ieftin, precum și de a obține din punct de vedere economic metale valoroase.

Se știe de multă vreme despre capacitatea microorganismelor de a sintetiza compuși polimerici; de fapt, majoritatea componentelor unei celule sunt polimeri. Cu toate acestea, astăzi mai puțin de 1% din cantitatea totală de materiale polimerice este produsă de industria microbiologică; restul de 99% se obtine din ulei. Până acum, biotehnologia nu a avut un impact decisiv asupra tehnologiei polimerilor. Poate că în viitor, cu ajutorul microorganismelor, va fi posibil să se creeze noi materiale pentru scopuri speciale.

Trebuie remarcat un alt aspect important al utilizării microorganismelor în analiza chimică - concentrarea și izolarea oligoelementelor din soluțiile diluate. Consumând și asimilând microelemente în cursul activității lor vitale, microorganismele pot acumula selectiv unele dintre ele în celulele lor, purificând în același timp soluțiile nutritive de impurități. De exemplu, ciupercile sunt folosite pentru a precipita selectiv aurul din soluțiile de clorură.

Aplicații moderne

Biomasa microbiană este folosită ca hrană pentru animale. Biomasa microbiană a unor culturi este utilizată sub formă de diverse culturi starter care sunt utilizate în industria alimentară. Deci prepararea pâinii, berii, vinului, băuturilor spirtoase, oțetului, produselor lactate fermentate, brânzeturilor și a multor produse. O altă direcție importantă este utilizarea deșeurilor de microorganisme. Prin natura acestor substanțe și prin importanța lor pentru producător, deșeurile pot fi împărțite în trei grupe.

1 grup sunt molecule mari cu o greutate moleculară. Acestea includ diverse enzime (lipaze etc.) și polizaharide. Utilizarea lor este extrem de largă - de la industria alimentară și textilă până la industria petrolului.

2 grupa- aceștia sunt metanoboliți primari, care includ substanțe necesare creșterii și dezvoltării celulei în sine: aminoacizi, acizi organici, vitamine și altele.

3 grupa- metanoboliti secundari. Acestea includ: antibiotice, toxine, alcaloizi, factori de creștere etc. Un domeniu important al biotehnologiei este utilizarea microorganismelor ca agenți biotehnici pentru transformarea sau transformarea anumitor substanțe, purificarea apei, solului sau aerului de poluanți. Microorganismele joacă, de asemenea, un rol în extracția uleiului rol important. În mod tradițional, nu mai mult de 50% din ulei este extras din rezervorul de ulei. Produsele reziduale ale bacteriilor, care se acumulează în rezervor, contribuie la deplasarea uleiului și la eliberarea mai completă a acestuia la suprafață.

Rolul uriaș al microorganismelor în crearea menținerii și păstrării fertilității solului. Ei participă la formarea humusului din sol - humus. Sunt folosite pentru a crește randamentul culturilor.

LA anul trecut Un alt domeniu fundamental nou al biotehnologiei a început să se dezvolte - biotehnologia fără celule.

Selecția microorganismelor se bazează pe faptul că microorganismele sunt de mare folos în industrie, în agricultură, în lumea animală și vegetală.

Alte aplicații

În medicină

Metodele tradiționale de producere a vaccinurilor se bazează pe utilizarea agenților patogeni slăbiți sau uciși. În prezent, multe vaccinuri noi (de exemplu, pentru prevenirea gripei, hepatitei B) sunt obținute prin inginerie genetică. Vaccinurile antivirale se obțin prin introducerea în celula microbiană a genelor proteinelor virale care prezintă cea mai mare imunogenitate. Când sunt cultivate, astfel de celule sintetizează o cantitate mare de proteine ​​virale, care sunt ulterior incluse în compoziția preparatelor de vaccin. Producerea mai eficientă a proteinelor virale în culturi de celule animale pe baza tehnologiei ADN recombinant.

În producția de petrol:

În ultimii ani, au fost dezvoltate metode de recuperare îmbunătățită a uleiului folosind microorganisme. Perspectiva lor este conectată, în primul rând, cu ușurința de implementare, intensitatea minimă a capitalului și siguranța mediului. În anii 1940, în multe țări producătoare de petrol au început cercetările cu privire la utilizarea microorganismelor pentru a stimula producția în puțurile de producție și a restabili injectivitatea puțurilor de injecție.

În alimente și produse chimice industrie:

Cele mai cunoscute produse industriale de sinteza microbiana includ: acetona, alcoolii (etanol, butanol, izopropanol, glicerina), acizi organici (citric, acetic, lactic, gluconic, itaconic, propionic), arome si substante care intensifica mirosurile (glutamat monosodic). ). Cererea pentru acestea din urmă este în continuă creștere datorită tendinței către alimente cu conținut scăzut de calorii și pe bază de plante pentru a adăuga varietate gustului și mirosului alimentelor. Substanțele aromatice de origine vegetală pot fi produse prin exprimarea genelor plantelor în celulele microorganismelor.