Микробиология растений. Значение микробиология сельскохозяйственная в медицинских терминах
Рабочая программа дисциплины
Микробиология
Направление подготовки
110400.62 «Агрономия»
Профиль подготовки:
«Агробизнес»
Квалификация (степень) выпускника
бакалавр
Форма обучения очная, заочная
Казань 2013
Составитель:
Даминова Аниса Илдаровна, кандидат сельскохозяйственных наук, доцент
Пахомова Валентина Михайловна, доктор биологических наук, профессор
Программа составлена в соответствии с документами:
1. Федеральный государственный образовательный стандарт высшего профессионального образования по направлению подготовки 110400 Агрономия утвержденный приказом Министерства образования и науки Российской Федерации от 22. 12. 2009 г. № 811
2. Основная образовательная программа высшего профессионального образования по направлению подготовки 110400 Агрономия утверждена ректором ФГБОУ ВПО Казанский ГАУ 21. 04. 2011 г. (протокол № 4).
3. Рабочий учебный план по направлению подготовки 110400 Агрономия утвержден ректором Казанского ГАУ 31. 03. 2011 г. (протокол №3).
Рабочая программа обсуждена и одобрена на заседании кафедры биотехнологии, животноводства и химии 11. 06. 2013 г. (протокол № 6).
Зав. кафедрой Шарафутдинов Г.С.
Рассмотрена и одобрена на заседании методической комиссии Агрономического факультета от 17.06. 2013 г. (протокол № 11).
Пред. метод. комиссии Гилязов М.Ю.
Согласовано:
Декан Миникаев Р.В.
Заведующий выпускающей кафедрой
растениеводства и плодоовощеводства,
д.с-х.н., проф. Амиров М.Ф.
«__» _______ 2013г.
Аннотация ……………………………………………………………………………………….4
1. Цели и задачи освоения дисциплины……………………………………………...................4
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО………………………………………………….4
3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины «Микробиология»……….4
4.1. Объем дисциплины и виды учебной работы………………………………………………..5
4.3. Тематический план дисциплины…………………………………………………………….7
4.4. Практические занятия (семинары)…………………………………………………………..7
4.5. Лабораторные работы………………………………………………………………………...7
4.6. Самостоятельная работа………………………………………………………………………8
4.7. Примерная тематика курсовых проектов (работ)…………………………………………................8
5. Образовательные технологии……………………………………………………………………………9
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины
6.1. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов…........................9
6.2. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины…………………………………………………………………………9
7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины……………………...17
8. Средства обеспечения освоения дисциплины………………………………………………..17
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины……………………………………….17
студента……………………………………………………………………………………...18
11. Межкафедральное согласование смежных вопросов дисциплины……………………….19
12. Дополнения и изменения к рабочей программе на 201__ / 201 __учебный год………….19
Аннотация
Краткое содержание дисциплины: В курсе данной дисциплины изучаются общая и сельскохозяйственная микробиология. В разделе «Общая микробиология» изучаются строение и химический состав клеток микроорганизмов, их систематика, особенности энергетического и конструктивного метаболизма, пути обмена генетической информацией. В разделе «Сельскохозяйственная микробиология» изучается почвенная микробиология и практическое использование микроорганизмов в различных технологических процессах сельского хозяйства.
Цели и задачи освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Микробиология» является формирование знаний по основам общей и сельскохозяйственной микробиологии и умений использования полученных знаний для решения практических задач сельскохозяйственного производства.
Задачи дисциплины:
Изучить систематику, морфологию, генетику и размножение бактерий; метаболизм микроорганизмов, участие микроорганизмов в превращениях различных соединений;
Изучить почвенные микроорганизмы и освоить методы определения их состава и активности;
Сформировать понятия о роли микроорганизмов в почвообразовательном процессе и воспроизводстве плодородия почв, микробиологических процессах при получении органических удобрений; о влиянии агротехнических приемов на почвенные микроорганизмы.
Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина входит в базовую часть учебного цикла – Б.3 Профессиональный цикл.
Изучение дисциплины предполагает предварительное изучение важнейших групп микроорганизмов – вирусов, бактерий и грибов, ключевые черты их организации, роль в природных процессах и значение для человека.
Дисциплина является основополагающей для изучения следующих дисциплин: физиология и биохимия растений, земледелие, агрохимия, растениеводство.
3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
«Микробиология»
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО и ООП по данному направлению подготовки:
а) выпускник должен обладать следующей профессиональной компетенцией:
ПК-4 – готовностью использовать микробиологические технологии в практике производства и переработки сельскохозяйственной продукции.
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать: биологию микроорганизмов, превращение микроорганизмами различных соединений и веществ (ПК-4).
Уметь: использовать микробиологические технологии в практике производства и переработки сельскохозяйственной продукции, оценивать качество сельскохозяйственной продукции с учетом биохимических показателей и определять способ ее хранения и переработки, обосновать технологии грубых и сочных кормов (ПК-4).
Владеть (иметь навыки): методами лабораторного анализа почв, растений и продукции растениеводства (ПК-4).
Объем дисциплины и виды учебной работы
Семестр – 3. Форма промежуточной аттестации – экзамен.
Для заочного обучения: семестр – 5. Форма промежуточной аттестации – экзамен.
Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетные единицы 108 часов.
| Вид учебной работы | Всего | Очное обучение | Заочное обучение* | |||||||
| Распределение по семестрам | Распределение по семестрам | |||||||||
| Аудиторные занятия (всего) | ||||||||||
| В том числе: | - | - | - | |||||||
| Лекции | ||||||||||
| Практические занятия (ПЗ), Семинары (С) | ||||||||||
| Лабораторные работы (ЛР) | ||||||||||
| Самостоятельная работа | ||||||||||
| В том числе: | - | - | - | |||||||
| Реферат | - | |||||||||
| Самоподготовка (самостоятельное изучение разделов, проработка и повторение лекционного материала, материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным работам и коллоквиуму). | ||||||||||
| Подготовка к экзамену | ||||||||||
| Общая трудоемкость час. зач.ед. | ||||||||||
| № п/п | Наименование раздела дисциплины | Содержание раздела | Коды формируемый компетенций |
| Общая микробиология | Систематика, морфология и размножение бактерий. | ПК-4 | |
| Генетика и селекция микроорганизмов | |||
| Микроорганизмы и окружающая среда | |||
| Физиология, обмен веществ и энергии у микроорганизмов | |||
| Превращение соединений углерода микроорганизмами. Основные бродильные и окислительные процессы | |||
| Участие микроорганизмов в круговороте азота, серы, фосфора, железа | |||
| Сельскохозяйственная микробиология | Почвенная микробиология. Влияние агроприемов на почвенные микроорганизмы | ПК-4 | |
| Взаимоотношение почвенных микроорганизмов и растений | |||
| Микробиология кормов |
Общая микробиология»
«Систематика, морфология и размножение бактерий». Объекты микробиологии, место и роль микробиологии в системе биологических наук, роль микроорганизмов в природе и жизни человека.
Общие сведения по систематике и номенклатуре прокариот. Принципы нумерологической и филогенетической систематики.
Микроорганизмы, не имеющие клеточного строения. Морфологические типы бактерий. Ультраструктура бактериальной клетки. Споры и спорообразование. Рост и размножение бактерий.
«Генетика и селекция микроорганизмов» . Механизмы модификации и мутации у бактерий, механизмы трансформации, трансдукции и конъюгации. Генетическая инженерия в микробиологии.
«Микроорганизмы и окружающая среда». Действие абиотических и биотических факторов окружающей среды на микроорганизмы. Физиологические группы микроорганизмов по отношению к факторам внешней среды. Влияние температуры, рН, доступности воды, излучения и др. на активность микроорганизмов.
«Физиология, обмен веществ и энергии у микроорганизмов» . Питание бактерий. Механизмы транспорта через цитоплазматическую мембрану. Пищевые потребности. Типы питания. Ферменты и обмен веществ.
Получение энергии микроорганизмами. Роль АТФ в аккумуляции и переносе энергии. Типы энергетических процессов. Брожение. Аэробное дыхание. Анаэробное дыхание.
«Превращение соединений углерода микроорганизмами. Основные бродильные и окислительные процессы». Круговорот углерода и кислорода в биосфере. Значимость двух космических процессов – фотосинтеза и минерализации микроорганизмами органических веществ. Ассимиляция СО 2 микроорганизмами. Фотосинтез и хемосинтез. Процессы минерализации органических соединений и роль различных групп микроорганизмов.
Спиртовое брожение. Возбудители спиртового брожения и их особенности. Химизм процесса. Эффект Пастера. Роль спиртового брожения в природе и жизни человека.
Молочнокислое брожение и его возбудители. Особенности молочнокислых бактерий. Гомоферментативное, гетероферментативное и бифидоброжение.
Виды брожений, вызываемых клостридиями. Маслянокислое брожение, особенности возбудителей, значение в природе, сельском хозяйстве и промышленности.
Разложение пектиновых веществ и его роль в первичной переработке лубоволокнистых растений. Микробная трансформация целлюлозы. Возбудители, химизм, значение.
«Участие микроорганизмов в круговороте азота, серы, фосфора, железа ». Участие микроорганизмов в различных этапах круговорота азота. Участие микроорганизмов в круговороте серы. Превращение микроорганизмами органических соединений фосфора. Роль микроорганизмов в переводе недоступных минеральных соединений фосфора в растворимые, доступные для растений. Роль микроорганизмов в превращении соединений железа.
Сельскохозяйственная микробиология»
«Почвенная микробиология. Влияние агроприемов на почвенные микроорганизмы». Почвенные микроорганизмы. Методы определения их состава и активности. Роль микроорганизмов в почвообразовании и плодородии. Микробные ценозы различных типов почв. Влияние агроприемов на почвенные микроорганизмы.
«Взаимоотношение почвенных микроорганизмов и растений». Микроорганизмы зоны корня и их влияние на растения. Симбиоз микроорганизмов и растений. Микориза растений. Эпифитная микрофлора. Роль эпифитных микроорганизмов при хранении урожая. Развитие на растениях токсигенных грибов.
«Микробиологические землеудобрительные препараты и средства защиты растений ». Биопрепараты, повышающие плодородие почв и улучшающие рост и развитие растений. Методы приготовления и использования бактериальных удобрений на основе азотфиксирующих, фосфатмобилизующих и др. бактерий.
Использование микроорганизмов и их метаболитов для защиты растений от возбудителей болезней и насекомых вредителей.
«Микробиология кормов ». Использование молочнокислого брожения в кормопроизводстве. Силосование и сенажирование. Дрожжевание кормов. Применение методов биоконверсии в сельском хозяйстве.
4.3. Тематический план дисциплины
Вопросы к экзамену
по дисциплине «Сельскохозяйственная микробиология»
для студентов инженерного факультета
специальности 1-74 02 01 Агрономия
1. Микробиология как биологическая наука. Предмет и методы исследований.
2. История развития микробиологии. Морфологический, физиологический, биохимический, экологический и генетический период развития.
3. Основные задачи и направления развития микробиологии на современном этапе.
4. Распространение и роль микроорганизмов в природе.
5. Прокариотные и эукариотные микроорганизмы, их клеточная организация и основные различия.
6. Основные формы бактерий и их размеры.
7. Общая схема строения бактериальной клетки.
8. Внешние структуры бактериальной клетки (капсула, выросты). Движение бактерий.
9. Строение, химический состав и функции оболочки бактерий. Грамположительные и грамотрицательные бактерии, L -формы.
10. Строение и функции цитоплазматической мембраны. Мезосомы.
11. Цитоплазма и ее структуры (нуклеоид, рибосомы, включения).
12. Эндоспоры: образование, строение и свойства. Другие покоящиеся формы.
13. Расположение спор в клетке. Прорастание спор.
14. Способы размножения прокариот. Рост клеточной массы микроорганизмов на питательных средах.
15. Принципы систематики и номенклатуры микроорганизмов, таксономические категории. Понятие о штамме и клоне.
16. Систематика по Д. Берги. Критерии классификации.
17. Общая характеристика отдела 1 - Gracilicutes . Скотобактерии, бактерии с бескислородным и кислородным типом фотосинтеза.
18. Общая характеристика отдела 2 - Firmicutes . Фирмибактерии и таллобактерии.
19. Общая характеристика отдела 3 - Tenericutes . Микоплазмы.
20. Общая характеристика отдела 4 - Mendosicutes . Архебактерии.
21. Актиномицеты, их систематическое положение, строение и размножение. Значение актиномицетов в почвообразовательном процессе.
22. Микроскопические грибы: мукор, пеницилл, аспергилл. Дрожжи.
23. Практическое использование плесневых грибов и дрожжей.
24. Вирусы: структура, свойства, классификация. Вироиды и прионы.
25. Строение и размножение бактериофагов. Вирулентные и умеренные фаги.
26. Наследственные факторы бактерий. Нуклеоид и плазмиды.
27. Мутационная и рекомбинативная изменчивость у прокариот.
28. Трансформация, коньюгация и трансдукция как источники наследственной изменчивости.
29. Практическое использование генной инженерии в микробиологии.
30. Способы питания и поступления питательных веществ в клетку.
31. Химический состав и пищевые потребности у микроорганизмов.
32. Основные типы питания микроорганизмов по отношению к источникам энергии, донору водорода, источнику углерода.
33. Источники азота и витаминов у микроорганизмов. Усвоение зольных элементов.
34. Питательные среды для выращивания микроорганизмов. Классификация по консистенции, по назначению, по происхождению.
35. Понятие об обмене веществ: анаболизм и катаболизм.
36. Основные способы получения энергии микроорганизмами: аэробное дыхание, неполное окисление, анаэробное дыхание, брожение.
37. Влияние на микроорганизмы влажности и концентрации растворов. Осмофильные и галофильные организмы.
38. Отношение микроорганизмов к температуре. Методы термической стерилизации.
39. Воздействие на организмы света, радиации, давления, ультразвука, электричества, механических сотрясений.
40. Отношение микроорганизмов к кислороду.
41. Влияние кислотности среды на развитие микробов.
42. Действие химически ядовитых веществ на микроорганизмы. Дезинфекция и антисептики.
44. Антибиотики микробного и животного происхождения, фитонциды.
45. Теоретические основы методов хранения, переработки и консервирования пищевых продуктов.
46. Круговорот углерода в природе и роль микроорганизмов.
47. Спиртовое и глицериновое брожение. Возбудители, условия, химизм и значение.
48. Молочнокислое брожение: гомоферментативное и гетероферментативное.
49. Возбудители, условия, химизм и значение.
50. Пропионовокислое брожение. Возбудители, условия, химизм и значение.
51. Маслянокислое и ацетонобутиловое брожение. Возбудители, условия, химизм и значение.
52. Разложение пектиновых веществ. Возбудители, условия, химизм и значение. Росяная мочка льна.
53. Разложение крахмала. Возбудители, условия, химизм и значение.
54. Получение уксусной и лимонной кислот. Возбудители, условия, химизм и значение.
55. Окисление микроорганизмами жиров. Возбудители, условия, химизм и значение.
56. Общая схема круговорота азота в природе.
57. Аммонификация белков. Возбудители, условия, химизм и значение.
58. Иммобилизация азота в почве. Влияние данного процесса на азотное питание растений.
59. Нитрификация. Возбудители, условия, химизм и значение.
60. Денитрификация:прямая и косвенная. Возбудители, условия, химизм и значение.
61. Биологическая фиксация молекулярного азота. Ее сущность и химизм.
62. Свободноживущие азотфиксирующие микроорганизмы: Clostridium pasteurianum , Azotobacter , Beijerinskia , Derxia , Azomonas , цианобактерии.
63. Симбиотическая азотфиксация у бобовых и небобовых растений. Характеристика рода Rhizobium иFrankia . Оптимальные условия азотфиксации. Бактериальные препараты.
64. Ассоциативная азотфиксация в ризосфере и филлосфере. Характеристика Azospirillum , Pseudomonas , Klebsiella , Flavobakterium и их использование.
65. Круговорот серы в природе: минерализация, сульфофикация и десульфофикация. Возбудители, условия, химизм и значение.
66. Круговорот фосфора в природе. Минерализация органического фосфора и мобилизация фосфатов.
67. Круговорот железа в природе. Возбудители, условия, химизм и значение.
68. Почва как среда обитания для микроорганизмов.
69. Участие микроорганизмов в почвообразовательном процессе.
70. Методы определения состава и активности почвенных микроорганизмов. Метод разведения и посева на плотные питательные среды, метод прямого счета.
71. Микрофлора различных типов почв. Микроорганизмы-индикаторы.
72. Влияние обработки почвы, удобрений и пестицидов на активность и видовой состав почвенной микрофлоры.
73. Использование микробных препаратов в борьбе с вредителями и болезнями сельскохозяйственных культур.
74. Микрофлора ризопланы и ризосферы. Микориза. Роль в жизни растений.
75. Микрофлора филлосферы, ее состав и роль в жизни растений. Микрофлора зерна и ее изменения при различных условиях хранения.
76. Микробиологические процессы при сушке сена и сенажировании.
77. Силосование кормов. Силосуемость растений. Показатели качества силоса.
78. Распространения микроорганизмов в воде. Методы очистки воды и использование микроорганизмов.
79. Количественный и качественный состав микрофлоры воздуха.
80. Распространение инфекционных заболеваний через воду и воздух.
81. Применение методов биоконверсии в сельском хозяйстве.
Составитель:
доцент кафедры, к.б.н.Д.С. Мороз
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
Уральская государственная сельскохозяйственная Академия
Контрольная работа
«Микробиология растений»
Выполнил: Буньков И.А.
Екатеринбург 2012
Введение
5. Микробиология кормов, сена
6. Роль микроорганизмов в природе и сельскохозяйственном производстве
Заключение
Введение
Микробиология (от микро... и биология), наука, изучающая микроорганизмы -- бактерии, микоплазмы, актиномицеты, дрожжи, микроскопические грибы и водоросли -- их систематику, морфологию, физиологию, биохимию, наследственность и изменчивость, распространение и роль в круговороте веществ в природе, практическое значение.
Наука о мельчайших организмах, не видимых невооруженным глазом. Микробиология изучает строение микробов (морфология), их химическую организацию и закономерности жизнедеятельности (физиология), изменчивость и наследственность (генетика микроорганизмов), взаимоотношения с другими организмами, включая человека, и их роль в формировании биосферы. В ходе историч. развития микробиологии как наука разделилась на общую, сельскохозяйственную, ветеринарную, медицинскую и промышленную. Общая микробиология изучает закономерности жизнедеятельности микробов как организмов, а также роль микробов для поддержания жизни на Земле, в частности их участие в круговороте углерода, азота, энергии и пр.
1. Три области практического применения
Итак, микробиология -- это наука, изучающая микроорганизмы, их свойства, распространение и роль в круговороте веществ в природе. Широко известны три области практического приложения микробиологических знаний, три основных направления, без которых и представить нельзя современную жизнь. Одно из этих направлений-- медицинская микробиология, изучающая болезнетворные микроорганизмы и разрабатывающая методы борьбы с ними Медицинская микробиология. включает бактериологию, которая изучает бактерии -- возбудители инфекционных заболеваний, микологию -- раздел о болезнетворных грибках, протозоологию, объектом исследования которой являются болезнетворные одноклеточные животные организмы, и, наконец, мед. вирусологию, исследующую болезнетворные вирусы. Достоверные сведения о микробах впервые были получены во второй половине 17 в. голландским ученым А. Левенгуком, описавшим «живых зверьков» в воде, зубном налете, настоях при рассмотрении их в простейший микроскоп, увеличивавший объекты в 250--300 раз.
Другое -- техническая микробиология, под «покровительством» которой находится производство спиртовых и молочных продуктов (с использованием процессов брожения), витаминов, столь необходимых человеку антибиотиков и гормонов. Техническая, или промышленная, микробиология изучает химические процессы, вызываемые микробами, которые приводят к образованию спиртов, ацетона и других продуктов, важных для человека. В последние годы широко развились также такие области технической микробиологии, как производство витаминов, аминокислот и антибиотиков.
Третья самостоятельная сфера этой науки -- почвенная микробиология, изучающая участие микроорганизмов в почвенных процессах в целях оптимального их использования в области сельскохозяйственного производства.
Микробиология вошла в круг научных дисциплин еще в XVII века: ее появление тесно связано с изобретением микроскопа. Золотой век микробиологии начался в конце XIX века, когда промышленное и техническое развитие человеческого общества вместе с развитием химии красящих веществ, прогрессом оптики и замечательными открытиями бактериологов произвели в медицине и медицинском мышлении настоящий революционный переворот. К отдельным звеньям этой «революции» можно отнести открытия возбудителей значительной части инфекционных заболеваний человека и животных -- возбудителей, обнаруженных в своеобразном царстве микроорганизмов.
О том, что же именно относится к пестрой плеяде микроорганизмов, к сфере, контролируемой микробиологией, многие имеют не всегда точное и полное представление. С годами микробиология превратилась в обширную и сложную научную дисциплину, и причина этого лежит не в каком-нибудь искусственном ее усложнении, а в том, что были открыты группы микроорганизмов, которые никак нельзя было подогнать к какому-то единому, общему знаменателю. Это заставило разделить микробиологию на несколько специальных отделов.
Пока что выделено пять таких «провинций» в «государстве» микробиологии. Правда, ее дальнейшее развитие и дифференциация определенно говорят, что это пятичленное подразделение не окончательное. Но на сегодня оно нас вполне удовлетворяет. Вот краткое перечисление и определение упомянутых групп.
Вирусология изучает вирусы.
Бактериология занимается исследованием бактерий (специалисты считают их самыми древними обитателями Земли) и актиномицетов (одноклеточных микроорганизмов, близких по чертам организации к бактериям).
Микология исследует низшие (микроскопические) грибы.
Альгология изучает микроскопические водоросли.
Протозоология имеет объектом своего изучения простейших -- одноклеточных животных, стоящих в системе классификации на грани растительного и животного мира.
Мы перечислили эти подразделения в соответствии с увеличением размеров микроорганизмов.
Вирусы в сравнении с другими группами микроорганизмов неизмеримо мельче. Именно их ничтожно малая величина и дала в руки микробиологов (в период зарождения вирусологии) основную возможность отличать их от бактерий. Размеры вирусов варьируют в пределах от 20 до 300 нанометров (один нанометр равен миллионной доли миллиметра).
В «молодые годы» вирусологии для обозначения небактериального возбудителя какой-либо болезни применяли термин «фильтрующийся вирус» (от лат. virus -- яд).
Первоначальный термин подчеркивал своеобразное свойство возбудителей -- способность проходить через фильтры, не пропускающие самые мелкие бактерии.
Дальнейшие исследования показали, что вирусы представляют особую группу инфекционных возбудителей и их изучение требует применения совершенно новых методов. В результате возникла и новая самостоятельная отрасль микробиологии --вирусология. Такое выделение было безоговорочно принято всеми учеными. Вирусологию с самого начала считали как бы младшей сестрой- бактериологии.
Однако между этими двумя отраслями науки, вернее, их объектами, есть существенное различие.
Бактериологи уже сравнительно давно обнаружили наряду с болезнетворными бактериями и такие, которые просто необходимы для жизнедеятельности человека, животных и растений, для нормального протекания естественного круговорота веществ в природе и многих технологических процессов в пищевой и фармацевтической промышленности.
2. Возникновение и развитие микробиологии
микроорганизм биология корм
За несколько тыс. лет до возникновения Микробиология как науки человек, не зная о существовании микроорганизмов, широко применял их для приготовления кумыса и др. кисломолочных продуктов, получения вина, пива, уксуса, при силосовании кормов, мочке льна. Впервые бактерии и дрожжи увидел А. Левенгук, рассматривавший с помощью изготовленных им микроскопов зубной налёт, растительные настои, пиво и т.д. Творцом микробиологии как науки был Л. Пастер, выяснивший роль микроорганизмов в брожениях (виноделие, пивоварение) и в возникновении болезней животных и человека. Исключительное значение для борьбы с заразными болезнями имел предложенный Пастером метод предохранительных прививок, основанный на введении в организм животного или человека ослабленных культур болезнетворных микроорганизмов. Задолго до открытия вирусов Пастер предложил прививки против вирусной болезни -- бешенства. Он же доказал, что в современных земных условиях невозможно самопроизвольное зарождение жизни. Эти работы послужили научной основой стерилизации хирургических инструментов и перевязочных материалов, приготовления консервов, пастеризации пищевых продуктов и т.д. Идеи Пастера о роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе были развиты основоположником общей Микробиология в России С. Н. Виноградским, открывшим хемоавтотрофные микроорганизмы (усваивают углекислый газ атмосферы за счёт энергии окисления неорганических веществ; см. Хемосинтез), азотфиксирующие микроорганизмы и бактерий, разлагающих целлюлозу в аэробных условиях. Его ученик В. Л. Омелянский открыл анаэробных бактерий, сбраживающих, т. е. разлагающих в анаэробных условиях целлюлозу, и бактерий, образующих метан. Значительный вклад в развитие Микробиология был сделан голландской школой микробиологов, изучавших экологию, физиологию и биохимию разных групп микроорганизмов (Микробиология Бейеринк, А. Клюйвер, К. ван Нил). В развитии медициской Микробиология важная роль принадлежит Р. Коху, предложившему плотные питательныесреды для выращивания микроорганизмов и открывшему возбудителей туберкулёза и холеры. Развитию медицинской Микробиология и иммунологии способствовали Э. Беринг (Германия), Э. Ру (Франция), С. Китазато (Япония), а в России и СССР -- И.И. Мечников, Л.А. Тарасевич, Д.К. Заболотный, Н.Ф. Гамалея.
Развитие микробиологии и потребности практики привели к обособлению ряда разделов микробиологии в самостоятельные научные дисциплины. Общая микробиология изучает фундаментальные закономерности биологии микроорганизмов. Знание основ общей микробиологии необходимо при работе в любом из специальных разделов микробиологии содержание, границы и задачи общей микробиологии постепенно изменялись.
Ранее к объектам, изучаемым ею, относили также вирусы, простейшие растительного или животного происхождения (протозоа), высшие грибы и водоросли. В зарубежных руководствах по общей микробиологии до сих пор описываются эти объекты
В задачу технической, или промышленной, микробиологии входит изучение и осуществление микробиологических процессов, применяемых для получения дрожжей, кормового белка, липидов, бактериальных удобрений, а также получение путём микробиологического синтеза антибиотиков, витаминов, ферментов, аминокислот, нуклеотидов, органических кислот и т.п. (см. также Микробиологическая промышленность).
Сельскохозяйственная микробиология выясняет состав почвенной микрофлоры, её роль в круговороте веществ в почве, а также её значение для структуры и плодородия почвы, влияние обработки на микробиологические процессы в ней, действие бактериальных препаратов на урожайность растений. В задачу сельско-хозяйственной микробиологии входят изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания растений, и борьба с ними, разработка микробиологических способов борьбы с насекомыми -- вредителями с.-х. растений и лесных пород, а также методов консервирования кормов, мочки льна, предохранения урожая от порчи, вызываемой микроорганизмами.
Геологическая микробиология изучает роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых, предлагает методы получения (выщелачивания) из руд металлов (медь, германий, уран, олово) и др. ископаемых с помощью бактерий.
Водная Микробиология изучает количественный и качественный состав микрофлоры солёных и пресных вод и её роль в биохимических процессах, протекающих в водоёмах, осуществляет контроль за качеством питьевой воды, совершенствует микробиологические методы очистки сточных вод.
В задачу медицинской Микробиология входит изучение микроорганизмов, вызывающих заболевания человека, и разработка эффективных методов борьбы с ними. Эти же вопросы в отношении сельскохозяйственных и др. животных решает ветеринарная Микробиология
Своеобразие строения и размножения вирусов, а также применение специальных методов их исследования привели к возникновению вирусологии как самостоятельной науки, не относящейся к микробиологии
Как общая Микробиология, так и её специальные разделы развиваются исключительно бурно. Существуют три основных причины такого развития. Во-первых, благодаря успехам физики, химии и техники Микробиология получила большое число новых методов исследования. Во-вторых резко возросло практическое применение микроорганизмов. В-третьих, микроорганизмы стали использовать для решения важнейших биологических проблем, таких, как наследственность и изменчивость, биосинтез органических соединений, регуляция обмена веществ и др. Успешное развитие современной микробиологии невозможно без гармонического сочетания исследований, проводимых на популяционном, клеточном, органоидном и молекулярном уровнях. Для получения бесклеточных ферментных систем и фракций, содержащих определённые внутриклеточные структуры, применяют аппараты, разрушающие клетки микроорганизмов, а также градиентное центрифугирование, позволяющее получать частицы клеток, обладающие различной массой. Для исследования морфологии и цитологии микроорганизмов разработаны новые виды микроскопической техники. В СССР был изобретён метод капиллярной микроскопии, позволивший открыть новый, ранее не доступный для наблюдения мир микроорганизмов, обладающих своеобразной морфологией и физиологией.
Для изучения обмена веществ и химического состава микроорганизмов получили распространение различные способы хроматографии, масс-спектрометрия, метод изотопных индикаторов, электрофорез и др. физические и физико-химические методы. Для обнаружения органических соединений применяют также чистые препараты ферментов. Предложены новые способы выделения и химической очистки продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (адсорбция и хроматография на ионообменных смолах, а также иммунохимические методы, основанные на специфической адсорбции определённого продукта, например фермента, антителами животного, образовавшимися у него после введения этого вещества). Сочетание цитологических и биохимических методов исследования привело к возникновению функциональной морфологии микроорганизмов. С помощью электронного микроскопа стало возможным изучение тонких особенностей строения цитоплазматических мембран и рибосом, их состава и функций (например, роль цитоплазматических мембран в процессах транспорта различных веществ или участие рибосом в биосинтезе белка).
Лаборатории обогатились ферментёрами различной ёмкости и конструкции. Широкое распространение получило непрерывное культивирование микроорганизмов, основанное на постоянном притоке свежей питательной среды и оттоке жидкой культуры. Установлено, что наряду с размножением клеток (ростом культуры) происходит развитие культуры, т. е. возрастные изменения у клеток, составляющих культуру, сопровождающиеся изменением их физиологии (молодые клетки, даже интенсивно размножаясь, не способны синтезировать многие продукты жизнедеятельности, например ацетон, бутанол, антибиотики, образуемые более старыми культурами). Современные методы изучения физиологии и биохимии микроорганизмов дали возможность расшифровать особенности их энергетического обмена, пути биосинтеза аминокислот, многих белков, антибиотиков, некоторых липидов, гормонов и др. соединений, а также установить принципы регуляции обмена веществ у микроорганизмов.
3. Связь микробиологии с другими науками
Микробиология в той или иной степени связана с др. науками: морфологией и систематикой низших растений и животных (микологией, альгологией, протистологией), физиологией растений, биохимией, биофизикой, генетикой, эволюционным учением, молекулярной биологией, органической химией, агрохимией, почвоведением, биогеохимией, гидробиологией, химической и микробиологической технологией и др. Микроорганизмы служат излюбленными объектами исследований при решении общих вопросов биохимии и генетики (см. Генетика микроорганизмов, Молекулярная генетика). Так, с помощью мутантов, утративших способность осуществлять один из этапов биосинтеза какого-либо вещества, были расшифрованы механизмы образования многих природных соединений (например, аминокислот лизина, аргинина и др.). Изучение механизма фиксации молекулярного азота для воспроизведения его в промышленных масштабах направлено на поиски катализаторов, аналогичных тем, которые в мягких условиях осуществляют азотфиксацию в клетках бактерий. Между Микробиология и химией существует постоянная конкуренция при выборе наиболее экономичных путей синтеза различных органических веществ. Ряд веществ, которые ранее получали микробиологическим путём, теперь производят на основе чисто химического синтеза (этиловый и бутиловый спирты, ацетон, метионин, антибиотик левомицетин и др.). Некоторые сиитезы осуществляют как химическим, так и микробиологическим путём (витамин B2, лизин и др.). В ряде производств сочетают микробиологические и химические методы (пенициллин, стероидные гормоны, витамин С и др.). Наконец, есть продукты и препараты, которые пока могут быть получены только путём микробиологического синтеза (многие антибиотики сложного строения, ферменты, липиды, кормовой белок и т.д.).
4. Практическое значение микробиологии
Активно участвуя в круговороте веществ в природе, микроорганизмы играют важнейшую роль в плодородии почв, в продуктивности водоёмов, в образовании и разрушении залежей полезных ископаемых. Особенно важна способность микроорганизмов минерализовать органические остатки животных и растений. Всё возрастающее применение микроорганизмов в практике привело к возникновению микробиологической промышленности и к значительному расширению микробиологических исследований в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Ранее техническая Микробиология в основном изучала различные брожения, а микроорганизмы использовались преимущественно в пищевой промышленности. Быстро развиваются и новые направления технической микробиологии, которые потребовали иного аппаратурного оформления микробиологических процессов. Выращивание микроорганизмов стали проводить в закрытых ферментёрах большой ёмкости, совершенствовались методы отделения клеток микроорганизмов от культуральной жидкости, выделения из последней и химической очистки их продуктов обмена. Одним из первых возникло и развилось производство антибиотиков. В широких масштабах микробиологическим путём получают аминокислоты (лизин, глутаминовая кислота, триптофан и др.), ферменты, витамины, а также кормовые дрожжи на непищевом сырье (сульфитные щелока, гидролизаты древесины, торфа и с.-х. растительные отходы, углеводороды нефти и природного газа, фенольные или крахмалсодержащие сточные воды и т.д.). Осуществляется получение микробиологическим путём полисахаридов и осваивается промышленный биосинтез липидов. Резко возросло применение микроорганизмов в сельском хозяйстве. Увеличилось производство бактериальных удобрений, в частности нитрагина, приготовляемого из культур клубеньковых бактерий, фиксирующих азот в условиях симбиоза с бобовыми растениями, и применяемого для заражения семян бобовых культур. Новое направление с.-х. микробиологии связано с микробиологическими методами борьбы с насекомыми и их личинками -- вредителями с.-х. растений и лесов. Найдены бактерии и грибы, убивающие своими токсинами этих вредителей, освоено производство соответствующих препаратов. Высушенные клетки молочнокислых бактерий используют для лечения кишечных заболеваний человека и с.-х. животных.
Деление микроорганизмов на полезных и вредных условно, т.к. оценка результатов их деятельности зависит от условий, в которых она проявляется. Так, разложение целлюлозы микроорганизмами важно и полезно в растительных остатках или при переваривании пищи в пищеварительном тракте (животные и человек не способны усваивать целлюлозу без её предварительного гидролиза микробным ферментом целлюлазой). В то же время микроорганизмы, разлагающие целлюлозу, разрушают рыболовные сети, канаты, картон, бумагу, книги, хлопчато-бумажные ткани и т.д. Для получения белка микроорганизмы выращивают на углеводородах нефти или природного газа. Одновременно с этим большие количества нефти и продуктов её переработки разлагаются микроорганизмами на нефтяных промыслах или при их хранении. Даже болезнетворные микроорганизмы не могут быть отнесены к абсолютно вредным, т.к. из них приготовляют вакцины, предохраняющие животных или человека от заболеваний. Порча микроорганизмами растительного и животного сырья, пищевых продуктов, строительных и промышленных материалов и изделий привела к разработке различных способов их предохранения (низкая температура, высушивание, стерилизация, консервирование, добавление антибиотиков и консервантов, подкисление и т.п.). В др. случаях возникает необходимость ускорить разложение определённых химических веществ, например пестицидов, в почве. Велика роль микроорганизмов при очистке сточных вод (минерализация веществ, содержащихся в сточных водах).
5. Микробиология кормов, сена
Обыкновенное сено готовят из скошенных трав, которые имеют влажность 70-80% и содержат большое количество свободной воды. Такую воду для своего развития используют микроорганизмы. В процессе сушки свободная вода испаряется, остается связанная, которая недоступна микроорганизмам.
При влажности сена 12-17% микробиологические процессы приостанавливаются, что прекращает разрушение высушенных растений. После высушивания в сене сохраняется большое количество эпифитов, которые находятся в анабиотическом состоянии, так как в такой среде нет условий для их размножения. При попадании воды внутрь скирды или стога деятельность микроорганизмов начинает усиливаться. Процесс характеризуется повышением температуры до 40-50 градусов и выше.
При этом происходит гибель мезофилов, а деятельность микроорганизмов начинает усиливаться. Через 4-5 дней температура повышается до 70-80 градусов, происходит обугливание, растения становятся сначала бурыми, а затем черными. При 90 градусов микроорганизмы прекращают свою деятельность. Бурое сено готовят так: скошенную и хорошо провяленную траву складывают в небольшие копны, затем в стога, скирды. Поскольку в растительной массе содержится еще свободная вода, то начинают размножаться микроорганизмы, выделяется тепло, которое способствует досушиванию растений.
Сенажирование - способ консервирования провяленных трав, главный образом бобовых, убранных в начале бутонизации. Травы скашивают, укладывают в валки. Через сутки траву, провяленную до 50-55 % влажности, подбирают, измельчают и загружают в хорошо изолированные кормохранилища.
В траншеях растительную массу уплотняют, изолируют пластмассовой пленкой, на которую кладут солому, опилки, а затем землю. Сенаж - это зеленая растительная масса с пониженной влажностью, сохраняемая под влиянием физиологической сухости и биохимических процессов, вызываемых микроорганизмами, при нахождении ее в кормохранилищах, изолированных от кислорода воздуха. Количество молочнокислых и гнилостных микробов в сенаже в 4-5 раз меньше, чем в силосе.
Максимальное количество микроорганизмов образовывается на 15 день. Скорость течения микробиологических процессов связана с образованием органических кислот. Углеводы служат энергетическим материалом для животных и микроорганизмов. Растворимые углеводы микроорганизмы переводят в органические кислоты и тем самым обедняют корм.
В сенаже в результате гидролиза полисахаридов количество сахара возрастает. Повышенное осмотические давление в первую очередь угнетает рост маслянокислых микробов, затем молочнокислых и гнилостных. Это создает благоприятные условия для развития молочнокислых бактерий. При этом понижается pH, который вместе с давлением препятствует развитию маслянокислых бактерий, поэтому масляная кислота в сенаже отсутствует. Дрожжевание кормов - микробиологический способ подготовки кормов к скармливанию.
Дрожжи обогащают корм не только белком, но и витаминами, ферментами. Для хозяйственных целей выведены культурные расы дрожжей: пивные, пекарские, кормовые. В дрожжах содержится 48-52 % белков, 13-16 углеводов, 2-3 жиров, 22-40 БЭВ, 6-10 % золы, много аминокислот.
Дрожжи требует для своего роста и развития кислород, температуру 25-30 градусов, процесс дрожжевания длится 9-12 часов. Дрожжи размножаются на кормах растительного происхождения, которые богаты углеводами. Не следует дрожжевать корма животного происхождения, так как на таких средах быстро развиваются гнилостные микроорганизмы.
Дрожжевания проводят в сухом, светлом и просторном помещении. 3 способа: опарный, безопарный, заквасочный. Опарный: готовят опару - разведенные прессованные дрожжи 1% смешивают с кормом (пятая часть), в течение 6 часов каждые 20 минут перемешивают, затем добавляют остальной корм, двойное количество воды и снова перемешивают.
Смесь оставляют еще на 3 часа, в течение которых при периодическом перемешивании идет дрожжевание. Безопарный способ основан на дрожжевании сразу всей массы корма. Берут 1% прессованных дрожжей, разводят теплой водой, смешивают с кормом и двойным количеством воды. На протяжении 8-10 часов смесь помешивают каждые 30 минут.
Заквасочный способ применяют, когда мало дрожжей. Готовят закваску: 0.5 кг прессованных дрожжей размножают в небольшой количестве хорошо дрожжующихся углеводистых кормов при температуре 30 градусов в течение 5 часов. Затем корма осолаживают, обливая их крутым кипятком, и выдерживают при температуре не ниже 60 градусов в течение 5-6 часов. К осоложенному корму добавляют такое же количество воды и половину закваски. Перемешивают, накрывают и оставляют на 6 часов в теплом месте.
Вторую часть закваски добавляют к новой порции осоложенного корма и так делают 5-10 раз, после чего готовят новую первичную закваску.
6. Роль микроорганизмов в природе и сельскохозяйственном производстве
Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ в почвах и водоемах, они обуславливают круговорот веществ и энергии в природе; от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, многих других полезных ископаемых. Микроорганизмы участвуют в выветривании горных пород и прочих природных процессах. При самом активном, широком участии микроорганизмов в природе, главным образом в почве и гидросфере, постоянно осуществляется два противоположных процесса: синтез из минеральных веществ сложных органических соединений и, наоборот, разложение органических веществ до минеральных. Единство этих противоположных процессов лежит в основе биологической роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе.
Среди различных процессов превращения веществ в природе, в которых микроорганизмы принимают активное участие, важнейшее значение для осуществления жизни растений, животных и человека на Земле имеют круговорот азота, углерода, фосфора, серы, железа. Многие микроорганизмы используют в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Так, хлебопечение, изготовление кисломолочных продуктов, виноделие, получение витаминов, ферментов, пищевых и кормовых белков, органических кислот и многих веществ, применяемых в сельском хозяйстве, промышленности и медицине, основаны на деятельности разнообразных микроорганизмов.
Особенно важно использование микроорганизмов в растениеводстве и животноводстве. От них зависит обогащение почвы азотом, борьба с вредителями сельскохозяйственных культур при помощи микробных препаратов, правильное приготовление и хранение кормов, создание кормового белка, антибиотиков и веществ микробного происхождения для кормления животных. Микроорганизмы оказывают положительное влияние на процессы разложения веществ неприродного происхождения - ксенобиотиков, искусственно синтезированных, попадающих в почвы и водоемы и загрязняющих их.
Наряду с полезными микроорганизмами существует большая группа так называемых болезнетворных, или патогенных, микроорганизмов, вызывающих разнообразные болезни сельскохозяйственных животных, растений, насекомых и человека. Некоторые микроорганизмы вызывают поражение сельскохозяйственной продукции, приводят к обеднению почвы азотом, вызывают загрязнение водоемов, накопление ядовитых веществ (например, микробных токсинов). В результате их жизнедеятельности возникают эпидемии заразных болезней человека и животных, что сказывается на развитии экономики и производительных сил общества. Последние научные данные не только существенно расширили представления о почвенных микроорганизмах и процессах, вызываемых ими в окружающей среде, но и позволили создать новые отрасли в промышленности и сельскохозяйственном производстве.
Например, открыты антибиотики, выделяемые почвенными микроорганизмами, и показана возможность их использования для лечения человека, животных и растений, а также при хранении сельскохозяйственных продуктов. Обнаружена способность почвенных микроорганизмов образовывать биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений - ростовые вещества и т.д. Найдены пути использования белка микроорганизмов для кормления сельскохозяйственных животных. Выделены микробные препараты, усиливающие поступление в почву азота из воздуха. Открытие новых методов получения наследственно измененных форм полезных микроорганизмов позволило шире применять микроорганизмы в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а также в медицине.
Особенно перспективно развитие генной, или генетической, инженерии. Ее достижения обеспечили развитие биотехнологии, появление высокопродуктивных микроорганизмов, синтезирующих белки, ферменты, витамины, антибиотики, ростовые вещества и другие, необходимые для животноводства и растениеводства продукты. С микроорганизмами человечество соприкасалось всегда, тысячелетия даже не догадываясь об этом.
С незапамятных времен люди наблюдали брожение теста, готовили спиртные напитки, сквашивали молоко, делали сыры, переносили различные заболевания, в том числе эпидемические. Однако до середины прошлого века никто даже не представлял, что разного рода бродильные процессы и заболевания могут быть следствием деятельности ничтожно малых существ.
Заключение
На основании некоторых фактов можно предполагать, что вирусологические исследования по меньшей мере в ближайшие тридцать -- пятьдесят лет сохранят в микробиологии роль основной движущей силы. Современное состояние этих быстро развивающихся исследований позволяет предположить, что прогресс, достигнутый в усовершенствовании и ускорении процессов диагностики вирусных заболеваний, столь важных для немедленных и специфических терапевтических мер, будет продолжаться и далее.
Почему так важно немедленное вмешательство? Да потому, что, как только вирус в клетках начнет размножаться и вызовет в организме больного характерные симптомы болезни, введение каких-либо лекарственных препаратов уже не сможет достичь полного успеха.
В связи с развитием диагностики, несомненно, будут быстрее создавать новые «генерации» лекарств, более совершенно «пригнанных» к данному заболеванию. Изготовляя их, будут исходить из знания особенностей молекулярной биологии размножения тех или иных видов вирусов, а также специфики биохимических свойств различных типов клеток (нервных, клеток печени и т. п.).
С большой вероятностью можно ожидать и значительного расширения и углубления познаний о вирусном происхождении многих поражений центральной нервной системы, протекающих по дегенеративному типу, от которых страдает немало людей. Несомненно, существенно расширится список заболеваний, либо вызываемых вирусами, либо таких, при которых вирус играет главенствующую роль наряду с другими факторами.
Ускоренный и все более эффективный ход исследований инфекционных болезней в современную эпоху можно иллюстрировать многими убедительными фактами. С 1880 по 1950 год новые открытия накапливались сравнительно медленно, хотя именно4за эти 70 лет было сделано немало основных наблюдений. В последующий период вирусология стала развиваться значительно более быстрыми темпами в связи с использованием новых научных подходов и технических приемов.
Вирусологи получили более или менее завершенную картину структуры вирусов и сведения о механизме инфицирования клетки вирусом. Большой прогресс можно отметить и в исследованиях вирусных инфекций на молекулярном уровне, в связи с чем можно ожидать успеха и в области поисков новых противовирусных веществ. Здесь уже есть кое-какие обнадеживающие факты, касающиеся в том числе и опухолей вирусного происхождения.
Благодаря усилиям Всемирной организации здравоохранения и интенсивному развитию медицины во многих государствах мира была усовершенствована система вирусологического и эпидемиологического наблюдения при ликвидации массовых вирусных инфекций, а также при выявлении заразных болезней, до тех пор не встречавшихся в данных районах. Медицинская служба строго контролирует пассажирский и товарный, международный «и межконтинентальный транспорт в целях предотвращения «импорта» инфекций из других стран не только пассажирами, экипажем, но и перевозимыми животными, и даже растениями. Поиски возможных очагов заразных болезней проводятся в самых отдаленных уголках нашей планеты, и высокоспециализированные отряды службы здравоохранения проникают в развивающиеся страны, где еще в недалеком прошлом трудно было и думать о ликвидации инфекционных болезней. В наше время интенсивного использования транспорта и оживленного обмена товарами нельзя пренебрегать серьезностью «местных» инфекций. Сегодня такая инфекция, имеющая место в одной стране, может благодаря скоростному транспорту проявиться в месте, отдаленном на сотни и тысячи километров от исходного очага.
Список использованной литературы
1.Достижения советской микробиологии, Микробиология, 1989; Микробиология, Основы микробиологии, пер. с англ., Микробиология, 1995;
2.Работнова И.Л., Общая микробиология, Микробиология, 1966; «Микробиология», 1987, т. 36, в. 6;
3. Мейнелл Дж., Мейнелл Э., Экспериментальная микробиология, пер. с англ., Микробиология, 1967;
4.Шлегель Г., Общая микробиология, пер. с нем., Микробиология, 1972.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Роль микроорганизмов в круговороте азота, водорода, кислорода, серы, углерода и фосфора в природе. Различные типы жизни бактерий, основанные на использовании соединений различных химических веществ. Роль микроорганизмов в эволюции жизни на Земле.
реферат , добавлен 28.01.2010
Роль микроорганизмов в круговороте углерода в природе. Углеродное и азотное питание прокариот с различными типами жизни. Значение микроорганизмов в геологических процессах. Типы микрофлоры почвы: зимогенная, автохтонная, олиготрофная и автотрофная.
презентация , добавлен 18.12.2013
Характеристика основных показателей микрофлоры почвы, воды, воздуха, тела человека и растительного сырья. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы. Цели и задачи санитарной микробиологии.
реферат , добавлен 12.06.2011
Свойства прокариотных микроорганизмов. Методы определения подвижности у бактерий. Участие микроорганизмов в круговороте азота в природе. Нормальная и анормальная микрофлора молока. Культивирование анаэробных микроорганизмов в условиях лаборатории.
шпаргалка , добавлен 04.05.2009
Роль микробов в природе и жизни человека. Использование микробиологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве. Личная гигиена работников предприятия общественного питания. Строение, сущность процессов пищеварения. Пути заражения гельминтами.
контрольная работа , добавлен 23.02.2009
История развития микробиологии, задачи и связь с другими науками. Роль микробов в народном хозяйстве и патологии животных. Изучение плесеней и дрожжей. Микрофлора животных, почвы и кормов. Понятие и значение антибиотиков, стерилизации и пастеризации.
шпаргалка , добавлен 04.05.2014
Участие микроорганизмов в биогеохимических циклах соединений углерода, азота, серы, в геологических процессах. Условия обитания микроорганизмов в почве и воде. Использование знаний о биогеохимической деятельности микроорганизмов на уроках биологии.
курсовая работа , добавлен 02.02.2011
Закономерности количественного и качественного содержания микроорганизмов в пресных водоемах от различных факторов. Поступление патогенных микроорганизмов воду и их выживаемость в водной среде. Понятие о санитарно-показательных микроорганизмах.
курсовая работа , добавлен 28.11.2011
Микробиологические стандарты питьевой воды и методы её очистки. Характеристика кишечных бактериофагов, их значение как санитарно-показательных микроорганизмов. Основные пищевые инфекции. Влияние сушки и замораживания рыбных продуктов на микроорганизмы.
контрольная работа , добавлен 06.08.2015
Почва как среда обитания и основные эдафические факторы, оценка ее роли и значения в жизнедеятельности живых организмов. Распределение животных в почве, отношение растений к ней. Роль микроорганизмов, растений и животных в почвообразовательных процессах.
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ: СТО ЛЕТ РАЗВИТИЯ
Академик РАСХИ И.А. ТИХОНОВИЧ,
Все росс и й с к и й н ау ч н о- иссл едовател ьс к и й и н ститут сельскохозяйственной микробиологии
По словам современников, в конце XIX в. агрономические знания
все теснее сплетались с бактериологическими открытиями. Взгляд на почву, как на мертвую среду, уступил представлениям о том, что она - живой организм, населенный, как тогда выражались, легионами микроскопических живых существ, которые и являются главными виновниками химизма всех протекающих в ней процессов.
Свое начато в нашем Отечестве сельскохозяйственная микробиология ведете 1891 п, когда в Санкт-Петербурге при Департаменте земельных отношений и имуществ была создана Сельскохозяйственная бактериологическая лаборатория по и с п ол ьзо ва н и ю м и кроо р га н и з м о в для борьбы с грызунами. Она, «удовлетворяя неотложным запросам сельских хозяев, должна была, прежде всего, взять на себя и сложную работу по реорганизации приемов бактериологической борьбы с вредителями
сельского хозяйства, заключающейся, как известно, в осуществлении на деле идеи искусственного распространения среди вредных животных свойственных им повальных болезней».
У ее истоков стояли выдающиеся микробиологи К.С. Мережковский, Б.Л. Исаченко (академик е 1946 г.) и др. И хотя основным направлением по-прежнему оставались работы по «м ы ш еуб и ваю щим» м и кроо рган из-
Азотфиксирующие клубеньки на корнях гороха.
мам, в этой лаборатории развернули исследования по микробиологии виноделия, сыроварения, другим актуальным вопросам. Такая деятельность сыграла огромную роль в пропаганде достижений и внедрению их в практику сельскохозяйственного производства страны.
Всесоюзный институт сельскохозяйственной микробиологии был создан в 1930 г. под руководством выдающегося биолога широкого профиля академика С. П. Костычева. Будучи физиологом и биохимиком, он
В лаборатории генетического конструирования растительно-микробных систем.
хорошо понимал те связи, которые существуют в природе. Вероятно, поэтому сферой интересов наших сотрудников была и остается широкая группа микроорганизмов, которая играет определяющую роль в почвообразовательном процессе, формировании агрофитоценозов, биологическом контроле ряда важнейших болезней и вредителей растений. Одна из важнейших заслуг института - постоянное привлечение в сельскохозяйственную практику новых видов бактерий и грибов, выявление их полезных функций, разработка приемов использования.
Сегодня наше учреждение - основной компонент отечественной научной школы сельскохозяйственной микробиологии. Среди его сотрудников в разное время были академики E.H. Мишустии, Г.А. Над-сон, И.И. Самойлов, академики ВАСХНИЛ Г.С. Муромцев, O.A. Берестецкий, видные ученые В.П. Израильский, Г.Л. Сел ибер и др. Ныне исследователи, вышедшие из наших стен, работают во многих известных лабораториях России и за ее пределами (Великобритания, Франция, Австралия, Германия, Нидерланды и др.).
Как и вначале существования, сейчас деятельность института посвящена фундаментальным вопросам микробиологии и разработкам, которые находят свое применение в сельскохозяйственном производстве. Относительно неплохая материальная база института включает среди прочего
секвенатор генов, хроматографы, локальную компьютерную сеть и позволяет вести работу на современном уровне.
Принципиально новые возможности открываются в связи с участием института в международных проектах, когда объединяются усилия исследователей многих лабораторий и стран (мы сотрудничаем с учеными из Европы, США, Австралии, Японии, Южной Кореи). Часто в основе комплексных проектов лежат биологические модели, созданные у нас, что значительно поднимает престиж института. Не случайно на нашей базе проходил 10-й Конгресс по биологической фиксации азота, в котором участвовали более 700 специалистов из 72 стран, а ныне идет активная подготовка к Конгрессу по молекулярному взаимодействию микроорганизмов и растений (он состоится в Санкт-Петербурге в 2003 г.).
Одна из важнейших задач сельскохозяйственной микробиологии - выяснение роли микроорганизмов в агроландшафте, вычленение наиболее значимых видов, изучение их функций, селекции и интродукции в окружающую среду, что впоследствии позволит направленно регулировать почвенно-микробиологические процессы. В этой связи отметим, что у нас заметный прогресс достигнут в использовании ризосферных* микроорганизмов, в том числе клубеньковых бактерий, усваивающих в сим-
* Ризосфера - слой почвы, примыкающий к корням растений (прим. ред.).
биозе с бобовыми атмосферный азот и обогащающих им почву, а также микроорганизмов, полезных для остальных растений. Мы собрали национальную коллекцию штаммов ризо-бактерий, в том числе характерных для растений, произрастающих не только в России, но и в различных регионах мира. Совершенствуется система их использования для инокуляции посевов. Ежегодно проводится проверка эффективности производственных и перспективных штаммов в учреждениях нашей географической сети опытов.
Изучение клубеньковых бактерий уже сегодня позволяет, используя методы генной инженерии, проводить направленное конструирование соответствующих штаммов, обладающих комбинацией хозяйственно ценных признаков: высокой эффективностью симбиоза и повышенной конкурентной способностью, а также в самое ближайшее время приступить к работам по геномному типи-рованию активных пар «штамм-растение-хозяин».
Кроме присущих бобовым, выделена группа ризосферных микроорганизмов, применение которых на практике впервые было осуществлено в нашем институте. На их основе создано новое поколение биопрепаратов. Предварительно полезные микроорганизмы отбирали по фиксации азота на корнях небобовых растений. Но в дальнейшем было установлено: их использование позволяет существенно повысить урожай-
Теплица для оценки эффективности штаммов клубеньковых бактерий, полученных генетическими методами.
ность сельскохозяйственных культур за счет комплексного воздействия.
Проблема микробно-растительно-го взаимодействия стала особенно актуальной в связи е развитием экологически устойчивого земледелия, в значительной степени основанного на оптимизации природного потенциала агрофигоценозов. При этом растения и микроорганизмы эволю-ционно связаны принципом разделения функций. Первые как бы доверяют ряд признаков своим сожителям. Если в процессе современного хозяйствования эта связь разрушается, то восполнять недостающие функции приходится земледельцам, что часто ведет к нарушению экологической устойчивости. Складывающиеся в ризосфере фитопатогенные отношения также в значительной степени яапяются единой генетической системой, в данном случае служащей интересам патогенной микрофлоры.
Снизить ущерб от фитопатогенеза можно или направленной регуляцией генетических взаимоотношений его участников, или применением полезной микрофлоры, пригодной дня борьбы с почвенными инфекциями. Осознание процессов, лежащих в основе восприимчивости, или, наоборот, устойчивости культурных растений к различным болезням, позволит выработать новые подходы к выведению иммунных сортов. Это направление также развивается в институте в содружестве с Санкт-! ктербургским государственным университетом. I а основании полученных данных планируется начать изучение действия
симбиотических бактерий на индукцию системной приобретенной устойчивости растений к патогенам (SAR). Это позволит получить штаммы эндосимбиотичееких и ассоциативных бактерий, пригодные для иммунизации сельскохозяйственных культур. Другая перспектива - разработка приемов практического использования штаммов в условиях как теплиц, так и открытого фунта. Для этого будет применен ранее предло-жснный нами метод активной селекции - в результате будут созданы организмы, сочетающие высокую колонизирующую способность, ростсти-мулирующую и антипатогенную активность.
Как известно со школьной скамьи, бобовые культуры формируют два типа симбиозов: с клубеньковыми бактериями и эндомикоризными грибами, играющими важную роль в минеральном питании растений-хозяев. Высокая эффективность этих систем обеспечивается специальными структурами (а также органами), изучение которых представляет большой интерес зля понимания механизмов взаимодействия между партнерами - обмена молекулярными сигналами, регуляции скоординированной дифференциальной экспрессии их генов, процессов дифферен-цировки и дедифференцировки клеток и тканей, генезиса упомянутых структур (органов) партнеров, эволюционного становления симбиозов. В череде перечисленных проблем особое внимание уделяем созданию моделей для понимания мо-
лекулярных механизмов взаимодействия между симбионтами и выявления исходного материала для селекции гороха на повышение его потенциала совместного существования с бактериями. С этой целью проводим анализ генетического контроля бобо-во-резобиального и эндомикоризно-го симбиозов со стороны растения-хозяина: идентификацию соответствующих генов, анализ их первичной структуры, функции молекулярных продуктов.
В институте сформирована одна из крупнейших в мире коллекций идентифицированных на сегодня мутантов гороха (120) по указанным признакам. Их фенотипическая характеристика позволила идентифицировать дискретные стадии процессов развития как азотфиксирующих клубеньков, гак и арбускулярнон микоризы*, контролируемые различными группами генов гороха. При этом выявлено: некоторые из последних необходимы дня развития обеих эндо-с и мб иоти чес ких систе м.
Детальная фенотипическая характеристика и генетическое картирование идентифицированных симбиотических генов гороха создали условия дня их клонирования с целью дальнейшего анализа первичной последовательности, структуры молекулярных продуктов, регуляции экспрессии.
Ну, а поскольку, как говорилось выше, обе эндосимбиотическне систе-
* Арб\ск1 1ы - спсииализмромянные органы микоризных грибов, развивающиеся в корнях растений (прим. авт.).
ДОБРОВОЛЬСКАЯ Т.Г. - 2004 г.
Кафедра биотехнологии, эфиромасличных и лекарственных растений, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур
по СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИИ И ВИРУСОЛОГИИ
для студентов агрономических специальностей
факультетов ТПХ и ПППВ и ТПХ И ППР
Симферополь
Методические указания подготовлены доцентом Баглаевой Л. Ю.
эфиромасличных и лекарственных растений, селекции и семеноводства сельскохозяйственных культур
факультета ТПХ и ППР для специальности «Агрономия»
Рецензент: доцент ЮФ «КАТУ» НАУ А. В. Ена
Ответственный за выпуск: Бугаенко Л. А.
Работа с терминами – важнейший компонент изучения каждой дисциплины. При изучении любой науки необходимо помнить слова великого ботаника, отца бинарной номенклатуры – Карла Линнея: «Не зная названий теряешь понимание вещей».
Предлагаемый словарь является приложением к технологической карте дисциплины «Сельскохозяйственная микробиология и вирусология» и содержит краткие сведения по наиболее употребляемым терминам данного курса.
Все термины сгруппированы в 7 блоков в соответствии с количеством тем, предлагаемых технологической картой, что облегчает их изучение. Однако, словарь не заменяет учебника, а служит дополнением к нему. Может использоваться для самопроверки знаний.
БЛОК 1
тема: СИСТЕМАТИКА, МОРФОЛОГИЯ И УЛЬТРАСТРУКТУРА МИКРООРГАНИЗМОВ.
Акинеты - специализированные клетки или нити, которые образуют цианобактерии при прохождении жизненного цикла, стадии покоя для переживания неблагоприятных условий.
Актиномицеты или лучистые грибы -(актис - луч, микес - гриб)- порядок распространенных в природе бактерий, совмещающих в себе организацию бактерий и простейших микроскопических грибов. Они характеризуются способностью образовывать мицелий. Цитологически актиномицеты – типичные прокариоты. Относятся к отделу Firmicutes , классу Thallobacteria , порядку Actinomycetales .
Амфитрихи – бактерии, имеющие два пучка жгутиков, расположенных на противоположных полюсах.
Артроспоры – приспособления для вегетативного размножения грибов, результат разлома гиф на отдельные клетки.
Аскоспоры – споры сумчатых грибов – аскомицетов (класс Ascomycetes ), образуются бесполым и половым путем в специальных спорангиях (асках или сумках), отличаются большой устойчивостью.
Бактерии (по гречески бактерион – палочка) - одноклеточные прокариотические организмы, имеющие недифференцированное ядро (нуклеоид), размножаются простым бинарным (поперечным) делением клетки.
Бациллы - палочковидные формы бактерий, способные в неблагоприятных условиях формировать споры.
Бинарное деление – тип размножения бесполым путем, при котором в начале деления клетка удлиняется, затем удваивается нуклеоид, после этого делится вся клетка.
Вакуоли (вакуум - пустота)- пузырьковидные полости в клетках микроорганизмов, наполненные пищеварительными жидкостями с ферментами или продуктами пищеварения, в том числе и газообразными.
Везикулы - вид мезосом в виде пузырьков.
Вибрионы – бактерии-короткие палочки, длиной 1-3 мкм, изогнуты на половину длины волны, напоминают по форме запятую.
Включения - необязательные органоиды. Представлены зернами (гранулами) полисахаридов (гранулезы, гликогена), полифосфата волютина, каплями масла, серы.
Волютин - азотсодержащее с наличием фосфора клеточное включение, близкое к белку и часто наблюдаемое в клетках различных микроорганизмов.
Гетероцисты – специализированные клетки, образуемые цианобактериями при прохождении жизненного цикла, способные усваивать азот из воздуха.
Гифа (гифе - ткань) - микроскопическая, тончайшая, чаще разветвленная и состоящая из одной или многих клеток нить (диаметр 10-50 мкм), из которой построено тело грибов - мицелий.
Гликоген (гликос - сладкий, генос - рождение) - углевод-полисахарид, близкий к крахмалу и широко распространенный в клетках животных и грибов как их основное запасное питательное вещество. Окрашивается раствором Люголя в красно-коричневый цвет.
Гормогонии - специализированные клетки, образованные цианобактериями при прохождении жизненного цикла, служащие для размножения.
Гранулеза (гранулюм - зернышко) - углевод, запасный полисахарид, содержится во многих микробных клетках (в особенности у маслянокислых бактерий) в качестве запасного питательного вещества - клеточного включения (раствором Люголя окрашивается в фиолетовый цвет).
Дипиколиновая кислота - пиридин-2,6-дикарбоновая кислота, обычно отсутствующая у вегетативных клеток бактерий. Может составлять 10-15% массы сухой споры. Накапливается в центральной части споры, образуя с ионами кальция комплекс с повышенным содержанием других катионов, обеспечивает пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.
Диплококки - тип микроколоний при котором после деления клетки располагаются попарно.
Дрожжи (дрожжевые грибы) – это грибы, не образующие мицелия; имеют одноклеточное одноядерное тело.
Кокки (кокос – зерно) – бактерии, характеризующиеся шаровидной формой клеток (величина 0,5-1,0 мкм). Неподвижны, спор не образуют.
Конидии (кониа –пыль, эидос -вид) – споры бесполого размножения у некоторых микроскопических грибов, образующиеся в открытых спорангиях на верхушке особой гифы (конидиеносца).
Консументы - организмы, являющиеся в трофической цепи потребителями органические вещества. Все консументы- гетеротрофы.
Коньюгация – 1). Соматогамия - слияние протопластов двух соматических клеток; 2). Обмен ядерными или цитоплазматическими генами.
Лофотрихи – бактерии, имеющие один пучок жгутиков.
Мезосомы - инвагинации (впячивания внутрь клетки) плазмалеммы, которые выполняют роль всех клеточных мембранных органоидов.
Микоплазмы – группа бактерий, лишенных клеточной стенки и ограниченных только плазматической мембраной. Образуют порядок Mycoplasm а tales , который относится к классуMollicutes , отделу Tenericutes .
Мицелий (грибница ) – вегетативное тело грибов, состоящее из тонких ветвящихся нитей – гиф.
Монотрихи - подвижные бактерии, с одним жгутиком на переднем конце.
Муреин – пептидогликан, опорный полимер клеточной стенки бактерий, имеющий сетчатую структуру и образующий жесткий наружный каркас бактериальной стенки.
Нуклеоид - единственная, чаще кольцевая, хромосома прокариот, выполняющая роль ядра.
Нуклеус – дифференцированное ядро, отделенное от цитоплазмы двумембранной оболочкой..
Окраска по Граму - способ окраски, разработанный датским ученым X. Грамом в 1884 г., позволяющий дифференцировать бактерии. После окраски бактерий генцианвиолетом и обработки их раствором йода клетки одних бактерий обесцвечиваются спиртом (грамотрицательные), клетки других остаются окрашенными в сине-фиолетовый цвет (грамположительные).
Пептидогликан (муреин) - опорный полимер клеточной стенки бактерий, имеющий сетчатую структуру и образующий жесткий наружный каркас бактериальной стенки.
Перитрихи - вся поверхность бактериальной клетки покрыта многочисленными жгутиками.
Пиноцитоз – захват клеточной поверхностью и поглощение клеткой капелек жидкости.
Плазмалемма (цитолемма)- наружная клеточная мембрана толщиной 7-10 нм.
Плектенхима – ложная ткань, образовавшаяся при срастании гифов мицелия. Из плектенхимы строятся плодовые тела и склероции.
Полиморфизм - в одной колонии встречаются микроорганизмы различной формы - кокки, палочки и нити длиной до 10 мкм.
Правило Рубнера гласит: обмен веществ организма пропорционален относительной площади поверхности тела.
Продуценты – автотрофные организмы, создающие с помощью фотосинтеза или хемосинтеза органические вещества из неорганических форм углерода.
Редупликация
Редуценты – организмы, питающиеся мертвым органическим веществом и подвергающие его минерализации (деструкции).
Сарцины (sarcio -тюк) – тип микроколоний у бактерий, клетки делятся в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях, образуют пакеты кубовидной формы с числом клеток 8 или 64.
Сегментация – способ размножения актиномицетов. Гифы делятся на сегменты перегородками, в сегментах образуются споры.
Спора – специализированная клетка различного характера и назначения у разных микроорганизмов. Споры грибов служат для размножения, споры бактерий - для перенесения неблагоприятных условий. Обладают повышенной устойчивостью к обезвоживанию, действию высоких температур, радиации и других неблагоприятных факторов, вызывающих гибель вегетативных форм.
Спириллы – один из родов в семействе извитых бактерий, длиной 15-20 мкм, изогнуты на полную длину волны, напоминают растянутую латинскую букву S.
Спирохеты - один из родов в семействе извитых бактерий, тонкие длинные клетки, 20-30 мкм, с большим числом изгибов напоминают растянутую спираль, обладают продольным делением клетки.
Спорообразование – процесс превращения бактериальной клетки в покоящуюся форму – спору. Встречается несколько типов спорообразования:
бациллярный тип - спора образуется внутри клетки и не деформирует ее;
клостридиальный тип - спора образуется в середине клетки, деформируя ее;
плектридиальный тип - спора формируется на конце клетки или за ее пределами.
Стафилококки (staf у l е - гроздь) – тип микроколоний у бактерий; клетки делятся в неопределенных направлениях, образуют скопление клеток, напоминающее виноградные грозди.
Стрептококки (streptos - цепь)- – тип микроколоний у бактерий; клетки делятся в одной плоскости, после деления клетки остаются в цепочках.
Тетракокки - клетки делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, образуются группы по 4 клетки.
Тилакоиды –мезосомы пластинчатого типа.
Фагоцитоз (фагеин - пожирать, цитос - клетка) - способность живых клеток (клетки-фагоциты, корненожки и др.) заглатывать и затем переваривать инородные вещества, а также и возбудителей инфекционных заболеваний, что является одним из средств иммунитета.
Хитин (хитон -покров) – азотсодержащее органическое вещество (полисахарид), отличающееся исключительной прочностью и входящее в состав твердых наружных покровов разных животных, а также грибов.
Хламидоспоры – особые споры некоторых грибов, одетые в толстую, часто окрашенную оболочку.
Хроматофоры – 1). Тилакоиды (пластинчатый тип мезосом ), несущие пигменты у бактерий-фотоавтотрофов. 2). Хлоропласты водорослей.
Целлюлоза (клетчатка) – углевод (полисахарид), из которого состоят оболочки растений, отличающиеся большой прочностью. Формула целлюлозы – (С6Н10О5)n.
Цианобактерии - одноклеточные, колониальные, нитчатые организмы, обитают в воде и на суше в сырых местах. Содержат голубовато-зеленый пигмент фикоцианин. Образуют порядок Cyanobacteriales класса Oxyphotobacteria отдела Gracilicutes .
Циста – стадия покоя простейших животных (Protozoa) при неблагоприятных условиях.
БЛОК 2
тема : ОБЩАЯ ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Автотрофы - организмы, использующие для построения своего тела СО2 в качестве единственного или главного источника углерода и обладающие как системой ферментов для ассимиляции СО2, так и способностью синтезировать все компоненты клетки.
Активный центр фермента – часть молекулы фермента, ответственная за присоединение и превращения субстрата. В одной молекуле фермента может быть несколько активных центров.
Альдолазы – ферменты класса лиаз. Широко распространены у растений, животных, микроорганизмов. Участвуют в процессах анаэробного расщепления углеводов (например, гликолизе). Вызывают разрыв углеродных цепей.
Анаболизм (ассимиляция) – совокупность химических процессов в живом организме, направленных на образование и обновление структурных частей клеток и тканей (совокупность всех реакций синтеза).
Аминоавтотрофы – организмы, использующие минеральные формы азота (NO2-, NO3-, NH3, NH4+, N2). К аминоавтотрофам относятся: дрожжи, плесени, уксуснокислые бактерии.
Аминогетеротрофы – организмы, использующие органические формы азота (белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, нуклеотиды). К аминогетеротрофам относятся: молочно-кислые бактерии, гнилостные бактерии.
Анаэробы – организмы, способные жить и развиваться при отсутствии в среде молекулярного кислорода.
Апофермент – белковый компонент сложных ферментов. Определяет специфичность действия фермента по отношению к субстрату, проявляет каталитическую активность, при соединении с коферментом.
среде свободного кислорода.
Аэротолерантные – организмы, которые в кислороде не нуждаются, но не погибают при контакте с кислородом (пример – молочнокислые бактерии родов Streptococcus и Lactobacillus ) .
АТФ (аденозинтрифосфат) – нуклеотид, содержащий аденин, рибозу и три остатка фосфорной кислоты; универсальный переносчик и основной аккумулятор химической энергии в живых клетках, выделяющейся в результате окислительного расщепления органических веществ (дыхания, брожения).
Аэробы - организмы, способные жить и развиваться только при наличии в среде свободного кислорода, который ими используется в качестве окислителя.
Биокатализаторы – ферменты или энзимы живых клеток, принимающие участие во всех жизненных проявлениях их.
Брожение - сложный ступенчатый ферментативный анаэробный окислительно-восстановительный процесс распада безазотистых органических веществ (преимущественно углеводов), происходящий при участии микроорганизмов. В этом процессе микробы получают энергию, необходимую для жизнедеятельности.
Гетеротрофы – организмы, использующие в качестве источника углерода готовые органические вещества.
Гидролазы – класс ферментов, катализирующих реакции гидролиза, т. е. расщепления органических соединений с присоединением по месту разрыва элементов молекулы воды (Н+ и ОН‾). В лизосомах живых клеток осуществляют гидролиз полимеров (белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот, липидов) до мономеров (аминокислот, сахаров, нуклеотидов, жирных кислот и глицерина). Примеры гидролаз: протеаза, амилаза, липаза, нуклеаза, целлюлаза, целлобиаза.
Гликолиз – ферментативный анаэробный процесс негидролитического распада углеводов (главным образом глюкозы) до пировиноградной кислоты (ПВК). В процессе гликолиза происходит субстратное фосфорилирование. Суммарное уравнение гликолиза:
C 6 H 12 O 6 2 CH 3 COCOOH + 2НАД · Н2 + 2АТФ
Глюкоза пировиноградная
Дегидрогеназы – ферменты класса оксидоредуктаз, катализирующие реакции отщепления водорода от одного субстрата и переносящие его на другой. Участвуют в процессе катаболизма всех типов питательных веществ. Первичные дегидрогеназы : в их состав входят коферменты НАД и НАДФ. Вторичные дегидрогеназы в качестве кофермента могут содержать ФАД и ФМН.
Дыхание – сложный ступенчатый ферментативный процесс расщепления органических веществ до СО2 и Н2О с целью высвобождения всей доступной энергии органических субстратов. Окислителем в процессах дыхания является молекулярный кислород (О2) – аэробное дыхание или связанный кислород нитратов и сульфатов (NO3- или SO42-) – анаэробное дыхание – нитратное или сульфатное.
Изомеразы – класс ферментов, катализирующих внутримолекулярные реакции перестройки органических соединений, в том числе, взаимопревращения изомеров.
Катаболизм – диссимиляция, совокупность ферментативных реакций в живом организме, направленных на расщепление сложных органических веществ – белков, нуклеиновых кислот, жиров, углеродов, поступающих с пищей или запасенных в самом организме.
Кофермент –небелковая часть двухкомпонентного фермента.
Лигазы – синтетазы, класс ферментов, катализирующих реакции присоединения друг к другу двух различных молекул за счет энергии сопряженной реакции гидролиза нуклеозидтрифосфатов (чаще всего АТФ).
Лиазы - класс ферментов, катализирующих реакции негидролитического отщепления от субстратов определенных групп атомов с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или радикалов к двойным связям, что приводит к разрыву углеродных цепей. Так, пируватдекарбоксилаза катализирует отщепление диоксида углерода от пировиноградной кислоты:
СН3СОСООН ® СН3СОН + СО2
пировиноградная уксусный
кислота альдегид
К лиазам относится фермент альдолаза , расщепляющая молекулу фруктозо–1,6–дифосфата (С6) на два С3-соединения.
Микроаэрофилы - микроорганизмы, нуждающиеся в самых малых количествах кислорода для их жизнедеятельности (от долей процента до 10%). Пример – микроорганизмы рода Salmonella .
Микроэлементы - химические элементы, находящиеся в клетках в мельчайших количествах (менее 0,01%), но совершенно необходимые для их жизнедеятельности, служат стимуляторами различных физиологических процессов: цинк, марганец, кобальт, бор, йод и др.
Нитратное дыхание – в процессах диссимиляционной денитрификации нитраты используются в качестве окислителя органических веществ вместо молекулярного кислорода, что обеспечивает микроорганизмы необходимой энергией. Бактерии вида Paracoccus denitrificans окисляют углеводы по уравнению:
C6H12O6 + 4NO3- 6СО2 + 6Н2О + 2N2
Нитрифицирующие бактерии – одноклеточные грамоотрицательные бактерии. Разделяются на две самостоятельные группы: 1) нитрозные бактерии (Nitrosomonas ) - производящие первую стадию нитрификации окисление аммиака до азотистой кислоты, 2) нитратные бактерии (Nitrobacter ) - вызывающие вторую половину процесса - окисление азотистой кислоти в азотную кислоту и ее соли – нитраты.
Облигатные аэробы – организмы, которые сохраняют активность только в присутствии молекулярного кислорода (пример - уксуснокислые бактерии).
Оксидазы – ферменты класса оксидоредуктаз, катализирующие реакции присоединения кислорода. Примеры: пероксидаза, полифенолоксидаза, цитохромоксидаза (фермент а3 ).
Оксидоредуктазы – класс ферментов, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. Играют важную роль в обеспечении клеток энергией. Основные представители: первичные и вторичные дегидрогеназы, цитохромы, оксидазы, пероксидазы, оксигеназы.
Органогены - химические элементы, составляющие основу органических веществ: углерод, кислород, водород, азот.
Осмос – односторонне движение веществ через полупроницаемую (т. е. проницаемую только для молекул определенных веществ) мембрану, что лежит в основе поглощения веществ живой клеткой.
Пензофосфатный путь – последовательность ферментативных реакций окисления глюкозо-6-фосфата до СО2 и Н2О, происходящих в цитоплазме живых клеток и сопровождающихся образованием большого количества восстановленного кофермента - НАДФ·Н2.
Сапротрофы – гетеротрофные организмы, использующие для питания готовые органические вещества мертвых тел.
Субстрат – 1).Основа, к которой прикреплены неподвижные организмы (для микроорганизмов и растений одновременно служит и питательной средой). 2).Для ферментов субстрат – вещество, с которым взаимодействует данный фермент, преобразуя его.
Сульфатное дыхание – форма анаэробного дыхания бактерий в условиях недостатка кислорода, когда используется связанный в виде сульфатов кислород. Возбудителями являются бактерии видов Desulfovibrio desulfuricans , Spirillium desulfuricans . Происходит по уранению:
C6 H12 O6 + 3H2 SO4 6CO2 + 6H2 O + 3H2S + E
Сульфофицирующие бактерии – вызывают окисление минеральной серы до сульфатов (сульфофикацию). К ним относятся зелёные серобактерии (род Chlorobium ) и пурпурные (роды Chromatium , Rhodospirillium ), которые используют H2S как источник водорода при фотосинтезе, а также бесцветные серобактерии: Beggiatoa, Thiothrix, Thiospira, которые используют окисление сероводорода в качестве источника энергии.
Трансферазы - класс ферментов, катализирующих обратимый перенос различных групп атомов от молекул одних органических соединений (доноров) к другим (акцепторам). Примеры: ацетилтрансферазы переносят остатки уксусной кислоты CH3CO-, а также молекул жирных кислот, фосфотрансферазы или киназы, обуславливают перенос остатков фосфорной кислоты Н2РО42-. Известны многие другие трансферазы (аминотрансфераза, фосфорилаза).
Факультативные аэробы – организмы, которые могут переключаться с кислородного метаболизма на анаэробный (дрожжи).
Фосфорилирование – включение в молекулу остатка фосфорной кислоты с образованием макроэргической связи. В живых клетках осуществляется ферментами класса трансфераз. Типы фосфорилирования:
- окислительное – синтез молекул АТФ из АДФ и фосфорной кислоты за счет энергии окисления органических веществ; происходит в электронтранспортных цепях;
- фотосинтетическое – фосфорилирование АДФ с образованием АТФ, происходит при фотосинтезе за счет лучистой энергии солнца;
- субстратное - синтез молекул АТФ из АДФ и неорганического фосфата, который происходит при гликолизе за счет перераспределения энергии внутри молекулы.
Фотоавтотрофы – микроорганизмы, которые при синтезе органических веществ из диоксида углерода могут использовать лучистую энергию солнца. В эту группу входят цианобактерии (Nostoc , Anabaena , Gloeocapsa ), окрашенные серобактерии (Chlorobium , Chromatium ) микроскопические водоросли (Ulothrix , Chlorococcum , Closterium ).
Хемоавтотрофы – автотрофные организмы, бактерии, использующие для синтеза органических веществ из диоксида углерода энергию окисления неорганических веществ (Nitrosomonas, Nitrobacter , Thiobacillus ) .
Цикл Кребса – циклическая последовательность ферментативных окислительных превращений три - и дикарбоновых кислот. Суммарное уравнение цикла Кребса:
2 х (СН3СОСООН + 3Н2О 3СО2 + 4НАД Н2 + ФАД Н2 + АТФ)
Цитохромоксидаза (а3 ) – фермент класса оксидоредуказ, катализирует конечный этап переноса электронов на кислород в дыхательной цепи в процессе биологического окисления.
Цитохромы – сложные белки – переносчики электронов, коферментом которых является гем (железопорфирин). Примеры: цитохром в, цитохром с, цитохром а.
Экзоферменты – ферменты, проявляющие свое действие в окружающей клетку среде после их выделения из клетки и называются внеклеточными. Распространенные экзоферменты относятся к классу гидролаз и вызывают распад полимеров на мономеры.
Электротранспортные цепи – последовательность оксидоредуктаз, которые отличаются уровнем окислительной активности. В реакциях дегидрирования в гликолизе и цикле Кребса атомы водорода, отщепляемые специфическими дегидрогеназами, акцептируются коферментами НАД и НАДФ и затем транспортируются в цепи переносчиков. Переносчиками являются флавопротеиды (вторичные дегидрогеназы, коферментами которых являются ФАД и ФМН), цитохромы в, с, а , цитохромоксидаза (фермент а3 ).
Эндоферменты – ферменты, участвующие в метаболизме, находятся всегда внутри образующей их клетки и называются внутриклеточными.
БЛОК 3
тема : ПРЕВРАЩЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМАМИ СОЕДИНЕНИЙ УГЛЕРОДА
Амилаза (амилон -крахмал, аза- окончание в названиях ферментов) – фермент класса гидролаз, расщепляющий крахмал до декстринов и мальтозы. Характерен для микроорганизмов, вызывающих маслянокислое брожение сахаров и крахмала (Clostridium pasteurianum ).
Альдолазы - ферменты класса лиаз. Широко распространены у животных, растений и микроорганизмов. Участвуют в процессах анаэробного расщепления углеводов, например, гликолизе, пентозофосфатном расщеплении глюкозы.
Декарбоксилаза - фермент класса лиаз, катализирующий реакции отщепления СО2 от карбоксильной группы аминокислот или α-кетокислот. Например, вызывает декарбоксилирование пировиноградной кислоты и превращение ее в ацетальдегид в процессе спиртового брожения.
Лактаза - фермент, способствующий расщеплению лактозы (т. е. молочного сахара) на глюкозу и галактозу.
Липаза (липос - жир, аза - окончание в названиях ферментов) - фермент, расщепляющий в процессе гидролиза жиры на глицерин и жирные кислоты.
Пектиназа (полигалактуроназа) – экзофермент, катализирующий распад пектиновых веществ: разрушающий связи между единицами галактуроновой кислоты, пектина или пектиновой кислоты с образованием небольших цепочек и, в конечном счете, свободной D -галактуроновой кислоты.
Целлюлаза - фермент класса гидролаз; катализирует гидролиз β -1,4-гликозидных связей в целлюлозе с образованием глюкозы или дисахарида целлобиозы. Содержится в проросшем зерне, грибах, вырабатывается многими бактериями, имеется у некоторых животных, питающихся древесиной (корабельный червь, древоточцы). Используется для удаления целлюлозы из пищевых продуктов, а также для превращения целлюлозы в сахар. Выделяемый микрофлорой рубца жвачных, играет большую роль в усвоении травоядными животными целлюлозы.
Целлобиаза – фермент, гидролизирующий дисахарид целлобиозу с образованием глюкозы.
БЛОК 4
тема : ПРЕВРАЩЕНИЯ МИКРООРГАНИЗМАМИ
СОЕДИНЕНИЙ АЗОТА
Азотофиксаторы (азотофиксирующие бактерии или диазотрофы) – микроорганизмы, способные усваивать молекулярный азот и строить из него все разнообразие азотосодержащих органических соединений своей клетки. Эти микроорганизмы свободно живут в почве (Azotobacter chroococcum ) или находятся в симбиозе с растениями (роды Rhizobium и Frankia ) . Обуславливают повышение плодородия почвы.
Аммонификация – процессы разложения органических азотсодержащих веществ с образованием аммиака, протекающие в природе под воздействием микроорганизмов и оказывающие огромное влияние на плодородие почв, т. к. растения не усваивают органические формы азота.
Бактероиды – специализированные активные формы бактерий рода Rhizobium , образующиесяв в клубеньках на корнях бобовых растений. Часто ветвистые или грушевидной формы.
Дезаминирование – отщепление аминогруппы (-NН2) из молекулы органического соединения. Играет важную роль в процессах обмена веществ, в частности в катаболизме аминокислот.
Дезаминазы – ферменты класса лиаз, участвуют в дезаминировании аминокислот и обеспечивают их включение в обмен углеводов.
Денитрификация – процесс восстановления нитратов в нитриты, аммиак и свободный азот, который происходит под воздействием денитрифицирующих бактерий разнообразных видов (например, Paracoccus denitrificans ). Отрицательно влияет на плодородие почвы и проявляется в присутствии углеводов и при недостатке воздуха, высокой влажности и щелочной реакции почвы. Проходит по схеме:
NO3 NO2 NH2OH N2
H2O - H2O - H2O
Диазотрофия – способность некоторых бактерий усваивать молекулярный азот из воздуха (N2). Проходит по схеме:
N = N NH=NH NH2 – NH2 2NH3
АТФ АТФ АТФ
Азот диимид гидразин аммиак
Железобелок - вторая фракция нитрогеназы, содержащая железо. Имеет молекулярную массу 55000 и состоит из двух равных белковых субъединиц. В нее входят сульфидные группы, эта фракция инактивируется кислородом.
Кадаверин – птомаин, токсическое соединение, образующееся в результате анаэробного разрушения белков. Кадаверин получается из лизина:
NH 2 CH 2 (CH 2 ) 3 CHNH 2 COOH NH 2 CH 2 (CH 2 ) 3 CH 2 NH 2 + CO 2
лизин кадаверин диоксид
углерода
Молибдобелок – первая фракция нитрогеназы, содержащая молибден. Препараты этой фракции, выделенные из различных азотфиксирующих микроорганизмов, близки по свойствам, но различаются по молекулярной массе (в пределах 180 000 - 270 000). Состоит из четырех белков, несколько различающихся по молекулярной массе. В молибдобелок входят сульфидные группы и железо. Он инактивируется кислородом.
Нитратредуктаза – фермент класса оксидоредуктаз, при участии молибдена катализирует восстановление нитратов до нитритов. Активность этого фермента зависит от уровня обеспеченности молибденом, а так же от форм азота, применяемых для их питания. При недостатке молибдена в питательной среде резко снижается активность нитратредуктазы.
Нитритредуктаза - фермент класса оксидоредуктаз, при участии молибдена восстанавливает нитриты до аммиака.
Нитрификация - (нитрификацио - обогащение селитрой) - важнейший для плодородия почвы биохимический процесс окисления аммиака в соли азотной кислоты (нитраты; или селитры) через промежуточную стадию азотистой кислоты при посредстве нитрифицирующих бактерий (Nitrosomonas, Nitrobacter ) .
Нитрогеназа - фермент, связывающий молекулярный азот. Катализирует восстановление N2 до NH3 в присутствии АТФ (источника энергии) и восстановительных эквивалентов.
Протеазы - (протеин - первое место, аза - окончание в названиях ферментов) - ферменты, производящие гидролиз белковых веществ до аминокислот.
Ризобии – клубеньковые бактерии из рода Rhizobium .
У pea за - фермент, с помощь которого уробактерии производят разложение (дезамидирование) мочевины в углеаммиачную соль с последующим ее распадом на аммиак, углекислый газ и воду.
Блок 5
тема : ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ УСЛОВИЙ НА
ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ МИКРООРГАНИЗМОВ
Абиоз – (abiosis - отрицание, уничтожение жизни) - достигается физическими и химическими способами. Этот принцип положен в основу горячего консервирования мясных и овощных продуктов (обработка в автоклаве при температуре 120 0С и выше). При высокой температуре погибают вегетативные и споровые формы микробов, прекращаются жизнь и сопутствующие ей процессы, благодаря чему содержимое консервных банок может храниться длительное время. Уничтожить микробы можно химическим путем с помощью антисептиков , безвредных для организма человека. Длительно хранятся продукты после копчения. Термический метод стерилизации консервов более надежен, после него содержащиеся в банке продукты не представляют опасности для здоровья человека.
Автоклавирование - стерилизация насыщенным паром под давлением; является наиболее универсальным и надежным методом стерилизации. Она проводится в автоклавах при давлении 0,5атм. (температура 112 0C) 30-60 минут; при давлении 0,7-1,4 атм. (температура 115-125 0С) - 20 минут. Метод широко используется для стерилизации консервов.
Алкалофилы - развиваются при рН более 8 с максимальным значением 11. К ним относятся уролитические бактерии, обитатели содовых солончаков из рода Bacillus, холерный вибрион.
Анабиоз (anabiosis - задержка жизни) - скрытое состояние жизни, один из основных принципов консервировании растительных и животных продуктов. Во время сушки, маринования, засолки, засахаривания или замораживания жизнедеятельность микробов приостанавливается, процессы, вызываемые ими, задерживаются.
Антибиотики - это специфические химические вещества, образуемые микроорганизмами, а также их производные и синтетические аналоги, обладающие способностью избирательно подавлять микроорганизмы и клетки злокачественных опухолей.
Антисептики - вещества, обладающие противомикробным действием, способные убивать клетки. Используются в медицинской практике, в пищевых производствах и быту. Условно делятся на две группы:
а) антисептики, используемые для обеззараживания (дезинфекции) помещений, оборудования и посуды. Это могут быть любые высокотоксичные вещества: ПАВ, фенолы, окислители, формалин, кислоты, щелочи, спирты, хлорпроизводные и др.;
б) антисептики, используемые для стабилизации пищевых продуктов – консерванты .
Ацидофилы – организмы, которые живут и развиваются при рН < 6, но предельная кислотность не менее 2. К ним относятся молочнокислые и уксуснокислые бактерии, тиобациллы.
Бактериостатическое действие – воздействие неблагоприятных факторов среды (физических, химических и др.), вызывающих задержку роста и размножения бактерий.
Бактерицидное действие - гибель бактериального организма в результате воздействия химических ядовитых веществ, которые, взаимодействуя с составными ее компонентами, нарушают функции клетки.
Баротолерантность - способность микроорганизмов переносить высокое гидростатическое давление (например, Pseudomonas fluorescens).
Барофильность. Н екоторые микроорганизмы морских глубин и нефтяных пластов не способны расти при нормальном давлении. Они нуждаются в высоком давлении и называются барофильными (например, Vibrio marinus )
Биоз - (bios - жизнь) . Один из основных принципов хранения продуктов сельского хозяйства в живом состоянии, но с поддержанием в них жизнедеятельности на низком уровне.
Галофилы - организмы, развивающиеся при солености, превышающей соленость морской воды называются галофильными. Примером таких микробов является род Halobacterium .
Замораживание – хранение при отрицательных температурах. Температура промышленных и бытовых морозильных камер должна быть не выше – 15ºС.
Излучения - испускание и распространение энергии в виде волн и частиц.
Ингибиторы – вещества, которые задерживают течение биологических процессов, подавляя каталитическую активность отдельных ферментов или ферментных систем.
Лиофильная сушка (сублимация) –высушивание в вакууме из замороженного до –760 С состояния. Этот метод используется для консервации микробных культур, сыворотки, вакцин, лекарственных препаратов.
Мезофилы – микроорганизмы, которые имеют оптимум, близкий к температуре тела теплокровных животных. Максимальная температура близка к 550С. К этой категории относятся бактерии кишечной группы, например, Escherichia coli .
Осмофильность – способность микроорганизмов предпочтительно расти при повышенном осмотическом давлении, которое вызывают органические вещества, чаще всего сахара. К осмофильным микробам относятся грибы рода Xeromyces .
Осмотолерантность – устойчивость микроорганизмов к высоким концентрациям осмотически активных веществ. Осмотолерантными организмами являются дрожжи из рода Zygosaccharomyces , разлагающие мед.
Охлаждение – хранение продукции при низких положительных температурах (+2 - +3ºС). Температура должна быть выше точки замерзания клеточного сока. Предназначено для хранения плодов и овощей.
Пастеризация - метод частичной стерилизации при невысоких температурах (60-70ºС), применяется для разделения спороносных и бесспоровых бактерий, а также для недолгосрочного предохранения от порчи некоторых продуктов (молока, фруктовых соков).
Пирофилы (гипертермофилы) – микроорганизмы, способные существовать при температурах от 100ºС и выше(например, Sulfolobus acidocaldarius ).
Психрофилы – микроорганизмы, которые развиваются при низких температурах в диапазоне от -8 (-10) до +20ºС. Встречаются в северных морях, в ледниках, в холодильных камерах (например, Fusarium nivale ) .
Плазмолиз - сжатие цитоплазмы с отставанием ее от оболочки под влиянием потери воды у клеток микроорганизмов и растений при погружении их в растворы с повышенной концентрацией солей, сахара, глицерина.
Стерилизация (sterilis – бесплодный) - обеспложивание, т. e. полное уничтожение микроорганизмов и всего живого в стерилизуемых объектах. Достигается воздействием высоких температур, жестким излучением, химическими ядовитыми веществами.
Термофилы – теплолюбивые микроорганизмы, растущие в диапазоне температуры от +40ºС до +700С. Представителем термофилов является Clostridium thermocellum .
Холодная стерилизация – прием обеззараживания вина в аппаратах-актинаторах, где используется комплексное облучение ультрафиолетовыми и инфракрасными лучами либо ультрафиолетом в сочетании с ультразвуком.
Ценоанабиоз - один из основных принципов консервирования, продуктов, преимущественно растительных, в основе которого лежит противодействие одних видов микробов жизнедеятельности других видов. Консервирующее вещество (молочную кислоту) вырабатывают сами микроорганизмы при силосовании, квашении и других способах приготовления кормов и овощей.
БЛОК 6
тема : СПЕЦИАЛЬНАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ
Автохтонная (аборигенная) микрофлора - постоянно присутствующая в почве - в неудобренной, неокультуренной. Участвует в процессах образования гумуса и его разложения (представители – роды Mycobacterium, Azotobacter, Micromyces).
Азотобактерин (или азотоген) - бактериальный эемлеудобрительный препарат, содержащий в себе чистую культуру азотобактера и применяемый при посеве семян зерновых культур и при посадке рассады овощных растений. Является экологически чистым азотным удобрением, оптимизирует минеральное питание растений.
Антагонизм – форма отрицательных биологических связей, подавление жизнедеятельности одного организма другим. Встречается несколько видов антагонизма:
а) пассивный (конкурентный) антагонизм - взаимодействие, при котором разные микроорганизмы используют одни и те же пищевые субстраты. Преимущество получают быстрорастущие и размножающиеся виды;
б) активный антагонизм - обусловлен выделением бактерицидных веществ - продуктов обмена. Например, молочнокислые бактерии, выделяя молочную кислоту в качестве основного продукта брожения тем самым угнетают гнилостные бактерии.
Антибиоз - форма отрицательных биологических связей, подавление жизнедеятельности других организмов путем выделения специфических веществ - антибиотиков.
Антибиотики - это специфические химические вещества, образуемые микроорганизмами, а также их производные и синтетические аналоги, обладающие способностью избирательно подавлять микроорганизмы и клетки злокачественных опухолей. Сильными продуцентами антибиотиков являются мицелиальные грибы, актиномицеты, некоторые бактерии.
Зимогенная микрофлора - микроорганизмы, обладающие способностью продуцировать мощные гидролитические ферменты и появляющиеся в почве при поступлении больших количеств свежего органического вещества, осуществляют грубое его разложение (примеры: сахаролитики: Saccharomyces , Rhodotorula , Streptomyces , Cryptococcus , Clostridium ; целлюлозоразрушители: С ytophaga , Aspergillus , Cellvibrio , Penicillium ; аммонификаторы: Bacillus , Proteus ). Комменсализм – форма симбиоза. Сосуществование двух организмов, в котором пользу извлекает только один партнер, не нанося вреда другому. К комменсалам относится саптротрофная микрофлора слизистых оболочек и кожи, эпифитная микрофлора растений.
Мезосапробная зона – зона умеренного загрязнения воды. Содержание органического вещества небольшое. Происходят интенсивно процессы окисления и нитрификации.
Метабиоз - это форма межвидовых отношений, при которой продукты метаболизма одного вида микроорганизмов являются пищевым или энергетическим субстратом для другого вида. Такие взаимоотношения характерны для нитрифицирующих бактерий (Nitrosomonas, Nitrobacter ) : продукт жизнедеятельности нитрификаторов первой фазы - азотистая кислота - служит энергетическим субстратом для возбудителей второй фазы.
Микориза (грибокорень). Корни большинства высших растений инфицированы грибами. В результате строение корня растения изменяется: образуется симбиотическая структура, которая называется микориза (грибокорень). Растения, образующие микоризу, получают преимущество в минеральном питании: они поглощают значительно больше воды и питательных веществ, чем растения без микоризы.
Мутуализм – форма положительных биологических связей, взаимовыгодное сосуществование двух организмов без облигатности. Оба партнера могут существовать по отдельности, однако в симбиозе они увеличивают продуктивность друг друга (пример: бобовые растения и клубеньковые бактерии).
Микробная оценка воды производится по следующим показателям:
Микробное число - количество колоний, выросших в чашках Петри на мясопептонном агаре (МПА) из 1 мл водопроводной или артезианской воды при температуре 37°С в течение 24 ч. Микробное число питьевой (водопроводной) воды должно быть не более 100.
Коли - титр - наименьший объем воды в миллилитрах, в котором обнаруживается одна кишечная палочка. Коли-титр питьевой (водопроводной) воды должен быть не менее 300.
Коли - индекс - количество кишечных палочек в 1 л воды. В водопроводной воде он не должен превышать 3.
Облигатный (классический) симбиоз – форма межвидовых отношений. Сосуществование двух организмов, которые в определенных условиях не могут обходиться друг без друга. Примером являются комплексные симбиотические организмы - лишайники, в составе которых водоросль (автотрофный компонент) и грибница (гетеротрофный компонент) в определенных жестких условиях обитания друг без друга существовать не могут.
Олиготрофная микрофлора - микроорганизмы, которые способны усваивать мизерные количества органического вещества, завершающие процесс минерализации в почве. Чаще имеют экзотическую морфологию (почкующиеся бактерии, стебельковые бактерии).
Олигосапробная зона – зона слабого загрязнения воды. Микробы немногочисленны: в 1 мл воды содержатся десятки или сотни микробных клеток; кишечная палочка отсутствует. Органические вещества минерализованы; самоочищение воды закончилось или находится в стадии завершения.
б) генетический характерен для вирусов и бактериофагов, а также риккетсий, способных использовать генетический аппарат клетки-хозяина для получения всех необходимых метаболитов.
Полисапробная зона - зона сильнейшего загрязнения воды. Вода здесь богата растительными и животными остатками, содержит белки, клетчатку, пектиновые вещества, гликоген и т. д. Характеризуется развитием микробных процессов анаэробного типа - брожения и аммонификации белковых веществ. В такой среде быстро поглощается кислород.
Ризотрофин – землеудобрительный препарат клубеньковых бактерий рода Rhizobium . Основа - стерилизованный Υ-облучением низинный торф, к которому добавлены питательные вещества для клубеньковых бактерий. Вносится при посеве бобовых культур вместе с семенами.
Сапробность – показатель о бсеменения воды микробами.
Сенаж – корм высокого качества, получающийся при участии молочнокислых бактерий. Влажность консервируемой массы 50-65% - значительно ниже нормальной влажности (75%).
Фитонциды - выделяемые растениями при их жизни особые вещества, разнообразные по химической природе, но обладающие общим свойством губительного действия на микроорганизмы и поэтому относящиеся к числу антибиотиков . Антибиотики, получаемые из растений:
-аллицин – антибиотик, образуемый растениями чеснока;
-аренарин - антибиотик, образующийся из бессмертника;
-иманин - антибиотик, получаемый из зверобоя.
Хищничество - это удовлетворение своих пищевых потребностей за счет организма – жертвы при ее умерщвлении. К хищникам относятся многие инфузории и гриб-хищник Dactуlaria , который имеет приспособления для ловли почвенных нематод.
Целлюлозоразрушители – разнообразные микроорганизмы, вызывающие разложение клетчатки, способны образовывать гидролитический фермент целлюлазу. Анаэробные: сбраживают клетчатку с образованием органических кислот и водорода (Clostridium omelianskii). Аэробные оксиляют клетчатку до конечных продуктов - CO2 и H2O (Cytophaga hutchinsonii , Cellvibrio ochracea ) .
Эпифитная микрофлора – это микроорганизмы, обитающие на поверхности растительных макроорганизмов, не проникая в их ткани. Примеры эпифитных микроорганизмов: бактерии : Pseudomonas herbicola , Flavobacterium , Sarcina (55 видов), дрожжи: Cryptococcus , Rhodotorula , мицелиальные грибы: Cladosporium , Alternaria , Botrytis , Fusarium .
БЛОК 7
ВИРУСОЛОГИЯ
Абсорбция - закрепление бактериофага на стенке бактерии с помощью шипов и щупалец базальной пластины.
Агглютинация (agglutinare – склеивать) – склеивание и выпадение в осадок из однородной взвеси микроорганизмов, эритроцитов и др. клеток. Происходит в результате взаимодействия антител и антигенов. Одна из наиболее употребительных серологических реакций для выявления соответствующих антител в сыворотке, определения групп крови и идентификации микроорганизмов.
Антигены – сложные органические вещества, которые воспринимаются организмом как чужеродные. При поступлении в организм животных могут вызвать ответную иммунную реакцию в виде образования антител.
Антитела - защитные вещества белковой природы, образующиеся в живом организме и накопляющиеся в сыворотке крови под влиянием введения в организм антигенов. Составляют основу иммунитета и характеризуются строгой специфичностью взаимодействия с вызвавшим их образование антигеном.
Бактериофаг – вирус бактерий, обладающий способностью растворять (лидировать) живые бактерии, невидимый при обычном микроскопическом исследовании и широко распространенный в природе (почва, вода, к:ишечник животных и людей):
- умеренный – данные фаги в жизненном цикле проходят три первых этапа (абсорбция, инъекция, встраивание в нуклеоид), а затем реплицируются синхронно с хромосомой бактерии. При размножении бактерии инфекционное начало переходит в дочерние клетки.
- вирулентный - фаг, способный растворять (лизировать) бактерии под влиянием условий внешней среды (УФ, рентгеновское излучение).
Вирион - внеклеточная форма вируса, инертная инфекционная частица, которая состоит из нуклеиновой кислоты и белковой оболочки-капсида.
Вироиды – это мельчайшие из известных возбудителей болезней; они много меньше самых малых вирусных геномов и лишены белковой оболочки. Известны только вироиды растений; они состоят из однонитевой молекулы РНК, которая автономно реплицируется в зараженных клетках.
Иммунологический метод - любой вирус, будь то вирус растений, животных или бактерий, при введении кроликам или другим мелким млекопитающим ведет себя как эффективный антиген. В результате образуются специфические антитела, которые реагируют с антигенами (вирусами) и используются для их обнаружения.
Индикаторные растения - это такие растения, которые реагируют характерными симптомами на заражение вирусом.
Инокуляция – заражение вирусом растений (инокуляция соком).
Инъекция - впрыскивание фаговой ДНК внутрь бактериальной клетки.
Капсид - белковая оболочка вируса, состоит из белковых субъединиц – капсомеров.
Капсомер - белковые субъединица капсида.
Лизогения - форма существования умеренного бактериофага в клетке бактерии. Фаговая ДНК встраивается в хромосому клетки-хозяина и реплицируется синхронно с ней. Вирусные свойства фага не проявляются.
Преципитация (от лат. praecipitacio - падение вниз, осаждение) - реакция, позволяющая осадить вирусы (антигены) с помощью антител, обладает высокой чувствительностью и специфичностью.
Полиэдрический капсид – форма капсида с кубическим типом симметрии.
Репликация – процесс самовоспроизведения макромолекул нуклеиновых кислот, обеспечивающий точное копирование генетической информации и передачу ее от поколения к поколению.
Ретровирус – семейство РНК содержащих вирусов. Диаметр вирусных частиц 70-120 нм. Капсид икосаэдрический, заключен в липопротеидную оболочку. Для них характерен РНК-зависимый синтез ДНК (обратная транскрипция).
Типы вирусных симптомов:
1)Мозаика - неравномерная зеленая окраска листовой пластинки или наличия пятен желтоватого или светло-зеленого цвета.
2)Хлороз - общее или симметричное пожелтение тканей листа.
3)Некроз - отмирание тканей растений, часто является следствием мозаики или хлороза при сильном их развитии, нонередко развивается и самостоятельно. Выделяют местный некроз - развивается в местах проникновения инфекции растение и системный (рассеянный) некроз - может проявлять на любых частях растения.
4)Деформации органов растений разнообразны и могут быть вызваны физиологическими нарушениями, которые привели к изменению морфологии органов или всего растения. В результате нарушения координации роста развивается морщинистость, курчавость, вздутия, искривления побегов.
5)Угнетение роста может выражаться в общей карликовое растений, укорочении междоузлий на верхушке побега.
6)Увядание наблюдается при сильном поражении сосудистой системы.
7)Израстание (пролиферация). Непосредственными причинами израстания может быть нарушение покоя пазушных и зимующих почек или перерождение и вегетативный рост генеративных органов.
8)Абортивность - опадение цветков и завязавшихся плодов или отдельных семян в плоде, бессемянность плодов.
9)Новообразования - опухоли на различных частях растения (например, разрастание жилок листа), листовидные выросты энации и др.
10)Антоцианоз - пурпурное, красно-фиолетовое или сине-фиолетовое окрашивание листьев или их краев, жилок, стеблей.
11)Пестролепестность - неравномерность окраски и частичное обесцвечивание лепестков.
Трансдукция – перенос генетической информации бактериофагом из одной бактериальной клетки в другую.
Электрофорез - перемещение заряженных частиц в электрическом поле. Используется для разделения смеси белков, пептидов, вирусов и др.
Подписано к печати «_________» 2006г.
Формат 60х1/16, объем 1,2 п. л.
Заказ №__________. Тираж 300 экз. Отпечатано в ЮФ «КАТУ» НАУ
Г. Симферополь / Исполнитель – М. С.Васецкая
