Значение процесса дыхания микроорганизмов

Содержание

1. В чем заключается  значение процесса дыхания микроорганизмов.  Образование тепла и явление  свечения у микроорганизмов. Привидите          конкретные примеры, характеризующие микроорганизмы по                       отношению к кислороду                                                                                                3                                                                                                                                                  

2. Влияние на  жизнидеятельность микроорганизмов  различных форм  лучистой энергии, радиактивного излучения                                                              5

3. Сопоставьте  условия обитания и степень  распространения   микрорганизмов в почве, воде и воздухе.                                                                    7

4. Дайте характеристику  молочнокислого брожения.                Охарактеризуйте возбудителей и отметьте их значение.                                           9

 5. Микрофлора мяса птицы. Виды порчи.                                                          13

Список используемой литературы                                                                       20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. В чем заключается значение процесса дыхания микроорганизмов. Образование тепла и явление свечения у микроорганизмов. Привидите конкретные примеры, характеризующие микроорганизмы по отношению к кислороду.

 

Дыхание микрорганизмов –  сложный процесс биологического окисления различных преимущественно  органических соединений, сопровождающийся выделением энергии.

Пи типу дыхания микробы  принято делить на две большие  группы: аэробы и анаэробы. Аэробные микрорганизмы развиваются только при доступе кислорода воздуха; анаэробные – не нуждаются в кислороде  воздуха. Анаэробная группа микробов подразделяется в свою очередь на облигатные анаэробы и факультативные. Облигатные анаэробы растут только в отсутствии кислорода  воздуха, для них молекулярный кислород – яд; факультативные анаэробы развиваются  как в присутствии, так и в  отсутствии молекулярного кислорода.

Деление микроорганизмов  по типу дыхания на две названные  группы условно, так как тип дыхания  зависит не только от отношения микробов к кислороду, но и от наличия ферментов, участвующих в процессе дыхания.

Строго разграничить процессы питания и дыхания у микроорганизмов  невозможно. Принято считать, что  в процессе питания происходят эндотермические  реакции (с поглощением тепла); основу же дыхания составляют экзотермические  реакции(сопровождающиеся освобождением  тепла). Эти два процесса идут параллельно, освобождающаяся энергия при  дыхании необходима микробам для  синтеза белков и других органических веществ.

Микробные клетки могут  выделять большое количество тепла; часть его ( 10-25%) используется клеткой, а большая часть поступает  во внешнюю среду и вызывает повышение  температуры.

У большинства аэробов  дыхание, как и у высших животных, сопровождается поглощением кислорода  и выделением углекислоты; только процесс  этот происходит у них без участия  гемоглабина, а при помощи особых ферментов. У некоторых микробов, поглощающих кислород, реакция окисления  не доходит до образования углекислоты. У ряда бактерий дыхательный акт  состоит в окислении неорганических соединений.

Л. Пастером в 1861 г. Открыта  группа бактерий, названная им анаэробами, со своеобразным процессом дыхания; они добывают энергию не путем  окисления, а путем ращепления органических соединений в отсутствие свободного кислорода и назван такой процесс – брожением.

При ращеплении сложных  органических соединений питательной  среды анаэробы с наряду с выделением энергии получают кислород. Аэробы же поглощают кислород из воздуха.

Сущность процесса дыхания  у аэробных бактерий объясняется  по-разному. Одни ученые (А.Н. Бах, Варбург  и др.) отводят главную роль в  реакциях окисления кислороду воздуха, который легко поглощается окисляющимися  органическими веществами и образует с ними перекиси. Другие ученые (А.В. Палладин – Виланд) утверждают, что  главная роль в реакциях окисления  принадлежит водороду, активируемому  дегидразами бактерий. При взаимодействии активированного водорода с кислородом образуется перекись водорода, которая  является ядом, так как энергично  окисляет протоплазму клетки. Нейтрализующим веществом перекиси может служить  фермент каталаза.

За последние годы разные толкования (Баха, Варбурга, Палладина, Виланда и др.) по этому вопросу  объединены в одну теорию – биоэнергетическую. Согласно биоэнергетической теории первичное окисление углеводов  и других органических веществ происходит путем отщепления водорода, который  в ращепляемом веществе передается по цепи ферментов и в конце  концов соединяется с кислородом воздуха с образованием воды. За счет имеющихся в воде водорода и  кислорода происходят окислительно-востоновительные реакции между атомами углерода. 

Приведенные теории не могут  дать объяснения всем случаям окислений, происходящих  в живой клетке. Установлено, что при окислительных  процессах в реакции развиваются  электродвижущие силы.

Потеря электронов веществом  сопровождается его окислением, и, наоборот, присоединение электронов – восстоновлением. В живой микробной клетке окисление  одного вещества обязательно сопровождается восстоновлением другого вещества. В результате окислительно-востоновительного  процесса выделяется энергия, необходимая  для жизнидеятельности микробной  клетки. Рассматривая дыхание микрорганизмов с позиций учения об окислителльно  восстоновительном потенциале, надо предполагать, что в каждой живой  клетке имеются как положительные. Так и отрицательные окислительно-восстановительные  системы. Разница уровней свободной  энергии отрицательной и положительной  систем и служит энергетическим источником организма. Живая клетка имеет разность потенциалов, мертвая – нет.

Свечение  микроорганизмов. Фотогенные, светящиеся бактерии излучают фосфоресцирующий свет. Они образуют соединения, которые  при притоке кислорода воздуха  начинают светиться. Такие бактерии воздуха начинают светиться. Такие  бактерии встречаются в морской  и пресной воде. Фотогенные бактерии можно получить на среде из рыбы с добавлением; 4% хлористого натрия и при культивировании их; при  температуре 9—12 °С.

2. Влияние на жизнидеятельность микроорганизмов различных форм лучистой энергии, радиактивного излучения.

 

Различные формы лучистой энергии, распространяющейся в пространстве в виде электромагнитных волн, обладают разнообразным физическим, химическим и биологическим действием. Различен и характер ее воздействия  на микроорганизмы. Под их влиянием в клетках или в субстрате  происходят физические или химические изменения. Чтобы излучение подействовало  на какое-либо вещество живой клетки, оно должно этим веществом поглощаться. Следовательно, для эффективности  облучения большое значение имеют  проникающая способность лучей, а также длина его волны  и его доза.

 Свет  - рассеянный солнечный свет мало  влияет на жизнедеятельность  микробов, но прямой солнечный  свет вызывает довольно быструю  гибель большинства из них.  Наиболее заметным бактериоубивающим  (бактерицидным) действием обладает  часть светового спектра с  короткими длинами волн (ультрафиолетовая, фиолетовая, голубая).

 Ультрафиолетовые  лучи  - вызывают либо гибель, либо  мутации микроорганизмов в зависимости  от вида микробов, дозы и продолжительности  облучения. 

 Споры  бактерий значительно устойчивее  к действию УФ-лучей, чем вегетатавные  клетки, чтобы убить споры, требуется  в 4-5 раз больше энергии. 

 УФ-лучи  применяются для дезинфекции  воздуха в медицинских и производственных  помещениях, в холодильных камерах,  для обеззараживания производственного  оборудования, упаковочных материалов  тары. Обработка воздуха в течение  6 ч уничтожает до 80% микробов. Применение  УФ-лучей для стерилизации пищевых  продуктов ограничено в связи  с малой проникающей способностью этих лучей (стерилизуется лишь поверхностный слой продукта) и некоторым ухудшением вкусовых и пищевых качеств продуктов под воздействием облучения, особенно тех, в составе которых содержится большое количество жиров.

 Ионизирующие  излучения  - к ним относятся  космические, рентгеновские и  радиоактивные излучения (альфа-, бетта- и гамма-лучи), возникающие  при распаде радиоактивных элементов.  Они имеют наиболее короткую  длину волны и обладают высокой  проникающей способностью. В малых  дозах эти лучи действуют стимулирующе - повышают интенсивность жизненных  процессов; увеличение дозы приводит  к возникновению мутаций, а  продолжение ее роста - к гибели. Гибель микроорганизмов происходит  при дозах облучения, в сотни  и тысячи раз превосходящих  смертельную дозу для животных.

 Радиоволны  - радиоволны длиной порядка сотен  метров и более, по-видимому, не  действуют на микроорганизмы. Короткие  радиоволны (длиной 10-50 м) и особенно  ультрарадиоволны (метровые и меньшей  длины) губительны для микроорганизмов.  При прохождении коротких и  ультрарадиоволн через среду  возникает переменный ток высокой  (Вч) и сверхвысокой (сВч) частот. Поглощенная помещенным в электромагнитное  поле объектом (продуктом, микробными  клетками) электрическая энергия  преобразуется в тепловую - происходит  быстрый и высокий нагрев объекта.  Благодаря специфическим особенностям  этого способа нагревания перспективно  его применение для пастеризации  и стерилизации пищевых продуктов.  Сверхвысокочастотную электромагнитную  обработку пищевых продуктов  применяют на предприятиях общественного  питания. Время тепловой обработки  различных изделий до их готовности  сокращается во много раз, по  сравнению с традиционным способом, при значительном снижении числа  микроорганизмов. При этом улучшаются  санитарно-гигиенические и технические  условия работы.

 Ультразвук (УЗ)  - это механические колебания  с частотами выше 20000 Гц (20 кГц), что  находится за пределами частот, воспринимаемых человеком. УЗ-колебания  ускоряют многие химические реакции,  вызывают распад высокомолекулярных  соединений, коагуляцию белков, инактивацию  ферментов и токсинов, могут привести  к разрыву клеточной стенки, а  иногда и разрушению внутриклеточных  структур. Практическое использование  УЗ-волн с целью стерилизации  эффективно в основном для  жидких пищевых продуктов (молока, фруктовых соков, вин), воды, для  мойки и стерилизации стеклянной  тары. При обработке с помощью УЗ-волн плотных пищевых продуктов с целью их стерилизации происходит не только уничтожение микроорганизмов, но и повреждение молекул самого сырья.

3. Сопоставьте условия обитания и степень распространения микрорганизмов в почве, воде и воздухе.

Микрофлора  почвы характеризуется большим  разнообразием микроорганизмов, которые  принимают участие в процессах  почвообразования и самоочищения почвы, кругооборота в природе азота, углерода и других элементов. В почве обитают  бактерии, грибы, лишайники (симбиоз  грибов с цианобактериями) и простейшие.

На поверхности  почвы микроорганизмов относительно мало, так как на них губительно действуют УФ-лучи, высушивание и  т. д.

Наибольшее  число микроорганизмов содержится в верхнем слое почвы толщиной до 10 см. По мере углубления в почву  количество микроорганизмов уменьшается  и на глубине 3—4 м они практически  отсутствуют.

Состав  микрофлоры почвы меняется в зависимости  от типа и состояния почвы, состава  растительности, температуры, влажности  и т.д. Большинство микроорганизмов  почвы способны развиваться при  нейтральном рН, высокой относительной  влажности, при температуре от 25 до 45 °С. В почве живут бактерии, способные усваивать молекулярный азот (азотфиксирующие), относящиеся  к родам Azotobacter, Azomonas, Mycobacterium и др. Азотфиксирующие разновидности  цианобактерий, или сине-зеленых  водорослей, применяют для повышения  плодородия рисовых полей. Такие  бактерии, как псевдомонады, активно  участвуют в минерализации органических веществ, а также восстановлении нитратов до молекулярного азота. Кишечные бактерии (сем. Enterobacteriaceae) — кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, сальмонеллезов, дизентерии — могут  попадать в почву с фекалиями. Однако в почве отсутствуют условия  для их размножения, и они постепенно отмирают. В чистых почвах кишечная палочка и протей встречаются  редко; обнаружение их в значительных количествах является показателем  загрязнения почвы фекалиями  человека и животных и свидетельствует  о ее санитарно-эпидемиологическом неблагополучии (возможность передачи возбудителей инфекционных заболеваний).