Микробиология как наука

Истинные                        ложные(неспорообразующие)

 

Как правило истинные дрожжи способны сбраживать сахара, поэтому наз. Сахаромицетами и относятся к семейству Sacharomycetaceae   

Ложные –не сбраживают сахара, их называют несахаромицеты и относятся  к семейству Non-Sacharomycetaceae.

Семейство  Sacharomycetaceae включает 17 родов, главный из которых род Sacharomyces, он включает как культурные, так и дикие дрожжи. К важнейшим культурам дрожжей относят дрожжи

1. Saccharomyces  cerevisiae -  различные расы этих дрожжей используются в хлебопечении, при производстве спирта, хлебного кваса, темных сортов пива. Под расами понимают дрожжи одного вида, которые отличаются по одному или нескольким технологическим признакам.
2. Saccharomyces ellipsoides(vini) дрожжи применяются в виноделии, причем от расы дрожжей зависит букет вина
3. Saccharomyces lactis     - молочнокислые дрожжи.

Дикие дрожжи вызывают порчу пищевых  продуктов.

Семейство Non-Saccharomycetaceae  включает 2 основных рода: Candida  и Torula.

Род Candida  - бесцветные дрожжи. Культурные дрожжи этого вида способны при росте на отходах нефтеперабатыв. Промышленности накапливать в себе большое количество белка, используются для промышленного получения кормового белка. Дикие дрожжи этого рода вызывают порчу пищ. продуктов, вырастая в виде пленочки.

Род Torula. – пигментн. Окрашивание дрожжей, содержат каротиноиды и поэтому их используют для промышленного получения белково-витаминных концентратов на корм скоту, вызывают порчу пищевых продуктов, вырастая в виде окрашенных колоний.

 

Базидиомицеты

 

1. Мицелий многоклеточный, хорошо развит
2. Размножение бесполое, конидиями редко
3. Половое – базидиоспорами, которые вызревают на одноклеточных и многоклеточных базидиях. Класс делится на 2 подкласса: 1 – базидиальные грибы с одноклеточными базидиями (сюда относятся шляпочные грибы, трутовые, домовые. 2 - базидиальные грибы с многоклеточными базидиями (сюда относятся головневые, ржавченные грибы)

Шляпочные грибы – мицелий находится в почве, на земле развивается плодовое тело в форме  шляпки, ножки, блюдца, которое образуется сросшимися гифами мицелия. С обратной стороны шляпки в трубочках или пластинках вызревают базидии с базидиоспорами. Шляпочные грибы растут по соседству со строго определенными деревьями. Это происходит потому,  что мицелий гриба оплетает корни деревьев, образуя микоризу или грибокорень. Микориза это симбиотическое или взаимовыгодное сожительство гриба и дерева. Дерево поставляет грибу углеводы, которые гриб не может синтезировать, а грибы доставляют дереву воду с минеральными веществами, т.е. выполняет функцию корневых волосков, которые у дерева отсутствуют.

Трутовые грибы – паразитируют на живых деревьях. Мицелий находится глубоко в древесине, снаружи на стволе образуется плодовое тело. В них вызревают органы спороношения. Наносит большой урон народному хозяйству (древесина портится). Гриб поражает деревья только с нарушенной корой.

Домовые – активные разрушители мертвой древесины, т.е. деревянных конструкций, бочек, ящиков, полов и т.д. Для развития требует повышенной влажности воздуха, при этом на мицелии могут проступать капельки жидкости, создается впечатление, что гриб плачет, его наз. Плачущий гриб. Он быстро распростаняется на большие расстояния, за счет образования мицеллиальных тяжей.

 

Грибы с многоклеточными базидиями

Головневые – грибы, паражающие злаковые культуры и вызывают заболевание головню. Головня может быть твердой или мокрой, ее вызывает гриб телеция тритики (Tillecia tritiki ) и пыльной. Вызывает гриб Ustilago tritici (устиляга тритики). Головневые грибы образуют большое количество темных хламидоспор, поэтому либо отдельные разрушаются зерна принимают темный вид (при твердой), либо колос вообще не имеет зерен, весь черный (пыльная головня).

Наносят огромный урон н/х и придает  зерну ядовитые свойства, содержание их строго нормируется. Не более 0,05%. 

Ржавченные – паразиты как культурных, так и дикорастущих растений. Вызывают заболевание – ржавчину. При этом на листьях появляются бурые ржавые пятна за счет присутсвия в мицелии гриба специфического масла оранжевого цвета.

 

Дейтеромицеты (несовершенные грибы)

 

1. Мицелий  многоклеточный, хорошо развитый.
2. Б/п размножение – конидиями.
3. Половое размножение отсутствует, поэтому грибы наз. Несовершенными.
4. Представители: 1. грибы родов Aspergillus и Penicylium, утратившие половое развитие.  2.грибы рoда Fusarium. Конидиеносец имеет 2 типа конидий:1) крупные многоклеточные серпоаидноизогнутые макроконидии и 2) мелкие обычные округлые связи в цепочки – микроконидии. Грибы этого рода вызывают гниль картофеля – фузариоз, а также болезни томатов, лука, злаков.

3. грибы рода Alternaria  имеют короткие конидиеносцы с крупным бочковидным конидиеносцем, соединенные в цепочку или расположенные по одиночке.

Грибы этого рода вызывают заболевание растений – альтернариоз  зерна, черную гниль моркови, а также вызывают порчу охлажденного мяса.

4. Грибы рода Cladosporium -  гроздевидная плесень. На коротких конидиеносцах собраны конидии в виде грозди. Грибы этого рода вызывают порчу охлажденного мяса, порчу страниц книг, порчу сливочного масла, развиваясь на нем в виде темных пятен.

5. Молочная плесень Oidium lactis  тело этого гриба сильно септировано на оидии. Единстенный гриб, который окрашивается по Граму, живет в кислой среде, вызывает порчу сметаны, творога в виде пушистой пленочки, а также порчу рассола квашеных овощей.
6. Древовидная плесень (Botrytis) Конидиеносец напоминае крону дерева на котором собраны бесцветные кондии. Грибы этого рода вызывают заболевание свеклы, моркови.

 

Морфология ультрамикробов

Ультрамикробы – обширная группа микроорганизмов, для которых характерны признаки:

1 – имеют чрезвычайно мелкие  размеры, измеряются в миллимикронах       10^-3мк или нанометрах, 10^-9 м.

2 – благодаря мелким размерам  они видны только в электронный  микроскоп.

3 – проходят через поры бактериальных  фильтров (как фильтрующиеся формы бактерий), на котором задерживаются обычные м.о.

4 – не растут на искусственных  питательных средах. Их культивируют  в зародышах куриного яйца.

К ультрамикробам относят: 1 вирусы и 2 фаги – это вирусы м.о.

Различают: вирусы – бактерии (бактериофаги)

• Вирусы актиномицетов (актинофаги)
• Вирусы грибов – микофаги.

 

Вирусы(вирус – яд)

Известны науке с 1892 г. когда  их впервые открыл Н.И.Ивановский, будучи студентом 4 курса он изучал мозаичную  болезнь листьев табака и пришел к выводу, что возбудителем этого заболевания является микроб, размеры которого значительно меньше размеров бактерий.

Вирусы – это уникальные организмы, которые стоят на  границе между  живой и неживой природой. С неживой природой их объединяют способность кристаллизоваться и отсутствие  собственного обмена в-в. с живой природой их роднит наличие в их составе белков и нуклеиновых кислот, способность расти, размножаться только при внедрении в любую другую живую клетку, т.е. вирусы – строгие или облигатные, внутриклеточные паразиты. Они могут существовать, развиваться только в клетке организма хозяина, питаться, размножаться в ней и приводят живую клетку к гибели.  Вне клетки они ведет себя как инертные вещества(безжизненные частицы)

Вирусы широко распространены в  природе. Известно более 1500 различных вирусов, вызывающих – грипп, оспу, спид, гепатит и т.д. у животных – ящур, чуму; у растений – курчавости, пятнистости листьев.

Различают по размерам вирусы:

Крупные 100-150 нм (вирус бешенства)

Мелкие  10-15 нм (вирус  ящура)

Средних размеров (вирус гриппа 80-90 нм, бактериофаг 75-100 нм).

 

Строение

Вирус – неоднородная частица, состоит  из совокупности субъединиц – вирионов. В зависимости от способа укладки вирионов в вирусную частицу различают различные формы вирусов:

Сферическую

Палочковидные

Нитевидные

Булавовидные и т.д.

Строение вириона – вирион не имеет клеточного строения, т.е. нет  цитоплазмы, ядра. Состоит из  двух компонентов: белка и нуклеиновой кислоты. Нуклеиновая кислота ( либо ДНК либо РНК) находится в центре вириона. Снаружи они покрыты белковыми оболочками. Внутренняя белковая оболочка называется пеплосом., она состоит из совокупности субъединиц – пепломеров – и наружная белковая оболочка называется капсидой, которая состоит из совокупности капсомеров. Иногда внутрення оболочка может отсутствовать. В зависимости от нуклеиногвой кислоты входящей в вирион различают 2 типа вирусов: ДНК –содержащие или ДНКовые (вирусы бактерий) и РНКовые (вирусы растений)-Среди вирусов человека и животных встречается как ДНК- так и РНК –содержащие вирусы.

В вирусах найдены уникальные формы  нуклеиновых кислот: однонитчатые ДНК  и двухнитчатые РНК. Белки вируса отделяют нуклеиновую кислоту от внешней среды и повышают его устойчивость. Белки устойчивы к действию протолитических ферментов желудочно-кишечного тракта. Вирусы устойчивы к высушиванию, действию рентгеновских лучей, ультрафиолета, к действию антибиотиков. Они очень полиморфны, пластичны.

 

Взаимодействие вируса с живой клеткой

1 стадия-адсорбция.Вирус сорбируется  на клеточной оболочке живой клетки.

2 стадия – проникновение вируса  в клетку. При этом вирусная  частица целиком проникает в клетку.

3 стадия – раздевание вируса  – снятие белковой оболочки  с нуклеиновой кислоты.

4 стадия – размножение –  мгновенный синтез нуклеиновой  кислоты, белковой оболочек вируса из материалов клетки.

5 стадия – сборка и выход  готовых вирусных частиц из  погибшей клетки. Клетка погибает

 

Бактериофаги

 

Это вирус бактерий. В дословном  переводе – фаг означает пожиратель.

Впервые явление бактериофагии  наблюдал Гамалея в 1898 г. в  культуре палочки сибирской язвы, затем аналогичное явление у стафилококков. В 1917 г голландец Ф Эрель сообщил о гибели дизентерийной палочки под действием неизвестного агента. Явление гибели м.о. или их растворением было названо бактериофагией (бактериофаги 0- пожиратели бактерий)

Строение

Бактериофаги чаще всего имееют булавовидное строение.

 В нем различают:

20-ти гранную головку, отросток, базальную пластинку, шипы. Все  это белковые образования ( состоят из белка).

Внутри головки находится нуклеиновая кислота (ДНК), т.е. Бактериофаг как типичный вирус, не имеет клеточного строения, т.е. состоит из нуклеиновой кислоты и белка. Размеры Бактериофага от 75 -  100 нм- средний вирус.

По характеру взаимодействия на бактериальную клетку Бактериофаги делятся на 2 группы(типа):

1 – вирулентные Бактериофаги, которые  всегда приводят клетку к гибели.

2 – умеренные Бактериофаги, которые(не  приводят клетку к гибели) более  сложно взаимодействуют с бактериальной клеткой.

Механизм действия вирулентного бактериофага с бактериальной клеткой

1 этап – адсорбция. Бактериофаг  в ходе случайных столкновений  находит бактериальную клетку и укрепляется на ее оболочке с помощью шипов.

2 – внедрение. Отросток Бактериофага  сокращается и нуклеиновая кислота  впрыскивается (инъекцируется) внутрь клетки. Белковая оболочка остается снаружи.

3 – Размножение. Начинается  синтез ДНК(нуклеиновых кислот) белковых  оболочек Бактериофага из материала самой клетки.

4 – сборка готовых фаговых  частиц (созревание фагов), когда  нуклеиновая кислота покрывает белковую головкой, к ней присоед. Шипы

5 – созревание –выход созревших  Бактериофаг из погибшей клетки.

Механизм действия на клетку умеренного Бактериофага

Более сложен. 1 и 2  этапы проходят одинаково с вирулентным б/ф.

Затем нуклеиновая кислота б/ф встраивается в ДНК самой клетки. Клетка продолжает расти, размножаться и зачастую приобретать новые свойства, которые принес ей б/ф ( может стать подвижной, образовывать капсулу, продуцировать какие то вещества). Фаг находится в летке в виде про-фага (неактивного). Явление включения и встраивания ДНК фага в ДНК клетки, т.е. получение про-фага называется лизогенией. Сама культура, несущая в себе про-фаг называется лизогенной культурой. Она  может  приобретать новые свойства, принесенные ей Бактериофагом, т.е. может стать подвижной, может начать образовывать капсулу, синтезировать какие новые вещества. Изменение свойств в лизогенной культуре под действием б/ф называется лизогенной или фаговой конверсией.

Лизогения широко распространена в  природе. Она носит защитный характер защищая клетку от последнего заражения б/ф. Но иногда в силу определенных причин нгуклеиновая кислота фага выщепляется из нуклеиновой кислоты клетка и начинает след этапы размножения б/ф в клетке. Клетка погибает., а фаг из умеренного превращается в вирулентный. Такое явление  самопроизвольной гибели бактерий довольно распространено в природе. Наносит урон н/х, вызывая гибель хозяйственно-полезных м.о.. Положительное значение – гибель болезнетворных м.о.

 

 

ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

 

Физиология изучает взаимодействие микроорганизмов с окружающей средой, в ходе этих процессов м/о питаются, дышат, растут, размножаются и выделяют в окружающую среду специфические продукты своей жизнедеятельности. Т.о., зная физиологию м/о можно регулировать жизнедеятельность микроба, либо ускоряя ее, либо угнетая в интересах человека.

Обмен веществ у м/о

Любой живой организм находится  в тесной взаимосвязи с окружающей внешней средой. Из нее он потребляет кислород, питательные вещества, выделяя продукты жизнедеятельности, т.е. между организмом и окружающей средой происходит постоянный обмен веществ.

Обмен веществ – неотъемлемое свойство живого организма, т.к. если организм изолирован от внешней среды, то обмен веществ  прекращается, организм погибает.

Обмен веществ иначе называется метаболизм. Он состоит из взаимосвязей, взаимообуславливающих и взаимоисключающих друг друга процессов – анаболизма и катаболизма.

Анаболизм – это процесс синтеза сложных веществ, присущих самой клетке (ее белков, жиров, углеводов) из более простых предшественников (аминокислот, жиров, глицерина, сахаров), которые поступают, как правило, с пищей. Поэтому процесс анаболизма приравнивается к процессу питания.