Микробиология как наука

1 – растут на дешевых питательных субстратах, чаще всего отходах различных продуктах.

2 – быстро размножаются, накапливая  биомассу.

3 – жизнедеятельностью микробов  легко управлять

4 – из м.о можно получать  различные ферменты.

Ферменты м.о теоретически можно  получать из бактерий и плесневых грибов. Однако использование бактериальных ферментов небезопасно для здоровья человека и поэтому в настоящее время используют только ферменты плесневых грибов. Это 3 группы ферментов:

1 – грибные амилазы

2 – грибные протеазы

3 – грибные пектазы.

Грибные  амилазы это ферменты, расщепляющие крахмал до декстринов и моносахаридов, которые могут сбраживаться дрожжами. Сам крахмал дрожжами не сбраживается. Поэтому грибные амилазы используют в бродильных продуктах для  замены части солода богатого амилазой. Т.о. происходит экономия дорогостоящего зерна. Грибные амилазы используют в хлебопечении, а также применяют для получения искусственного меда и кристал. глюкозы.

 

Грибные  протеазы это ферменты, вызывающие гидролих белковых веществ. Используют 1 – для обработки мяса и рыбы с целью ускорения их созревания. При этом происходит частичный распад белков и продукт приобретает приятный вкус и аромат.

2 – в сыроделии ими заменяют  часть дорогостоящего сычужного  фермента, получаемого из желудка двух недельного теленка.

3 -  используют для получения  мясных и рыбных гидролизатов, идущих на корм скоту.

4 – используют для получения  наполнителей для жевательных  резинок.

5 – в кожевенной промышленности  для удаления щетины при выделке  кож.

6 – в химчистке для удаления пятен белкового происхождения.

7 – добавляют в стиральные  порошки в качестве биоактивных  добавок.

 

 Грибные  пектазы – это  ферменты, расщепляющие пектиновые  в-ва, входящие в состав межклеточного в-ва и оболочек растений. Поэтому их применяют в сокоморсовм производстве для увеличения выхода сока, осветления сока, для получения концентратов овощных и фруктовых соков.

 

 

 

 

 

РОСТ, РАЗМНОЖЕНИЕ И КУЛЬТИВИРОВАНИЕ  МИКРООРГАНИЗМОВ

 

Рост – это необратимое увеличение цитоплазмотической массы клетки.

Рост и размножение – увеличение количества особей – свойство присущее только живым организмам. При росте клетки претерпевают ряд морфологических и биохимических изменений. В стадии активного роста клетка быстро увеличивается в объеме. В ней нет ЗПВ. Много РНК, клетка интенсивно красится красителями.

При затухании роста, клетка меньше увеличивается в объеме, в ней  появляются ЗПВ, уменьшается количество РНК, клетка хуже окрашивается красителями.

Рост клетки зависит от внутренних и внешних  факторов. Внутренние факторы обусловлены физиологическими особенностями организма. К ним относят  генетическую предрасположенность, возраст.

К внешним факторам относят температуру, влажность, действие солнечного света, кислотность среды, излучение, наличие химических веществ в окружающей среде  и т.д.

Наиболее интенсивно клетка растет  при благоприятных условиях жизни  – на полноценной питательной  среде, отсутствии продуктов метаболизма, оптимальной температуре, рН  субстрата  и т.д.

Рост клетки, как правило, сопровождается процессами размножения. При несовпадении этих процессов могут образовываться атипичные формы м.о. Для бактерий либо гигантские либо фильтрующиеся. При выращивании м.о. в лабораторных условиях, т.е. культивировании, м.о. проходят  ряд одинаковых стадий. Рассматривать эти стадии можно на периодическом культивировании бактерий, т.е. культуре, живущей в замкнутом пространстве, к которым не подводятся продукты питания и не удаляются продукты жизнедеятельности. Периодическая культура проходит 4 основные стадии роста, сменяющие друг друга в определенной последовательности: начальная фаза (лаг-фаза), экспоненциальная, или логарифмическая (лог-фаза), стационарная фаза и фаза отмирания.

 

 

 

 

1. Лаг-фаза- период задержки роста  микроорганизмов. Она охватывает  время посева культур на питательную среду до начала его размножения ( клетка не размножается).

 В этой фазе размеры клеток  в 3-5 раз больше обычных, имеют  большую биохимическую и энергетическую активность и повышенную чувствительность к различным бактерицидным факторам. Продолжительность лаг-фазы зависит от видовых особенностей микроорганизмов, количества засеваемого материала, питательных веществ, возраста культуры  и др.

2. Фаза экспоненциального роста  (лог-фаза) – все клетки в этой  фазе молодые. Они живут на  пит.среде, хорошо снабженной всеми необходимыми элементами. Они начинают быстро размножаться. Количество  клеток увеличивается в геометрической прогрессии: (за время равное одной генерации - в 2 раза, за два срока - в 4 раза, за три генерации - в 8 раз и т. д.)  время удвоения кол-ва особей минимально (20 мин). Однако к концу фазы субстрат начинает истощаться. В нем появляются продукты жизнедеятельности. Скорость размножения падает наступает

3 фаза – стационарная. В ней кол-во образовавшихся клеток равно количеству отмерших. Размножение замедлено. К концу стадии субстрат полностью истощен и начинается 4 фаза – Фаза затухания роста /(фаза отмирания (старения культуры) характеризуется превосходством количества погибающих бактерий над количеством образующихся)/В этой фазе все клетки старые, они не размножаются, кол-во особей резко падает, клетки меняют свое отношение к окрашиванию по Граму, в культуре наблюдается явление автолиза.

 

ПОНЯТИЕ О НАСЛЕДСТВЕННОСТИ И ИЗМЕНЧИВОСТИ М,О.

Наследственность- это свойство организмов передавать своему потомству присущие им признаки строения, физиологические особенности и специфический характер индивидуального развития. Другими словами, это процесс воспроизведения организмами в последующих поколениях сходного типа обмена веществ, признаков и свойств.

Изменчивость- явление противоположное  наследственности. Она заключается  в возникновении различий между  особями по ряду признаков или  свойств, а также в вариабельности их проявлений в процессе развития организмов при взаимодействии с окружающей средой, т.е. это свойство организмов приобретать новые признаки в процессе индивидуального развития.

Наследственность и изменчивость являются неотъемлемыми свойствами живого организма.

 Наука, изучающая явление  наследственности и изменчивости  называется генетикой.

Наследование признаков осуществляется благодаря наличию у м.о. генетического аппарата. У эукариотов генетический аппарат представлен истинным ядром, состоит из парного количества хромосом (молекул ДНК). У прокариотов – одной единственной хромосомой (молекулой ДНК, скрученной в кольцо) Участки молекулы ДКН,  отвечающей за развитие определенных признаков наз. генами . Совокупность генов, определяющих развитие признаков у отдельных видов м.о, наз. генотипом. Особи одного вида имеют одинаковый генотип. Однако в зависимости от  условий жизни особи с одинаковым генотипом может внешне отличаться друг от друга, т.е. они имеют различный фенотип.

Фенотип – совокупность внешних  признаков особей, которые складываются в результате взаимодействия внешних  признаков (генотипа) с условиями внешней среды.

 Исходя из этого различают  2 вида изменчивости:

1 – фенотипическая изменчивость

2 – генотипическая.

Фенотипическая  изменчивость –  внешне не глубокая изменчивость, не затрагивается генотип особи, не передается по наследству. Она направлена на выживание особи в изменившихся условиях жизни и исчезает при изменении этих условий. Поскольку она направлена на приспособление организма к изменившимся условиям, то она называется адаптивной или просто адаптацией.

Пример. Некоторые бесцветные бактерии при сильном освещении, кот. для них губительно, начинает вырабатывать пигменты, которые используют свет. При помещении в темноту способность вырабатывать пигмент исчезает.

Генотипическая  изменчивость -  глубокая изменчивость, затрагивает  генетический аппарат и поэтому передается по наследству. Генотипическая изменчивость м.б. генной, когда затрагиваются изменения в одном гене и хромосомной (затрагиваются изменения в нескольких генах). Генетическая изменчивость осуществляется в виде мутаций – скачкообразное изменение в генах. Мутации м.б. самопроизвольные, когда происходят без действия видимых  причин и индуцированной , возникающей вследствие воздействия индуцибельных или мутогенных факторов (УФ, радиционного излучения, хим. в-в, высушивания, низких температур и т.д.). Это нашло широкое применение в процессе получения мутантных штаммов м.о., которые обладают значительно большей активностью, чем дикие штаммы.

Пример. Действие на плесневые грибы, используемые для получения антибиотиков.

Хромосомная изменчивость – осуществляется в ходе рекомбинаций, т.е. изменения последовательности или комбинации генов, возникающей в ходе процессов обмена фрагментами ДНК 2-х бактериальных клеток..

Рекомбинация осуществляется 4 путями:

1. трансформация
2. коньюгация
3. трансдукция
4. фаговая или лизогенная конверсия.

Трансформация – изменение  генотипа бактериальной клетки за счет поглощения из окружающей среды молекулы ДНК, полученной из убитой клетки близкородственного вида. Этим способом передается способность клетки образовывать жгутики и капсулы.

Коньюгация (спаривание) –передача  генетического материала из одной  клетки в другую путем их непосредственного  спаривания. (Посредством конъюгации могут передаваться такие свойства, как способность продуцировать токсины, устойчивость к антибиотикам и дезинфицирующим средствам, и др.)

Трансдукция - перенос генетической информации из одной бактериальной  клетки в другую, осуществляемый посредством бактериофагов. Бактериофаг проникая в клетку, встраивается в ее ДНК и существует в виде про-фага. Выходя из бактериальной клетки, он захватывает вместе с собой и частичку ДКН этой клетки, внедряясь во вторую клетку. Он опять встраивается в ДНК, но при последнем выходе из клетки он выщепляет только свою ДНК, оставляя во второй клетке кусочек ДНК первой клетки. Таким способом  клеткой переносится устойчивость к ядам, устойчивость к антибиотикам.

 

Фаговая  или лизогенная конверсия  – изменение свойств бактериальной  клетки происходит за счет ДНК б/ф, который  внедряется в ДНК клетки. Клетка, зараженная б/ф, называется лизогенной. Процесс заражения клетки б/ф наз. лизогенией, а изменение свойств бактериальной клетки за счет б/ф – лизогенной конверсией. Изменение в клетке существует до тех пор, пока в ней есть б/ф. В этом отличие трансдукции от конверсии.

 

 

 

 

 

 

ВЛИЯНИЕ ФАКТОРОВ ВНЕШНЕЙ  СРЕДЫ НА Ж.Д. М.О.

 

М.о. в естественных условиях живут  не изолированно от окружающей среды  на них действуют   три   группы факторов:   физические,   химические и биологические.

Влияние ФИЗИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ на ж.д. м.о.

К ним относят: влажность, температуру, осмотическое давление субстрата, на котором м.о. живут;   влияние  лучистой энергии, ультразвук и др.

Влажность является главным фактором, обуславлавливающих развитие м.о.. Это  объясняется большой ролью воды в жизни микробной клетки (Роль воды см. выше).

По отношению к влаге м.о. делят  на 3 большие группы:

1 – гидрофиты или влаголюбивые  м.о. (дрожжи, плесневые грибы)

2 – мезофиты или средневлаголюбивые

3 – ксерофиты – сухолюбивые  м.о.

 Наиболее чувствительны к  потере влаги гидрофиты. Наиболее устойчивы – ксерофиты и споры бактерий. При обезвоживании микробная клетка не погибает , а переходит в состояние анабиоза. На знании действия механизма обезвоживания м.о. основаны такие способы сохранения пищевых продуктов от микробной порчи, как сушка и вяление. При сушке – м.о. теряют свободную воду. Вяление – продукт дополнительно обрабатывают поваренной солью, увеличивается осмотическое давление. Сушат плоды, овощи , молоко . Вялят мясо, рыбу.

Поскольку м.о на таких продуктах  не уничтожены, а переведены в состояние анабиоза, то такие продукты нестойки в хранении, их следует хранить в условиях пониженной влажности, постоянно понижая температуру во избежание отпотевания продукта, т.е. избегать появления в нем капельно-жидкостной влаги, т.к. это будет способствовать выходу м.о. из состояния анабиоза, вызывая порчу продукта.

Плесневые грибы начинают развиваться  на продуктах питания при 15% относительной влажности, бактерии – при 30%. Перспективным способом сохранения продуктов питания является лиофильная сушка, т.е. сушка  из замороженного состояния в вакууме. Однако в этом случае м.о. переходят в состояние анабиоза и поэтому таким продуктам  также предъявляется повышение санитарно-гигиенические требования. Лиофильную сушку используют для хранения заквасок, дрожжей, вакцин.

Температура.

Различают три основные, или кардинальные, температурные границы, обусловливающие интенсивность развития микроорганизмов: минимальную, оптимальную и максимальную. Минимальная - самая низкая температура, при которой могут размножаться микроорганизмы; оптимальная - температура наиболее интенсивного развития микроорганизмов; максимальная - самая высокая температура, при которой еще возможно размножение микробов.

По отношению к температуре (приспособленности  к жизни при определенных температурах) микроорганизмы условно подразделяют на три физиологические группы: психрофилы (холодолюбивые)

Минимальная	Оптимальная	Максимальная
0- -10	10- 15	25-30

Это м.о. снегов, льда, холодных широт, микрофлора холодильников.