МИКРОБИОЛОГИЯ 1-90. 1. Відмінності вірусів від інших мікроорганізмів Віруси мають такі відмінності
 Скачать 253.74 Kb.
|
|
25. Коротка історія розвитку мікробіології. Вперше описав мікроорганізми голландський натураліст Антоні ван Левенгук, мікроскоп . Луї Пастер відкрив збудників сибірки, холери курей, розробив вакцини проти інфекційних хвороб, пастеризацію. Роберт Кох відкрив збудників туберкульозу, вперше застосував щільні живильні середовища для вирощування мікроорганізмів, виділив чисті культури мікроорганізмів, запропонував анілінові фарби для пофарбування мікроорганізмів, винайшов імерсійний об’єктив для мікроскопа. І.І. Мечніков створив фагоцитарну теорію імунітету, вивчив антагонізм мікробів і запропонував практичне використання антагонізму між молочнокислими і гнильними бактеріями Вчення Мечнікова про антагонізм поклало початок вченню про антибіотики. Д.І.Івановський (1864 - 1920) відкрив перший вірус – збудника табачної мозаїки. Він являється засновником сучасної вірусології. Н.Ф.Гамалія (1859 – 1949) заснував у 1886 р. пастерівську станцію в Одесі по щепленню собак проти сказу, вперше спостерігав явище лізису (розчинення) сибіркових бацил у культурі, що привело до розвитку вчення про бактеріофаги – віруси бактерій. Гамалія вивчав збудників туберкульозу, сказу, холери і ін., розробив теорію інфекції і імунітету. Вперше використав хімічні вакцини. С.Н. Виноградський (1856 - 1958) являться засновником сільськогосподарської мікробіології. Вперше описав процесс нітрифікаціїї і денітрифікаціїї, виявив азотофіксуючі грунтові бактерії. В.Л.Омельяньський (1867- 1928) відкрив збудників анаеробного бродіння клітковини, написав перший підручник по загальній мікробіології. Я.Я Нікітінського сприяли розвитку мікробіології консервного виробництва і холодильного зберігання швидкопсувних продуктів. 26. Принципи класифікації мікроорганізмів. Незважаючи на велике різноманіття живих істот, що живуть на нашій планеті, всі вони пов'язані певним спорідненістю. Чим тісніше цей зв'язок, тим більшим числом загальних ознак вони характеризуються. Групуванням живих організмів, у тому числі і мікроорганізмів, за найбільшою загальною подібністю займається спеціальна галузь біологічної науки - систематика. Сістематіка включає три частини: класифікацію, таксономию та ідентифікацію.Процес встановлення приналежності певних груп організмів та їх характеристика називаються класифікацією. В основу таксономії мікроорганізмів покладені їх морфологічні, фізіологічні, біохімічні та молекулярно-біологічні властивості. Розрізняють такі таксономічні категорії: царство, подцарство, відділ, клас, порядок, сімейство, рід, вид, підвид та ін. В рамках тієї чи іншої таксономічної категорії виділяють таксони - групи організмів, об'єднані за певними однорідними властивостями. Все організми з клітинної організацією підрозділяють на; -Прокаріоти (Клітини, що не мають диференційованого ядра) -Еукаріоти (Клітини з ядром, укладеними в оболонку). З еукаріотичних клітин складаються вищі організми. До прокаріотів відносяться синьо-зелені водорості, бактерії, спірохети, актиноміцети, рикетсії, хламідії і мікоплазми. Для класифікації прокариотов прийнята ієрархічна система, відповідно до якої види мікроорганізмів об'єднують в пологи, пологи - в сімейства, сімейства - в порядки, порядки - в класи, класи - в відділи, а відділи - в царства. Вищій таксономической категорією є царство, а нижчої - вид. 27. Дати характеристику основних форм мікроорганізмів Мікроби - це дрібні, переважно одноклітинні живі організми, видимі тільки в мікроскоп. Розмір мікроорганізмів вимірюється в мікрометрів - мкм (1/1000 мм) і нанометрах - нм (1/1000 мкм). Вони можуть бути одноклітинними, багатоклітинними та неклеточнимі.Мікроби підрозділяють на бактерії, віруси і фаги, гриби, дріжджі. Окремо виділяють різновиди бактерій - рикетсії, мікоплазми, особливу групу складають найпростіші (Протозоа). Бактерії- переважно одноклітинні мікроорганізми розміром від десятих часток мікрометра.Разлічают три основні форми бактерій - кулясті (коки), паличкоподібні (бацили і ін.), Покручені (вібріони, спірохети, спірили) .Бактеріальная клітина, має клітинну стінку (оболонку), часто вкриту слизом. Нерідко слиз утворює капсулу. Вміст клітини (цитоплазму) відокремлює від оболонки клітинна мембрана.Цітоплазма являє собою прозору білкову масу, що знаходиться в колоїдному стані. В цитоплазмі знаходяться рибосоми, ядерний апарат з молекулами ДНК, різні включення запасних живильних речовин (глікогену, жиру і ін.). Деякі бактерії можуть рухатися. Рух здійснюється за допомогою джгутиків Розмножуються бактерії діленням на дві частини. Мікоплазми - бактерії, позбавлені клітинної стінки, нужденні для свого розвитку в ростових факторах, що містяться в дріжджах. Віруси- особлива група мікроорганізмів, що не мають клітинної будови. Розміри вірусів вимірюються нанометрами (8-150 нм), тому їх можна побачити тільки за допомогою електронного мікроскопа. Деякі віруси складаються тільки з білка і однією з нуклеїнових кислот (ДНК або РНК). Віруси викликають такі поширені хвороби людини, як грип, вірусний гепатит, кір, а також хвороби тварин - ящур, чуму тварин та багато інших. Віруси бактерій називають бактеріофагами, віруси грибів – мікофагамі. Бактеріофаги зустрічаються всюди, де є мікроорганізми. Фаги викликають загибель мікробної клітини і можуть використовуватися для лікування та профілактики деяких інфекційних захворювань. Ріккетсіі- мікроорганізми, що займають проміжне положення між бактеріями і вірусами. Вони являють собою нерухомі палички довжиною не більше 1,0 мкм, не утворюють спор і капсул. Як і віруси, вони є внутрішньоклітинними паразитами. Гриби є особливими рослинними організмами, які не мають хлорофілу і не синтезують органічні речовини, а потребують готових органічних речовинах. Клітини грибів мають ядро і вакуолю. Найчастіше вони мають форму довгих і розгалужених або переплітаються ниток - гіфів. З гифов утворюється міцелій, або грибниця. На міцелії розвиваються плодові. 28. Будова мікробних клітин Мікробна клітина оточена оболонкою. У ній розрізняють: капсулу, клітинну стінку і цитоплазматичну мембрану. Роль оболонки величезна: вона надає клітині певну форму, захищає її від несприятливих впливів, через неї здійснюється обмін речовин між клітиною і навколишнім середовищем. Капсула - це слизовий шар, який утворюється навколо клітинної стінки. У більшості мікробів капсула складається з полісахаридів, у окремих (сибиреязвенная бацила) містить поліпептиди і до 98% води. Капсула охороняє впливів мікроорганізму - фагоцитів, антитіл, обумовлює вірулентність. Клітинна стінка - основна структурна одиниця оболонки мікробної клітини. Пептидогликан входить до складу ригидного (жорсткого) шару стінки, який надає їй міцність і повідомляє певну форму мікробної клітці. Цитоплазматическая мембрана - розташовується між клітинної стінкою і цитоплазмою, представляє відносно щільне освіту. Мембрана складається з трьох шарів: фосфолипидного і двох білкових. Окрема молекула фосфолипидного шару має форму головки з двома відростками. Мембрана забезпечує сталість всередині клітинного осмотичного тиску, виборчу проникність різних речовин; в ній знаходяться ферменти, що регулюють процеси метаболізму клітини і навколишнім середовищем. Цитоплазма - вміст клітини. В цитоплазмі містяться; рибосоми, мезосома(енергетичний центр клітини), включення (ліпіди, вуглеводи, валютін, среа, залізо та інші сполуки). Ендоспори - ущільнена частина цитоплазми, яка разом з нуклеоидом розташовується зазвичай на одному з кінців клітини, в так званій спорогенной зоні. Джгутики - органи пересування у мікробів. 29. Морфологія плісневих грибів. Плісняві гриби (нитчасті гриби) – це безхлорофільні мікроорганізми, які живуть на поверхні субстратів. Плісняві гриби – аероби, яле можуть рости і в глибині продукту при мінімальному доступі кисню. Цвілеві гриби - це різноманітні гриби, формують розгалужені міцелії без великих плодових тіл. Цвіль відноситься до мікроміцетів. Це гриби і грибоподібні, що мають мікроскопічні розміри. Великі колонії ростуть на поживних середовищах при високій температурі і підвищеній вологості, причому зростання цвілі не обмежений за умови наявності їжі. Цвілеві гриби відрізняються невибагливістю до середовища проживання та їжі. У будові цвілевих грибів розрізняють розгалужені гіфи, що утворюють грибницю, або міцелій. Гриби, які стосуються цвілевим, надзвичайно різноманітні, але для них усіх характерні типові риси. Міцелій (грибниця) цвілевих грибів є основою їх вегетативного тіла і виглядає як комплекс розгалужених тонких ниток (гіф). Гіфи гриба розташовані на поверхні або всередині субстрату, на якому поселився гриб. Розмноження цвілевих грибів відбувається статевим шляхом, може бути безстатевим або вегетативним з величезною швидкістю. При вегетативному розмноженні відбувається відділення від основи міцелію його частин, які здатні самостійно існувати. Аналогічно здійснюється брунькування міцелію або окремих клітин у дріжджів. При статевому розмноженні статеві клітини з'єднуються, утворюючи зиготу. Спори містяться всередині особливих споровместіліща або на краях спеціальних виростів грибниці - конидиеносцах. Безстатеве розмноження - головний спосіб розмноження цвілевих грибів. Клітини цвілевих грибів не мають хлорофілу, в зв'язку з чим, цим грибам потрібні для живлення готові органічні речовини. Цвілеві гриби харчуються шляхом всмоктування органічних речовин. Так як у цвілевих грибів немає можливості пересуватися для пошуку їжі, то вони «мешкають» у самій їжі. Цвілеві гриби відносять до найпростіших грибковим паразитичним рослинам. В природі зустрічаються множестов видів цвілі, наприклад, Penicillium spp, Mycorales, Aspergillus, Fusarium, Dematiaceae, Saccharomycetaceae, т.д. Велике значення для людини мають гриби роду пеніціллум. 30. Хімічний склад мікроорганізмів Хімічний склад клітин мікроорганізмів практично не відрізняється від складу клітин інших живих істот біосфери. Суха частка мікробної клітини на 85-97% представлена органічними сполуками, на 3-15% - мінеральні речовини. Кількісно, в залежності від критерія, елементи поділяють на макро-, мікро- і ультрамікроелементи. Основу органічних речовин складають біоелементи або органогени. Вміст нуклеїнових кислот у клітині залежно від виду бактерій і поживного середовища коливається від 10 до 30 % на суху речовину Вода– 70-90%, буває в двох станах: вільна і зв’язана. Вільна – розчинник, джерело іонів Н+, ОН-, учасник ферментолізу, транспорту речовин. Друга– існує в 4-ох видах – хімічно-, адсорбційно-, осмотично- і механічно зв’язана вода.Втрата вільної води переводить клітину до анабіозу, а зв’язаної – до загибелі клітин (абіозу). Вміст білків складає 50-80% сухої речовини, вони є основними і нийважливішими біополімерами в біомасі мікроорганізмів. Білки являються будівельним матеріалом і виконують катлітичну, транспортну, регулюючу, антигенну функції. Білки – ферменти забезпечують протікання біохімічних реакцій. В залежності від їх локалізації розрізняють екзоферменти, які клітина продукує назовні для забезпечення позаклітинного травлення, та еноферменти – каталізатори внутрішньоклітинного метаболізма. Концентрація вуглеводів становить 12-28%. Прості і складні вуглеводи виконують запасну, енергетичну, захисну, будівельну, антигенну та інші функції. Ліпіди складають 3-10% на суху речовину і входять до складу біомембран і клітинних стінок, являються джерелом енергії, виконують функцію запаса. 31. Живлення мікробів Живильні речовини з розчинів (субстратів) проникають в клітини мікроорганізмів через всю поверхню напівпроникної клітинної стінки і цитоплазматичну мембрану. Цитоплазматична мембрана (ЦПМ) є основним компонентом клітини, через яку здійснюється транспорт живильних речовин і вихід з клітини продуктів обміну. В даний час відомо два типа проникнення речовин через цитоплазматичну мембрану: дифузія і стереохімічний специфічний перенос. Залежно від способу засвоєння вуглецю і азоту мікроорганізми діляться на автотрофи і гетеротрофи. Організми, здатні використовувати як основне джерело вуглецю діоксид вуглецю (С02), називаються автотрофами, а ті, які можуть утилізувати органічний вуглець, — гетеротрофами. Існують і проміжні типи – прототрофи. Для здійснення процесу живлення мікроорганізмам необхідна енергія. Залежно від джерела енергії всі організми діляться на два типи: що фотосинтезують, здатні використовувати енергію світла (фототрофи), і організми, споживаючі енергію, що вивільняється в результаті хімічних реакцій (хемотрофи).Отже, всі організми по типу живлення можна розділити на чотири типи: фотоавтотрофи,фотогетеротрофи, хемоавтотрофи,хемогетеротрофи. 32. Дихання мікробів Дихання мікроорганізмів — це дуже складний процес, що є довгим ланцюгом послідовних окислювально-відновних реакцій за участю багатьох ферментів, які каталізують реакції перенесення електронів від системи з найбільшим негативним потенціалом до системи з найбільшим позитивним потенціалом. Для здійснення обміну речовин в клітинах необхідний кисень, який вони одержують з різних джерел. Кисень входить до складу води і органічних сполук клітки. Таким чином, він міститься у всіх клітках, а будучи також компонентом води, завжди поступає ззовні у великих кількостях. Обмін речовин в мікробній клітині постійно зв’язаний з енергетичним обміном. Як енергію мікроорганізми можуть використовувати кисень, що одержуються в результаті розщеплювання органічних сполук субстрату. Енергетичний метаболізм відбувається унаслідок дихання і бродіння. Дихання — це всі окислювально-відновні процеси, що протікають в клітині з виділенням енергії. При цьому в якості донаторів електронів можуть служити як органічні, так і неорганічні сполуки, а акцепторів електронів — тільки неорганічні з’єднання. Якщо кінцевим акцептором електронів є молекулярний кисень, то такий тип дихання називають аеробним. Якщо кінцевий акцептор водню утворюється за рахунок самого субстрату, то таке дихання називають анаеробним, або бродінням. У процесах аеробного дихання і бродіння вивільняється енергія, яка використовується клітиною для синтезу речовин. 33. Ферменти і їх роль в перетворенні речовин мікроорганізмами. Мікроорганізми беруть участь у кругообігу азоту (гниття), вуглецю (бродіння), сірки, фосфору, заліза та інших елементів, що мають важливе значення в життєдіяльності організмів. Завдяки ферментативним процесам утворилися лікувальні грязі і ропи Мікроорганізми застосовують як індикатори для виявлення процесів гідролізу в морях і океанах, визначення потреб грунту в добривах, точної кількості вітамінів, амінокислот та інших речовин, що не піддаються виявленню хімічними аналітичними методами. Певні види мікроорганізмів синтезують антибіотики, ферменти, гормони, вітаміни, амінокислоти, що використовуються в медицині, ветеринарії і сільському господарстві. Освоєно мікробіологічний синтез білків за допомогою спеціальних видів дріжджів. Деякі грунтові бактерії мають властивість знешкоджувати (руйнувати) певні пестициди, що застосовуються для боротьби з шкідливими для сільськогосподарських рослин комахами. Водневі бактерії можуть бути використані для виробництва кормового білка вирощуванням на сечовині або амонії сульфату. Окремі види бактерій застосовують для боротьби з утворенням метану в шахтах Великого значення надають специфічній ферментативній властивості патогенних бактерій, на основі якої визначають видову належність збудників. Багато які бактерії ферментують вуглеводи з утворенням кислоти або кислоти і газу, а білки — з утворенням індолу, аміаку, сірководню та ін. Ферментативні особливості мікроорганізмів використовують при вивченні мікрофлори грунту, води і повітря. 34.Ріст та розмноження мікробів. Ріст і розмноження мікроорганізмів Одним з проявів життєдіяльності мікроорганізмів є їх ріст і розмноження. Зростання - це збільшення розмірів окремої особини. Розмноження - здатність організму до відтворення. Зростання являє собою збільшення кількості хімічних компонентів мікробної клітини. Для характеристики росту мікроорганізмів використовується поняття бактеріальної маси, яке виражається щільністю бактерій. Розмноження мікробів описується числом бактерій, відбиваючим концентрацію клітин. Суворої пропорційності між збільшенням числа бактерій і бактеріальної маси немає. Це пояснюється тим, що в популяції бактерій не всі клітини є життєздатними — частина з них мертві, деякі перебувають на різних етапах деструкції. Беручи участь у створенні бактеріальної маси, такі клітини не беруть участь в подальшому розмноженні бактерій. Розмноження бактерій відбувається шляхом прямого ділення. При цьому утворюється перетяжка або починається вростання цитоплазматичної мембрани всередину, перпендикулярно поздовжньої осі клітини з утворенням диска — клітинної пластини. Ця пластина іноді може бути неповною і має отвір, в центрі якої з’єднує обидві сестринські клітини. Надалі в клітинну пластину вростає бокова стінка, яка утворює поперечну перегородку, яка ділить клітинну пластину на дві частини, кожна з яких відходить до однієї з утворених клітин. Центральний отвір, не поділене поперечної перегородкою або пластиною, отримав назву плазмодесмос. Плазмодесмос грає роль поєднанні клітин деяких бактерій в довгі ланцюжки або групи. Крім зазначеного, процес ділення бактеріальних клітин може відбуватися шляхом перешнуровування. Число бактеріальних клітин в процесі розмноження збільшується в геометричній прогресії. 35.Культивування мікроорганізмів. Культивування мікроорганізмів - створення штучних умов для підтримки процесів життєдіяльності й розмноження мікробів іn vіtro. Із цією метою використають живильні (культуральні) середовища. Для одержання мікроорганізмів або продуктів їхньої життєдіяльності в промислових масштабах використають методи глубинного й безперервного культивування. У загальному виді будь-який біотехнологічний процес включає три основні стадії: предферментаційну, ферментаційну й постферментаційну. Культивування біологічних об'єктів може здійснюватися в періодичному й проточному режимах, напівбезупинно з підживленням субстратом. |