Шпаргалка по "Микробиологии"

25. Химические методы стирилизации

- дезинфекция – применяют различные дезинфицирующие растворы (хлорамин, р-ры извести).

- Консервация – применяется для предупреждения бактер-х загрязнений отдельных питат-х сред путем ввода в них хлороформа 0,1-0,5%, фенола 0,25-0,5%, формалина 0,05%, толуола 0,1-0,5% и т д.

23. Исследование МО в живом виде. Основные методы и приемы.

Живые микробы изучают в неокрашенном состоянии, неповрежденном виде с присущими им физиол-ми признаками. При этом удается получить достоверную картину о их подвижности и форме бактерий, которые присущи этим МО. Причем, изучение проводят в нефиксированном состоянии. Исследование ведут, используя 2 метода:

1. Метод раздавленной капли. Метод используют для выявления активной подвижности микробов и этим методом определяют формы бактерий.

2. Метод висящей капли. Метод используют для выявления физиолого – биохимических св-в (деление, определение времени регенерации бактерий, влияние на МО различных орган и неорган соед-ий, ядов, тяжелых металлов и др.)

3. Строение бактериальной клетки. Клеточная оболочка, ее структура и функция.

Оболочка бактериальной клетки к разных МО сложна в химическом отношении разными химическими соединениями. В зависимости от того, какие хим. Вещества входят в клетку делят :
-грамотрицательные
-грамположительные 
Генцианвиолет (25%) + KJ (2%)+J+спирт+ дуксин 
Грам ”-” -оболочка сложена из мукополисахаридов, мукопептидов, мукопротеинов. 
Грам ”+” - мукопептидов, полисахаридов, тейховых кислот. 
Оболочка регидна, т.е. Обладает жёсткостью, толщина от 0,01 - 0,04 мм и составляет 20% от сухой массы клетки. 
Под оболочкой находится цитоплазматическая мембрана, состоит из 3х слоёв: 
-монослой белки ( наружная и внутренняя поверхности ) 
- между ними липидный слой. От 50 до 100 ангстрем. 
Мембрана имеет большую роль в проницаемости клетки. Цитоплазма состоит из белков, углеводов, минеральных соединений.
Главную роль в сложении матрицы играет вода.

Рибосомы состоят из белков ~ 55% фосфолепиды и богаты РНК, доля РНК превышает 40% сухого вещества клетки. Содержат 65% всей РНК клеток. Представляют собой субмикроскопические органоиды размером 20-40 мономикрон. Каждая бактерия имеет 1000 рибосом.

Рибосомы обрауют полирибосомы, в которых осуществляется синтез белка организма.

Мезосомы ( метохондрии) располагаются в тех частях клетки, в которых имеется повышенное парциальное давление О2, состоят на 30-40% из белков , 35-38% липидов. РНК участвуют в обмене веществ, осуществляет синтез пептидов, участвуют в жировом обмене, солевом и водном.

66. При взаимодействии масляной кислоты, продукта маслянокислого брожения, со спиртом в присутствии серной кислоты как катализатора образуется...

эфир масляной кислоты с запахом ананаса.

СН3CН2 CН2 СООН+С3Н2ОН → (над стрелкой Н2SO4)→ СН3CН2CН2СОС3Н2

эфир масляной к-ты с запахом ананаса

79. Обеспложивание среды от микроорганизмов – это

Обеспложивание среды от микроорганизмов – это стерилизация. Она бывает физическая и химическая.

80. Побочные продукты спиртового брожения.

К побочным продуктам спиртового брожения относят главным образом высшие спирты, молочную кислоту (образующуюся в результате симбиозного развития с дрожжами бактерий яблочно-молочного брожения), небольшое количество янтарной кислоты (образующейся из глютаминовой кислоты в результате ее дезаминирования и окислительного декарбоксилирования  этилового спирта, уксусного альдегида, пировиноградной кислоты, которые могут возникнуть в результате дезаминирования а -аланина. Источником образования побочных продуктов являются в основном аминокислоты, которые легко ассимилируются дрожжами в начале брожения.

29. Вирусы, микоплазмы и бактериофаги. Общие сведения.

 Наряду с одно- и многоклеточными организмами в природе существуют и другие формы жизни. Таковыми  являются вирусы, не  имеющие клеточного  строения. Они представляют собой  переходную форму между неживой  и живой материей. 

Вирусы и бактериофаги – это внеклеточная форма жизни. Они являются внутриклеточными паразитами и не способны жить вне клетки. Вирусы поражают эукариотические клетки, а бактериофаги прокариотические.

Особой группой вирусов являются бактериофаги, или просто фаги, которые заражают бактериальные клетки. Фаг укрепляется на поверхности бактерии при помощи специальных «ножек» и вводит в ее цитоплазму полый стержень, через который, как через иглу шприца, проталкивает внутрь клетки свою ДНК или РНК. Таким образом, генетический материал фага попадает внутрь бактериальной клетки, а капсид остается снаружи. В цитоплазме начинается репликация генетического материала фага, синтез его белков, построение капсида и сборка новых фагов. Уже через 10 мин после заражения в бактерии формируются новые фаги, а через полчаса бактериальная клетка рвзрушается, и из нее выходят около 200 заново сформированных вирусов- фагов, способных заражать другие бактериальные клетки. Некоторые фаги используются человеком для борьбы с болезнетворными бактериями, например с бактериями, вызывающими холеру, дизентирию, брюшной тиф.

Самые мелкие из известных прокариотных клеток — бактерии, принадлежащие к группе микоплазм. Микоплазмы отличаются от остальных бактерий отсутствием жёсткой клеточной стенки (в результате чего от внешней среды их отделяет лишь цитоплазматическая мембрана) и ярко выраженным полиморфизмом. От вирусов микоплазмы отличаются способностью расти на бесклеточных средах и способностью метаболизировать ряд субстратов. Так, для роста микоплазме необходимы стеролы, например, холестерин. Микоплазмы содержат одновременно  ДНК и РНК, а также чувствительны к некоторым антибиотикам.

58. Метантенки для утилизации активного ила, осадков и высококонцентрированных сточных вод. Размещение, строительство, эксплуатация.

Метантенки – сооружения, основанные на аэробном брожении высоких концентраций органических соединений, имеющихся в сточной воде, а так же минерализация осадка, образующихся в производстве.

Могут быть использованы для очистки высококонцентрированных сточных вод с БПКп более 4-5 г/л. При анаэробном брожении орг. вещества разрушаются анаэробными бактериями. Для них как и для аэробных необходимы те же биогенные элементы для поддержания жизнедеятельности составляющие специальные группы микроорганизмов.

Метантенк представляет собой герметически закрытые резервуары для обеспечения анаэробных условий, оборудованное приспособленными для ввода необезвреженных отходов, подогреву содержимого, отвода метана и устройствами для перемешивания.

Принятые условия позволяют поддержать в стабильном условии весь режим обезвреживания по принятой схеме мезофильных или термофильных условий.[pic 1]

Ежедневно в метантенк подается от 3-11 % подлежащих обезараживанию осадков. Такое же количество подается из аппарата.

Показателями работы метантенка являются БПК и ХПК поступающей и очищенной жидкости рН, температура, количество жирных кислот в иловой смеси или жидкости,  а также количество образовавшегося газа.

Иловая жидкость поддерживает рН содержимого метантенка на необходимом уровне, когда в следствии полного окисления орг. кислот активная реакция изменяется в кислую сторону.

1. предмет и задачи курса МБ. Значение МБ в с/х, почвенных и геологических процессах, промышленности, медицине и экологии.

МБ – наука, изучающая морфологию, физиологию, биохимию, рост и развитие, изменчивость и наследственность микроскопических организмов, бактерий, грибов, водорослей, а также плесени, их систематическое положение и распределение в природе.

Предмет МБ:

1. Получение представлений деятельность МО в промышленности, медицине, с/х, экологии и др отраслях междисциплинарных наук и производств.

2. Общие сведения о МО, морфологическая характеристика разных групп МО, размножение и рост, строение, хим состав.

3. Систематика МО.

4. Обмен в-в и энергией. Механизм обмена в-в у МО, питание, хим и бактериальные ферменты, адаптивные и иммобил-ые и перспективы их использования в науке и технике.

5. Дыхание и брожение. Аэробные и анаэробные МО в энергет обмене углеродом, азотом, фосфором и др орган и неорган соед-ми

6. МО и ОС. Участие МО в трансформации орган и неорган в-в.

7. Утилизация отходов пром, с/х, быта с использованием деят-ти не только аборигенных форм, но и отселектированных из природной среды для решения задач оздоровления и охраны ОС.

Задачи:

1. Изучение особенности разных групп МО с выявлением их морфологических, физиологических и биохимических св-в и выяснением общего метаболизма различных групп орган и неорган в-в.

2. Разработка технологий, устройств, тех схем, обеспечивающих получение ценнейших продуктов, необходимых для ведения хоз-ой деят-ти человека и на перспективу.

В современных условиях данная наука становится ведущей отраслью производства. Биологические технологии, основанные на деятельности грибов и др позволяют получить или производить сильнейшие продукты: ферменты, белки, спирты, красители, растворители, заменители крови, антибактериальные препараты, биостимуляторы. Почвенные технологии позволили повысить плодородие почв, что позволяет решить проблему интенсификации с/х производств, утилизации отходов промышленности, с/х, бытовых, рекуперации вторичных материалов, очистка природных и сточных вод, решив оздоровление среды, а разработанными методами и технологиями бороться с инфекционными МО, бороться с болезнями и защищать человека от недугов.

МО на службе человека

1. Классическое МБ производство. Пивоварение, виноделие, выпечка хлеба, производство кисломолочных продуктов, получение пищевого уксуса, этанола, глицерина, молочной, лимонной, масляной и др кислот, ацетона, пропанона, бутандиона и др для хим производств.

2. Производство антибиотиков

3. Новомикробное производство: получение стероидов, нуклеотидов, аминокислот, ферментов, в качестве катализаторов для осуществления некоторых этапов длинной цепи реак-ии синтеза.

4. Монопольное положение МО: виды сырья, нефть, газ, целлюлоза перераб-ся МО в клеточную биомассу или промежуточное соед-е.

Современное достижение генной инженерии МО – изучение механизмов передачи генов у бактерий и участие в этом процессе нехромосомных элементов открыло возможность включения чужеродной ДНК в бактериальной клетке, а это уже позволяет производить нужный продукт.

32. МО и окружающая природная среда. Бактерии деструкторы основных загрязняющих веществ.

Природные экосистемы представлены разнообразными группами МО среды. Среди них различают:

–гнилостные формы (сапрофиты)

– бактерии которые участвуют в трансформации различных органических и неорганических веществ. К таковым относятся: нитрофицирующие, нитратредуцирующие, денитрифицирующие . Учавствуют в обмене органического и неорганического азота, целлюлозоразлагающи, фенолоокисляющие, сульфатредуцирующие, УВ-окисляющие и многие другие.

Численность их колеблется весьма в значительных параметрах от единиц клеток до 1 млн и более клеток в 1 мл воды или 1 грамме почвы или породы.

I– зона  сильного загрязнения (более сопрофная зона)

II мезоспрофная (зона умеренного загрязнения, различают альфа и бета

III зона чистой воды (олигоспрофная)[pic 2]

Самыми способными к борьбе с загрязнителями различного типа являются представители рода Pseudomonas – они практически «всеядны». Клетки этих микроорганизмов содержат оксидоредуктазы и гидроксилазы, способные разлагать большое число молекул углеводородов и ароматических соединений, таких как бензол, ксилол, толуол. Гены, кодирующие эти ферменты, находятся в составе плазмид. Например, плазмида OCT отвечает за разложение октана и гексана, XYL – ксилола и толуола, NAH – нафталина, CAM – камфары.

В 1979 г. Чакрабарти после успешных скрещиваний получил штамм, содержащий плазмиды XYL и NAH, а также гибридную плазмиду, полученную путем рекомбинации частей плазмид САМ и ОСТ (сами по себе они несовместимы, т. е. не могут сосуществовать как отдельные плазмиды в одной бактериальной клетке). Этот штамм способен быстро расти на неочищенной нефти, так как он метаболизирует углеводороды гораздо активнее, чем любой из штаммов, содержащих только одну плазмиду. Штамм может быть особенно полезен в очистных водоемах для сточных вод, где можно контролировать температуру и другие внешние факторы.

Эти микроорганизмы удобно использовать для очистки нефтяных пятен на суше или море при различных авариях. Для большей эффективности создают микроэмульсию, содержащую бактериальные штаммы и капсулы со смесью основных питательных элементов - азота, фосфора и калия внутри. Добавление этих веществ стимулирует размножение бактриальных штаммов. Применение такого метода позволяет очистить от 70 до 90% загрязненной поверхности, за это же время очищается всего порядка 10-20% необработанной поверхности.

Преимущество бактериальной очистки по сравнению с химической в том, что она не вызывает появления нового загрязняющего агента в окружающей среде. Плотность фитопланктона после бактериальной очистки повышается. Некоторые микроорганизмы способны изменять молекулу ксенобиотика и делать ее доступной и привлекательной для других микроорганизмов («кометаболизм»). Примером может служить разложение инсектицида паратиона под действием двух штаммов Pseudomonas – P. aeruginosa и P. stuzeri. В некоторых случаях происходит неполное превращение молекулы ксенобиотика - фосфорилирование, метилирование, ацетилирование и т. д., результатом которого является утрата этим веществом токсичности.

Одним из сильных загрязнителей является ЭДТА (этилендиаминтетрауксусная кислота). Причина в том, что ЭДТА связывает тяжелые металлы, способствуя их накоплению в почве. Бактрии родов Pseudomonas и Bacillus способны за две недели разрушить все связи комплекса Fe-ЭДТА. Эти бактерии успешно применяются для очистки бытовых сточных вод, куда попадают детергенты моющих средств. Кроме Pseudomonas, биодеградацию ксенобиотиков могут осуществлять и представители родовAcinetobacter, Metviosinus.

16. Микроорганизмы и их отношение к источникам углерода, азота, фосфора и другим элементам питания. Доступность элементов в питании.

Микроорганизмы, как и все другие живые существа, нуждаются в пище. Основную часть микробной клетки составляет вода (80—90% общей массы клетки). В состав клеток микроорганизмов входят следующие элементы (в % от массы сухого вещества): углерод — 50, кислород — 20, азот—14, водород — 8, фосфор — 3, сера — 1, калий—1, натрий—1, кальций — 0,5, магний — 0,5, хлор — 0,5, железо — 0,2, другие элементы — 0,3. Как видно, некоторые элементы — углерод, кислород и азот — находятся в клетках в больших количествах. Значительно беднее представлены сера и фосфор. Еще меньше содержится калия, натрия, кальция, магния, железа и хлора. В виде следов в состав клетки входят микроэлементы (цинк, медь, кобальт, стронций, марганец и др.). 

Потребности различных микроорганизмов в источниках углерода весьма разнообразны. Фотосинтезирующие организмы, использующие энергию солнечного света, и бактерии, получающие энергию при окислении неорганических веществ, потребляют наиболее окисленную форму углерода — СО2 как единственный или главный источник клеточного углерода. Превращение СО2 в органические соединения клетки представляет собой восстановительный процесс, который идет со значительным потреблением энергии. Поэтому значительную часть энергии, получаемой от солнечного света или от окисления восстановленных неорганических соединений, эти физиологические группы микроорганизмов расходуют на восстановление СО2 до уровня органического вещества.Все другие организмы получают углерод главным образом из органических веществ, а необходимую им энергию — путем окисления органических соединений. Следовательно, органические вещества служат одновременно и источником углерода, и источником энергии.

Микроорганизмы нуждаются в источниках азотного питания, которые служат материалом для образования аминных — NH2 и иминных — NH-групп в молекулах аминокислот, пуринов и пиримидинов, нуклеиновых кислот и других веществ, входящих в состав клетки. Самый доступный источник азота для многих микроорганизмов — ионы аммония (NH4+) и аммиак (NH3), они достаточно быстро проникают в клетку микроорганизма и трансформируются в имино - и аминогруппы.Аммонийные соли органических кислот более благоприятны для питания, чем минеральные аммонийные соли. Последние являются физиологически кислыми — при потреблении NH3 в среде накапливаются минеральные анионы (SO42-, НР042, Сl-), что влечет за собой сильное снижение pH. Наряду с минеральными источниками азота многие микроорганизмы могут потреблять азот органических соединений, которые одновременно служат и источником углерода.

Фосфор входит в состав ряда важных органических соединений клетки (нуклеиновых кислот, фосфолипидов, коферментов и др ). Ряд органических соединений фосфора (АТФ, АДФ) используется в живых организмах в качестве аккумуляторов энергии, высвобождающейся в ходе окислительных процессов. Без фосфора микроорганизмы не развиваются. В противоположность азоту и сере фосфор встречается в составе органических веществ только в окисленном состоянии (в форме Н3Р04). Он никогда не вступает в прямое соединение с углеродом, соединяясь с ним только по типу эфирной связи через кислородный мостик —О—. Фосфор поступает в клетки микроорганизмов в виде молекулы фосфорной кислоты и в неизменной форме участвует в различных биохимических превращениях. Наилучший источник фосфора — различные соли ортофосфорной кислоты.

64.При гомоферментативном молочнокислом брожжении конечными продуктами окисления глюкозы являются…

Ответ: молочная кислота

65. Какими прокариотами осуществляется спиртовое брожжение?

Ответ:   Сахара при спиртовом брожении вызываются дрожжевыми грибами (сумчатые грибы). Они представлены видом: scharomyces cereveceae.

50. Промышленная микробиология и биотехнология, основанная  на методах генной инженерии микроорганизмов.

Началом промышленной генной инженерии принято считать 1980 год, когда в США был выдан первый патент на генно-инженерный штамм микроорганизма, способного разлагать нефть. К настоящему времени в области генной инженерии зарегистрировано около 600 патентов, что отражает интенсивность ее развития.

Внедрения в производство разработок генной инженерии в микробиологические производства вывели биотехнологию на новый уровень ее развития, позволяющий сознательно и целенаправленно управлять сложными клеточными процессами .Во-первых, существенно повысилась продуктивность промышленных микроорганизмов – продуцентов классических продуктов путем введения дополнительных генов, увеличения их количества или активности. Во-вторых, вводя в микробную клетку новые гены, удалось изменить питательные потребности микроорганизма. Далее микроорганизмы «научили» синтезировать несвойственные им вещества и таким образом увеличили разнообразие биотехнологической продукции. Некоторые белки человека, клонированные в микробной клетке, в том числе инсулин, интерфероны, интерлейкины, находят в настоящее время терапевтическое применение. Наконец, подверглась пересмотру вся логика селекции микроорганизмов-продуцентов. Так, если раньше сначала искали активный штамм микроорганизма и затем создавали конкретную биотехнологию с учетом физиологических свойств и питательных потребностей продуцента, то теперь можно взять приспособленный к условиям производства штамм и ввести в него генную конструкцию, которая обеспечит эффективный синтез целевого продукта. Первый коммерческий продукт – человеческий инсулин, продуцируемый бактерией, был разрешен для клинического использования в 1982 г.

52. Посев проб на плотные и жидкие питательные среды. Основные способы и методика.

1. При посеве в жидкую питательную среду петлю с находящимся на ней материалом погружают в среду. Если материал вязкий и с петли не снимается, его растирают на стенке сосуда, а затем смывают жидкой средой. Жидкий материал, набираемый в пастеровскую или градуированную пипетку, вливают в питательную среду.

2. При посеве на скошенный мясо-пептонный агар пробирку берут в левую руку между I и II пальцами, чтобы основание пробирки находилось на поверхности кисти руки и посев осуществлялся под контролем глаза. Пробку из пробирки вынимают правой рукой V и IV пальцами, не прикасаясь к той части пробки, которая входит внутрь пробирки. Остальные 3 пальца правой руки остаются свободными для взятия бактериальной петли, посредством которой производится посев. Петлю держат, как писчее перо. После вынимания пробки пробирку с питательной средой держат в наклонном положении во избежание попадания в нее посторонних микроорганизмов из воздуха.

Петлю с находящимся на ней пересеваемым материалом вводят в пробирку до дна, опускают плашмя на поверхность питательной среды и скользящими движениями наносят штрих снизу вверх, от одной стенки пробирки к другой .

3. При посеве на поверхность плотной питательной среды в чашки Петри чашку держат в левой руке. Дно ее с одной стороны придерживают I и II пальцами, а с другой — IV и V пальцами. Крышку, приоткрытую настолько, чтобы в образовавшуюся щель свободно проходили петля или шпатель, фиксируют I и III или I и II пальцами. Небольшое количество исследуемого материала втирают бактериальной петлей в поверхность питательной среды у края чашки. Затем петлю прожигают, чтобы уничтожить избыток находящегося на ней материала. Линию посева начинают с того места, в котором находится материал. Бактериальную петлю кладут плашмя на питательную среду, чтобы не поцарапать ее поверхности, и проводят штрихи по всей среде или по секторам, разграфив предварительно дно чашки (при условии, что среда прозрачна) на несколько равных частей.

4. Посев уколом в столбик питательной среды производят в пробирку со средой, застывшей в виде столбика. Пробирку берут в левую руку, как обычно, и в центре столбика до дна пробирки вкалывают петлю с находящимся на ней материалом.

6) Классификация бактерий по Н. А. Красильникову. Порядок Eubacteriales.

Красильников Н. А. – все существующие МО объеденены в 4 класса :

1. Actinomycetes (актиномицеты)
2. Eybacteriae (эубактерии)
3. Myxobacteriae (миксобактерии)
4. Spirochaetae (спирохеты)
5. Microtatobiotes ( спирохеты и хламидии)

Класс Eybacterae – объединяет одноклеточные бактерии шаровидной, палочковидной и спиралевидной формы. Грамм + , Грамм –. Размножаются поперечным делением клеток. Подвижные жгутики полярно расположенные на концах клеток ( монотрихи, перетрихи). Широко распространены в природе вода, почва. Поражают животных , в растениях.Встречаются в различных глубинах, геологических отложениях, нефтяных породах.

1) порядок – Eubacteriales:

Одноклеточные бактерии шаровидной, палочковидной и спиралевидной формы. Грамотрицательные и грамположительные. Раэммножаются поперечным делением клеток. Большинство подвижные. Жгутики расположены полярно на концах клеток или перитрихиально. Некоторые представители способны образовывать эндогенно термоустойчивые споры. Разнообразны по физиологическим свойствам: автотрофы и гетеротрофы. Очень широко распространены в природе.

Семейство:

1)Psevdomonodaceae – Грамм – , неспорообразующие палочки с 1 полярным жгутикованием. Сильно различаются по физиологическим признакам. По питанию гетеротрофы, паразиты и обладают облигатной галофенией (живут в сильно соленых рассолах, солевых отложениях).

Роды: Pseudomonas, Xanthomonas, Azotomonas, Acetomonas, Aeromonas, Zymomonas, Acetobacter, Bdellovibrio, Halobacterium

2)Eubacteriaceae – неспорообразующие бактерии с перетрихиальным жгутикованием. Гетеротрофы. Есть и паразитические возбудители тифа, чумы, дизентерии. Аэробы и факультативные анаэробы.

Роды:Bacterium, Serratium, Aerabacten, Proteus, Bacteriumcoli.

3)Bacillaceae – грамм + , грамм –, палочковидные бактерии. Способные формировать термостабильные эндоспоры, аэробы и анаэробы, питание – гетеротрофы или паразитическое.

Роды: Bacillus, Clostridium, Desulfotomaculum.

4)Spirillaceas – грамм – бактерии. Клетка имеет форму сильно или слабо изогнутых палок. Аэроюы и анаэробы. Гетеротрофы, паразиты.

Роды: Vibrio, Cellvibrio, Cellfalcicola, Microcyclus, Spirosoma, Benobacter, Spirillum, Desulfovibrio, Selenomonas.

5)Planococcoceae – шаровидные грамм –, грамм +. Есть подвижные и неподвижные формы.

Род: Planococcus, Planosarcina

12.Влияние внешних факторов на жизнедеятельность микроорганизмов. Влияние реакции среды, температуры.

Изменение условий внешней среды оказывает воздействие на жизнедеятельность микроорганизмов. Физические, химические, биологические факторы среды могут ускорять или подавлять развитие микробов, могут изменять их свойства или даже вызывать гибель

1.Физические свойства

Влажность

Микроорганизмы могут жить и развиваться только в среде с определенным содержанием влаги. Вода необходима для всех процессов обмена веществ микроорганизмов, для нормального осмотического давления в микробной клетке, для сохранения ее жизнеспособности. Оседание водяных паров из воздуха на поверхность продукта способствует размножению микроорганизмов.

При снижении содержания воды в среде рост микроорганизмов замедляется и может совсем прекращаться.

Температура

Температура — важнейший фактор для развития микроорганизмов. Для каждого из микроорганизмов существует минимум, оптимум и максимум температурного режима для роста. По этому свойству микробы подразделяются на три группы:

психрофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при низких температурах с минимумом при -10-0 °С, оптимумом при 10-15 °С;

мезофилы - микроорганизмы, для которых оптимум роста наблюдается при 25-35 °С, минимум — при 5-10 °С, максимум — при 50-60 °С;

термофилы - микроорганизмы, хорошо растущие при относительно высоких температурах с оптимумом роста при 50-65 °С, максимумом — при температуре более 70 °С.

Большинство микроорганизмов относится к мезофилам, для развития которых оптимальной является температура 25-35 °С. Поэтому хранение пищевых продуктов при такой температуре приводит к быстрому размножению в них микроорганизмов и порче продуктов.

Низкие температуры замедляют рост микроорганизмов, но не убивают их. При воздействии высокой температуры, превышающей максимум выносливости микроорганизмов, происходит их отмирание. Реакция среды

Жизнедеятельность микроорганизмов зависит от концентрации водородных (Н+) или гидроксильных (ОН-) ионов в субстрате, на котором они развиваются. Для большинства бактерий наиболее благоприятна нейтральная (рН около 7) или слабощелочная среда. Плесневые грибы и дрожжи хорошо растут при слабокислой реакции среды. Высокая кислотность среды (рН ниже 4,0) препятствует развитию бактерий, однако плесени могут продолжать расти и в более кислой среде.

Свет

Некоторым микроорганизмам свет необходим для нормального развития, но для большинства из них он губителен. Ультрафиолетовые лучи солнца обладают бактерицидным действием, т. е. при определенных дозах облучения приводят к гибели микроорганизмов. Инфракрасные лучи тоже могут вызвать гибель микробов за счет теплового воздействия. Негативное воздействие на микроорганизмы могут оказывать электромагнитные поля, ионизирующие излучения и другие физические факторы среды.

2.Химические факторы

Некоторые химические вещества способны оказывать на микроорганизмы губительное действие. Химические вещества, обладающие бактерицидным действием, называют антисептиками. К ним относятся дезинфицирующие средства (хлорная известь, гипохлориты и др.), используемые в медицине, на предприятиях пищевой промышленности и общественного питания.

3. Биологические факторы

К биологическим средствам могут быть отнесены препараты, содержащие живых особей - бактериофагов и бактерий, обладающих выраженной конкурентной активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным для человека и животных видам микробов. Они вводятся в организм в жизнеспособном состоянии. Фаги и антагонисты оказывают прямое повреждающее действие на патогенных и условно-патогенных микробов; изготовленные из них лекарственные препараты предназначены для местного применения, для них характерна специфичность действия на микроорганизмы и безвредность для пациента; целью их внесения в организм человека и животных является лечение или профилактика инфекционных заболеваний. По механизму действия они близки к химическим антисептикам.

42.Биомасса и энергия. Производство энергии из биомассы при помощи микроорганизмов.

Биомасса — термин, объединяющий все органические вещества растительного и животного происхождения. Биомасса делится на первичную (растения, животные, микроорганизмы) и вторичную (отходы переработки первичной биомассы, продукты жизнедеятельности человека и животных).

Посредством химических или биохимических процессов биомасса может быть превращена в определенные виды топлива: газообразный метан, жидкий метанол, твердый древесный уголь. Продукты сгорания биотоплива путем естественных экологических или сельскохозяйственных процессов вновь превращаются в биотопливо.

Энергия биомассы может использоваться в промышленности, домашнем хозяйстве. Так, в странах, поставляющих сахар, за счет отходов его производства покрывается до 40% потребностей в топливе.

Биотопливо в виде дров, навоза и ботвы растений применяется в домашнем хозяйстве примерно 50% населения планеты для приготовления пищи, обогрева жилищ.

Существуют различные энергетические способы переработки биомассы:

термохимические (прямое сжигание, газификация, пиролиз);

биохимические (спиртовая ферментация, анаэробная переработка, биофотолиз);

агрохимические (экстракция топлива)

19. Питание МО. Механизм питания у автотрофных и гетеротрофных организмов.

По тип у питания МО делятся :

-автотрофные ( самопитающиеся);

-гетеротрофные.

Автотрофные:

- фотосинтезирующие. Можно отнести цианобактерии, отдельные виды водорослей, они как и растения энергию для образования органического вещества берут от солнца. 6СО2 +6Н2О= С6Н12О6 +6О2

-хемосинтезирующие. В качестве энергии для связывания энергоненасыщеннно соединения(Н2S, нитраты, железо , и др) 1)2Н2S+O2=2H2O+S2; 2) S2+2H2O+3O2=2H2SO4 + 479кдж

- фоторедуцирующие

Oligcarboilus эти группы МО черпают С из органический соединений из СО2

Водородоокисленные бактерии синтезируют белковые вещества, их можно использовать в космических полетах для выработки белковых соединений.

Фоторедуцирующие способны отд. Виды организмов – зеленые бактерии – которые в качестве ее источника Н2 используют не воду, а Н2S. Идет фотосинзет за счет поглощения энергии. О2 не выделяется.

Гетефотрофы относятся МО большинство групп, живущих в воде, в почве, воздухе, которые питаются готовым органическим веществом, предварительно подвергаются ферментации среди них различают:

-сапрофиты – те группы, которые подвергают органическое вещество и распад. Путем гниения. Оно протекает в аэроб. И анаэроб. Условиях;

-паразиты – паразит на определенных организмах живут за счет хозяина.

Углеродное питание МО

Наиболее доступным источником углеродного питания является  полуокисленные атомы углерода : -СН2ОН, =СНОН, =СОН-

Высокой питательной щелочностью обладают сахара, глицерин, спирты, органические кислоты и др более окисленные формы плохо усваивающиеся большинством МО. Такова группа СОООН. Плохо подвергающиеся деструкции муравьиная и щавелевая кислоты.

Азотное питание МО

По отношению к  N бактерии делятся на 2 группы:

-аминоавтотрофные- синтезирующие белковые вещества за счет неорганического и соединения азота.

-аминогетеротрофные – способны синтезировать ряд аминокислот из простейших источников. Среди них есть такие формы, которые могут расти только на белках или пептонах. Многие бактерии имеют протеолитический фермент, при помощи которого осуществляется расщепление белка до аминоксилотдля построения клеточных белков.

Механизм питания МО.

Процессы питания делятся на 4 стадии:

1) бактерия с фибриями прикрепляются к субстрату и выделяют экзофермент; 2) подготовка экзоферментами и передача продукта по поверхности бактерий клетки; 3) диффузия вещества или перенос подготовки субстрата во внутрь клетки; 4) включение эндоферментов и метаболизм продукта с переходом на конструктивно энергетический обжиг.

56. Санитарно-бактериологические показатели оценки качества природных вод.

Санитарно-бактериологическая оценка производится по косвенным показателям, которыми являются: 1) микробное число и 2) содержание кишечной палочки.

Микробное число (общее количество микробов в 1 мл воды) является ориентировочным показателем, поскольку подсчитываются все находящиеся в пробе микробы без их идентификации; оно указывает на загрязнение воды любой сточной жидкостью, отбросами и т. д., которые не гарантированы от содержания в них патогенных бактерий.

Обнаружение кишечной палочки в воде имеет большое санитарно-показательное значение. Кишечная палочка называется показателем фекального загрязнения воды.

Для того чтобы выяснить степень эпидемиологической опасности воды в отношении кишечных инфекций, необходимо установить интенсивность фекального загрязнения воды, т. е. определить количество кишечных палочек в воде, так как чем больше B. coli в воде, тем сильнее она загрязнена фекалиями. Количественно наличие кишечной палочки характеризуется двумя показателями:

а)     коли-титр — наименьшее количество воды (в миллилитрах), в котором содержится одна кишечная палочка,

б)     коли-индекс — количество кишечных палочек в 1 л воды.

26. Микроорганизмы в почве. Роль микроорганизмов в почвенных процессах минерализации органических веществ, образование гумуса и отструктуирования почвы.

Почва является результатом жизнедеятельности высших растений, низших организмов, включая разнообразные группы микроорганизмов. В результате жизнедеятельности зеленого организма (растений, водорослей и др.) разрушаются огромные количества орг. вещества, разлагается орг. вещество, затем отмирая, лизируясь, а также выделение в окр. среду ферментов, микроорганизмы превращает малоокисленные вещества в полностью окисленные соединения, тем самым подготавливают среду для базы той экосистемы, которая формируется в почвенной среде.

Микроорганизмы осуществляют круговорот веществ в почве, влияя на минерализацию органических остатков и превращая нерастворимые формы в доступные для растений соединения. При этих процессах происходит активное выделение метаболитов — продуктов, участвующих в синтезе гумуса. Микроорганизмы содействуют накоплению и разложению гумуса. Количество и качество питательных веществ в почве зависит от интенсивности микробиологических процессов аммонификации и нитрификации, от целлюлозоразлагающей и ферментативной активности и т. д.

Функционирования почвенной микрофлоры является одним из важных факторов, способствующих структуризирования почвы. Так, например, развиваясь на поверхности частиц почвы, грибы и актиномицеты окружающих эти частицы мицелием и формируют водостойкие агрегаты, на следующем этапе могут скрепляться гумусом. Определенную роль в этом процессе играют микроорганизмы, которые синтезируют внеклеточные полисахариды.

30. Ферменты, используемые для биохимической оценки активности микроорганизмов по отношению к углероду, азоту и т.д. Методы оценки.

При изучении физиолого-биохимических признаков микроорганизмов исследуют: отношение их к источникам углерода и азота; продукты жизнедеятельности, накапливающиеся в среде (кислоты, спирты, газы); отношение к кислороду, щелочам и другим факторам внешней среды.

Среди биохимических свойств культуры особенно важно определение ее ферментативной активности.

Активность протеаз устанавливают: во-первых, по разжижению желатины (при этом учитывают скорость, характер разжижения при уколе столбика желатины), во-вторых, по свертыванию и пептонизации молока, т. е. отмечают кислотность по покраснению синей лакмусовой бумаги, образование устойчивого сгустка и коагуляцию с последующей пептонизацией, пептонизацию без предварительного свертывания, а также скорость происходящих изменений.

 Активность амилазы определяют по величине зоны гидролиза крахмала, для чего делают пробы с раствором Люголя на 3—4-е сут после посева культуры на крахмало-аммиачном агаре.

Активность оксидаз. Устанавливают путем нанесения на поверхность выросших на МПА колоний бактерий 1 % водного р-ра тетраметилфенилендиамина. Колонии бактерий, обладающие оксидазной активностью приобретают красную окраску, которая в теч 10-30 мин переходит в черную.

Активность каталазы. Ее определяют путем нанесения 10 % р-ра перекиси водорода на поверхность колонии бактерий, выросших на МПА или на др среде. Изучаемая культура, предварительно засеянная на МПА выращивается в термостате при 28-37 градусах в течении 2 суток. Выделение кислорода сопровождается образованием пузырьков газа. Это свидет-т о наличии в клетках каталазы.

Активность целлюлазы устанавливают по степени распада клетчатки на среде Гетчинсона;

активность стриптофалазы. Ее устанавливают по образованию индола в среде МПБ. Готовую среду разливают в пробирки высотой 3-4 см, стерилизуют в автоклаве при 1 атм в теч 20 мин. После остывания среды на 35-36 ч засевают изучаемой культурой. Обычно 2-х суточная культура бактерий. Засевают суспензией 0,1-0,2 мл при 37 градусах и определяю качеств-ю реакцию используя реактив Эриха (парадиметилбензальдегид – 1 г, 96 % спирт – 95 мл, конц соляная кислота – 20 мл)

Образование индола определяют визуально по окрашиванию нижнего конца бумаги в розовый цвет через 2-е суток.

2. краткий исторический очерк развития науки МБ. Работы Луи Пастера, Виноградского, Омелянского, Вейеринка, Кузнецова и др.

МБ – наука, изучающая морфологию, физиологию, биохимию, рост и развитие, изменчивость и наследственность микроскопических организмов, бактерий, грибов, водорослей, а также плесени, их систематическое положение и распределение в природе.

Со второй половины ХIХ века началось бурное развитие микробиологии –физиологический период, связанный с именем величайшего французского ученого, химика по образованию, Луи Пастера (1822-1895). Основной заслугой Пастера является то, что он впервые связал микроорганизмы с процессами, ими вызываемыми. Исследования Пастера завершили многовековой спор о возможности самопроизвольного зарождения жизни. Он экспериментально доказал, что в питательных средах, в которых убиты микроорганизмы, жизнь не зарождается даже при соприкосновении с воздухом, если в последнем они отсутствуют.

Пастер доказал, что причина брожения и гниения — микроорганизмы, вырабатывающие различные ферменты. Каждый бродильный процесс имеет специфического возбудителя; гниение вызывается группой гнилостных бактерий и т. д. С именем Пастера связано решение вопроса о самопроизвольном зарождении жизни на земле. Он экспериментально доказал, что при абсолютной стерильности питательных растворов и исключении возможности последующего загрязнения извне в них невозможно появление микробов и развитие гниения. Жизнь возникает тогда, писал Пастер, когда микроорганизмы в питательный раствор проникают извне. 

Пастер объяснил, что инфекционные болезни имеют микробиологическую природу и возникают в результате попадания в организм болезнетворных микроорганизмов. Л. Пастер предложил метод борьбы с инфекционными заболеваниями при помощи прививок, для которых применяются культуры микроорганизмов с ослабленным болезнетворным действием (вакцины). Таким образом, Луи Пастер является основоположником всех основных направлений современной микробиологии.

С.Н. Виноградский (1856-1953) – основоположник почвенной микробиологии, установил роль микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Разработал методы выделения отдельных групп микроорганизмов с использованием элективных (избирательных) питательных сред. Он выяснил участие микроорганизмов в круговороте веществ в природе. Впервые (1889) ввел в микробиологическую практику элективные (избирательные) питательные среды, которые создавали условия для размножения определенного вида микроба. Ему принадлежит открытие явления хемосинтеза и описание важнейших групп хемосинтезирующих бактерий. К хемосинтезирующим микроорганизмам относятся:

1.серобактерии, окисляющие серу;

2.нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммиак в нитриты, а затем в нитраты;

3.железобактерии, переводящие закисные соединения железа в окисные, и др.

Ему принадлежит также серия работ по микробиологии почвы. В них описаны новые методы изучения почвенной микрофлоры, в частности метод прямого подсчета клеток почвенных микробов, окрашенных в препаратах.

ОМЕЛЯНСКИЙ Василий Леонидович (1867—1928) — советский микробиолог, академик (1923).

В. Л. Омелянский опубликовал св. 100 научных трудов, посвященных гл. обр. изучению разложения клетчатки, роли бактерий в круговороте азота и углерода. Он первым указал на возможность применения бактерии как хим. индикаторов. Применив элективную среду, открыл анаэробные бактерии, разлагающие целлюлозу (впоследствии они были названы в его честь Bacс. omelianskii). Его исследования по проблеме нитрификации, начатые совместно с С. Н. Виноградским, были посвящены физиологии нитрификаторов.

В. Л. Омелянским разносторонне изучены азотфиксирующие организмы, гл. обр. азотобактер. Ему принадлежат также многочисленные исследования по разнообразным вопросам общей микробиологии. Им открыты метанобразующие бактерии и специфические бактерии, разлагающие муравьиную к-ту, предложена дифференциально-диагностическая среда (см. Омелянского среда). Ему принадлежат многочисленные научно-популярные очерки по различным вопросам общей микробиологии и истории науки.

31. Превращение азота в природе. Процессы нитрификации, денитрификации и усвоение молекулярного азота.

1. Разложение микроорганизмами азотистых органических соединений.

В растительных и животных остатках содержится в большом количества азот (N). Он входит в состав белков, нуклеиновых кислот и др.

Азот, содержащийся в составе сложных органических соединений недоступен для зеленых растений. В усвояемую форму он переходит лишь в итоге разложения органического вещества до простых веществ, среди которых важнейшим является NНз↑

Процесс минерализации азота (N)органических соединений до аммиака получил название аммонификации.

Происходит этот процесс в результате жизнедеятельности гнилостных бактерий, многих плесневых грибов и актиномицетов.

1. Основная масса органического азота поступает в почву в форме белков. Поэтому первым этапом аммонификации белка является его гидролиз протеазами до пептидов, а затем и до аминокислот. Часть усваивается самими микроорганизмами, а часть остается в почве.
2. Аминокислоты подвергаются дезаминирированию до органических кислот и аммиака

Аммиак, образующийся при аммонификации, частично в свободном виде поступает в атмосферу, а в большей части соединяется с анионами различных кислот и остается в почве в виде солей (сернокислый -, хлористый аммоний). На скорость минерализации оказывают влияние температура, влажность, рН среды, аэрация и другие.

Наряду с белками источниками азота в почве является мочевина. В результате ее нитрификации образуется NН3 и СО2 :

NН2– СО – NН2 → NН3 + СО2

Этот процесс осуществляют уробактерии, которые выделяют специальный фермент – уреазу.

1. Аммиак, образовавшийся в процессе минерализации органического азота, в дальнейшем подвергается окислению микроорганизмами в нитраты и нитриты. Этот процесс называется нитрификацией.

Это окисление NН3 до азотной кислоты. Как всякий окислительный процесс, превращение NН3 в азотную кислоту сопровождается высвобождением энергии. Именно для получения энергии микробы и производят данное превращение веществ.

Первая фаза нитрификации – это окисление NН3 до азотистой кислоты (НNО2).

Азотная кислота, взаимодействуя с солями почвы, образует нитраты.

2NН3 + 3О2 → 2НNО2 + 2 Н2О + энергия

Вторая – окисление НNО2 в НNО3

2НNО2 + О2 → 2 НNО3 + энергия

Нитрофицирующие бактерии - это автотрофные организмы хемосинтетики, т.е. используют энергию окислительных реакций для восстановления СО2 и синтеза простейших углеводов (род Nitrosomonas , Nitrobacter и др.).

Денитрификация – процесс восстановления нитратов до N2. Осуществляют этот процесс бактерии из родов Pseudomonas, Micrococcus и др. Восстановление идет поэтапно через ряд промежуточных стадий:

НNО3 → НNО2 → НNО , N2О → N2

азотная (нитриты) (окись) закись азот азотистая азотно- азотаватистая

Этот процесс вызывают бактерии при дефиците О2, способные использовать кислород нитратов для окисления органических соединений.

Биологическая фиксация азота атмосферы имеет важное значение. Об этом свидетельствуют масштабы процесса — до 200 млн т/год. Благодаря биологической фиксации азот переходит в формы, которые могут использовать все растительные, а через них и животные организмы.

Характеристика азотфиксаторов. Организмы, способные к усвоению азота воздуха, можно разделить на группы:

1) симбиотические азотфиксаторы — микроорганизмы, которые усваивают азот атмосферы, только находясь в симбиозе с высшим растением;

2) не симбиотические азотфиксаторы — микроорганизмы, свободно живущие в почве и усваивающие азот воздуха;

3) ассоциативные азотфиксаторы — микроорганизмы, обитающие на поверхности корневой системы злаков, т. е. живущие в ассоциации с высшими растениями.

35. Самоочищение воды и почвы от органических и неорганических веществ. Основные положения.

Самоочищение –совокупность механических, физических, физико-химических и биологических процессов, направленных на естественное восстановление качества среды.

Сокромность – комплекс физиологических св-в данного организма, обуславливая ее особенность развиваться в воде с тем или иным содержанием орг в-ва той или иной степени загрязнения.

Микрофлора почвы и атмосферы

Почва является результатом жизнедеятельности высших растений, животных, низших организмов, включая разнообразные группы МО. В результате жизнедеятельности зеленого организма (раст, водорослей и др), разрушаются огромные кол-ва орг в-ва, разлагается орг в-во, затем отмирая, лизируясь, а также выделение в ОС ферментов, МО превращают малоокисленные в-ва, полностью окисленные соед-я, тем самым подготавливают среду для базы той экосистемы, которая формируется в почвенной среде.

Воздух не является субстратом, где бактерии могут жить и размножаться, однако в воздухе находится значительное число зародышей многих МО – бактерий, грибов и др – попадающих туда из почвы, а также с поверхности различных предметов. Больше всего бактерий в закрытых помещениях, особенно там, где много людей. В воздухе помещений в 1 м3 сост от 5 до 300 тыс клеток на 1 м3 воздуха. Поднимаясь током воздуха вместе с пылью МО далее опускаются и оседают на поверхности предметов. Микрофлора осевшей поверхности разная. Здесь встречаются палочки, кокки, плесневые грибы. Все МО относятся к различным родам: бактериум, полибактериум; низние грибы – пинициллиум, аспериглус; плесневой гриб – черный нигер.

Биоремидиация загрязняющих в-в орг или неорг в-вами в ПС.

Биоремидиация – естественная очистка или восстановление среды от орг или неорг в-в с участием организмов экосистемы (бактерий, актиномицетов, высших и низших грибов, наземных и водных растений, а также зооорганизмов.

Очистка природных сточных вод биологическими методами, основанными на жизнедеятельности организмов экосистем.

Различают естественные и искусственные биологические методы очистки.

К естественным относятся:

1. поля фильтрации. Назначение: очистка производственных, с/х, бытовых сточных вод, загряз-х малотоксичными орг и минер загрязнителями. Требования:

- должны быть расположены то населенных пунктов на расстоянии 800-1000 м и располагаться с подветренной стороны.

- предъявляются к обязательной обваловке, чтобы исключить стекание жидких отходов на прилегающую территорию.

- устраиваются на тех землях, которые не подвергаются заболачиванию или быстрой фильтрации, т е исключается их строительство и размещение на песчаных грунтах.

- уклон площади не выше 0,02 %.

- выбираются спец площадки или строятся по отдельным технолог параметрам, обеспеч-х прием сточных вод и их фильтрацию в определенном режиме:

- ХПК – не более 500 мг/л

- БПК – не более 100 мг/л

- ВВ – не более 100 мг/л

- соли – не боле 3-5 мг/л

Отсутствие тяжелых металлов, биоцидов.

Степень очистки сточной жидкости:

- ХПК – 85-90 %

- БПК – до 90 %

- МО – 90-98 %

- соли – 40-60 %

2. поля орошения – очистка сточных вод и выращивание с/х культур. При тех же параметрах поля орошения представляют собой те же площадки, но разделенные на отдельные чеки.

Требования те же.

Нагрузка:

- ХПК – до 300 мг/л

- БПК – 200-250 мг О2/л

- ВВ – не более 300 мг/л

- соли – до 3 мг/л

20. Молочнокислое брожение. Характеристика молочнокислых бактерий, участвующих  в процессе брожения. Химизм процесса.

Молочнокислое брожение – процесс превращения углеводов молочнокислыми бактериями в молочную кислоту.

Возбудители молочнокислого брожения подразделяются на 2 группы:

гомоферментативные и гетероферментативные, которые, в свою очередь, вызывают гомоферментативное и гетероферментативное молочнокислое брожение. В основу этого деления положены конечные продукты, образуемые при гомо- и гетероферментативном молочнокислом брожении.

Гомоферментативное   молочнокислое   брожение   и   его возбудители.  При  гомоферментативном  молочнокислом  брожении образуется преимущественно молочная кислота.

 Химизм процесса:

С6H12О6 → 2 СНзСНОНСООН + Е

 глюкоза        молочная кислота

К   гомоферментативным   молочнокислым   бактериям   относятся молочнокислые стрептококки: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus thermophilus, а также молочнокислые палочки: Lactobacillus delbrueckii, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus ptantarum. 

Гетероферментативное   молочнокислое   брожение   и   его возбудители. Конечными продуктами при этом брожении являются не только молочная кислота, но и побочные продукты: уксусная кислота, этиловый спирт, янтарная кислота, диоксид углерода, водород. Суммарное уравнение процесса имеет вид:

С6H12О6 → СНзСНОНСООН + СООНСН2СН2СООН + СНзСООН

 глюкоза молочная кислота янтарная кислота уксусная кислота            

+СНзСН2ОН + C02+Н2 +Е

             этиловый спирт

К гетероферментативным молочнокислым бактериям относятся бактерии рода Streptococcus: Streptococcus diacetilactis, Streptococcus acetoinicus; бактерии рода Lactobacillus: Lactobacillus brevis, Lactobacillus helveticus, а также бактерии рода Leuconostoc: Leuconostoc mesenteroides, Leuconostoc cremoris.

Характеристика молочнокислых бактерий

Все молочнокислые бактерии  грамположительные, факультативные анаэробы. Среди молочнокислых бактерий есть мезофилы (предпочитают температуру около 30 °С) и термофилы (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus), оптимальной температурой для которых является температура около 40–50 °С.

Молочнокислые бактерии отличает высокая требовательность к питательной среде: они нуждаются в полном наборе готовых аминокислот, в витаминах группы В12, в компонентах нуклеиновых кислот, что и определяет их распространение в природе.

Молочнокислые бактерии обитают в основном на растениях, плодах, овощах, в желудочно-кишечном тракте, в молоке и молочных продуктах, а также в местах разложения растительных остатков.

В качестве источника углерода используют лактозу, мальтозу.

Оптимальное значение рН для развития молочнокислых бактерий около 4. Молочнокислые бактерии образуют от 1 до 3,5 % молочной кислоты.         

Практическое значение молочнокислого брожения

Оно находит широкое применение при изготовлении кисломолочных продуктов, сливочного масла, маргарина, используется в хлебопечении, при квашении овощей, силосовании кормов и производстве молочной кислоты.

Многие мезофильные гетероферментативные молочнокислые бактерии и лейконосток являются вредителями в производстве спирта, пива, вина, безалкогольных напитков, сахара и др.

71. Роль мезасом в прокариотной клетке – Роль мезасом в прокариотовой клетке: участвует в обмене веществ, в жировом обмене, поглощении солей и воды.

72. Какие органоиды прокариот участвуют в синтезе белка – рибосомы

73. Брожение это – в узком смысле относятся те процессы получение энергии при котором отщипленный от субстрата Н2 на орг. акцептор. Без участия О2 органические соединения способны окисляться только в том случае когда имеется какой либо инициатор орг.соединения который при этом восст–ся

53. Морфология разнообразных групп микроорганизмов и методы их исследования.

1. После 2-х или 7-ми дневного выращивания, засеянная на поверхность среды культура на эндо или МПА глубинным способом описывается выросшие колонии МО.

Культурные признаки:

Формы колоний: круглая, амебовидная, ризоидная, выпуклая, плоская.

Размеры колоний: 0,1; 1,2,5,10 и более.

Поверхность: гладкая, шероховатая, складчатая, сухая, влажная, блестящая, опушенная и т д.

Профиль: конусовидный, плоский, выпуклый, кратерообразный и т д.

Консистенция: пастообразная, водянистая, тянущаяся, плотная, мажущаяся, маслянистая, пленчатая.

Край колонии: ровный, волнистый, лопастной, округлый, зазубренный, стрельчатый, веерообразный, бахромчатый.

Цвет (окраска): белый, серый, матовый, желтый, зеленый, розовый, красный (эритрозин), черный, бесцветный.

2. Живые микробы изучают в неокрашенном состоянии, неповрежденном виде с присущими им физиологическими признаками. При этом удается получить достоверную картину о их подвижности и форме бактерий, которые присущи этим МО. Причем, изучение проводят в нефиксированном состоянии.

Исследование ведут, используя 2 метода:

1. Метод раздавленной капли. Метод используют для выявления активной подвижности микробов и этим методом определяют формы бактерий.

2. Метод висящей капли. Метод используют для выявления физиолого – биохимических св-в (деление, определение времени генерации бактерий, влияние на МО различных орган и неорган соед-ий, ядов, тяжелых металлов и др.

8. Классификация бактерий по Н. А. Красильникову. Класс Myxobacteriaceae. Основные семейства входящие в класс.

Красильников Н. А. – все существующие МО объеденены в 4 класса :

6)        Actinomycetes (актиномицеты)

7)        Eybacteriae (эубактерии)

8)        Myxobacteriae (миксобактерии)

9)        Spirochaetae (спирохеты)

10)        Microtatobiotes ( спирохеты и хламидии)

4 класс Myxobacteriae – представлены палочковидными грамм – и грамм + гибкими клетками, которые способны к скользящему движению в слизи. Многие образуют слизистые колонии и плодовые тела.

Представлены гетеротрофами, аэробы и факультативные анаэробы. Этот класс включает 1 порядок.

Myxobacteriales с теми же присущими признаками.

5 семейств:

1 семейство Promyxobacteriaceae – образует плодовые тела,а также дополнительные цисты. Активно разлагает клетчатку, широко распространены, гетеротрофы, аэробы.

Роды: Cytopliaga, Sporocytophaga, Flexibacter

2 семейство archangiaceae – колонии имеют правильной формы плодовые тела. Нет оформленных цист. Аэробы, гетеротрофы.

Роды:         Archangium, Stelangium

3 семейство Sorangiaceae – плодовых тел почти не образуют, образуют цисты.

Цисты угловатые, собраны в кучу, окруженную общей оболочкой. Гетеротрофы, аэробы.

Род: Sorangium

4 семейство Polyangiaceae – плодовых тел не образуют, представлены цистами. Оформленные цисты с четкими оболочками. Есть представители которые образуют плодовые тела, они пигментированы и ветвятся.

Род: Polyangium, Synangium, Меlittangium, Podangium, Chondromyces

5 семейство Myxococcoceae – образуют палочковидын клетки которые укорачиваются в цистах и образуют споры. Представлены аэробами и факультативные анаэробы. Гетеротрофы.

Роды: Myxococcus, Chondrococcus, Angiococcus.

36.Сапробность. Использование сапробности водоемов в оценке самоочищения воды рек, водоемов и т.д.

Сапробность (степень загрязненности водоема) – комплекс физиологических свойств данного организма, обуславливая ее особенность развиваться в воде с тем или иным содержанием орг вещества той или иной степени загрязнения.

Самоочищение водоёмов. Основной путь самоочищения — конкурентная активация сапрофитической микрофлоры, приводящая к быстрому разложению органических веществ и уменьшению численности бактерий, особенно фекального происхождения. Способность к самоочищению связана с присутствием в воде постоянных видов микроорганизмов, входящих в конкретный биоценоз. Однако количественные и качественные соотношения микробов в биоценозах нестойки и изменяются под действием различных факторов, то есть меняются в зависимости от сапробности. Термин «сапробность» обозначает комплекс особенностей водоёма, в том числе состав и количество микроорганизмов в воде, содержащей в определённых концентрациях органические и неорганические вещества. Процессы самоочищения воды в водоёмах происходят последовательно и непрерывно, с постепенной сменой биоценозов. По загрязнённости различают полисапробные, мезосапробные и олигосапробные зоны. Полисапробные зоны (зоны сильного загрязнения) содержат большое количество легко разлагающихся органических веществ и почти полностью лишены кислорода. Микробный биоценоз подобных зон особенно обилен, но видовой состав ограничен анаэробными бактериями, грибами, актиномицетами. Количество бактерий в 1 мл воды в полиса пробной зоне равно миллиону и выше.

Мезосапробные зоны (зоны умеренного загрязнения) характеризуются доминированием окислительных и нитрификационных процессов. Качественный состав разнообразен: в основном, нитрифицирующие, облигатно аэробные бактерии, а также виды Clostridium, Pseudomonas, Mycobacterium, Flavohacterium, Streptomyces, Candida и др. Общее количество микроорганизмов: сотни тысяч в 1 мл. Олигосапробные зоны (зоны чистой воды) характеризуются окончившимся процессом самоочищения, небольшим содержанием органических соединений и окончанием процесса минерализации. Вода отличается высокой степенью чистоты. Количество бактерий от 10 до 1000 в 1 мл воды. Патогенные микроорганизмы, попадающие в водоёмы, достаточно обильны в полисапробных зонах, постепенно отмирают в мезосапробных и практически не обнаруживаются в олигосапробных зонах.

I– зона  сильного загрязнения (более сопрофная зона)

II мезоспрофная (зона умеренного загрязнения, различают альфа и бета[pic 3]

III зона чистой воды (олигоспрофная)

13.Основные свойства, характеризующие морфологию колоний бактерий и примеры их описания.

 Форма. Бактериальные колонии по этой культуральной характеристике могут быть плоскими, округлыми, ризоидными или гирозными, иметь ровные, хорошо очерченные или рваные края.
Размер. Важная характеристика морфологии колоний. Различают мелкие колонии диаметром 1-3 мм, средние размером от 2 до 4 мм и крупные, размер которых составляет 4 мм и более.
Пропускание света. Бывают просвечивающие, или прозрачные, и непрозрачные бактериальные колонии.
Поверхность. Может быть шероховатой или гладкой, морщинистой, блестящей, влажной, тусклой, слизистой или сухой.
Структура. При изучении под микроскопом можно увидеть колонии различной морфологии – однородные, нитевидные или зернистые. Методы определения – микроскопия или исследование при помощи лупы.
Цвет. Эта культуральная характеристика выявляется при наличии в бактериальных клетках пигментов. Цвет колоний иногда является видовым признаком и входит в название. Например, золотистый стафилококк, цианобактерии, пурпурные бактерии, синегнойная палочка и другие получили свои названия из-за характерной окраски их колоний, выращенных на питательной среде. Иногда пигменты бактерий выделяются в субстрат и окрашивают ее.
Консистенция. Определяется при непосредственном контакте с колонией специального инструмента. Различают слизистые, мягкие, плотные и врастающие в агар.
Профиль колонии может быть выпуклым или плоским, кратерообразным или конусовидным.
Степень погружения в среду. Большинство колоний живут на поверхности субстрата. Однако существуют также глубинные, в виде чечевичек, погруженных в толщу среды, и донные бактерии, образующие пленки на дне сосудов с питательной средой.

41.Биотрансформация органических веществ отдельными группами гетеротрофных микроорганизмов. На примере нефти и нефтепродуктов.

Микробная трансформация — неполное превращение органи­ческих соединений ферментами микроорганизмов, сопровождаю­щееся накоплением в среде продуктов этого превращения.

Микробные трансформации осуществляются одним или несколькими ферментами и поэтому не приводят к значительным изменениям структуры субстрата. Микробная трансформация проявляется как в образовании соединений, которые далее не используются данным микроорганизмом, так и во временном на­коплении промежуточных продуктов в процессе использования различных органических соединений в качестве ростовых суб­стратов.

Примером первого типа процессов может служить окисление, п-ксилола в п-толуиловую кислоту, которая накапливается в среде и не метаболизируется некоторыми штаммами рода Nocardia при выращивании их в синтетической среде с глюкозой и п-ксилолом.[pic 4]

Примером второго типа процессов является временное накопление глюконовой кислоты отдельными штаммами рода Pseudomonasв процессе роста на среде с глюкозой.[pic 5]

При этом глюконовая кислота после значительной аккумуляции в среде используется как источник углерода.

Микробная трансформация — естественное свойство микроорганиз-мов, широко распространенное в природе. Это свойство используется человеком в практической деятельности для получения ценных продуктов. Таким образом, микробы могут выполнять роль химических реагентов в органической химии. Поэтому микробную трансформацию, когда она используется в этих целях, называют ферментативной, микробной или микробиологи­ческой химией.

43.Биометаногенез. Производство биогаза, основные методы и технологии,
используемые в получении метана.

Метановое «брожение», или биометаногенез - давно известный процесс превращения биомассы в энергию.

Биогаз, получающийся в ходе этого процесса, представляет собой смесь из 65% метана, 30% углекислого газа, 1% сероводорода (Н2S) и незначительных количеств азота, кислорода, водорода и закиси углерода. Так же он заметил, что биогаз при горение причиняет гораздо меньше неудобств людям по сравнению со сгоранием дров, навоза жвачных животных или кухонных отбросов.

Биометаногенез осуществляется в три этапа:

1) Растворение и гидролиз органических соединений

2) Ацидогенез

3) Метаногенез.

В процессе биометаногенеза участвуют три группы бактерий. Первая группа бактерий превращают сложные органические субстраты в масляную, молочную и пропионовую кислоты. Вторая группа превращают эти органические кислоты в уксусную кислоту, водород и углекислый газ, а затем третья группа метанообразующие бактерии восстанавливают углекислый газ в метан с поглощением водорода.

Для метанобактерий характерна способность к росту в присутствии водорода и углекислого газа, а также высокая чувствительность к кислороду.

Происходит метановое «брожение» в метантенках. Метановое «брожение», по мимо метантенков может происходить в водонепроницаемых цилиндрических цистернах(дайджестерах), которые имеют боковое отверстие, через него вводится ферментируемый материал. Над ним находится цилиндрический контейнер, его использует для сбора газа, препятствует проникаю внутрь воздуха, так как этот процесс проходит в анаэробных условиях. В газовом куполе есть трубка которая отводит биогаз.

Производство биогаза путем метанового «брожения» отходов — одно из возможных решений энергетической проблемы в большинстве сельских районов.

Достоинства производства биогаза:

1) Это источник энергии.

2) Отходы служат высококачественными удобрениями, а сам процесс поддерживает окружающую среду в чистоте.

Основные виды сырья для получения электроэнергии из биомассы включают в себя следующее:

Деревья и травянистые растения. Деревья и кустарники можно просто сжигать, получая тепло для котлов паровых турбин. Наиболее распространенный источник древесной биомассы -отходы деревообработки (лесопилок) и целлюлозно-бумажных комбинатов. Для производства энергии в основном используются специальным образом выращенные ивы, прутьевидное просо и слоновая трава.

Зерновые культуры и стерня зерновых. Для выработки этанола применяется кукуруза. С той же целью (но в меньших масштабах) можно использовать и другие злаки — пшеницу, рожь и рис. В Бразилии этанол получают из сахарного тростника. Соевые бобы, арахис и подсолнечник также применяются для получения дизельного биотоплива. И этанол, и биодизель можно использовать как для производства электроэнергии, так и в качестве автомобильного горючего.

Водные и морские растения. Подвергнув микроскопические водоросли,-обитающие в некоторых озерах, ферментации, можно получить этанол. Их же можно компостировать для получения биогаза. Для этой же цели можно использовать обычные морские во доросли.

Навоз и сточные воды. Бытовые отходы животных с ферм и ранчо, а также содержимое канализации населенных пунктов, можно добавлять в компостные кучи для того, чтобы ускорить выделение биогаза.

Свалки. Различные виды мусора, в частности бумагу, картон, остатки еды, также можно перерабатывать в компост для получения биогаза.

21. Масляно-кислое брожение, возбудители, химизм процесса и практическое значение.

Данный вид брожение также является распространённым. Подвергаются многие углеводы: глюкоза, фруктоза, сахарза, лактоза, мальтоза, дульсид и другие.

Наиболее распространённым видом бактерий, которые вызывают масляно кислое брожение является clastrium pasteruanum - строгий анаэроб. Палочковидные формы клетки спорообразующие, неподвижные, живя в почве свободно фиксируют атмосферный азот. Не может жить в кислородный среде, так как кислород – яд для них. При маслянную кислом брожение сахара распадается на масляную кислоту, H2 и CO2, и также образуется H2.

С6Н12О6 → СН3CН2 CН2 СООН + 2Н2+12СО2+65кДж

МКБ  подвергаются молочный сахар, органические кислоты, масленая кислота образуется при окислении жиров.

Масляная кислота широко применяется в народном хозяйстве: получение безалкогольных напитков, производство пластмасс, полимеров, получения отдушины, фармацевтики, производстве красителей, как добавка в получении БАД.

СН3CН2 CН2 СООН+С3Н2ОН → (над стрелкой Н2SO4)→ СН3CН2CН2СОС3Н2

эфир масляной к-ты с запахом ананаса

11. Морфология разных групп МО. Формы бактерий, объединяющие разные свойства.

По форме МО делят:

1)шаровидные, различают: кокки, диплококки, стрептококки. Все они размножаются делением (продольным или поперечным)

-тетрококки. Сложены в единый пакет, сложенный из 4х шаров. Деление происходит в 2х перпендикулярных плоскостях.

-сарцины, делятся в 3х перпендикулярных плоскостях.

-стафилококки, деление происходит в 3х непрпендикулярных плоскостях, образуют кучки.

Шаровидные распространены в природе. Напр.сапрофиты условно потагенные и потагенные формы. Их много в почве, воде, а так же в насекомых и растениях.

2) Бактерии. Различают:

-бактерии неспорообразующие, делятся в одном измерении в длину.

-бациллы, спорообразующие плектридиальное, клостридиальное.

3) развитие бактерий

-вибрионы, имеющие форму запятой, типичными предметами являются обитание пресных водоемов ( водные вибрионы) и холерный вибрион, возбудитель холеры.

-спириллы-избитая форма бактерий, имеющая изгиб одним или несколько формой спирали.

-спирокеты. Имеют тонкий вид спирали с многими оборотами.

Есть и гиганты, размерами от 375 наномикрон.

Миксобактерии (нитевидные)

Образуют самостоятельную группу бактерий. Хламидобактерии - они состоят из длинных нитей, образуемых множество палочковидных бактерий, расположенных в виде цепочки и покрыты чехлом или футляром. Всегда встречаются в сточных водах в многочисленных очистных сооружениях ( аэротенки, пруды, отстойники)

4) Рекеции.

Были открыты Рекетсом и Провачек. Живут в паразическом симбиозе с насекомыми и пауками, а некоторые на головных уборах и одежде – вши, цепной (брюшной) тиф.

5) Микоплазмы – МО очень малого размера 0,1-0,2 микрон сферической или овальной форм, Не имеющие твердой оболочки. Не являются носителями заболеваний.

77. Укажите, какие симбиотические группы бактерий почвы участвуют в связывании молекулярного азота.

Симбиотические азотфиксирующие микроорганизмы. Наиболее значимые клубеньковые (симбиотические) бактерии относятся к родам Rhizobium, Bradyrhizobium. Все штаммы ризобий и брадиризобий обнаруживают сродство к определенному кругу хозяев. Их видовое название обычно соответствует латинскому названию того растения, из клубеньков которого выделены бактерии. Например, Rhizobium trifolii – растение-хозяин клевер, Rhizobium lupini — клубеньковые бактерии люпина и т. д.

27. Взаимодействие микроорганизмов друг с другом – симбиоз, метабиоз, антагонизм.

В конкретных экологических условиях между разными группами микробов устанавливаются определенные взаимоотношения, характер которых зависит от физиологических особенностей и потребностей совместно развивающихся микробов. Кроме того, микроорганизмы вступают в различного рода взаимоотношения не только между собой, но и с простейшими, высшими растениями и другими группами организмов, составляющих почвенное население.

В основном эти взаимоотношения можно условно подразделить на две большие группы: благоприятные — синергизм и неблагоприятные — антагонизм . Однако взаимоотношения между микробными сообществами далеко не всегда укладываются в рамки этих подразделений, так как они чрезвычайно сложны, разносторонни и вариабельны. Изменения во взаимоотношениях происходят вследствие изменений окружающих условий существования или в результате перехода микробов из одной стадии развития в другую. Можно отметить следующие формы взаимоотношений между микроорганизмами: сосуществование, метабиоз, симбиоз, конкуренция, хищничество, паразитизм, антагонизм.

Метабиоз — использование продуктов жизнедеятельности одних микробов другими. Это явление наблюдается, например, при ступенчатом разложении растительных и животных остатков в почве. 

Симбиоз характеризуется взаимовыгодным влиянием микроорганизмов друг на друга в единой ассоциации (совокупности). Так, классическим примером симбиоза между водорослями и грибами являются лишайники. Тесный симбиоз между этими двумя группами микроорганизмов зашел так далеко, что в процессе эволюции данная микробная ассоциация выделилась в особый морфофизиологический класс, отличный как от грибов, так и от водорослей. При этом гриб, составляющий основу лишайника, расщепляет питательный субстрат и поставляет необходимые для усвоения вещества водорослям, а водоросли снабжают гриб продуктами фотосинтеза. 

Антагонизм — подавление развития одних форм микробов другими с помощью вырабатываемых ими антимикробных веществ. Этими веществами могут быть: химические соединения неспецифического действия (кислоты, спирты, перекиси и др.), которые подавляют рост микробов при высоких концентрациях; антибиотики, обладающие специфичностью действия и проявляющие антимикробные свойства при низких концентрациях.

59. Метод титра и его использование для выявление количественного и качественного состава микроорганизмов в различных пробах.

Метод предельного разбавления образца (метод титра) позволяет с высокой точностью определить количественное значение группы микроорганизмов.

Сущность методики заключается в том, что исследуемая проба разводится определенным образом и высевается в специфические для микроорганизмов среды. Так создаются благоприятные условия для роста. По прошествии времени исследуют образцы, устанавливая, при каком предельном разведении выявляются бактерии определенной группы. Выводы делаются по специфическим изменениям питательного субстрата.

Подобная методика, учитывающая индивидуальные свойства микробов, хорошо зарекомендовала себя при обнаружении микроорганизмов кишечной палочки и родственных ей видов.

Метод удобен для исследования проб почвы и воды. Осуществляется прямой подсчет в предназначенных для этого счетных камерах, на мембранных фильтрах или фиксированных мазках. Метод не требует сложного оборудования, непродолжителен по времени и минимален по стоимости.

Ограничением использования метода является обязательная высокая концентрация микробов в образцах.

4. МО и систематика. Отдельные этапы ее развития. Краткая характеристика каждого класса МО.

Систематика – наука о многообразии и многосвязи между организмами. Одна из задач систематики – распределение (классификация) множества организмов по группам (токсонам).

Специальный раздел токсономии – номенклатура. Оно имеет дело с правилами присвоения наименований описанным объектам.

В систематике бактерий для наименования объекта используют биноминальную номенклатуру Карла Линнея. Согласно которой биологическому виду присваивают название, состоящее из 2-х слов. 1-ое опредлеяет принадлежность организма к определенному роду, 2-ое виду.

Красильников Н. А. – все существующие МО объеденены в 4 класса:

1. Actinomycetes (актиномицеты)
2. Eybacteriae (эубактерии)
3. Myxobacteriae (миксобактерии)
4. Spirochaetae (спирохеты)

1) Класс Actinomycetes – лучистые грибы, представлены не подвижными кокками. Клетки способны к ветвлению и образованию мицелей – нитей. Широко распространены в природной среде. Объединяют 4 порядка. Аэробы, гетеротрофы. Есть и инфекционные формы.

2) класс Eybacterae – объединяет одноклеточные бактерии шаровидной, палочковидной и спиралевидной формы. Грамм +, Грамм –. Размножаются поперечным делением клеток. Подвижные жгутики, полярно расположенные на концах клеток (монотрихи, перетрихи). Широко распространены в природе вода, почва. Поражают животных, в растениях. Встречаются в различных глубинах, геологических отложениях, нефтяных породах. 4 порядка.

3) класс Myxobacteriae -

4) Класс spirochaetae – клетки объединенные в этот класс представлены извитыми, змееподобными видами, подвижны, обладают осевой плотной нитью, вокруг которой закручена клетка. Различают гетеротрофы и паразиты. Есть мелкие, есть гигантские.

61. Мезосомы и фотосинтетические мембранные структуры произошли от…

…в результате выпячивания цитоплазматической мембраны.

62. Энергетический метаболизм – это…

Энергетический метаболизм (катаболизм) – это совокупность реакций окисления различных восстановленных органических и неорганических соединений, сопровождающихся выделением энергии, аккумулируемой клеткой в форме фосфатных связей.

63. Биологическое окисление – это…

Биологическое окисление – это совокупность окислительно-восстановительных превращений различных веществ в живых организмах. Окислительно-восстановительными называют реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов вследствие перераспределения электронов между ними.

33. Примеры использования МО в утилизации жидких и твердых отходов (приемы и методы).

Переработка твердых и жидких отходов микроорганизмами на примере сельского хозяйства.

Ведущая роль в процессе переработки органических отходов принадлежит микроорганизмам. В зависимости от вида и качества отходов в них присутствуют определенные доминирующие группы бактерий, которые и определяют выбор технологии утилизации. Одним из возможных способов утилизации жидких навозных стоков является их биологическая переработка, включающая получение технических и кормовых микробных препаратов. Это позволяет быстро и эффективно перерабатывать значительные количества отходов. Биологическая утилизация может осуществляться по следующим направлениям:

— культивирование микроорганизмов на предварительно обработанном навозе (обработка кислотами, щелочами, термообработка и т. д.);

— культивирование на жидкой фракции навоза после разделения в отстойниках, цистернах и т. д.;

— выращивание мицелиальных грибов на плотной фракции навоза;

— культивирование микроорганизмов на сточных водах без предварительной обработки.

Применяют твердофазное культивирование грибов на твердом навозе, с добавлением к свежим свиным фекалиям отрубей пшеницы, риса и др. Известен способ получения кормового белка на целлюлозном субстрате с добавлением навоза в качестве источника минеральных элементов. Однако твердофазное культивирование непригодно для навозных стоков.

Целлюлозная, и в особенности целлюлозно-лигниновая, активность микроскопических грибов обеспечивает возможность их использования для прямой биоконверсии лигноцеллюлозных отходов агропромышленного комплекса. Грибы выращивают на гидролизованном твердом осадке навоза, смешанном с резанной соломой, любой твердой целлюлозосодержащей среде с добавлением навоза или минеральных удобрений, а быстрорастущие штаммы фузариев -на разных целлюлозо-лигнинсодержащих отходах.

Биотрансформация растительного сырья дрожжеподобными грибами, имеющими короткую лаг-фазу, обладающими комплексом гидролитических ферментов и более стабильным ростом в условиях микробных сообществ, перспективна в относительно стерильных или даже нестерильных условиях (Минеладзе, 1987).

Для глубинного культивирования бактерий основой питательной среды служат фекалии животных. Они проходят предварительную обработку (разбавление, дезодорацию, тепловое воздействие). Далее к навозу добавляют органические питательные вещества (глюкозу, мелассу, метанол), соли и витамины и получают среды, на которых выращивают термофильные и мезофильные бактерии в течение 7...14 сут.

На отходах свиноферм выращивают дрожжи, которые способны снижать органические загрязнения в среднем по БПК на 90%. Рекомендуется также культивировать бактерии и микроводоросли, способные к быстрой минерализации субстрата.

Практически все группы микроорганизмов (бактерии, грибы, актиномицеты, дрожжи) могут быть использованы е большей или меньшей эффективностью в биотрансформации так называемого вторичного сельскохозяйственного сырья.

Следует отметить, что наиболее интенсивно процесс протеинизации вторичного сельскохозяйственного сырья идет при активном перемешивании, аэрации, повышенной температуре и использовании термофильных бактерий в качестве продуктов и обогатителей конечного продукта. Однако такая интенсификация процесса биотрансформации сырья сопровождается активной аэрацией, перемешиванием, которые неизбежно требуют значительных затрат на его реализацию.

Существует еще один способ утилизации сельскохозяйственных отходов путем выращивания бактерий в анаэробных условиях с получением биогаза и плотного остатка как ценного органического удобрения.

Нельзя забывать также, что микробиологическая трансформация перерабатываемых субстратов решает важнейшую задачу преобразования энергии микроорганизмов и «отходов» в необходимые человеку продукты.

5. Физиолого-биохимические признаки и их роль в систематике и определении бактерий до вида.

Для идентификации МО до вида необходимо изучение их обмена в-в. при этом, в первую очередь исследуют отношение бактерий к источнику углерода и азота, а также к щелочам, кислотам, кислороду, мин питательным элементам, другим факторам среды.

При изучении физиолого-биохимических признаков микроорганизмов исследуют: отношение их к источникам углерода и азота; продукты жизнедеятельности, накапливающиеся в среде (кислоты, спирты, газы); отношение к кислороду, щелочам и другим факторам внешней среды.

Среди биохимических свойств культуры особенно важно определение ее ферментативной активности.

Активность протеаз устанавливают: во-первых, по разжижению желатины (при этом учитывают скорость, характер разжижения при уколе столбика желатины), во-вторых, по свертыванию и пептонизации молока, т. е. отмечают кислотность по покраснению синей лакмусовой бумаги, образование устойчивого сгустка и коагуляцию с последующей пептонизацией, пептонизацию без предварительного свертывания, а также скорость происходящих изменений.

 Активность амилазы определяют по величине зоны гидролиза крахмала, для чего делают пробы с раствором Люголя на 3—4-е сут после посева культуры на крахмало-аммиачном агаре.

Активность оксидаз. Устанавливают путем нанесения на поверхность выросших на МПА колоний бактерий 1 % водного р-ра тетраметилфенилендиамина. Колонии бактерий, обладающие оксидазной активностью приобретают красную окраску, которая в теч 10-30 мин переходит в черную.

Активность каталазы. Ее определяют путем нанесения 10 % р-ра перекиси водорода на поверхность колонии бактерий, выросших на МПА или на др среде. Изучаемая культура, предварительно засеянная на МПА выращивается в термостате при 28-37 градусах в течении 2 суток. Выделение кислорода сопровождается образованием пузырьков газа. Это свидет-т о наличии в клетках каталазы.

Активность целлюлазы устанавливают по степени распада клетчатки на среде Гетчинсона;

активность стриптофалазы. Ее устанавливают по образованию индола в среде МПБ. Готовую среду разливают в пробирки высотой 3-4 см, стерилизуют в автоклаве при 1 атм в теч 20 мин. После остывания среды на 35-36 ч засевают изучаемой культурой. Обычно 2-х суточная культура бактерий. Засевают суспензией 0,1-0,2 мл при 37 градусах и определяю качеств-ю реакцию используя реактив Эриха (парадиметилбензальдегид – 1 г, 96 % спирт – 95 мл, конц соляная кислота – 20 мл)

Образование индола определяют визуально по окрашиванию нижнего конца бумаги в розовый цвет через 2-е суток.

17.Энергетический обмен веществ. Ферменты. Адаптивные и иммобилизированные ферменты.

Энергетический обмен — это процесс, на протяжении которого вещества, имеющие сложную структуру, расщепляются на более простые либо окисляются, вследствие чего организм получает энергию, необходимую для жизни.

Ферменты - вещества белковой природы и поэтому неустойчивы при хранении, а также чувствительны к тепловым воздействиям. Кроме того, ферменты не могут быть использованы многократно из-за трудностей в отделении их от реагентов и продуктов реакции. 

Иммобилизованными ферментами называются ферменты, искусственно связанные с нерастворимым в воде носителем, но сохраняющие свои каталитические свойства. При этом нерастворимый носитель представляет собой частицу (гранулу, нить, пространственную конструкцию с развитой поверхностью) размер которой на много порядков больше размера самой крупной молекулы фермента. Такую частицу можно видеть невооруженным глазом, держать в руках, загружать в различные устройства. Таким образом ферментативный катализ из гомогенного процесса, протекающего во всем объеме реакционной среды, превращается в гетерогенный, протекающий на поверхности такого носителя

49. Микроорганизмы в нефтяной, газовой и геолого - минералогических отраслях промышленности в добыче полезных ископаемых и рекуперации вторичных продуктов промышленности.

Все микробиологические методы воздействия на нефтяные пласты делятся на две основные группы. К первой подгруппе относятся

биотехнологии, в которых активируется естественная микрофлора пласта путем подачи питательных веществ с поверхности, а ко второй -биотехнологии, в которых в пласт вводятся культуры микроорганизмов с питательными веществами. В результате своей жизнедеятельности микроорганизмы образуют различные соединения (жирные кислоты, спирты, углекислота, молекулярный водород, поверхностно-активные вещества), влияющие на флюиды и породу пласта, процессы нефтевытеснения.

Как правило, микроорганизмы , используемые в последующем для разработки различных биотехнологических приемов и методов, выделяют из нефтяных пластов, пластовых вод, нефтезагрязненных экосистем. Одним из примеров использования бактерий в нефтедобывающей промышленности с целью повышения нефтеотдачи пластов является штамм Azotobacter vinelandii, выделенный из почвы, который продуцирует при 28-30ºС, рН 6,8-7,2 в условиях аэрации и перемешивания до 10 г/л экзополисахарида, имеющего высокие физико-механические и химические характеристики.

Геотехнология разрабатывает методы создания искусственных месторождений полезных ископаемых, например при подземной газификации углей, подземной перегонке горючих сланцев, обжиге сульфидных минералов. В горнодобывающей и металлургической промышленности существуют и другие методы выделения солей и металлов. Современная наука считает весьма перспективным применение микроорганизмов. Новая отрасль — биометаллургия — базируется на закономерностях биохимических процессов. При этом не требуется сложное оборудование, столь необходимое для пирометаллургии, расходуется меньше энергии. Метод использования микроорганизмов давно уже применяется в Советском Союзе, США, Канаде и Австралии для восстановления серебра, меди, никеля, свинца, урана и цинка. Микроорганизмы с немалым успехом трудятся и в горнодобывающей промышленности, косвенно помогая ускорить и обезопасить подземные выработки угля. Накапливающийся газ метан в угольных шахтах, смешиваясь с воздухом, образует взрывоопасную смесь. На вентиляцию забоев расходуется огромное количество электроэнергии. Но не всегда даже мощные установки успевают удалить опасные скопления метана. Теперь на некоторых шахтах через пробуренные скважины в забои к пластам угля подводят метаноокисляющие бактерии в виде заранее приготовленной суспензии. Бактерии поглощают до 60% метана, освобождают от него пласт

еще до начала его разработки. Обработка угольной породы суспензией при помощи форсунок дает еще больший эффект — микробы уничтожают от 50 до 80% опасного газа.

25. Химические методы стерилизации.

Дезинфекция (от лат. «de» – избавление и «infectio» – заражение) или обеззараживание – уничтожение возбудителей инфекционных болезней в окружающей человека среде специальными средствами.

Дезинфекцию объектов можно проводить следующими способами:

1. Орошение дезинфицирующим раствором поверхностей помещений, оборудования, мебели, транспорта и других.

2. Направленное нанесение на поверхности аэрозолей дезинфицирующих растворов с помощью распылителей.

3. Обработка аэрозолями дезинфицирующих средств герметичных помещений (боксы, транспорт и другие) объемным методом - заполнение помещения аэрозолем.

4. Протирание ветошью, смоченной дезинфицирующим раствором, поверхностей мебели, оборудования, игрушек, изделий медицинского назначения, предметов ухода за больными и других.

5. Погружение в дезинфицирующий раствор посуды, белья, игрушек, изделий медицинского назначения, предметов ухода за больными и других.

6. Обработка дезинфицирующими средствами в форме порошков, гранул или их концентрированными растворами выделений, остатков пищи, трупов, мусоросборников, почвы и других.

7. Обработка паровоздушной смесью, паром, пароформалиновой смесью, горячим воздухом в камерах одежды, обуви, постельных принадлежностей, мягких игрушек и других.

8. Облучение ультрафиолетовыми лучами воздуха, поверхностей.

Консервация – применяется для предупреждения бактериальных загрязнений отдельных питательных сред путем ввода в них хлороформа, фенола, формалина, толуола и т д.

54. Исследование микроорганизмов в окрашенном виде. Окраска МО по Граму, основные растворы и методика.

Приготовление окрашенного препарата состоит из нескольких последовательных операций: подготовки мазка, высушивания, фиксации, окраски. Для этого используют совершенно чистые обезжиренные стекла.

При взятии бактериальной культуры поступают следущим образом:

1) нагревают до покраснения бактериологическую петлю в пламени; петлю держат в правой руке за петледержатель;

2) берут пробирку с культурой в левую руку так, чтобы видеть поверхность питательной среды; вращательным движением вынимают пробку из пробирки, прижимая ее мизинцем и безымянным пальцем правой руки к ладони;

3) обжигают край пробирки, осторожно вводят петлю и берут материал;

4) вынимают петлю, обжигают край пробирки, закрывают ее пробкой.

Взятый материал осторожно круговыми движениями распределяют по стеклу ровным тонким слоем, после чего петлю немедленно стерилизуют в пламени.

Мазки высушивают на воздухе при комнатной температуре или в токе теплого воздуха, держа предметное стекло высоко над пламенем. Нельзя допускать перегрева, т.к. при этом может нарушиться структура микроорганизмов.

Существуют простые и сложные методы окраски. При применении простых методов можно использовать только одну краску - водный фуксин (1-2 мин) или метиленовый синий (3-5 мин). По окончании окрашивания препарат промывают струёй воды до тех пор, пока стекающая вода не станет бесцветной, и сушат его на воздухе при комнатной температуре или осторожно промокая фильтровальной бумагой.

Окраска по Граму

На фиксированный жаром мазок кладут полоску фильтровальной бумаги величиной немного короче и уже предметного стекла, наливают на нее достаточное количество раствора кристаллвиолета, карболового или же анилинового раствора генцианвиолета, или другой какой-либо фиолетовой трифенилметановой краски (напримep метилвиолета) на 1—2 минуты. Затем краску сливают, удаляют полоску фильтровальной бумаги и, не смывая водой, наливают на мазок раствор Люголя на 1—2 минуты. Раствор сливают и обесцвечивают препарат в 96° спирте в течение 30—60 секунд, промывают водой и окрашивают дополнительно фуксином Пфейффера (или разведенным сафранином, нейтральротом или везувином) в течение 2—3 минут. Затем краску смывают водой, а мазок высушивают чистой фильтровальной бумагой.

Микроскопическая картина: при правильной окраске мазков по Граму грамположительные микробы будут окрашены в темно-фиолетовый цвет, а грамотрицательные — в цвет дополнительной краски (например, в розовый цвет фуксина Пфейффера).

7. Классификация бактерий по Н. А. Красильникову.Класс Actinomycetes с соответствующими порядками.

Красильников Н. А. – все существующие МО объеденены в 4 класса

1. Actinomycetes (актиномицеты)
2. Eybacteriae (эубактерии)
3. Myxobacteriae (миксобактерии)
4. Spirochaetae (спирохеты)
5. Microtatobiotes ( спирохеты и хламидии)

Класс Actinomycetes – лучистые грибы, представлены не подвижными кокками. Клетки способны к ветвлению и образованию мицелей – нитей. Широко распространены в природной среде. Объединяют 4 порядка. Аэробы, гетеротрофы. Есть и инфекционные формы.

1 порядок Actinomycetales – Прокариотные микроорганизмы, клетки которых способны к ветвлению и образованию мицелия. Подвижных клеток не образуют. Очень широко распространены в природе

Семейство 1 Actinomycetaceae – типичные развитые мицелы, клетки способны к ветвлению и образованию мицелия, образуют споры.

Роды: Actinomyces, Proactinomyces, Chainia, Actmopicnidium

Семейство 2 – Micromonosporaceae – образуют хорошо развитый мицелий, споры образуются путем последовательного отщепления кончика спороносца, гетеротрофы, аэробы.

Роды: Micromonospora, Microbispora, Micropolyspora, Actinobifida, Promicromonospora

Семейство 3 – Streptosporangeaceae – хорошо развитый мицелий, образует спорангии, в которых формируются множественные споры, гетеротрофы, анаэробы.

Род: Streptosporangium, Micrcsporangium, Amorphosporangium, Elytrosporangium, Actinosporangium, Intrasporangium

2 порядок – Mycobacteriales – бактерии не образуют мицелия, представлены палочковидными формами, палочки могу ветвиться. Представлены споровыми и неспоровыми формами, размножаются делением или дроблением, представлены инфекционными патогенными формами и гетеротрофами.

Семейство 1 – Mycobacteriaceae – те же признаки.

Роды: Mycobacterium, Mycococcus, Propionibacterium, Lactobacterium, Pseudobacterium

3 порядок – Coccales – представлены кокковидными клетками различных размеров с неопределенной конфигурацией, спор не образуют, неподвижны, размножаются делением, почкованием и перешнур-ем, аэробы, гетеротрофы.

Семейство 1 – Coccoceae

Роды: Micrococcus, Nitrosococcus, Diplococcus, Neisseria, Streptococcus, Sarcina, Peptostreptococcus, Pediococcus, Leuconostoc, Staphylococcus, Gaffkya, Methanococcus, Peptococcus, Veillonella, Aerococcus

4 порядок – actinoplanales – бактерии способны ветвится и образовывать мицелий. В процессе развития могут образовать подвижные клетки, могут образовать споры или фрагменты нити мицелия. Гетеротрофы, аэробы.

Семейство 1 – Actinoplanoceae – образуют хорошо выраженные спорангии, внутри которых находятся подвижные споры, гетеротрофы, аэробы.

Роды: Actinoplanes, Spirillospora, Ampullariella, Pilimelia, Kitasatoa

Семейство 2 – dermatophillaceae – формируют подвижные споры путем дробления нитей мицелия.

Роды: Dermatophilus, Proactinoplanes

Семейство 3 – planosporoceae – образует подвижные споры на широких спороносцах воздушного мицелия. Аэробы, гетеротрофы.

Роды: Planospora, Planobispora, Sporichtia, Dactylosporangiu

14. Рост, размножение, спорообразование, движение бактерий и методы их изучения

Фазы развития бактерий:

Латентная или исходная – фаза покоя, которая длится с момента посева бактерии в питательную среду и вплоть до самого момента ее роста. Число живых бактерий в популяции в момент фазы покоя не увеличивается, а если внешние условия не слишком благоприятны, то их общее число может даже уменьшиться.

Фаза задержки размножения – на протяжении этой фазы клетки бактериальной колонии непрерывно растут, сильно увеличиваются в своих размерах. Иногда в данной фазе можно заметить размножение бактерий, но зачастую деление их клеток происходит несколько позже.

Логарифмическая фаза – это фаза размножения, во время которой достигается максимальное количество делений клеток. Скорость размножения является максимальной именно на этой фазе.

Фаза отрицательного ускорения – скорость размножения бактерий уменьшается, в то время, как их гибель увеличивается. Эта фаза также может длиться около двух часов.

Стационарная фаза максимума – это фаза, во время которой деление и появление новых бактерий полностью покрывает смертность старых.

Фаза ускорения гибели – это фаза, на которой количество погибших бактериальных клеток в несколько раз превышает количество новых.

Фаза логарифмической гибели – процесс отмирания клеток происходит уже с постоянной скоростью, а процесс появления новых клеток замедляется и совсем останавливается.

Фаза уменьшения скорости отмирания – фаза, во время которой оставшееся небольшое количество бактерий перестают отмирать и переходят в состояние покоя.

Способностью к движению обладает примерно1/5 часть бактерий. Это в основном многие палочковидные и все извитые формы бактерий. Неподвижными являются почти все шаровидные бактерии (кокки). Чаще всего движение осуществляется с помощью жгутиков – тонких нитей толщиной 10-20 нм, состоящих из особого белка флагеллина. Длина жгутиков во много раз может превышать длину клетки. Скорость перемещения бактерий с помощью жгутиков высока (20-60 мкм/с). Характер расположения жгутиков на поверхности клетки является одним из признаков классификации бактерий: монотрихи, амфитрихи, лофотрихи, перитрихи. Могут передвигаться с помощью ресничек

Основной отличительной особенностью живых организмов от неживой природы являются рост и размножение.

Рост – это физиологический процесс, в ходе которого увеличиваются размеры и масса клетки. Рост бактериальной клетки ограничен, и, достигнув определённой величины, она перестаёт расти. Начинается процесс размножения, т.е. увеличение числа особей (клеток), когда от материнской клетки отделяется дочерняя.

Размножаются бактерии в благоприятных для их развития условиях путём деления клетки на две части каждые 20-30 мин. Их способность к размножению колоссальна. Так, одна бактерия за сутки может дать около 70 поколений, а через пять суток образующаяся масса клеток может заполнить собой бассейны всех морей и океанов. Скорость размножения зависит от температуры, условий питания и других факторов. Так, быстрое скисание молока, оставленного в тёплом месте, происходит в результате размножения молочнокислых бактерий. Очень быстро портятся также мясные, рыбные продукты.

67. Как называются микроорганизмы, учавствующие в круговороте азота?

Ответ: азотофиксирующие(например, клубеньковые), гнилостные МО(аммонификация), нитрифицирующие, денитрифицирующие. 
Бактерии которые участвуют в трансформации различных органических и неорганических веществ. К таковым относятся: нитрофицирующие, нитратредуцирующие, денитрифицирующие.

68.Обсемененность почвы микроорганизмами находится в тесной зависимости от степени загрязнения ее фекальными массами и мочой, а также от характера обработки и удобрения

69.Микроорганизмы,  обладающие морфологической изменчивостью в зависимости от условий среды могут иметь вид палочек, кокков или обнаруживающие слабое ветвление.

70.Оболочка грамм<<+>> прокариот сложена из мукопептидов, полисахаридов,  тейховой кислоты.

45.Микробная переработка отходов и побочных продуктов промышленности, сельского хозяйства и быта. Перспективы развития.

Основное направление переработки побочных продуктов – это получение биоэнергии и превращение отходов в различные продукты (например, белки), деградация отходов до соединений, которые используются в метаболизме микробов и превращаются в различные продукты.

ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ

Отходы, содержащие углеводы – в основном перерабатываются путем микробного брожения. Использование для получения спирта и биомассы дрожжей с применением Saccharomyces cerevisiae. Молочная сыворотка: ее концентрирование методом ультрафильтрации или обратного осмоса, разделение на лактозу и белок. Из лактозы получают глюкозо-галактозные сиропы, белок используют в качестве пищевых добавок. Нативную сыворотку используют для получения напитков.

Переработка отходов, содержащих целлюлозу: отруби, мезга т.д. Для переработки этих отходов используется микроорганизм Trichoderma viride (синтезируют целлюлазу – фермент, расщепляющий целлюлозу). Целлюлоза – это полисахарид, состоящий из глюкопиронозных колец, соединенных β-1,4, гликозидной связью. Целлюлаза – это мультиэнзимный (полиферментный) комплекс. Он состоит из эндо-β-1,4-глюконазы, которая отщепляет от целлюлозы крупные фрагменты со свободными концами. Второй фермент – экзоβ-1,4-глюконаза, которая отщепляет от конца цепочки дисахарид целлобиозу. Третий – β-гликозидаза гидролизует целлобиозу до глюкозы.

Продуцент, выращивают на среде из еловой древесины, добавляя раствор минеральных солей. Затем среду фильтруют и фильтрат, содержащий целлюлазу, смешивают с измельченной бумагой, выдержанной при 50°С. Под действием фермента образуется сироп. Выход глюкозы 50% по отношению к целлюлозе. При сбраживании глюкозы в спирт из 1 т картона можно получить 150 л спирта.

В растительных остатках содержится до 30% ксилозы, которая состоит из остатков β-d-глюкозы. Такое сырье обрабатывают ферментом ксилоназой. Можно отходы, содержащие ксилан, использовать как питательную среду для выращивания шампиньонов. Можно использовать углеродсодержащее сырье для получения белка одноклеточных. С этой целью используются дрожжи рода Candida и дрожжеподобные грибы Endomyces или Endomycopsis. Из 100г сырья получают 25г дрожжевого белка.

22. Спиртовое брожение, химизм процесса. Значение дрожжей в пищевой промышленности и животноводстве.

Данному типу брожения в качестве сырья могут быть использованы разные сахара, в том числе сахар, фрукты, растения, овощные культуры и др.

С6Н12О6 +6О2=6СО2+6Н2О+2С3Н2ОН+116 кдж

Сахара при спиртовом брожении вызывающиеся дрожжевыми грибами ( сумчатые грибы). В основном они представлены : Schanamyces cerevieace

Сахар при спиртовом брожении катализируется фрементом  зимазой ( сложена 2 ферментами – анозимаза  - собственный фермент, вещества легко разрушаемое при нагревании. Норимаза фермент стабильный).

Различают дрожжи верхового брожения и низового брожения. Дрожжи верхового развиваются при температуре 18-30 С., а низового -4 до 10С.

Химизм спиртового брожения.

Первым этапом является этап активации молекулы гексозы, образованным его фосфорного эфира, это достигается за счет участия в данном процессе молекула АТФ и молекулы гексогенозы.

ФГА – фосфороглицериновый альдегид

ФГК – фосфороглицериновая кислота

С6Н12ОН = (АТФ и гексоген над стрелочкой) С6Н11О6(НРО3) = С6Н10О6(НРО3)=СНОСНОНСН2О(НРО3)+ СН2О(НРО3)СОСНО2Н

                                          3ФГА

Под действием оксиизомеразы переходят в ФГК

СН2О(НРО3)=СНОСНОСН2О(НРО3)

СН2О(НРО3)СНОНСООН = ( изомеризация над стерлочкой)

         3ФГК

СН2СОСН2О(НРО3)СООН

Следующим этапом является превращение в пировиноградную под влиянием фенолозы.

Дрожжи имеют огромное значение для пищевой промышленности в связи со способностью превращать углеводы в спирт и углекислый газ. Эти свойства дрожжей также широко используют в кондитерской и хлебопекарном производстве (сахаромицеты)

Кормовые белково-витаминные добавки на основе дрожжей используют в животноводстве.

51. Основные методы подготовки микробиологической техники. Физические методы стерилизации.

Различают физ. и хим. методы стерилизации.

Физические

- кипечение – используются для стерилизации мелкой посуды. Используют или стерилизаторы или эмалированную посуду.

- стерилизация сухим жаром – стерил посуду, инструменты, изолированные бумагой. Стерилизацию ведут при температуре 180 градусов в течении 1-2 часов.

- дробная стерилизация – текучим паром. Стерилизацию ведут в автоклаве под текучим паром 3 раза в течении 3 дней по 2 мин.

- постеризация – метод используется для стерилизации жидкости, растворов, которые нельзя кипятить. Стерил-ю среду нагревают до 65 – 80 градусов, а потом быстро охлаждают до 11 градусов.

- автоклавирование – стерилизацию ведут в автоклаве под давлением 1 атм в течении 20 мин.

- холодная стерилизация – используют различные фильтры – асбестовые, мембранные – предварительно стерилизованные.

- ионное облучение

- УФ – облучение 2450-2860 А, Кобальт 90, кобальт 60, кобальт 35 ...

28. Микроорганизмы в воздухе. Природа биологического пыления и аллергены микробного происхождения.

Воздух не является субстратом, где бактерии могут жить и размножаться, однако в воздухе находится значительное число зародыше многих микроорганизмов – бактерий, грибов и другие попавших туда из почвы, а также с поверхности различных предметов. Больше всего бактерий в закрытых помещениях, особенно там где много людей. В воздухе помещение в 1 м3 составляет от 5 до 300 тысяч клеток на 1 м3 воздуха. Поднимаясь током воздуха вместе с пылью микроорганизмы далее опускаются и оседают на поверхности предметов. Микрофлора осевшей поверхность разная. Здесь встречаются палочки, кокки, плесневые грибы. Все микроорганизмы относятся к различным родам: бактериум , полибактериум, низшие грибы, аспергилус (Aspergillus) плесневый гриб – чёрный лисер.

Пыльцевые аллергены. Аллергенными свойствами чаще обладает пыльца ветроопыляемых растений, она должна быть летучей и присутствовать в воздухе в значительных количествах. Аллергены пыльцы растений - гликопротеины молекулярной массой 10-50 кДа. Диаметр пыльцевых зёрен аллергенных растений составляет 20-60 мкм. Пыльца большего диаметра (60-100 мкм и более) задерживается при вдыхании на слизистой оболочке полости носа, пыльца диаметром 20-30 мкм достигает уровня средних и мелких бронхов, а менее 3 мкм - альвеол. Пыльца растений имеет специфические для разных видов морфологические особенности, однако в пределах рода есть общие перекрёстные антигены. В каждой климатогеографической зоне есть свои виды растений, пыльца которых чаще всего вызывает развитие сезонной аллергии - поллиноза. Для каждого региона характерен свой «график» пыления.

Для средней полосы России характерны 3 основных пика пыления растений, ответственных за развитие аллергических реакций:

• весенний период (апрель - май), когда происходит пыление деревьев (среди них наиболее выраженной аллергенной активностью обладает пыльца берёзы, ольхи, орешника, дуба, ясеня);

• ранний летний период (июнь - середина июля), когда пылят злаковые травы (тимофеевка, ежа, овсяница, райграс, мятлик, костёр, рожь, кукуруза и др.);

• поздний летний и осенний (середина июля - середина сентября), когда пылят сорные травы (полынь, амброзия, лебеда, одуванчик, подсолнечник и др.).

Аллергены инфекционного происхождения:

◊ Бактериальные (непатогенные и патогенные бактерии, а также продукты их жизнедеятельности). ◊ Грибковые (непатогенные и патогенные грибы, а также продукты их жизнедеятельности). ◊ Вирусные (различные виды риновирусов и продукты их взаимодействия с тканями). ◊ Паразитарные (экзогенные и эндогенные антигены гельминтов).

78. Бактерицидные химические вещества под их действием на бактерии подразделяются

Бактерицидные химические вещества по их действию на бактерии подразделяют на поверхностно-активные вещества, фенолы и их производные, красители, соли тяжелых металлов, окислители, группа формальдегида.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)приводят к нарушению нормального функционирования клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. К бактерицидным ПАВ относятся жирные кислоты, в т.ч. мыла, которые вызывают повреждение только клеточной стенки и не проникают в клетку.

Фенол, крезол, лизол первоначально повреждают клеточную стенку, а затем и белки клетки.

Красители обладают свойством задерживать рост бактерий. К красителям с бактерицидными свойствами относят бриллиантовый зеленый, риванол, трипафлавин, акрифлавин.

Соли тяжелых металлов( свинец, медь, цинк, серебро, ртуть) вызывают коагуляцию белков клетки. Так, например, посуда из серебра, посеребренные предметы при контакте с водой сообщают ей бактерицидные свойства по отношению ко многим бактерий.

Окислители действуют на сульфгидрильные группы активных белков. К окислителям относятся хлор, хлорная известь, хлорамин, употребляемые в целях дезинфекции. Многие вирусы устойчивы к действию эфира, хлороформа, этилового и метилового спиртов, эфирных масел. Они разрушаются под влиянием едкого натра, едкого кали, хлорамина, хлорной извести, хлора и др. окислителей.

Формальдегид используют в виде 40% раствора. Его противомикробное действие объясняется тем, что он присоединяется к аминогруппам белков и вызывает их денатурацию. Формальдегид убивает как вегетативные формы, так и споры.

60. Создание бактериальных препаратов на основе исследований для производственного применения. Области применения.

Промышленное производство биопрепаратов бактериального происхождения заключается в глубинном культивировании энтомопатогенных бактерий с целью получения максимального титра клеток в культуральной жидкости и накопления токсинов. Промышленные штаммы бактерий должны отвечать следующим требованиям: относиться к определенному серотипу (одному из 12 серотипов и 15 вариантов Δ-эндотоксина Bacillus thuringiensis Berl.), иметь высокую вирулентность и репродуктивность, среднюю чувствительность к комплексу бактериофагов, обеспечивать высокую эффективность биопрепарата. Технология производства всех бактериальных препаратов на основе В. thuringiensis Berl. включает следующие стадии:

1) выращивание посевного материала в лаборатории и посевном аппарате;

2) культивирование в промышленном ферментере;

3) концентрирование культуральной жидкости;

4) сушка, стандартизация и фасовка готового препарата.

Создание бактериальных препаратов на основе микроорганизмов - представителей нормальной микрофлоры организма-хозяина - для использования в ветеринарной практике с лечебной и профилактической целью, является одним из современных направлений научно-технического прогресса. Эти препараты, называемые пробиотическими, содержат в своем составе живые микроорганизмы, которые, как правило, обладают ценными производственными признаками и оказывают положительное регулирующее прямое действие на патогенные и условно-патогенные микроорганизмы и опосредованное - путем активации специфических и неспецифических систем защиты организма-хозяина. Бактериальные клетки пробиотика могут рассматриваться как биокатализаторы многих жизненно важных процессов в пищеварительном тракте и биофабрики, продуцирующие разнообразные ферменты и биологически активные вещества.

Пищевая промышленность. Современные достижения биотехнологии позволяют активно влиять на скорость размножения молочнокислых бактерий, сокращая продолжительность лаг-фазы и время появления новых поколений. Внесение в молоко при приготовлении заквасок специальных активаторов обеспечивает ускорение развития чистых культур, повышает их способность ингибировать рост посторонней микрофлоры, позволяет уменьшать дозы закваски, используемой при производстве ферментированных молочных продуктов.

Сельское хозяйство. Микробиологические препараты известны довольно давно, однако их эффективность недостаточна для того, чтобы заменить ими химические удобрения. В настоящее время разработаны новые подходы к применению микробных препаратов, в основе которых лежит стимуляция микробно-растительных взаимодействий. К таким препаратам отностся Азотобактерин, Риоторфин, Агрофил, Флавобактерин, Мизорин и т. д

34. Загрязнение среды. Источники загрязнения. Классификация загрязняющих веществ (органических и неорганических).

Загрязнение – в обиходе в узком смысле слова считается привнесение в какую-либо среду новых не характерных для нее физических, химических и биологических агентов или превышение концентраций естественного среднемноголетних уровней в этой среде.

Загрязняющее вещество – это вещество или смесь веществ количество или концентрация которых превышает установленные для химических веществ, в том числе радиоактивных, иных веществ и МО и нормативные показатели оказывающие воздействие на ОС.

Главный загрязнитель биосферы:

СО2 – дает парниковый эффект

СО – вещество составляет основу баланса верхних слоев атмосферы.

NOX – вызывают респираторные заболевания

SOX –

Фосфаты

Тяжелые металлы

Нефть и нефтепродукты

Пестициды

Радиация

Тяжелые воды

Загрязнение агрохимикатами, пестицидами, тяжелыми металлами, радиоактивными веществами. Классификация загрязнений по происхождению. Классификация загрязнений по происхождению. Классификация загрязнений по сущности (физические, химические, физико-химические, биологические).

Физические связаны с изменением физических параметров ( температура,…) Различают:

–тепловые

– световые

– радиационные

–электромагнитные

–шумовые

Сточные воды.  Основные источники. Показатели загрязнения.

1. СВ различаются по месту образования.
2. По виду содержащихся в СВ веществ
3. По фазово-дисперсному состоянию.

По месту образования:

–бытовые

–атмосферные

–минеральные

–биологические

–органические

–биологические загрязнения. МО: грибы, актиномицеты, плесень. Продукты метаболизма растений. Вещества вызывающие аллергические явления.

Оценочные показатели качества воды, рек, водоемов и производственных сточных вод.

1)Взвешенные вещества – группы мелкодисперсных соединений, взвесей, коллоидных частиц и других соединений.

2)Сухой остаток – 105 С, растворенные продукты.

3)Прокаленный остаток – сумма минеральных солей – 700 С

4)Химическое потребление кислорода (ХПК) – сумма всех органических и неорганических веществ, имеющиеся как в природе так и в сточной воде мг/л.

5)Биологическое потребление кислорода (БПК5 , БПК20 , БПКнасыщ , ) – наличие в воде легко окисляемой органики способной разлагаться МО –мг О2 л

БПК – за 5 и 20 суток.

Белок на фоне протеаз расщепляться до олигопептидов и полипептидов. Они на олисахарида → NH3, CO2.

6)Общая обсеменяемость воды (КОЕ) –наличие сапрофитных бактерий в 1 мл воды.

7)Коли-титр – наименьшее количество воды из которых высеивается 1 кишечная палочка. Для Казани 319 мл.

8)Коли-индекс – число кишечной палочки на 1 мл воды.

9)Титр–сальманел

10)Титр-энтерококков

11)Количество растворенного кислорода

12)Химические элементы

18. Особенности энергетических процессов в мире бактерий: дыхание и брожение. Аэробные и анаэробные микроорганизмы.

Дыхание у бактерий представляет собой такой процесс сопровождающий выделением энергии, необходимой МО для синтеза различных орг. и неорг. соединений ,которые нужны для поддержания метаболизма клетки.

Аэробные бактерии в процессе дыхания оксиляют различные органические вещества ( углеродные белки, жиры, органические кислоты и др) с превращением субстрата с полным ее окислением, при котором освобождается максимальное количество энергии.

C6H12OH+O2=(фермент над стрелочкой) СО2 + Н2О+668 ккал

При частичном аэробном окислении освобождается меньшее количество энергии.

С6Н12О6+9О2=3С2Н2О4+6Н2О + 493 ккал

Механизм анаэробного дыхания заключается в следующем: если окислении субстрата является углеводы, то они предварительно превращаются в промежуточные продукты распада .

С6Н12О6=С6Н11О6(НРО3) = С6Н10ОН(НРО3)2= СНОСНОНСН2О(НРО3)+СН2О(НРО3)СНСООСНСН2ОН

Все процессы окисления, при прямом и непрямом окислении происходят в присутствии акцептора. При прямом акц.-молекулярный О2; непрямом- любые органические минеральные продукты.

Брожение – в узком смысле относятся те процессы получение энергии при котором отщипленный от субстрата Н2 на орг. акцептор. Без участия О2 органические соединения способны окисляться только в том случае когда имеется какой либо инициатор орг.соединения который при этом восст–ся. Французский химик Луи Пастерн ,ему на примере молочно-кислого, спиртового, и масло кислого брожения удалось доказать что эти процессы выз-ие жизн-сть МО. До этого считалось, что брожение выз.самораз-ем белков ,которые приводят к движению молекул сахара .Он показал что при спиртовом брожении белки не только разрушаются, но и создаются.

Аэробные и анаэробные микроорганизмы.

Различные бактерии неодинаково относятся к наличию или отсутствию свободного кислорода. По этому признаку они делятся на три группы: аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Строгие аэробы, напр, синегнойная палочка, могут развиваться лишь при наличии свободного кислорода. Анаэробы, напр. возбудители газовой гангрены, столбняка, Развиваются без доступа свободного кислорода, присутствие к-рого угнетает их жизнедеятельность. Наконец, факультативные анаэробы, напр, возбудители кишечных инфекций, развиваются как в кислородной, так и в бескислородной среде. Аэробность или анаэробность бактерий обусловливается способом получении ими энергии, необходимой для обеспечения процессов жизнедеятельности. Нек-рые бактерии (фотосинтезирующие) способны, подобно растениям, использовать непосредственно энергию солнечного света. Остальные (хемосинтезирующяе) получают энергию в ходе различных химических реакций. Существуют бактерии (хемоавтотрофы), окисляющие неорганические вещества (аммиак, соединения серы и железа и др.). Но для большинства бактерий источником энергии служат превращения органических соединений: углеводов, белков, жиров и лр. Аэробы используют реакции биологического окисления с участием свободного кислорода (дыхание), в результате к-рых органические соединения окисляются до углекислого газа и воды. Анаэробы получают энергию при расщеплении органических соединений без участия свободного кислорода. Такой процесс называется брожением. При брожении, кроме углекислого газа, образуются различные соединения, напр, спирты, молочная, масляная и другие кислоты, ацетон.

74. При гетероферментативном молочнокислом брожении, вызываемое некоторыми микроорганизмами, глюкоза расщепляется с образованием … молочной кислоты, а так же происходит накопление этилового спирта͵ СО2, уксусной кислоты и других продуктов.

75.  Ферменты, участвующие в спиртовом брожении… анозимаза,  норимаза.

76.  Что понимается под сапробностью водоемов ?

Сапробность – комплекс особенностей водоема, отличающихся степенью загрязненности органическими веществами и определяющих развитие соответствующих организмов в воде.

24. Микрофлора воды. Распределение микроорганизмов  в открытых водных объектах. Основные микробиологические показатели оценки качества природных и сточных вод.

Типичными водными экосистемами являются океаны, моря, озера, пруды и проточные водоемы. Вода – естественная среда обитания микроорганизмов. Микрофлора природных вод различается по качественному и количественному составу. Каждый водоем имеет характерные особенности распределения микроорганизмов как по вертикали, так и по горизонтали.

Основную роль в самоочищении вод от органических, синтетических веществ играют сапротрофные микроорганизмы, грибы, гидробионты, высшие растения. При этом микроорганизмы обладают высокой пластичностью, имеют мощные ферментные системы, благодаря которым загрязняющие вещества минерализуются и разрушаются.

В воде открытых водоемов (поверхностные воды) количество микроорганизмов изменяется в зависимости от метеоусловий и времени года. Зимой микрофлора воды в 4-12 раз беднее, чем летом.

Сапробность – комплекс особенностей водоема, отличающихся степенью загрязненности органическими веществами и определяющих развитие соответствующих организмов в воде. Различают три типа сапробности:

-Полисапробная зона – сильно загрязненная, характеризуется большим количеством высокомолекулярных органических соединений, незначительным содержанием кислорода. Преобладают анаэробные бактерии, вызывающие гниение и брожение. В 1 мл воды содержится несколько миллионов бактерий

-Мезосапробная зона – умеренно загрязненная. Идут интенсивные процессы минерализации, но преобладают окислительные процессы. За счет минерализации органических веществ уменьшается количество сапротрофных бактерий. В этой зоне содержатся аммиак и метан.

-Олигосапробная зона– зона чистой воды, органических веществ нет, окислительные процессы прекращаются. Численность бактерий снижается до 10-100 кл/мл. В естественных незагрязненных проточных водоемах часто бывает так мало одноклеточных организмов, что вода кажется кристально прозрачной.

Состав микрофлоры и микрофауны в водоеме служит хорошим индикатором степени его загрязнения. Если в водоеме еще встречаются дафнии – значит, вода чистая. Присутствие Sphaerotilus natans указывает на сильное загрязнение органическими веществами, а запах сероводорода свидетельствует об анаэробной сульфатредукции, т.е. служит сигналом тревоги.

Основные санитарно-бактериалогические показатели оценки качества воды.

1. Взвешенные вещества – грубомелкодиспергируемые соединения, взвеси, коллоидные частицы и др.

2. Сухой остаток – 105  – растворенные продукты[pic 6]

3. Прокаленный остаток – суммаминеральных солей - 700[pic 7]

4. Химический потребленный кислород – сумма всех органических и неорганических веществ, имеющихся как в природной, так и в сточной воде (мг/л).

5. Биологическое потребление кислорода – наличие в воде легко окисляемой органики, способной разлагаться МО (мг/л)

БПК5 (5 сток)

БПКполн ( 20 суток)

Белок на фоне протеаз расщепляется о олигокомпонентов и полипептидов. Они на олигосахариды → NH3, CO2.

6. Общая обсемененность воды (Кое) – наличие сопрофитных бактерий в 1 мл воды или сточной жидкости.

7. Коли титр – наименьшее количество воды из которой высеивается 1 кишечная палочка. Коли титр для Казани 313.

8. Коли индекс – число кишечной палочки на 1 мл воды. Для Казани 3

9. Титр сальмонеллы

10. Титр энтерококков.

11. Количество растворенного кислорода

12. Химические элементы.

55.Требования, предъявляемые к микробиологическим лабораториям и правила работы.

Микробиологическая лаборатория предназначена для подготовки и проведения различных микробиологических исследований. Помещения лаборатории должны быть изолированы от других объектов. В ее состав входят: комната для микробиологических исследований (бокс); автоклавная (стерилизационная); моечная, оборудованная для мытья посуды; препараторская, где проводят подготовку лабораторной посуды и хранят питательные среды; материальная комната – для хранения запасов реактивов, посуды, аппаратуры, приборов, хозяйственного инвентаря.

Организация и оборудование микробиологических лабораторий в учебных заведениях должны соответствовать производственным. Рабочий стол должен быть всегда чистым, а используемые для работы предметы – аккуратно разложены.

Работать в лаборатории разрешается только в специальной одежде – халате, шапочке или косынке. Причем халат должен быть застегнут на все пуговицы, а волосы убраны под головной убор. Выходить за пределы лаборатории в спецодежде, выносить из лаборатории пробирки с культурами, препараты (мазки) и другие предметы категорически запрещается.

В лаборатории запрещается курить, принимать пищу и воду (в том числе и конфеты).

Культуры микроорганизмов, стерильную воду, питательные среды в пробирках, а также бактериологические петли нельзя класть на стол – их необходимо ставить в штативы. Использованные пипетки, предметные и покрывные стекла, шпатели, ватные тампоны и прочее помещают в сосуды с дезинфицирующей жидкостью (1%-ный раствор хлорамина и др.). Пинцеты и бактериологические петли, препаровальные иглы и другие мелкие металлические предметы после соприкосновения с культурой стерилизуют путем прокаливания в пламени горелки и только после этого помещают в штатив или банку. Категорически запрещается оставлять указанные предметы не стерилизованными. Отработанные культуры микроорганизмов, а также другие загрязненные материалы и предметы по указанию лаборанта складывают в специальные бюксы и затем стерилизуют в автоклавах.

Перед уходом из лаборатории снимают халаты, руки обрабатывают дезинфицирующим раствором и тщательно их моют

9. Классификация бактерий по Н. А. Красильникову. Класс Spirochaete с соответствующими порядками.

Красильников Н. А. – все существующие МО объеденены в 4 класса :

1)        Actinomycetes (актиномицеты)

2)        Eybacteriae (эубактерии)

3)        Myxobacteriae (миксобактерии)

4)        Spirochaetae (спирохеты)

5)        Microtatobiotes (спирохеты и хламидии)

Класс spirochaetae – клетки объединенные в этот класс представлены извитыми, змееподобными видами, подвижны, обладают осевой плотной нитью, вокруг которой закручена клетка. Различают гетеротрофы и паразиты. Есть мелкие, есть гигантские.

1 порядок – spirochaetales – те же признаки

Семейство 1 – spirochaetae – вкл-ют б-рии, раз-ся по размеру клетки.

Род: - spirachaeta – мелкие; cristaspira – гигантские

Семейство 2 – treponomatecae – представлены паразитическими формами, мелкие, аэробы, есть и анаэробы.

Роды: - leptospira – аэробы; triponema, borellia - анаэробы.

2 порядок – Mycoplasmales – вызывают различные заболевания.

Семейство 1 – mycoplasmateaceae – микоплазмы, не нуждающиеся в стерине.

Роды: - mycoplasma, Termomycoplasma

Семейство 2 – Actinoplasmateaceae – стерино зависимые микоплазмы.

Род: - actinoplasmatum

3 порядок – ricketsiales – мелкие, палочковидные, грам – бактерии, не растут на орган средах, аблигатные внутриклеточные паразиты, возбудители болезней человека и животных, аэробы.

Семейство 1 – ricketsialecae – паразитируют в тканях клеток животных и растений, аэробы.

Роды: Rickettsia, Dermacentroxenus, Coxiella

Семейство 2 – Erlichaceae – паразитируют в лейкоцитах.

Роды: Ehrlichia, Cytoecetes

Семейство 3 – bartonellaceae – паразитируют в эритроцитах.

Роды: Bartonella, Eperythrozoon, Haemobartolonella, Grahamella

10. Классификация бактерий по Берги. Основные подходы к классификации бактерий.

Наибольшую известность получила фенотипическая классификация бактерий, основанная на строении их клеточной стенки, включённая, в частности, в IX издание Определителя бактерий Берги (1984—1987). Крупнейшими таксономическими группами в ней стали 4 отдела: Gracilicutes (грамотрицательные), Firmicutes (грамположительные), Tenericutes (микоплазмы; отдел с единственным классом Mollicutes) и Mendosicutes (археи). 

Основная идея, заложенная в определителе Берджи, — легкость идентификации выделенных штаммов микроорганизмов. Для реализации этого используют совокупность признаков:  морфологических (форма клетки, наличие или отсутствие жгутиков, капсулы, способность к спорообразованию, окрашивание по Граму и др.);  культуральных (признаки, выявляемые при культивировании на питательных средах чистых культур выделенных микроорганизмов );  физиолого-биохимических (способы получения энергии, потребности в факторах роста и питательных веществах, отношение к факторам внешней среды и др.).  Ценность «Определителя бактерий Берджи» состоит в том, что он представляет собой наиболее полную сводку известных на сегодняшний момент микроорганизмов и самое современное пособие по идентификации прокариотических микроорганизмов. 

Согласно этой классифкации все организмы делятся на 2 больших класса:

1. Schyzomiceta

1 порядок – эубактериалес

Семейство 1 – бацилловые

Семейство 2 – лактобактерии

Семейство 3 – risobiaceae

Семейство 4 – brasellaceae

Семейство 5 – enterobacteriaceae

Семейство 6 – neiseriaceae

2 порядок – psevdomonodales

3 порядок – chlamydobacteriales

4 порядок – hyphomycrobiales

5 порядок – caryophanales – образованы многоклеточными нитями

6 порядок – biggiotales – образуют ветвящие многолист нити

7 порядок – myxobacteriales

8 порядок – spirochaetales

9 порядок – mycoplasmatales

10 порядок – actinomycetes

2. Microtatobiota – включает отряды:

1 отряд – ricketsiales

      2 отряд – virales

15.Запасные вещества и другие внутриклеточные включения и их роль в жизнедеятельности микроорганизмов.

У многих микроорганизмов в определенных условиях среды внутри клеток откладываются вещества, которые можно рассматривать как запасные,-полисахариды, жиры, полифосфаты и сера. Эти вещества на­капливаются, если в питательной среде содержатся соответствующие исходные соединения, но вместе с тем рост бактерий ограничен или во­обще невозможен из-за недостатка каких-то отдельных компонентов питания или присутствия ингибиторов. Запасные вещества содержатся в клетках в осмотически инертной форме- они нерастворимы в воде. При условиях, благоприятных для роста, когда в этих веществах возникает потребность, они снова включаются в метаболизм. Запасные поли­сахариды, нейтральные жиры и поли-В-гидроксимасляная кислота могут служить источниками как энергии, так и углерода. Поэтому при отсутствии внешних источников энергии они могут продлить время существования клетки, а у спорообразующих видов-создать условия для образования спор даже в отсутствие экзогенных субстратов.

Полисахариды. Запасные углеводы микроорганизмов еще мало изучены. У некоторых микробов при помощи цветной реакции с раствором Люголя удается идентифицировать крахмал (синяя окраска) или гликоген (коричневая окраска). Запасные полисахариды, в отличие от полисахаридов клеточной стенки, все образуются из a-D-глюкозы;

Благодаря a-глюкозидным связям полиглюкозные цепи не вытянуты в длину, а закручены винтообразно.

Жироподобные вещества. В качестве включений в клетках микроорга­низмов часто встречаются гранулы и капельки жира. В световом микро­скопе они видны благодаря тому, что сильно преломляют свет; их мож­но также окрашивать липофильными красителями-Суданом III или Суданом черным В.

Нейтральные жиры (триглицериды), в особенно больших количествах откладывающиеся в вакуолях дрожжей и других грибов, сходны с жира­ми высших организмов. Дрожжи (Candida, Rhodotorula) могут накапливать до 80% жиров по отношению к сухому веществу.

Микобактерии, нокардии и актиномицеты накапливают в клетках иные жироподобные вещества и часто даже выделяют и в среду. Микобактерии могут содержать до 40% восков (сложные эфиры жирных кислот с длинной цепью и спиртов).

Содержание запасных жиров определяется составом питательной среды и эти жиры могут быть выделены непосредственно из клеток. Количества других липидных соединений от состава среды почти не зависят. Эти липиды освобождаются лишь после гидролиза белков и полисахаридов и представляют собой компоненты липопротеинов, входящих в состав плазматической мембраны и внутренних мембран, и липополисахаридов.

Полифосфаты. Многие бактерии и зеленые водоросли способны накапливать фосфорную кислоту в виде гранул полифосфата. Такие гранулы были впервые описаны у Spirillum volutans, поэтому их называют волютиновыми  гранулами; другое  их  название-«метахроматические гранулы» - обусловлено тем, что они вызывают характерное изменение цвета (метахромазию) у некоторых красителей (метиленового синего, толуидинового синего). Эти гранулы состоят в основном из полифосфа­тов с длинной цепью типа соли Грэма (полиметафосфат натрия); часто находимые при анализах циклические метафосфаты являются, по-види­мому, артефактами, возникающими при распаде полифосфатов.

Волютиновые гранулы играют роль фосфатных депо, за счет которых клетка может при недостатке фосфора в среде осуществить еще несколько делений. Как источники энергии полифосфаты играют второстепенную роль.

44.Биоэнергия.Фотопроизводство водорода и превращение энергии солнечного света в энергию химических связей.

Энергия, которая получается из различных видов биологической массы (биомассы) называется биоэнергией.

Зеленые растения являются фототрофами. Их хлоропласты содержат хлорофилл, позволяющий растениям осуществлять фотосинтез — преобразование энергии солнечного света в энергию химических связей синтезируемых органических соединений. Из всего спектра солнечного излучения молекулы хлорофилла поглощают красную и синюю часть, а зеленая составляющая достигает сетчатки наших глаз. Поэтому большинство растений мы видим зелеными.

Для осуществления фотосинтеза растения поглощают из атмосферы углекислый газ, а из водоемов и почвы — воду, неорганические соли азота и фосфора. Итоговое уравнение фотосинтеза выглядит довольно просто:

6СО2 + 6Н2О = С6Н12О6(глюкоза) + 6О2,

Фотосинтез — сложный многоступенчатый процесс, для прохождения которого необходим не только солнечный свет и хлорофилл, но и ряд ферментов, энергия АТФ и молекулы-переносчики.

Промышленное производство водорода — неотъемлемая часть водородной энергетики, первое звено в жизненном цикле употребления водорода. Водород практически не встречается в природе в чистой форме и должен извлекаться из других соединений с помощью различных химических методов.

Методы производства водорода

Разнообразие способов получения водорода является одним из главных преимуществ водородной энергетики, так как повышает энергетическую безопасность и снижает зависимость от отдельных видов сырья.

К ним относятся:

1.паровая конверсия метана и природного газа;

2.газификация угля;

3.электролиз воды;

4.пиролиз;

5.частичное окисление;

6.биотехнологии.

-Из углеводородов

Паровая конверсия природного газа / метана

В настоящее время данным способом производится примерно половина всего водорода. Водяной пар при температуре 700°—1000° Цельсия смешивается с метаном под давлением в присутствии катализатора.

Газификация угля

Старейший способ получения водорода. Уголь нагревают при температуре 800°—1300° Цельсия без доступа воздуха. Электричество вырабатывают топливные элементы, используя в качестве горючего водород, получающийся в процессе газификации угля.

- Из биомассы

Водород из биомассы получается термохимическим, или биохимическим способом. При термохимическом методе биомассу нагревают без доступа кислорода до температуры 500°-800° (для отходов древесины), что намного ниже температуры процесса газификации угля. В результате процесса выделяется H2, CO и CH4.

- Из мусора

Разрабатываются различные новые технологии производства водорода. Например, в октябре 2006 году Лондонское Водородное Партнёрство опубликовало исследование о возможности производства водорода из муниципального и коммерческого мусора. Из муниципального мусора можно производить 68 тонн водорода.

141 тонны водорода достаточно для работы 13750 автобусов с двигателями внутреннего сгорания, работающими на водороде. В Лондоне в настоящее время эксплуатируется более 8000 автобусов.

- С использованием водорослей

Учёные калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) 1999 году обнаружили, что если водорослям не хватает кислорода и серы, то процессы фотосинтеза у них резко ослабевают, и начинается бурная выработка водорода.