Контрольная работа по "Микробиологии"

1. Лучистые  грибы (актиномицеты), их строение, размножение.

       Актиномицеты (actinomyces - от греч. - луч, mykes - гриб) представляют своеобразную группу бактерий, имеющих вид небольших или длинных несептированных ветвящихся нитей длиной от 50 до 600 мкм и диаметром от 
0, 2 до 1-2 мкм, названных гифами. Скопление гифов называют мицелием. Мицелий развивается из небольшой почки, которая постепенно вытягивается в палочку, а затем в короткую нить с боковыми ответвлениями. Сходство с грибами чисто внешнее, так как актиномицеты имеют прокариотический тип клетки с наличием клеточной стенки не содержащей хитина и целлюлозы. В состав пептидогликана могут входить галактоза, арабиноза, ксилоза и другие сахара не характерные для остальных бактерий и позволяющие дифференцировать актиномицеты. Актиномицеты грамположительны, многие формы кислотоустойчивы, некоторые актиномицеты вокруг нитей имеют капсулу.  
            Культуральная форма актиномицетов формирует субстратный мицелий, образующийся в результате врастания мицелия в питательную среду и воздушный, растущий на поверхности среды. В пораженных тканях (тканевая форма) актиномицеты могут образовывать друзы-гранулы, из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями.  
            Актиномицеты размножаются бесполым путем, образую конидии или спороносцы со спорангиями на концах воздушного мицелия. Спороносцы могут быть прямыми, волнистыми, спиральными. Споры - овальными, круглыми, цилиндрическими, с гладкой поверхностью или шипами, иногда подвижные за счет жгутиков (зооспоры). Споры служат для размножения актиномицетов, они не термостойки, но выдерживают высушивание. Кроме того, возможно почкование и фрагментация мицелия на палочковидные или кокковидные формы. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Опишите, что такое ферменты и какова их роль в жизнедеятельности микроорганизмов. Приведите примеры использования  микробных ферментов в промышленности.

       Ферменты (от лат. fermentum - брожение, закваска), специфические белки, 
присутствующие во всех живых клетках и играющие роль биологических 
катализаторов. Через их посредство реализуется генетическая информация и 
осуществляются все процессы обмена веществ и энергии в живых организмах.

       Питание микроорганизмов осуществляется благодаря  наличию в клетке различных ферментов, катализирующих все жизненно необходимые  реакции. Микробная клетка, подобно  клеткам высших организмов, оснащена достаточно активным ферментативным аппаратом. Ферменты микроорганизмов обладают теми же свойствами и функциями, что  и ферменты высших организмов. В  соответствии с катализирующими  реакциями все ферменты разделяют  на шесть классов:

• Оксидоредуктазы - катализируют реакции окисления-восстановления.
• Трансферазы - катализируют реакции переноса различных групп от донора к акцептору.
• Гидролазы - катализируют разрыв связей в субстратах с присоединением воды.
• Лиазы - катализируют реакции разрыва связей в субстрате без присоединения воды или окисления.
• Изомеразы - катализируют превращения в пределах одной молекулы (внутримолекулярные перестройки).
• Лигазы ( синтетазы ) - катализируют присоединение двух молекул с использованием энергии фосфатных связей.

       Несмотря  на малые размеры микробной клетки, распределение в ней ферментов  строго упорядоченно. Ферменты энергетического  обмена и транспорта питательных  веществ локализованы в цитоплазматической мембране и ее производных. Ферменты белкового синтеза связаны с  рибосомами. Многие ферменты не связаны  с определенными структурами  клетки, а находятся в цитоплазме в растворенном виде. 
Ферменты бактерий подразделяются на экз о- и эндоферменты . Эндоферменты функционируют только внутри клетки. Они катализируют реакции биосинтеза и энергетического обмена. Экзоферменты выделяются клеткой в среду и катализируют реакции гидролиза сложных органических соединений на более простые, доступные для ассимиляции микробной клеткой. К ним относятся гидролитические ферменты, играющие исключительно важную роль в питании микроорганизмов. 
 

       Использование микробных ферментов в промышленности:

       - в пивоварении и винокурении  для замены солода используют  препараты грибных амилаз. Это  удешевляет производство и сокращает  расход зерна. Амилазы используются  также для получения растворимого  крахмала, декстрина и патоки. Продукты  из овощей и фруктов, полученные  с применением амилаз, содержат  больше сахара и лучше усваиваются,  особенно детьми. В хлебопечении  амилазы ускоряют процесс созревания  теста и улучшают качество  хлеба;

       - комплекс ферментов (цитаз) грибов, расщепляющих вещества стенок растительных клеток, используют для улучшения экстракции их содержимого (сока, эфирных масел, жиров, крахмала);

       - пектиназы грибов применяют для осветления фруктовых и ягодных соков, для повышения выхода виноградного сока в виноделии, при производстве кофе. Применение пектиназ особенно эффективно при производстве сока из плодов и ягод, содержащих много пектина (черная смородина, крыжовник, слива);

       - грибная глюкоамилаза применяется в пивоваренной промышленности для удаления остатков декстринов из пива;

       - глюкозооксида грибов позволяет пищевым продуктам освобождаться от остатков клюкозы и молекулярного кислорода и этим повышает сроки их хранения. Глюкозооксидазу добавляют к яичному порошку, к майонезу, к пиву при его длительном хранении. С помощью этого фермента замедляется окисление аскорбиновой кислоты при обработке им овощей и фруктов; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

3. Изложите  влияние на жизнедеятельность микроорганизмов  влажности, температуры и концентрации растворенных веществ.

• Влажность

       Вся жизнедеятельность микробной клетки связана с наличием в среде  влаги. Высушивание, приводящее к обезвоживанию  клетки, действует губительно на микробы. Скорость отмирания под влиянием высушивания различная у различных  видов микробов: так, у холерного  вибриона - до двух суток, у дифтерийной  палочки - до тридцати дней брюшнотифозной палочки - до семидесяти дней, у туберкулезной  палочки и стафилококка - до девяноста  дней. К весьма чувствительным к высушиванию относятся нитрифицирующие, клубеньковые бактерии, азотобактер. Оптимальной для них является влажность почвы 40-80% полной влагоемкости. Более устойчивы к высушиванию сапрофиты. Хорошо переносят высушивание молочнокислые бактерии, дрожжи (годами). Очень устойчивы к высушиванию споры бактерий, ибо вода в них находится в связанном состоянии. Они могут сохраняться высушенными до сотни лет. Споры разных грибов также очень устойчивы. В высушенном состоянии микробы не проявляют жизнедеятельности заметным образом, но биологические их свойства сохраняются.

       Такое действие высушивания на микробы  широко использовано для консервирования  различных продуктов. Сушке подвергают рыбу, мясо, фрукты, овощи, грибы, траву  на сено, лекарственные травы. При  малом содержании воды в субстрате  микробная клетка не может поглощать  из него воду и не развивается. При влажности пищевого продукта ниже 30% от полной влагоемкости развитие бактерий приостанавливается, а ниже 15% приостанавливается развитие грибов. Но в этих условиях жизнь многих микробов все же сохраняется долгое время, и при достаточном увлажнении активность их восстанавливается, что может привести к порче продукта.

       Устойчивость  к высушиванию в настоящее  время искусственно повышают. Для  этого высушивание производят при  низкой температуре путем замораживания  в безвоздушном пространстве. Высушенные таким образом микробы остаются жизнеспособными в течение ряда месяцев, лет без изменения их биологических свойств. Так сохраняются  культуры микробов, живые ослабленные  вакцины, фаги.  

• Температура

       Микробы обладают в сравнении с высшими  организмами значительно большей  приспособляемостью к температурным  условиям. Так, сенная палочка может  развиваться от 5 до 57°, многие сапрофитные  бактерии - от 20 до 35°. Однако у большинства  патогенных микробов, приспособившихся в процессе эволюции к паразитированию  в теле теплокровных, температурные  пределы ограничены температурой тела хозяина - 36-37°.

       Различают температуры оптимальные, минимальные  и максимальные для развития микробов. Оптимальной температурой для микроба  является та, при которой он лучше всего растет и размножается, она обычно совпадает с температурными условиями естественной среды обитания микроба. При температурном минимуме и максимуме развитие микроба возможно, но в ограниченных масштабах, и за их пределами оно прекращается.

       Микроорганизмы  в отношении температуры разделяются  на три физиологические группы:

       1. Психрофильные (психрос - холодный) приспособились в процессе эволюции к жизни при низких температурах. Для них оптимальной температурой является 20°. Это главным образом обитатели северных морей и почв.

       2. Мезофильные (мезос - средний) имеют оптимум 20-35°. К этой группе относится большинство сапрофитных бактерий и грибов.

       3. Термофильные (термос - теплый) имеют  оптимум 30-60°. Они встречаются  в навозе, в почве, в горячих  источниках.

       Высокие и низкие температуры оказывают  далеко не одинаковое влияние на микробы. Наиболее губительны для них высокие  температуры. Повышение температуры  за пределы максимума вызывает гибель микробов, ибо при этом происходит свертывание белков микробной клетки, повреждение ферментов. Так, гибель неспороносных бактерий при 60° наступает  через 30 мин, при 70° - через 10-15 мин, при 80-100° через 1 мин. В противоположность вегетативным формам бактерий их споры несравненно более устойчивы, так как они содержат гораздо меньше свободной воды. Споры анаэробов - палочки столбняка выдерживают кипячение до 3 часов, палочки ботулинуса - до 6 часов, mesentericus - еще продолжительнее. Это наиболее устойчивая к температуре живая материя на Земле. Споры аэробной сибиреязвенной палочки переносят кипячение до 15 мин.

• Концентрация растворенных веществ

       В малых концентрациях химическое вещество может являться питанием для  бактерий, а в больших — оказывать  на них губительное действие. Например, соль NaCl в малых количествах добавляют в питательные среды. Так же существуют галофильные микроорганизмы, которые предпочитают соленую среду. В больших концентрациях NaCl задерживает размножение микроорганизмов. Для примера можно привести консервирование в быту: при недостаточном количестве соли баллоны с овощами могут «взрываться». 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4. Антибиотики- вещества микробного происхождения и их характеристика.

       Антибиотики (от греч. anti – против и bios – жизнь) вещества микробного происхождения, обладающие способностью задерживать развитие и вызывать гибель различных микроорганизмов, главным образом бактерий. Продуцентами антибиотиков являются грибы, актиномицеты и бактерии. Антибактериальный спектр каждого антибиотика включает чувствительных к нему бактерий, которые погибают при воздействии терапевтических концентраций данного препарата. Наиболее узким спектром обладают пенициллин, альбомицин, гризеофульвин и др. К антибиотикам широкого спектра относятся хлорамфеникол , тетрациклины и др. Антибиотики отличаются друг от друга по химическому составу, физическим и химическим свойствам. Они нашли широкое применение в медицине для лечения и профилактики многих инфекционных заболеваний, в ветеринарии, животноводстве (при откорме скота), в биохимии и молекулярной биологии для изучения синтеза белка, редупликации ДНК и др. целей. По механизму действия на бактериальные клетки антибиотики делят па четыре группы: 1) ингибиторы синтеза клеточной стенки; 2) ингибиторы синтеза белка на разных этапах трансляции; 3) ингибиторы синтеза клеточных ДНК или РНК; 4) ингибиторы, оказывающие прямое действие на цитоплазматическую мембрану.

       Характеристика:

       Медицина  предъявляет следующие основные требования к антимикробным антибиотикам: 
   - высокая избирательность антимикробного эффекта в дозах, нетоксичных для организма; 
   - отсутствие или медленное развитие резистентности возбудителей к препарату в процессе его применения;

       - сохранение антимикробного эффекта в жидкостях организма и тканях, отсутствие или низкий уровень инактивации белками сыворотки крови, тканевыми энзимами;

       - хорошее всасывание, распределение  и выведение препарата, обеспечивающие  терапевтические концентрации в  крови, тканях и жидкостях организма,  которые должны быстро достигаться  и поддерживаться в течении длительного периода; при этом особое значение имеет создание высоких концентраций в моче, желчи, кале, очагах поражения.

       - удобная лекарственная форма  для различных возрастных групп  и локализации процесса, обеспечивающая  максимальный эффект и стабильность  в обычных условиях хранения.

       Характер  действия антибиотиков может быть бактерицидным, под которым понимается полное разрушение клетки инфекционного агента, и бактериостатическим, то есть прекращением деления его клеток.