Что такое микроорганизмы доклад
Обновлено: 19.05.2024
Предмет и задачи микробиологии. История развития микробиологии.
Микробиология - наука о малых по размерам, невидимых невооруженным глазом м/о (микрос - малый, биос - жизнь, логос - наука)
Предмет и задачи микробиологии состоят в изучении строения, физиологии м/о, распространения их в природе и роли в жизни человека.
Основные свойства м/о:
это организмы, способные существовать в широком диапазоне t 0 - начиная с минусовых и заканчивая t 0 , близких к точке кипения воды, независимо от наличия кислорода и часто органических веществ, способные удваиваться в течение 20 минут. Организмы, которые в неблагоприятных условиях переходят в состояние резко сниженной активности (анабиоз) и в таком состоянии они выносят все неблагоприятные воздействия, такие как действие высокого давления и высокий вакуум, действие низких (t 0 жидкого водорода) и высоких t 0 (таких высоких, при которых свертываются белки крови).
Очевидно, что эти организмы значительно легче выживают при неблагоприятных условиях окружающей среды.
1. Развитие микробиологии
Человек с древних времен начал использовать деятельность м/о, даже не подозревая об их существовании.
Еще в древние времена процессы брожения использовались при приготовлении теста.
В египетских пирамидах, построенных около 6000 лет назад, находили караваи хлеба.
В пирамидах Египта сохранились также рисунки, изображающие технологию приготовления вина. Около двух тысяч лет назад начало развиваться виноделие во Франции и других европейских странах.
Изготавливали вино в Грузии, Армении, на побережье Азовского моря. Бродильные напитки в древности готовили не только из винограда, но и из других ягод ( малина, ежевика, кизил). С первых шагов виноделия человек сталкивался и с процессом скисания вина - с образованием уксуса.
Пиво изготавливали за 7000 лет до н.э. Технология его приготовления была высоко развита в Вавилоне, откуда искусство пивоварения было заимствовано Египтом, Персией, Грецией. В Германии пивоварением начали заниматься одновременно с земледелием. В XI-XII веках пиво готовили в Киевской и Новгородской Руси.
Уже в начале развития животноводства было известно приготовление кисломолочных продуктов.
Значительно позже научились получать этиловый спирт. Вначале его применяли только в медицине под названием "Aquata vitae"- вода жизни.
На заре своего развития человечество столкнулось и с результатами негативного воздействия микроорганизмов на продукты питания, здоровья человека и животных. Разрабатывались методы предотвращения порчи продуктов: сушка, замораживание, соление, квашение.
Во второй половине XV века наметилось зарождение современного естествознания. Большой вклад в изучение химизма брожения внес французский химик Лавуазье. Он почти точно количественно определил весовые пропорции водорода, углерода и кислорода в исходных и конечных продуктах брожения. Именно в этих работах была изложена основная идея закона сохранения энергии.
Мир микробов открыл голландский коммерсант Антон Ван Левенгук (1632-1723 гг), которого считают отцом микрографии, т.е. описательной микробиологии. Весь свой досуг Левенгук посвящал искусству шлифования стекол - и достиг в этом деле совершенства.
Свои линзы он называл микроскопиями и это были примитивные простые микроскопы (состояли из одной линзы, имели короткое фокусное расстояние, давали большое увеличение). В эти линзы он разглядывал насекомых, капельки крови, слюны, воды и т.д. И вот в 1676 году Левенгук впервые увидел микробов, изучая водные настои кореньев. Он назвал их "зверушками".
В 1698 году Петр I посетил Левенгука и привез в Россию микроскоп.
Англичанин Гук в 1665 году создал сложные микроскопы, состоящие из системы линз - объектива и окуляра. Впервые применил микроскоп для изучения различных биологических объектов.
Таким образом, начался и развивался первый этап развития микробиологии - описательная микробиология.
Мюллер, Эренберг предложили классификацию по двойной ботанической номенклатуре - род, вид. Например E. coli, Penecillum chrisogenum.
Второй этап развития микробиологии - физиологический период- конец 19 века. В 1836 г . французский химик Коньяр де Латур, а в1837 г. немецкий ученый Кюнтцинг независимо друг от друга высказали предположение о том, что характерное для спиртового брожения превращение сахара в спирт и СО2 является физиологической функцией дрожжевых клеток.
Второй этап развития микробиологии как науки - физиологический этап, т.е. изучение функции м/о - неразрывно связан с именем великого французского ученого Луи Пастера (1822-1895 гг). Химик по образованию, Пастер внес огромный вклад в развитие микробиологии и становлении ее как науки.
Каковы же открытия Пастера?
1. доказал микробиологическую природу всех процессов брожения; показал, что каждый химический тип брожения (спиртовое, молочнокислое и др.) сопровождается развитием микроорганизмов различного типа;
2. он обнаружил, что существуют микроорганизмы, которые могут жить только в отсутствие свободного кислорода (анаэробы);
3. изучал порчу пива и вина, вызываемую развитием нежелательных микроорганизмов (так называемые "болезни вина и пива");
4. изучал инфекционные болезни и их возбудителей (сибирская язва, куриная холера и др.). Предложил путь борьбы с этими заболеваниями - предохранительные прививки (введение вакцины);
5. заслуга Пастера - разработка предохранительных прививок от бешенства путем введения в организм ослабленной культуры возбудителя болезни.
Многие рекомендации Пастера, в частности прогрев до температур, уничтожающих микроорганизмы, но не влияющих на качества продукта (впоследствии получившей название пастеризации), широко применяются и сейчас в винодельческой, молочной и других отраслях пищевой промышленности.
Крупной вехой в развитии микробиологии было получение чистых культур микроорганизмов. Значительный вклад в решение этой проблемы внес немецкий ученый Роберт Кох.
Для работы с чистыми культурами м/о необходимо было разработать аппаратуру для стерилизации посуды и питательных сред для культивирования м/о и определения технологии этого процесса. В разработку таких методов большой вклад внесли Л.Пастер, Р. Кох, Тиндаль, Шамберлен. Разработка методов чистых культур позволила создать технологию процесса, основанных на жизнедеятельности м/о и способствовала получению стабильных продуктов.
В познание химизма процессов брожения большое значение имело изучение ферментов осуществляющих этот процесс; в конце 19 в. немецкие ученые братья Бухнеры показали, что брожение может проходить в отсутствие живых клеток дрожжей, под действием экстрактов дрожжевых клеток. Они предполагали, что процесс брожения вызывается одним ферментом. Русский ученый Лебедев усовершенствовал способ получения дрожжевого экстракта и показал, что в процессе брожения участвует не один, а целый ряд ферментов. Так, было установлено, что причиной брожения могут быть как сами живые клетки, так и ферменты, образуемые клеткой.
Большой вклад в развитие мировой микробиологии внес С.Н. Виноградский. Наряду с работами по микробиологии почвы, он изучал также анаэробные бактерии, разлагающие пектиновые вещества. Ученик Виноградского - В.Н. Омелянский исследовал процесс анаэробного разложения целлюлозы и образования микроорганизмами метана.
Во время первой мировой войны военные потребности оказали влияние на появление ряда новых производств: глицерин, получаемый ранее из животных жиров, стали получать путем микробного синтеза из сахара и мелассы (отхода сахарного производства); ацетон, необходимый для производства взрывчатых веществ, стали получать путем микробиологического синтеза на основе кукурузной муки или сахара.
В 1923 г . было организовано первое микробиологическое промышленное производство лимонной кислоты, затем были организованы производства молочной, глюконовой и некоторых других органических кислот.
Перед промышленностью нашей страны стояла задача перехода от кустарных производств к крупным. Омелянский В.Л., Николаев В.А. исследовали пекарские дрожжи и разрабатывали научные основы брожения теста.
Работы Королева С.А., Войткевича А.Ф. по микробиологии молока и молочных продуктов способствовали развитию этой отрасли производства.
На основе исследований В.Н. Шапошникова и его сотрудников было разработано микробиологическое производство молочной и масляной кислот, а также ацетона и бутилового спирта.
В 30-е годы в нашей стране было организовано производство микробиологическим путем некоторых ферментов и витаминов. Приоритетным достижением было открытие советскими учеными Надсоном Г.А. и Филипповым Г.С. ( 1925 г .) мутагенного действия рентгеновского излучения на микроорганизмы, с 40-х годов м/о стали объектом интенсивных генетических исследований.
В то время культивирование м/о осуществлялось в основном поверхностным способом, при котором м/о растут на поверхности среды. Лишь при производстве пекарских дрожжей, а затем - и органических кислот начали осуществлять аэробное глубинное культивирование. Новый этап в развитии микробиологической промышленности связан с началом производства антибиотиков. Вообще, открытие антибиотиков и организация их производства считается одним из важнейших достижений биологии ХХ века.
Опыт промышленного производства антибиотиков привел к резкому повышению значения технических наук в микробиологической промышленности, а также к тому, что м/о начали использоваться в качестве продуцентов ряда веществ, которые ранее получали из растительного и животного сырья, а также для получения некоторых принципиально новых продуктов.
Важным достижением промышленной явилась разработка теории и практическое внедрение непрерывного культивирования м/о. Этому предшествовали: разработка математической основы теории этого процесса, изучение основ регуляции роста м/о, способов воздействия на их обмен веществ, создание аппаратуры для контроля параметров культивирования.
С возникновением генной инженерии появилась возможность направленно создавать для промышленности м/о с заданными свойствами.
Следует отметить, что одной из характерных черт научно технического прогресса нашей эпохи является интеграция наук. Микробиология, обогатившаяся методами смежных наук - химии, физики, математики, биохимии, генетики смогли решить ряд актуальных проблем. В свою очередь, достижения микробиологии оказывают глубокое влияние на развитие смежных наук.
Таким образом, несведущий в микробиологии видит практическое значение м/о в первую очередь во вреде, который они причиняют человеку, животным, растениям. Этими болезнетворными (патогенными) микроорганизмами и их специфическими особенностями занимаются такие науки, как медицинская и ветеринарная микробиология, а также фитопатия. Роль м/о как полезных организмов существенно преобладает.
Микроорганизмы - это группа настолько маленьких живых организмов, что они не видны человеческим зрением. Их размер меньше 1 миллиметра, а, порою, намного меньше. Хотя встречаются в этой группе и относительно большие организмы, их даже можно рассмотреть при должном усердии. Изучением их всех занимается наука микробиология.
Представители микроорганизмов
В природе существуют десятки тысяч видов микроорганизмов, и это только те, о которых мы знаем. Они являются довольно разнообразными. Некоторые различаются средой обитания, другие - образом или условиями существования, третьи - строением. Так, практически все они одноклеточные, но встречаются среди них и многоклеточные, хоть и редко.
Все микроорганизмы можно поделить на 2 группы: безъядерные (прокариоты) и обладающие клеточным ядром (эукариоты).
Прокариоты - это одноклеточные живые организмы, не имеющие клеточного ядра. Иногда их называют доядерными, а в 20-ых веках именовали монерами, но сейчас этот термин не используется. Представителями прокариотов являются всего 2 домена живых организмов: бактерии и археи. Полагают, что существуют миллионы видов микроорганизмов, относящихся к этим доменам. Но найти то, что не видишь невооружённым взглядом, довольно сложно, поэтому на сегодняшний день известно около десятка-другого тысяч видов.
Микроорганизмы, относящиеся к домену Эукариоты, могут быть как многоклеточными, так и одноклеточными. Главная их особенность - наличие ядра в клетке, поэтому их также называют ядерными. К слову, практически все живые организмы, имеющиеся в природе, относятся к Эукариотам. Исключением являются бактерии, археи, и вирусы.
Микроорганизмы, обладающие клеточным ядром, не очень многочисленны. Их объединяются в одну группу - протисты, хотя входят туда не все ядерные микроскопические организмы.
Бактерии: описание и типы
Бактерии - это домен микроорганизмов (чаще всего одноклеточных), не имеющих ядра. В природе их существует огромное количество видов, сотни тысяч, и даже миллионы, вероятно.
Дело в том, что они настолько малы, что их довольно трудно находить, и уж тем более изучать. Описано лишь около десяти тысяч видов бактерий. Ну а их количество, понятное дело, даже не поддаётся исчислению. Но можно сказать, что практически все из них выполняют некую роль в природе, и обладают некими уникальными свойствами. И исходя из этих знаний, делят бактерий на различные типы, классы, семейства и рода.
Археи: описание и типы
Археи представляют собой домен одноклеточных живых организмов, не имеющих ядра и мембранных органелл. Исходя из особенностей видов этих микроорганизмов, делят их на 8 типов (6 основных и 2 предполагаемых). А каждый из типов, в свою очередь, делится на один или несколько классов архей, обладающих уникальными свойствами. Классы включают в себя семейства и роды архей.
Протисты: описание и типы
Протистами называют группу живых организмов, относящихся к домену Эукариоты (их клетки имеют ядро), и не входящих в состав животных, растений, грибов и хромистов. Создана она по "остаточному принципу". И, соответственно, включает в себя различные живые организмы, сильно отличающиеся друг от друга.
Роль микроорганизмов в природе
Микроскопические организмы встречаются практически везде, где имеется вода. Оптимальной температурой для них является 0-50 °C (сильно приблизительно), хотя могут они существовать и при более экстремальных температурах. Рекордно высокая температура для них, как и для всех живых существ, составляет 122 °C. Только стоит понимать, что такую температуру выдержит вовсе не каждый представитель данной группы живых существ. Каждый из видов обладает своими особенностями.
Основная роль микроорганизмов в природе заключается в осуществлении обмена веществ. А поскольку обитают они практически повсеместно, то роль эта очень велика. В большинстве случаев они являются редуцентами, то есть, перерабатывают остатки живых существ. Но иногда выполняют роль продуцентов, производя органические вещества из неорганических. А в силу того, что могут эти существа обитать там, где не выживут другие живые организмы, иногда они являются единственными продуцентами экосистем.
Для человека микроорганизмы могут являться как полезными, так и не очень. Например, благодаря им осуществляет самоочищение воды в различных водоёмах. А ещё они принимают участие в круговороте различных элементов: железа, фосфора, серы и других. Это явная польза, если и не прямая, то как минимум косвенная. Но также существует множество видов организмов, приносящих вред. Некоторые, к примеру, загрязняют водоёмы (если вспомнить, что другие их виды занимаются очищением, это можно счесть забавным). А некоторые вызывают порчу продуктов. А есть даже вредители, которые действуют не опосредованно, а прямо. Речь о патогенных микроорганизмах, или условно-патогенных. Они вызывают инфекционные заболевания.
Заключение
Таким образом, микроорганизмы представляют собой невидимые человеческим зрением живые организмы, обитающие практически везде (поскольку вода находится также практически везде), осуществляющие в природе важные функции, и приносящие человеку как вред, так и пользу.
Микрооргани́змы, (микро́бы) — собирательное название группы живых организмов, которые слишком малы для того, чтобы быть видимыми невооружённым глазом (их характерный размер — менее 0,1 мм). В состав микроорганизмов входят как безъядерные (прокариоты: бактерии, археи), так и эукариоты: некоторые грибы, протисты, но не вирусы, которые обычно выделяют в отдельную группу. Большинство микроорганизмов состоят из одной клетки, но есть и многоклеточные микроорганизмы, точно также как и есть некоторые одноклеточные макроорганизмы, видимые невооружённым взглядом, например Thiomargarita namibiensis, представители рода Caulerpa (являются гигантскими поликарионами). Изучением этих организмов занимается наука микробиология.
Содержание
Общие сведения
Повсеместная распространенность и суммарная мощность метаболического потенциала микроорганизмов определяет их важнейшую роль в круговороте веществ и поддержании динамического равновесия в биосфере Земли.
Среда обитания
Микроорганизмы обитают почти повсеместно, где есть вода, включая горячие источники, дно мирового океана, а также глубоко внутри земной коры. Они являются важным звеном в обмене веществ в экосистемах, в основном выполняя роль редуцентов, но в некоторых экосистемах они — единственные производители биомассы — продуценты.
Микроорганизмы, обитающие в различных средах, участвуют в круговороте серы, железа, фосфора и других элементов, осуществляют разложение органических веществ животного, растительного происхождения, а также абиогенного происхождения (метан, парафины), обеспечивают самоочищение воды в водоемах.
Впрочем, не все виды микроорганизмов приносят человеку пользу. Весьма многочисленное количество видов микроорганизмов является условно-патогенной или патогенной для человека и животных. Некоторые микроорганизмы вызывают порчу сельскохозяйственной продукции, обедняют почву азотом, вызывают загрязнение водоемов, накопление в продуктах питания ядовитых веществ (например, микробных токсинов).
Микроорганизмы отличаются хорошей приспособляемостью к действию факторов внешней среды. Различные микроорганизмы могут расти при температуре от −6° до +50—75°. Рекорд выживаемости при повышенной температуре поставили археи, некоторые изученные культуры которых растут на питательных средах свыше 110 °C, например, Methanopyrus kandleri (штамм 116) растёт при 122 °C, рекордно высокой температуре для всех известных организмов [1] .
В природе среда обитания с такой температурой существует под давлением в горячих вулканических источниках на дне океанов (Черные курильщики).
Известны микроорганизмы, процветающие при гибельных для многоклеточных существ уровнях ионизирующего излучения, в широком интервале значений рН, при 25 % концентрации хлорида натрия, в условиях различного содержания кислорода вплоть до полного его отсутствия (Анаэробные микроорганизмы).
В то же время, патогенные микроорганизмы вызывают болезни человека, животных и растений.
Наиболее общепризнанные теории о происхождении жизни на Земле предполагают, что протомикроорганизмы были первыми живыми организмами, появившимися в процессе эволюции.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
1. Сыроварение
Сыр — пищевой продукт, получаемый из сыропригодного молока с использованием свёртывающих молоко ферментов и молочнокислых бактерий или путём плавления различных молочных продуктов и сырья немолочного происхождения с применением солей-плавителей.
ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА СЫРА
В общем виде процесс производства сычужных сыров можно представить следующей схемой:
• подготовка молока к переработке;
• свертывание молока; В качестве бактериальной закваски используются различные микроорганизмы:
(Lac. lactis, Leu. lactis и др .);
(Lac. diacetylactis, Leu. cremoris и др .);
(Str. thermophylus, Lbm. bulgaricum и др .);
Бактерии формирующие вкус и
запах сыров ( Pr . schermani и др.)
Для свертывания молока используются
Сычужный фермент из желудков телят –химозин и пепсин.
Протеазопрепараты из грибов М ucor mihia , Mucor pusillus – рекомбинантный химозин.
Сок фигового дерева, папаин, бромилин (из ананаса), рецин (из масла семян кастора), сок цветов кардамона.
• обработка сгустка и сырного зерна;
• формование и прессование сыра;
• подготовка сыра к реализации (фасование, маркировка, упаковка и транспортировка);
Цель созревания молока — улучшение его как среды для развития микрофлоры заквасок и молокосвертывающих ферментов.
2. Использование микроорганизмов для получения кормового белка и микробной биомассы
Производство микробной биомассы - самое крупное микробиологическое производство. Микробная биомасса может быть хорошей белковой добавкой для домашних животных, птиц и рыб. Микроорганизмы можно выращивать и на других питательных средах: на газах, нефти, отходах угольной, химической, пищевой, винно-водочной, деревообрабатывающей промышленности.
В качестве продуцентов белка - бактерии, которые отличаются высокой скоростью роста и содержат в биомассе до 80% белка. Бактерии хорошо поддаются селекции, что позволяет получать высокопродуктивные штаммы. Их недостатками являются трудная осаждаемость, обусловленная малыми размерами клеток, значительная чувствительность к фаговым инфекциям и высокое содержание в биомассе нуклеиновых кислот.
Следующую группу продуцентов белка составляют грибы. Грибной мицелий богат белковыми веществами, которые по содержанию незаменимых аминокислот ближе всего к белкам сои. Вместе с тем белок грибов богат лизином, основной аминокислотой, недостающей в белке зерновых культур.В качестве субстрата грибами используются глюкоза и другие питательные вещества, а общим источником азота служат аммиак и аммонийные соли.
Источниками белковых веществ могут служить и водоросли. При фототрофном способе питания и образования биомассы они используют углекислый газ атмосферы. Белок водорослей пригоден не только для кормовых, но и пищевых целей. Хорошими продуцентами белка являются рясковые, которые накапливают протеина до 45% от сухой массы, а также до 45% углеводов.
В Институте микробиологии Белоруссии разработан метод глубинного культивирования мицелия базидиального трутового гриба Daedaleopsis confragasa на средах с молочной сывороткой.
Институт микробиологии и вирусологии Казахстана рекомендует в качестве белковой добавки к бедным кормам кормовые дрожжи Candida , выращенные на разваренной зерновой дерти, муке или других субстратах.
Микроорганизмы в качестве источников кормового белка имеют ряд преимуществ по сравнению с растительными и даже животными организмами:
1. Они отличаются высоким (до 60% сухой массы) и устойчивым содержанием белков, тогда как в растениях концентрация белковых веществ значительно варьирует в зависимости от условий выращивания, климата, погоды, типа почвы, агротехники и др.;
2. Наряду с белками в микробных клетках образуются и другие ценные в питательных отношениях вещества: легкоусвояемые углеводы, липиды с повышенным содержанием ненасыщенных жирных кислот, витамины, макро- и микроэлементы;
4. Микробные клетки способны синтезировать белки из отходов сельскохозяйственного производства и промышленности и, таким образом, позволяют одновременно решать другую важную проблему – утилизацию этих отходов в целях охраны окружающей среды;
5. Они способны очень быстро наращивать белковую массу .
следующие типы биомассы микроорганизмов:
• энзиматически активная биомасса – биомасса хлебопекарских дрожжей, заквасок молочнокислых микроорганизмов и бактериальные удобрения;
• биоинсектициды – биомасса энтомопатогенных бактериальных, грибных и вирусных препаратов;
• вакцины – биомасса микроорганизмов, предназначенная для создания активного иммунитета в организме привитых людей или животных.
3. Производство пробиотиков:
Пробиотики - препараты, содержащие живые микроорганизмы, относящиеся к нормальной, физиологически и эволюционно обоснованной флоре кишечного тракта. Они положительно влияют на организм хозяина, способствуют восстановлению пищеварения, биологического статуса, иммунного ответа, повышают эффективность вакцинаций. При их применении снижаются заболеваемость, количество фармакологических обработок и связанные с ними материальные издержки. К числу наиболее известных пробиотиков относятся молочно-кислые бактерии, бифидобактерии, стрептококки. Пребиотики - субстраты, стимулирующие естественную микрофлору, которые в норме поступают в организм животных и птицы в составе рациона.
Пробиотические препараты можно разделить на несколько основных групп: Дрожжи и продукты их жизнедеятельности являются источником легкоусвояемого полноценного по составу микробного белка, витаминов, имеют низкую себестоимость при производстве, их можно вводить в состав кормов, подвергающихся термической обработке и гранулированию. Пробиотики, включающие споровые микроорганизмы, чаще В. subtilis. Количество антибиотиков, продуцируемых аэробными спорообразующими бактериями рода Bacillus, приближается к 200, а видов В. subtilis около 70. В. subtilis используют в промышленности при производстве антибиотиков класса полимиксины.
По численности и физиологической значимости преобладают бифидо- и лактобактерии. Лактобактерии - аэротолерантные анаэробы, бифидобактерии - облигатные анаэробы. В норме они заселяют слои, прилежащие к клеткам ворсин в нижних отделах тонкого и в толстом отделах кишечника.
К молочнокислым бактериям, широко используемым для производства пробиотиков, относятся молочнокислые стрептококки и лактобактерии.
В молочной промышленности для изготовления различных продуктов из молочнокислых стрептококков наиболее часто применяют мезофильные стрептококки S. lactis и S. cremoris
4. Промышленное производство микробных инсектицидов
Сегодня известно более ста штаммов Bacillus thuringiensis, составляющих три патотипа:
-патотип А – патогены чешуекрылых ( Lepidoptera ) (плодожорки, листовертки, шелкопряды, моли и др.)
патотип В – патогены двукрылых ( Diptera ) (мошки, мухи, комары и др.)
патотип С – патогены жесткокрылых ( Coleoptera ) (колорадский жук).
Сегодня наиболее широко в борьбе с вредителями сада и леса применяются биопрепараты, созданные на основе кристаллообразующих бактерий из групп Bacillus thuringiensis, var. thuringiensis и Bacillus thuringiensis, var. kurstaki.
В отличие от бактерий и вирусов грибы проникают в тело насекомого не через пищеварительный тракт, а непосредственно через кутикулу.
Грибы могут заражать насекомых в фазе куколки и имаго, которые обычно этим путем не поражаются другими видами микроорганизмов.
Принцип действия препарата заключается в свойстве спор гриба Beauveria bassiana, соприкасаясь с хитиновым покровом насекомого, прорастать вглубь его тела. Проникнув внутрь, гриб разрастается по всему телу вредителя и отравляет его токсинами. После гибели насекомого на поверхности его тела образуются споры, способные заразить здоровые особи.
Действующее вещество: споры гриба Beauveria bassiana в количестве не менее 2•10 9 КОЕ в 1 мл препарата.
5. Промышленное производство микробных фунгицидов
По цели применения фунгицидные вещества
подразделяют на:
препараты для обработки почвы;
препараты для обработки растений
фунгициды для обработки
во время вегетации;
Фунгицидные препараты применяют несколькими способами.
Протравливание. Опрыскивание и опыливание. Внесение в почву
Биопрепарат под названием Ампеломицин создан на основе гриба Ampelomyces quisqualis. Преимущественно используется садоводами против мучнистой росы.
Микосан - Позволяет защищать плодовоовощные культуры от грибков, бактерий и вирусов. Механизм действия основывается на проникновении грибов в клетки растений и уничтожении пораженных патогенами клеток с возбудителями заболеваний.
Гриб рода Триходерма (Trichoderma lignorum) применяют в профилактике корневых гнилей. Он подавляет развитие фитопатогенов прямым паразитированием, конкуренцией за субстрат, а также выделением биологически активных веществ, которые угнетают размножение большинства видов возбудителей грибных заболеваний.
Глиокладин создан на основе грибов Gliocladium virens. Эффективно применяется против корневой гнили.
6. Производство микробных полисахаридов (ксантаны, декстраны, фруктаны)
Полисахариды – это полимеры, включающие не менее 11 мономерных единиц, также их называют гликанами. Они являются природными полимерами, которые состоят из моносахаров, составляют большую часть природных углеводов. Полисахариды микробов отличаются огромным разнообразием и часто являют собой систематико-идентификационную характеристику.
В зависимости от состава мономеров (одинакового и различного) делятся на гомополисахариды и гетерополисахариды;
от характера локализации — на внутриклеточные (полисахариды цитоплазмы, мембран и клеточных стенок) и внеклеточные (полисахариды капсул, чехлов и свободной слизи).
Микробные полисахариды, имеющие промышленную ценность:
Ксантан Xanthomonas campestris
Альгинат Pseudomonas aeruginosa , Azotobacter vinelandii
Курдлан Alcali genes
Склероглюкан Sclerotium glucanicum , S . delphinii , S . rolfsii
Пуллулан Pullularia pullulans
Декстран Acetobacter sp., Leconostoc mesenteroides, Leuconostoc dextranicum, Streptococcus mutants
Для получения декстранов используют штаммы Leuconostoc mesenteroides .
Ксантан, продуцируемый Xanthomonas campestris , выпускают под названиями: биополимер Хс, келцан, ксантан, келтрол.
Кроме растений, фруктаны могут синтезироваться рядом бактерий. Фруктан-синтезирующие штаммы есть среди Bacillus , Streptococus , Pseudomonas , Erwinia и Actinomyces .
7. Микробиологические методы производства аминокислот и органических веществ
Первичные метаболиты - низкомолекулярные соединения, необходимые для роста микробов: одни из них являются строительными блоками макромолекул, другие - участвуют в синтезе коферментов. Среди наиболее важных для промышленности первичных метаболитов можно выделить аминокислоты, органические кислоты, нуклеотиды и витамины.
Микробный синтез аминокислот основан на культивировании строго определенного продуцента целевой кислоты в среде заданного состава при строго определенных параметрах ферментации. Продуцентами являются штаммы бактерий, полученные мутантной селекцией или с помощью методов генной инженерии. Бактерии-мутанты, с одной стороны, утратили способность самостоятельно синтезировать некоторые вещества, а с другой стороны, приобрели способность к сверхсинтезу целевой аминокислоты.
Технология получения аминокислот базируется на принципах ферментации продуцентов и выделения первичных метаболитов, т. е. размножают маточную культуру вначале на агаризованной среде в пробирках, затем - на жидкой среде в колбах, инокуляторах и посевных аппаратах, а затем - в основных ферментаторах.
Глутаминовая кислота - это первая аминокислота, полученная микробиологическим путем. Глутаминовая кислота синтезируется исключительно культурами Corynebacterium glutamicum и Brevibacterium flavum. Субстратами для ее получения являются глюкоза и уксусная кислота.
8. Производство бактериальных удобрений.
Отечественная промышленность выпускает два вида препаратов клубеньковых бактерий: нитрагин и ризоторфин. Оба препарата производятся на основе активных жизнеспособных клубеньковых бактерий из рода Rhizobium . Эти бактерии в симбиозе с бобовыми культурами способны фиксировать свободный азот атмосферы, превращая его в соединения, легкоусвояемые растением.
Бактерии, находящиеся в клубеньках, синтезируют ферментную систему с нитрогеназной активностью, восстанавливающую молекулярный азот до аммиака. Ассимиляция аммиака происходит, в основном, путем вовлечения его в ряд ферментативных превращений, приводящих к образованию глутамина и глутаминовой кислоты, идущих в дальнейшем на биосинтез белка.
Отечественная промышленность выпускает два вида нитрагина: почвенный и сухой. Более ᴨерсᴨективна технология производства сухого нитрагина. Сухой нитрагин – порошок светло-серого цвета.
Азотобактерин – бактериальное удобрение, содержащее свободноживущий почвенный микроорганизм Azotobacter chroococcum . Культуру микроорганизма выращивают методом глубинного культивирования на среде, содержащей те же компоненты, что и при культивировании клеток Rhizobium . Дополнительно вводят только сульфаты железа и марганца, а также сложную соль молибденовой кислоты.
Фосфобактерин – бактериальное удобрение, содержащее споры микроорганизма Bacillus megaterium var. phosphaticum . Представляет собой порошок светло-серого или желтоватого цвета. Бактерии обладают способностью превращать сложные фосфорорганические соединения и трудноусвояемые минеральные фосфаты в доступную для растений форму.
приготовления бактериального удобрения более подробно. Весь цикл состоит из 5 этапов (приготовление инокулята, Приготовление среды, Ферментация, Сушка, Фасовка и выпуск продукта ).
9. Производство микробных ферментов
Ферменты (энзимы) (от лат. fermentum - закваска) - это белки, выполняющие роль катализаторов в живых организмах. Основные функции ферментов - ускорять превращение веществ, поступающих в организм и образующихся при метаболизме.
Группы ферментов: Амилолитические (α-амилаза, β-амилаза, глюкоамилаза) - грибы рода Aspergillus и Rhizopus ;
Протеолитические (гидролазы, образуют класс пептидгидролаз) - штаммы бактерии рода Bacillus , протеолитических ферментовмикроскопические грибы рода Aspergillus , Rhizopus , Penicillium , Strepyomyces , Pseudomonas и Mycor
Пектолитические (пектиназы делятся на два вида — гидролазы и трансэлиминазы) - бактерии рода Clostridium и Bacillus и микроскопические грибы рода Aspergillus , Fusarium и Penicillium ;
Целлюлолитические ферменты
( анаэробные бактерии рода Clostridium , а также микроскопические грибы рода Aspergillus , Trichoderma , Fusarium , Cellulomonas , Geotrichum ).
Производство микробных ферментов ведется: Глубинным методом и Поверхностным методом.
Микроорганизмы представляют собой важное звено в обмене веществ в экосистеме. Они могут находиться в различных сферах обитания, особенно там, где имеется вода. Было проведено множество исследований о развитии микроорганизмов и их влиянии на нашу жизнь. Стоит отметить, что существует два ключевых вида микробов – полезные и вредные. Полезные микроорганизмы помогают регулировать правильное функционирование организма. В теле человека заложено около 90 миллиардов хороший бактерий для улучшения здоровья и поддержания иммунитета. Это примерно два килограмма полезных бактерий, которые необходимы каждому из нас.
У вредных микроорганизмов задача стоит другая – они всячески пытаются подавить здоровый организм, вызвав при этом аллергическую реакцию на животных, предметы, продукт или средство. Согласитесь, что бóльшую часть своей жизни мы проводим в помещениях, где с нами соседствует несчетное количество вредных бактерий и грибов. О их существовании уже давно известно, но только нет точного определения и разновидностей этих организмов. Учёными обнаружено более 100 000 видов бактерий, грибов и крохотных клещей, обитающих в комочках домашней пыли.
Известно, что в 1м³ воздуха жилых помещений насчитывается порядка 20 тысяч микроорганизмов – это бактерии, споры и клетки грибов, а также микроскопические водоросли. Но это ещё не всё: тысячи видов микроскопических организмов прячутся в одежде, ванной, на кухне и в наших постелях. К сожалению, полностью избавиться от домашних "вредителей" невозможно, но в наших силах повлиять на их состав, а для этого необходимо знать, какие факторы формируют сообщество домашних микроорганизмов.
Вернемся к полезным микробам. Кроме человеческого организма они также хорошо влияют на работу селькохозяйственных культур. Специализированные микробы, разработанные людьми, широко используются и в этой области. Благодаря искусственно полученным микробам аграрии могут повышать количество доступных для растений нутриентов путем добавления азотфиксирующих бактерий к своим культурам, а также используют особые симбиотические грибки. До появления искусственно полезных микроорганизмов ученые могли лишь наблюдать и изучать микробные виды, которые легко культивировать в лаборатории с использованием традиционных подходов, составляющие лишь крошечную часть от микробного мира. Однако сегодня с помощью новых методов в разработке микробных технологий, они могут исследовать гены микроорганизмов путем секвенирования, а также изучать их функциональность, используя высокопроизводительные методы скрининга для поиска микробов с определенным набором атрибутов. Кроме того, возможна и генная инженерия микроорганизмов, которая позволит не только выводить новые организмы с заранее заданным набором характеристик, но и буквально создавать совершенно новый вид микробов, полезных для окружающей среды.
Читайте также: