Психрофільні мікроорганізми та їх використання
Информация - Биология
Другие материалы по предмету Биология
Реферат на тему:
Психрофільні мікроорганізми та їх використання
Вступ
В даному рефераті мова піде про психрофільні мікроорганізми, що широко представлені в тваринному світі. До них належать представники про та еукаріотів, а також багато видів грибів, дріжджів та навіть комах і хребетних. В останні роки вплив даних мікроорганізмів широко вивчається оскільки область їх застосування досить різноманітна, від харчової промисловості до генної інженерії. Дослідженням даного питання займаються по всьому світу: в Індії, Росії, Японії, США, Канаді, Норвегії, Україні та інших країнах. Це повязано не тільки з науковою цікавістю, а насамперед, через можливість використання психрофільних організмів в умовах холодного, та помірного клімату, де температура опускається нижче 0С. Останні дослідження у галузі генетики виявили амінокислотні послідовності білків, що знаходяться і являються структурною складовою психрофілів та їх ферментів, що дозволяє проаналізувавши дану інформацію, виявити які конкретні гени відповідають за стійкість до досить низьких температур. Це в свою чергу призводить до використання таких особливостей в багатьох різних сферах, зокрема і в сільському господарстві, яке кожний рік зазнає втрат через морози. Також можливе використання можуть набути антибіотики виділені з психрофілів, так як вони ще не використовувались людьми, оскільки патогенні мікроорганізми не мали можливості пристосуватися оскільки вони раніше не були відомі, і виділяли їх вкрай рідкі види що зустрічаються тільки в Антарктиці.
Не дивлячись на важливість психрофільних організмів, вони вивчені вкрай недостатньо, оскільки сповільнене зростання робить їх незручними лабораторними обєктами. Саме тому у даній роботі я намагатимусь дати уявлення про те якими особливостями вони володіють, і як ці особливості впливають на їх подальше застосування у сферах науки та техніки.
1. Основні чинники довкілля, що впливають на мікроорганізми. Вплив гідростатичного тиску
Вплив довкілля на живі організми включає ряд чинників, які обумовлюють фенотипічні особливості кожного виду і мікроорганізмів зокрема. До таких чинників відносяться:
- Гідростатичний тиск
- Сонячна активність
- Значення рН
- Кількість кисню
- Температура
1.1 Вплив гідростатичного тиску
Бактерії відносно мало чутливі до зміни гідростатичного тиску. Підвищення тиску до деякої межі не позначається на швидкості росту звичайних наземних бактерій, але врешті-решт починає перешкоджати нормальному зростанню і діленню. Життєдіяльність деяких бактерій пригнічується вже при 100 атм, але підвищення тиску до 200 атм навіть стимулює зростання бактерій таких як Е. coli. Слід зазначити, що різні процеси клітинного метаболізму різною мірою чутливі до підвищення тиску. Проте при тиску в 400 атм Е.coli починає утворювати нитчасті клітини, зростання яких сповільнене. При тиску в 1000 атм за 48ч гинуло 90% клітин, а через 5 7 діб спостерігали їх повну загибель.
Барофільні бактерії розвиваються краще при тиску вищому, ніж тиск на земній поверхні, причому оптимальні значення тиску для різних штамів неоднакові. Зниження тиску наводить до уповільнення зростання таких штамів і порушення процесів ділення. При цьому утворюються ниткоподібні клітини.
Баротолерантні та барофільні бактерії зазвичай психрофільні, оскільки температура в глибинах океану низька. Підвищення тиску, так само як пониження температури, знижує текучість ліпідного біошару мембран. У глибоководних бактерій збереження оптимальної текучості мембран забезпечується своєрідним жирнокислотним складом їх ліпідів. Ці ліпіди характеризуються значним вмістом (до 20%) довголанцюгових поліненасичених жирних кислот, причому при підвищенні тиску вміст цих кислот зростає.
Поліенові кислоти мають відносно низьку температуру плавлення і відповідно не замерзають при значному підвищенні тиску. У складі мембран більшості вивчених бактерій подібні жирні кислоти не зустрічаються. При тиску, який значно нижче атмосферного, життєздатність бактерій зазвичай не порушується, проте при падінні тиску неминуче зменшується вміст в середовищі О2, Н2, С02 і інших газоподібних речовин, що може значно впливати на зростання бактерій.
В умовах глибокого вакууму субстрат висихає і життя неможливе[1].
1.2 Вплив сонячної активності і освітлення
Істотним чинником, що впливає на фізичні умови проживання організмів на Землі, є сонячна активність. Її зміна впливає на інтенсивність електромагнітного випромінювання Сонця. Короткохвильове випромінювання майже повністю поглинається у верхніх шарах атмосфери, впливаючи на стан іоносфери Землі і на фонові електромагнітні поля на поверхні Землі. Встановлений непрямий вплив сонячної активності на взаємодію патогенних мікроорганізмів з їх господарями. Наприклад, прослідивши звязок між проходженням сонячних плям через центральний меридіан Сонця, посиленням південно-західних вітрів і частотою виявлення збудника чуми в Ілі-Карательському межиріччі виявлено, що викликані змінами сонячної активності північно-західні вітри приносять значне пониження температури повітря; це, у свою чергу, призводить до посилення процесів обміну речовин в організмі звірів і підвищу