Geum.ru

Инновационный евразийский университет

Вид материалаДокументы

Содержание


Опорные конспекты лекций
Тематический план лекций
Подобный материал:
  1   2   3





МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН


ИННОВАЦИОННЫЙ ЕВРАЗИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


Научно-образовательный комплекс

по специальности 050701 «Биотехнология»


опорные конспекты лекций

по дисциплине
«Микробиология и вирусология»

для студентов 2 курса

специальности 050701 «Биотехнология»


ПАВЛОДАР 2008 год


УТВЕРЖДЕНО

Директор Инженерной Академии

д.вет.н., профессор____________ Е.Б. Никитин

“___” _______________ 2008г.


Автор: к.вет.н. доцент Т.И. Урюмцева


Кафедра «Прикладная биотехнология»
ОПОРНЫЕ КОНСПЕКТЫ ЛЕКЦИЙ

по дисциплине

«Микробиология и вирусология»

для студентов специальности 050701 «Биотехнология»

для очной формы обучения

на базе общего среднего образования


Разработаны на основании Государственного общеобязательного стандарта образования Республики Казахстан 3.08.327-2006 «Образование высшее профессиональное. Бакалавриат. Специальность 050701 – Биотехнология», а также на основании типовой учебной программы по дисциплине «Микробиология и вирусология» (Алматы 2005).


Рассмотрены на заседании кафедры «Прикладная биотехнология»

Протокол № ___ от ________ 2008 г.

Зав. кафедрой «Прикладная биотехнология»

к.т.н., профессор _____________ М.С. Омаров


Утверждены на заседании научно-методического совета Инженерной Академии и рекомендованы к изданию

Протокол №___ от ________2008 г.


Председатель НМС ИА

к.т.н., профессор._____________ Е.К. Ордабаев


Согласовано:

Начальник ИМО

к.п.н., профессор.___________ Н.М..Ушакова


Сдано в медиатеку ИнЕУ __________________

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ


№
Темы лекций
Кол-во

часов

1
Введение в микробиологию
2

2
Метаболизм микроорганизмов
4

3
Влияние на микроорганизмы факторов внешней среды
2

4
Понятие об инфекционном процессе
2

5
Генетика микроорганизмов
2

6
Введение в вирусологию
2

7
Генетика вирусов
2

Итого:
16


1. Введение в микробиологию


Микробиология в настоящее время по праву может считаться одной из основных дисциплин биологии, поскольку без знания особенностей микроорганизмов нельзя понять всего многообразия жизни на Земле, условий ее появления и эволюции. Огромное значение имело и продолжает иметь исследование микроорганизмов для развития таких наук, как биохимия, молекулярная биология, генетика, биофизика, экология и ряд других.

Возникновение и быстрое развитие биотехнологии, приобретающей все большее значение в народном хозяйстве, базируется прежде всего на использовании микроорганизмов как продуцентов множества полезных веществ, как-то: кормового белка, многих ферментов, антибиотиков, стероидных препаратов, аминокислот, витаминов и других. Возможности микроорганизмов в этом отношении чрезвычайно велики. На использовании микроорганизмов основаны методы генетической инженерии, позволяющие создавать новые штаммы, обладающие полезными свойствами и образующие ряд важных веществ.

Вместе с тем остается необходимым изыскание эффективных способов борьбы с некоторыми микроорганизмами, вызывающими заболевания человека, животных и растений, а также порчу промышленных изделий и нежелательные изменения в окружающей среде. Таким образом, круг проблем, требующих интенсивного и глубокого изучения свойств микроорганизмов, весьма широк и может быть решен лишь усилиями специалистов разного профиля, но хорошо знакомых также с биологией этих мельчайших живых существ.

Бактерии относятся к прокариотам (надцарство Procaryotae), т.е. доядерным организмам, поскольку у них имеется примитивное ядро без оболочки, ядрышка, гистонов, а в цитоплазме отсутствуют высокоорганизованные органеллы (митохондрии, аппарат Гольджи, лизосомы и др.).

Бактерии делятся на два царства: эубактерии и архебактерии.

Принадлежность к определенному роду и виду определяют морфологические характеристики и тинкториальные свойства.

Выделяют три основные формы бактерий.

1. К сферическим бактериям относят: микрококки, диплококки, стрептококки, стафилококки и сарцины.

Сферические формы (кокки) - шаровидные бактерии размером 0,5 - 1,0 мкм; по взаимному расположению клеток различают микрококии, диплококки, стрептококки, тетракокки, сарцины и стафилококки.

Микрококки (лат. малый) - отдельно расположенные клетки или в виде «пакетов». Диплококки (лат. двойной) - располагаются парами, так как клетки после деления не расходятся.

Стрептококки (от греч. streptos - цепочка) - клетки округлой или продолговатой формы, составляющие цепочку вследствие деления клеток в одной плоскости и сохранения связи между ними в месте деления.

Сарцины (от лат. sarcina - связка, тюк) - располагаются в виде пакетов из 8-и и более кокков, так как они образуются при делении клетки в трех взаимно перпендикулярных плоскостях.

Стафилококки (от. греч. staphyle - виноградная гроздь) - кокки расположенные в виде грозди винограда в результате деления в различных плоскостях.

2. Палочковидные бактерии различаются по размерам, форме концов клетки и взаимному расположению клеток. Длина клеток варьирует от 1,0 до 8,0 , толщина от 0,5 до 2,0 мкм. Палочки могут быть правильной (кишечная палочка) и неправильной (коринебактерии) формы, в том числе ветвящиеся, например актиномицеты. Слегка изогнутые палочки называют вибрионами (холерный вибрион). Большинство палочковидных бактерий располагаются беспорядочно, так как после деления клетки расходятся.

3. К извитым формам относят спирохеты, спириллы и вибрионы.

Риккетсии - мелкие грамотрицательные палочковидные бактерии (0,3 - 2,0 мкм), облигатные внутриклеточные паразиты. Размножаются делением в цитоплазме, а некоторые - ядре инфицированных клеток. Обитают в организме членистоногих (вшей, блох, клещей), которые являются их хозяевами или переносчиками. Форма и размер риккетсий могут изменяться (клетки неправильной формы, нитевидные) в зависимости от условий роста. Структура риккетсии не отличается от таковой грамотрицательной бактерии.

Хламидии - относятся к облигатным внутриклеточным кокковым грамотрицательным (иногда грамвариабельным) бактериям. Вне клеток хламидии имеют сферическую форму (0,3 мкм), метаболически неактивны и называются элементарными тельцами.

Микоплазмы - мелкие бактерии (0,15 - 1,0 мкм), окруженные цитоплазматической мембраной и не имеющие клеточной стенки. Из-за отсутствия клеточной стенки микоплазмы осмотически чувствительны. Имеют разнообразную форму: кокковидную, нитевидную, колбовидную. Эти формы видны при фазово-контрастной микроскопии чистых культур микоплазмы. Патогенные микоплазмы вызывают хронические инфекции - микоплазмозы.

Актиномицеты - ветвящиеся, нитевидные или палочковидные грамположительные бактерии. Свое название (от греч. actis - луч, mykes - гриб) они получили в связи с образованием в пораженных тканях друз - гранул из плотно переплетенных нитей в виде лучей, отходящих от центра и заканчивающихся колбовидными утолщениями. Актиномицеты могут делиться путем фрагментации мицелия на клетки, похожие на палочковидные и кокковидные бактерии. На воздушных гифах актиномицетов могут образовываться споры, служащие для размножения. Споры актиномицетов обычно нетермостойки.

Общую филогенетическую ветвь с актиномицетами образуют так называемые нокарднеподобные (нокардиоформные) актиномицеты - собирательная группа палочковидных, неправильной формы бактерий. Их отдельные представители образуют ветвящиеся формы. К ним относят бактерии родов Corynebacterium, bdycobacterium, Hocardia и др.

Нокардиоподобные актиномицеты отличаются наличием в клеточной стенке сахаров арабинозы, галактозы, а также миколовых кислот и больших количеств жирных кислот. Миколовые кислоты и липиды клеточных стенок обусловливают кислотоустойчивость бактерий, в частности, микобактерий туберкулеза и лепры (при окраске по Цилю-Нельсену они имеют красный цвет, а некислотоустойчивые бактерии и элементы ткани, мокроты - синий цвет).

Извитые формы - спиралевидные бактерии, например спириллы, имеющие вид штопорообразно извитых клеток. К патогенным спириллам относится возбудитель содоку (болезнь укуса крыс). К извитым также относятся кампилобактеры, хеликобактеры, имеющие изгибы как у крыла летящей чайки; близки к ним и такие бактерии, как спирохеты.

Спирохеты - тонкие, длинные, извитые (спиралевидной формы) бактерии, отличающиеся от спирилл подвижностью, обусловленной сгибательными изменениями клеток. Спирохеты имеют наружную мембрану клеточной стенки, окружающую протоплазматический цилиндр с цитоплазматической мембраной. Под наружной мембраной клеточной стенки (в периплазме) расположены периплазматические фибриллы (жгутики), которые как бы закручиваясь вокруг протоплазматического цилиндра спирохеты, придают ей винтообразную форму (первичные завитки спирохет). Фибриллы прикреплены к концам клетки и направлены навстречу друг другу. Другой конец фибрилл свободен. Число и расположение фибрилл варьируют у разных видов. Фибриллы участвуют в передвижении спирохет, придавая клеткам вращательное, сгибательное и поступательное движение. При этом спирохеты образуют петли, завитки, изгибы, которые названы вторичными завитками.

Спирохеты плохо воспринимают красители. Их окрашивают по методу Романовского-Гимзы или серебрением, а в живом виде исследуют с помощью фазовоконтрастной или темнопольной микроскопии.

Лептоспиры (род Leptospira) имеют завитки неглубокие и частые - в виде закрученной веревки. Концы этих спирохет изогнуты наподобие крючков с утолщениями на концах. Образуя вторичные завитки, они приобретают вид букв S или С; имеют 2 осевые нити. Патогенный представитель L. interrogates вызывает лептоспироз.

Отличия прокариот от эукариот:

Эукариоты -
  1. многоклеточные с выраженной дифференциацией клеток и тканей организмы;
  2. одноклеточные с незначительной дифференцировкой органоидов;
  3. протисты – водоросли, грибы, простейшие;
  4. имеют истинное ядро.

Прокариоты – бактерии, цианобактерии (сине-зеленые водоросли) и актиномицеты, не имеющие истинного ядра, а обладающие примитивным ядерным аппаратом.

Бактериальная клетка состоит из клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, цитоплазмы с включениями и ядерного аппарата, называемого нуклеоидом. Имеются другие структуры: мезосома, хроматофоры, тилакоиды, вакуоли, включения полисахаридов, жировые капельки, капсула (микрокапсула, слизь), жгутики, пили. Некоторые бактерии способны образовывать споры.
1- клеточная стенка;

2- цитоплазматическая мембрана;

3- цитоплазма;

4- нуклеоид;

5- мезосома;

6- периплазматическое пространство;

7- включения;

8- рибосома;

9- капсула;

10- микрокапсула;

11- жгутик;

12- плазмида;

13- донорная ворсинка;

14- фимбрии (реснички);

15- перемычки в периплазматическом пространстве



Структуру и морфологию бактерий изучают с помощью различных методов микроскопии: световой, фазово-контрастной, интерференционной, темнопольной, люминесцентной и электронной


2. Метаболизм микроорганизмов


В результате многочисленных химических реакций, составляющих в совокупности обмен веществ или метаболизм, происходят рост, развитие и размножение клетки. Основные принципы обмена веществ организма - питание и дыхание. Под питанием подразумевается поступление и усвоение пищи (ассимиляцию). Питательные вещества сначала расщепляются на более простые (распад) и из низкомолекулярных соединений синтезируются сложные клеточные вещества.

Дыхание организма включает процессы расщепления и окисления органических веществ (диссимиляция), которые сопровождаются освобождением энергии, необходимой для жизни и осуществление синтетических процессов (синтеза). Это энергетический обмен. Одно и то же вещество может служить источником энергии и строительным материалом.

Питание и дыхание, противоположные процессы, которые представляют сложный комплекс разнообразных превращений веществ и энергии и находится тесной взаимосвязи и взаимозависимости и обусловливают жизнедеятельность организма.

Элементы питания внутри клетки участвуют в разнообразных химических реакциях, что обусловливают обмен веществ в организме, т.е метаболизм.

Метаболизм представляют собой совокупность процессов, состоящих анаболизм и катаболизм.

Анаболизм – это совокупность обмена веществ в микробной клетке, направляемых на синтез макромолекул, т.е сложных органических веществ типа нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов из более простых соединений, присутствующих в питательной среде. Это конструктивный обмен веществ, или биосинтез; он связан с потреблением свободной энергии. Анаболизм противоположен катаболизму.

Катаболизм – процесс распада сложных органических веществ типа углеводов, белков, жиров при окислении и брожении с выделением энергии. Это энергетический обмен; высвобождающийся при катаболизме свободной энергии аккумулируется в форме энергии фосфатных связей аденозинтрифосфат (АТФ). При аэробном дыхании наравне с выходом большого количества энергии образуется конечные продукты СО2 и Н2О; при брожении высвобождается незначительное количество энергии и накапливаются органические кислоты, спирты.

По типу питания живые существа делятся на две группы: голозойные и голофитные. Голозойный тип питания характерен для животных (от высших до простейших). Микробы относятся к голофитному типу питания. Они не имеют органов для принятия пищи, и питательные вещества у них проникают через всю поверхность тела.

Поступление питательных веществ в клетку. Высокомолекулярные органические соединения (белки, полисахариды) расщепляются экзоферментами (ферменты, выделяются из клетки) до небольших молекул и проникают внутрь клетки.

Поступление веществ в клетку и выделение продуктов обмена в окружающую среду происходит у микроорганизмов через всю поверхность тела. Высвобождающая пищу поверхность клетки у микроорганизмов очень большой по сравнению с ее объемом, что обуславливает весьма активный обмен веществ. На проникновение веществ в клетку влияет величина и структура их молекул, способность растворяться в компонентах цитоплазматической мембраны и т.д. Цитоплазматическая мембрана регулирует проникновение веществ внутрь клетки и выход их наружу, она обладает полупроницаемостью. Существует 2 типа переноса веществ через мембрану: диффузия и стереохимический специфический перенос.

Наиболее легко усваиваемым материалом служат готовые белковые вещества в виде пептонов, представляет собой материал для построения бактериального тела. Для некоторых бактерий такая белковая среда непригодна, они лучше растут на минеральных средах, в которых нет готовых белков. Данные микробы могут питаться и строить свое тело, а следовательно и белковые вещества из простых минеральных соединений.

В норме у бактериальных клеток всегда наблюдается определенное напряжение цитоплазмы. Это объясняется тем, что коллоиды цитоплазмы благодаря постоянному притоку к клетке воды находятся в набухшем состоянии, в результате чего цитоплазма бывает плотно прижата к оболочке. Такое явление получила название тургора бактерийной клетки. Тургор определяет постоянство бактерий. Величина осмотического давления у бактерий при этом не превышает 6*105Па. Но есть микробы, обитающие в морях и океанах, у которых осмотическое давление достигает порядка 9*107Па.

Когда бактерии помещают в раствор, содержащий 15-20% хлорида натрия или сахара (гипертонический раствор), наступает резкое обезвоживание бактериальной клетки и протоплазматическое содержимое ее отходит от оболочки. Такое явление носит название плазмолиза.

Морфологически плазмолиз характеризуется возникновением шарообразных светопреломляющих образований в теле клетки. У различных микроорганизмов плазмолиз проявляется не в одинаковой степени. К нему особенно устойчивы сенная бацилла, стафилококки, сарцины; легко подвергаются плазмолизу бактерии из группы пастерелл, эшерихий, сибиреязвенная бацилла, холерный вибрион и др.

Противоположный плазмолизу процесс – плазмоптиз – наблюдается в том случае, если бактерии поместить в гипотонический раствор хлорида натрия или в дистиллированную воду. Вода проникает при этом в бактерийную клетку, цитоплазматическое вещество ее разбухает до крайних пределов, и клетка приобретает форму шара. Плазмоптиз, так же как и плазмолиз, влечет за собой гибель бактериальной клетки.

Различают углеродное и азотное питание микроорганизмов. По типу углеродного питания микробы принято делить на аутотрофы и гетеротрофы.

Аутотрофы – микроорганизмы, способные воспринимать углерод из угольной кислоты воздуха. К ним относят нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др. аутотрофы превращают воспринятую углекислоту в сложные органические соединения путем хемосинтеза, т.е. путем окисления химических соединений (аммиак, нитриты, сероводород и др.). таким образом, аутотрофные микробы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, таких как угольная кислота, аммиак, нитриты, сероводород и др. поскольку такие микробы не нуждаются в органических соединениях углерода, входящего в состав животных и человека, они не являются болезнетворными.

Гетеротрофы в противоположность аутотрофным микробам получают углерод главным образом из готовых органических соединений. Гетеротрофы – возбудители различного рода брожений, гнилостные микробы, а также все болезнетворные микроорганизмы: возбудители туберкулеза, бруцеллеза, листериоза, сальмонеллеза, гноеродные микроорганизмы– стафилококки, стрептококки, диплококки и ряд других патогенных для животного организма возбудителей.

В качестве исотчника углерода гетеротрофы чаще всего используют углеводы, спирты, различные органические кислоты. Наиболее полноценными источниками углерода для питания этих микробов являются сахара (особенно гексозы), многоатомные спирты (глицерин, маннит, сорбит и дрю), а также карбоновые кислоты (например, глюкуроновая) и оксикислоты (молочная, яблочная и др.). Все эти источники углерода обычно и включают в состав искусственных питательных сред для выращивания микроорганизмов.

Основным источником азотного питания у аутотрофов являются неорганические соединения азота, т.е. соли азота. У гетеротрофных микроорганизмов – аминокислоты, которые они используют из белков животного организма, если в нем паразитируют, или получают их готовыми из питательных сред.

Кислород необходим бактериям в неравной степени, но не все они используют кислород воздуха. По этому признаку бактерии делят на аэробов и анаэробов. Аэробы поглощают свободный кислород воздуха. Для анаэробов он губителен, и они пользуются связанным кислородом, получая его из различных соединений.

Микроорганизмы получают энергию в процессе дыхания или брожения. Это совокупность сложных окислительно-восстановительных процессов, необходимых для поддержания жизнедеятельности микроорганизмов. В результате образуется тепловая энергия, которая частично используется микробной клеткой, остальное выделяется в окружающую среду.

Аэробные микроорганизмы получают энергию в процессе дыхания, а анаэробные и факультотивные анаэробы – за счет брожения.

Ферменты микробов делят на эндо- и экзоферменты. Эндоферменты прочно связаны с цитоплазмой, а экзоферменты выделяются в окружающую среду. Существует две группы ферментов: однокомпонентные, состоящие только из белка, и двухкомпонентные, в состав которых входит белок – носитель (апофермент) и активная группа – кофермент (кофактор). Кофакторами могут быть ионы металлов (Fe, Cu, Co, Mo,и др.), сложные органические соединения (витамины).

Каждый фермент обладает специфичностью действия, т.е. реагирует с определенным химическим соединением. Микроорганизмы обладают комплексом разнообразных ферментов, биохимическая деятельность которых определяется их активностью. В бактериальной клетке совершаются многочисленные и разнообразные процессы, связанные с изменением условий или режимов окружающей средой. Роль ферментов, в общем сводится к тому, чтобы сделать вещества природными для питания, усвоения их клеток.

В естественных условиях обитания взаимоотношения между различными микроорганизмами весьма многообразны и взаимозависимы. Микробы объединены в устойчивые экологические системы – микробиоценозы. Совместная жизнь двух или нескольких видов иногда приводит к взаимной пользе, и эти организмы развиваются даже лучше, чем каждый в отдельности.

Существуют ассоциативные взаимоотношения между аэробными и анаэробными микроорганизмами, когда при развитие аэробов, поглощающих кислород, возникают условия, благоприятные для активного развития анаэробов. Ассоциации двух микроорганизмов, которые извлекают из взаимного контакта пользу, - это симбиоз. Симбиотические отношения обусловлены образованием и накоплением микробами-спутниками органических веществ типа ауксинов, витаминов и др. эти соединения необходимы для прохождения определенных стадий развития некоторых бактерий.

Синтрофизм – отношение микроорганизмов, при которых наблюдается взаимное снабжение необходимыми питательными веществами. Например, гриб рода Murcos и дрожжи рода Rhodotorula нуждаются в витамине B (тиамине). Если эти микроорганизмы выращивать в смешанной культуре, то первый вид будет выделять пиримидиновый, а второй тиазоловый компонент и потребности обоих будут удовлетворены.

Комменсализм – это вид симбиотических отношений микроорганизмов, когда извлекает выгоду только один партнер, не принося вреда другому. Например, в приготовлении гарцского сыра используют один вид гриба и один вид бактерий. Гриб окисляет кислоты, содержащиеся в твороге, и тем самым создает оптимальные условия для развития бактерий. Другой пример – ассоциации аэробных и анаэробных бактерий, в которых первые восстанавливают кислород и делают место обитания пригодным для анаэробов (микрофлора желудочно-кишечного тракта). Комменсиализм часто наблюдается в поверхностном слое почвы, наиболее обогащенном органическим веществом. Большое количество анаэробных микроорганизмов обитает именно в пахотном слое почвы, где при хорошей обработке условия вполне аэробны.

Протокооперация - это взаимополезное сожительство двух партнеров, причем вовсе не обязательное для их существования. Данный вид взаимоотношений – пример превосходной слаженности микроорганизмов, входящих в состав данного почвенного биоценоза. Одни организмы, улучшая среду, создают благоприятное условия для других, которые, в свою очередь, влияют на почву, делая ее полезной для первых.

Например, система, кооперирующая в почве, представляет целлюлозолитические бактерии и микроорганизмы, ассимилирующие атмосферный азот. Азотобактер способен связывать азот, но активность азотфиксации зависит от почвенных запасов легкоусваемых источников углерода, таких, как глюкоза, освобождающая при ферментном разложении целлюлозы. Целлюлозоразрушающие бактерии взамен глюкозы получают необходимые для их роста и развития азотистые соединения, выделяемые, в свою очередь, азотфиксирующими организмами в почву. Такое сожительство двух различных экологических групп микроорганизмов полезно для обеих сторон, но не обязательно. Эти микроорганизмы могут существовать в почве и сами по себе.

В почве встречаются сложные системы, состоящие из трех и более партнеров, и пища переходит от одного звена к другому, причем обмен обычно носит постоянный характер.

Сапрофитизм – явление, часто встречающееся в почве, когда микроорганизмы питаются органическими веществами из разлагающихся остатков растений и животных. При паразитизме один из микроорганизмов развивается за счет другого и в ряде случаев вызывает его гибель. К паразитам относятся в основном возбудителей болезней человека, животных и растений, у бактерий имеются бактерио- и актинофаги, уничтожающие соответственно бактерий и актиномицетов.

Паразитизм без контакта с хозяином в почве встречаются довольно часто; это обычное свойство факультативных паразитов. Действие паразитов заключается в том, что они выделяют ферменты, способные растворять (лизировать) атакованные клетки бактерий.

Жертвами паразитов могут быть представители различных групп микроорганизмов. Паразитизм в контакта с хозяином представляет собой пример нападение одних микроорганизмов га другие: пожирание бактерий простейшим. Особенно активны почвенные амебы. Так, бактерии рода Bdellovibrio способны убивать и поедать бактерий других видов; некоторые грибы пожирают водоросли или другие виды грибов, особенно хищные грибы порядка Chytridiale

Между микроорганизмами распространены также антагонистические взаимоотношения, когда продукты жизнедеятельности одного вида микробов тормозят развитие другого или даже вызывает его гибель. Это конкурентный тип взаимодействия микроорганизмов, основанный на борьбе за субстраты и сопровождающийся выделение токсинов. Конкуренция подразумевает взаимоотношения между организмами, соревнующиеся за одни и те же пищевые ресурсы при недостатке последних. В борьбе за пищу с противником, имеющим гибкое ферментное оснащение, почвенные микроорганизмы ведут себя по разному: тормозят развитие конкурента или губят его.

Например, молочнокислые бактерии служат антагонистами гнилостных бактерий. Явление антагонизма может возникнуть не только как результат действия продуктов метаболизма, но и как следствие конкуренции за питательные вещества и простого уничтожения одних микроорганизмами другими.

Во многих случаях губительное действие микробов - антагонистов связано с выделением ими в среду антибиотиков. Это специфические биологические активные химические вещества, способные даже в низких концентрациях подавлять рост микроорганизмов. К синтезу антибиотиков способны главным образом грибы (Aspergillus, Penicillium), актиномицеты (Streptomyces) и некоторые бактерии. Известно уже более 2000 антибиотиков. Однако в качестве химиотерапевтических средств применяют лишь около полусотни (пенициллин, стрептомицин, грамицидин С, хлортетрациклин, и др.).

Антибиотические вещества вырабатываются не только микроорганизмами. Высшие растения также выделяют химические соединения антибиотического действия, которые называются фитонцидами. Они обнаружены в разных органах большинства культурных и дикорастущих растений (горчица, чеснок, лук, редька и др.).

Жизненно необходимые элементы K, Mg, и Feмикроорганизмы получают из различных солей. Железо входит в состав гемина (особая органическая группа цитоплазмы) и служит катализатором окислительных реакций. Калий – обязательный элемент в питательной среде, но физиологическое значение его еще полностью не выяснено. Роль кальция в жизни бактерий, по-видимому невелика. Магний активирует различные ферменты бактерий, в частности протеазу. Микроэлементы B, Zn, Mn, Co и др. встречаются в бактериях в ничтожных количествах и служат стимуляторов роста микробов.

Рост и развитие микроорганизмов

У одноклеточных форм понятия «рост» и «развитие» почти равнозначны. Различают сбалансированный рост, когда увеличение всех веществ и структур происходит пропорционально. Если в среде есть нехватка или избыток чего-нибудь, то рост становится несбалансированным, т.е. какие-то продукты метаболизма могут преобладать. Этим приемом пользуются для направленного синтеза необходимых соединений.

Из-за малых размеров микроорганизмов их рост оценивают не для индивидуального организма, а для популяции. Графическое отражение процесса называется кривой роста.




Рост культуры при периодическом культивировании


Чтобы правильно оценить рост культуры, необходимы хотя бы простейшие параметры. Обычно пользуются такими понятиями, как: а) концентрация клеток в 1 мл; б) время генерации - промежуток времени, за который число клеток удваивается; в) константа скорости деления - число удвоений в час; г) константа скорости роста.

Для количественной оценки роста микроорганизмов требуется определение числа клеток в конкретный момент.


3. Влияние на микроорганизмы факторов внешней среды


Микроорганизмы находятся в тесной зависимости от условий окружающей среды. Благоприятные условия способствуют проявлению жизнедеятельности микроорганизмов, а неблагоприятные факторы могут привести к их гибели или изменчивости свойств. Факторы внешней среды принято делить на: