Лекарствени препарати от живи микроорганизми. Бактерии - добри, лоши, вечни Къде се използват бактериите

Благодарение на голямото разнообразие от ензими, които синтезират, микроорганизмите могат да извършват много химични процеси по-ефективно и икономично, отколкото ако тези процеси се извършват химични методи. Изследването на биохимичната активност на микроорганизмите позволи да се изберат условия за тяхната максимална активност като производители на различни полезни ензими - патогени на необходимите химична реакцияи процеси. Микроорганизмите се използват все повече в различни отрасли на химическата и хранително-вкусовата промишленост, селското стопанство и медицината.

В нашата страна е създадена и успешно се развива нова индустрия - микробиологична, цялото производство на която се основава на дейността на микроорганизмите.

Микроорганизмите, с помощта на които се произвеждат хранителни продукти, се наричат ​​културни. Те се получават от чисти култури, които се изолират от отделни клетки. Последните се съхраняват в музейни колекции и се доставят на различни индустрии.

В резултат на химични реакции, извършвани от култивирани микроорганизми, растителните или животинските суровини се превръщат в хранителни продукти. Много жизненоважни хранителни продукти се получават с помощта на микроорганизми и въпреки че тяхното производство е познато на човека от древни времена, ролята на микроорганизмите в него е открита сравнително наскоро.

Производство на хлебни изделия.

Печенето на хляб се основава на активността на дрожди и млечнокисели бактерии, развиващи се в тестото. Комбинираното действие на тези микроорганизми води до ферментация на захари в брашното. Дрождите предизвикват алкохолна ферментация, а млечнокисели бактерии – млечнокисела ферментация. Получената млечна и други киселини подкиселяват тестото, поддържайки оптимално ниво на pH за активността на дрождите. Въглеродният диоксид разхлабва тестото и ускорява узряването му.

Използването на културни микроорганизми под формата на пресована хлебна мая, сушени или течни закваски подобрява вкуса и аромата на хляба.

Производство на сирене.

Производството на сирене се основава на дейността на много видове микроорганизми: млечнокисели бактерии (термофилни стрептококи), пропионови бактерии и др. , сиренето зрее. Някои плесени също участват в този процес. Сирищните и млечнокисели бактерии предизвикват дълбоко разграждане на протеини, захар и мазнини. Различни бактерии причиняват натрупването на летливи киселини в острите сирена, което им придава специфичен аромат.

Производство на ферментирали млечни продукти.

Изварата, заквасената сметана, маслото, ацидофилусът и киселото мляко се приготвят с помощта на чисти култури, като се използват различни закваски. Млякото е предварително пастьоризирано. Мезофилните млечнокисели бактерии се използват за производство на извара и заквасена сметана; ферментирало печено мляко, варенец и подобни продукти - термофилни стрептококи и български бацил; ацидофилус - устойчиви на киселина млечнокисели бактерии; кефир - многокомпонентни закваски, състоящи се от дрожди, млечнокисели и често оцетнокисели бактерии. За да се направи култивирано масло, закваска от млечнокисели бактерии се въвежда в пастьоризирана сметана и се поддържа до необходимата киселинност.

Пивоварство, алкохол, дестилерия и винопроизводство.

Вино, бира, квас, водка и други напитки се приготвят с помощта на дрожди, които предизвикват алкохолна ферментация на течности, съдържащи захар. В резултат на ферментация на течност (пивна мъст, каша, сок и др.) се образуват алкохол, CO 2 и малки количества странични продукти. Млечнокиселите бактерии играят спомагателна роля: подкисляват околната среда и улесняват дейността на дрождите (например при производството на квас). При производството на алкохол и бира се използват и ензимни препарати от гъбичен и бактериален произход за захаризиране на каши.

Мариноване и осоляване.

Същността на този метод на консервиране е да се създадат условия за преференциално развитие на едни микроорганизми - млечнокисели бактерии - и да се потисне развитието на други - гнилостни бактерии. Ферментират зеле, краставици, домати, ябълки, дини. Този метод се използва и при съхраняване на фуражи за дълготрайно съхранение - ферментира се зелена маса от билки, растителни остатъци и др.. Този процес се нарича силажиране на фуражи.

Получаване на органични киселини.

Оцетната, млечната и лимонената киселина също се произвеждат с помощта на микроорганизми. Млечната киселина се получава чрез ферментация от захаросъдържащи суровини - меласа, нишесте, суроватка и др.

Млечнокисели бактерии се отглеждат върху среда, съдържаща до 15% захар. Добивът на млечна киселина достига 60-70% от масата на захарта, съдържаща се в кашата.

Промишленото производство на оцет за хранителни цели се основава на ферментация с оцетна киселина. Оцетнокиселите бактерии в специални вани върху букови стърготини окисляват входящата хранителна среда - оцетно-алкохолен разтвор - до оцетна киселина.

Лимонената киселина преди това се получава от цитрусови плодове. В момента се получава и чрез ферментация. Причинителят на ферментацията е гъбата Aspergillus niger, основната суровина е черната меласа. Ферментацията протича в разтвор, съдържащ 15% захар при аеробни условия при температура около 30 °C. Лимонената киселина се използва в сладкарската промишленост, производството на безалкохолни напитки, сиропи, кулинарията и медицината.

Микробиологичните процеси се използват широко в различни сектори на националната икономика. Много процеси се основават на метаболитни реакции, които възникват по време на растежа и размножаването на определени микроорганизми.

С помощта на микроорганизмите се произвеждат фуражни протеини, ензими, витамини, аминокиселини, органични киселини и др.

Основните групи микроорганизми, използвани в хранително-вкусовата промишленост са бактерии, дрожди и плесени.

Бактерии.Използват се като активатори на млечна киселина, оцетна киселина, маслена киселина и ацетон-бутилова ферментация.

Култивираните млечнокисели бактерии се използват в производството на млечна киселина, в печенето и понякога в производството на алкохол. Те превръщат захарта в млечна киселина според уравнението

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ

Истинските (хомоферментативни) и неистинските (хетероферментативни) млечнокисели бактерии участват в производството на ръжен хляб. Хомоферментативните участват само в образуването на киселина, докато хетероферментативните заедно с млечната киселина образуват летливи киселини (главно оцетна киселина), алкохол и въглероден диоксид.

В алкохолната промишленост млечнокиселата ферментация се използва за подкисляване на пивната мъст. Дивите млечнокисели бактерии влияят неблагоприятно на технологичните процеси на ферментационното производство и влошават качеството на готовия продукт. Получената млечна киселина потиска жизнената активност на чужди микроорганизми.

Ферментацията на маслена киселина, причинена от бактерии на маслена киселина, се използва за получаване на маслена киселина, чиито естери се използват като ароматни вещества.

Бактериите на маслената киселина превръщат захарта в маслена киселина съгласно уравнението

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Оцетнокиселите бактерии се използват за производство на оцет (разтвор на оцетна киселина), т.к те са способни да окисляват етилов алкохол в оцетна киселина съгласно уравнението

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ

Оцетнокиселата ферментация е вредна за производството на алкохол, т.к води до намаляване на алкохолния добив, а при пивоварството причинява разваляне на бирата.

мая.Използват се като ферментационни агенти при производството на алкохол и бира, във винопроизводството, при производството на хлебен квас и в пекарството.

За производството на храна важни са дрождите - Saccharomyces, които образуват спори, и несъвършените дрожди - non-Saccharomycetes (дрождоподобни гъби), които не образуват спори. Семейство Saccharomyces е разделено на няколко рода. Най-важният род е Saccharomyces (захаромицети). Родът е разделен на видове, а отделните разновидности на вида се наричат ​​раси. Всяка индустрия използва отделни видове дрожди. Има прахообразни и флокулирани дрожди. В прахообразните клетки клетките са изолирани една от друга, докато във флокулентните клетки те се слепват, образувайки люспи и бързо се утаяват.

Култивираните дрожди принадлежат към семейство Saccharomyces S. cerevisiae. Оптималната температура за размножаване на дрождите е 25-30 0С, а минималната температура е около 2-3 0С. При 40 0С растежът спира, дрождите умират, а при ниски температури размножаването спира.

Има дрожди с горна и долна ферментация.

От култивираните дрожди дрождите с долна ферментация включват повечето винени и бирени дрожди, а дрождите с горна ферментация включват алкохолни, хлебни и някои видове бирени дрожди.

Както е известно, в процеса на алкохолна ферментация от глюкозата се образуват два основни продукта - етанол и въглероден диоксид, както и междинни вторични продукти: глицерин, янтарна, оцетна и пирогроздена киселина, ацеталдехид, 2,3-бутиленгликол, ацетоин , етери и фузелни масла (изоамил, изопропил, бутил и други алкохоли).

Ферментацията на отделните захари протича в определена последователност, определена от скоростта на тяхната дифузия в клетката на дрождите. Глюкозата и фруктозата се ферментират най-бързо от дрождите. Захарозата като такава изчезва (инвертира) в средата в началото на ферментацията под действието на дрождения ензим b - фруктофуранозидаза, с образуването на глюкоза и фруктоза, които лесно се използват от клетката. Когато в средата не останат глюкоза и фруктоза, дрождите консумират малтоза.

Дрождите имат способността да ферментират много високи концентрации на захар - до 60%, понасят и високи концентрации на алкохол - до 14-16 об. %.

При наличието на кислород алкохолната ферментация спира и дрождите получават енергия чрез дишане на кислород:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ

Тъй като процесът е по-енергийно богат от процеса на ферментация (118 kJ), дрождите изразходват захарта много по-икономично. Спирането на ферментацията под въздействието на атмосферния кислород се нарича ефект на Пастьор.

При производството на алкохол се използва вид дрожди S. cerevisiae, които имат най-висока ферментационна енергия, произвеждат максимално алкохол и ферментират моно- и дизахариди, както и някои декстрини.

В хлебната мая се оценяват бързорастящи видове с добра повдигателна сила и стабилност при съхранение.

В пивоварството се използват дрожди за долна ферментация, адаптирани към относително ниски температури. Те трябва да са микробиологично чисти, да имат способността да образуват флокули и бързо да се утаяват на дъното на ферментационния апарат. Температурата на ферментация е 6-8 0C.

Във винопроизводството дрождите се ценят, защото се размножават бързо, имат способността да потискат други видове дрожди и микроорганизми и да придават подходящ букет на виното. Дрождите, използвани във винопроизводството, принадлежат към вида S. vini и енергично ферментират глюкоза, фруктоза, захароза и малтоза. Във винопроизводството почти всички производствени култури от дрожди се изолират от млади вина в различни области.

Зигомицети- плесени, играят голяма ролякато производители на ензими. Гъбите от рода Aspergillus произвеждат амилолитични, пектолитични и други ензими, които се използват в алкохолната промишленост вместо малц за озахаряване на нишесте, в пивоварството при частично заместване на малца с немалцови суровини и др.

При производството на лимонена киселина A. niger е причинителят на ферментацията на лимонената киселина, превръщайки захарта в лимонена киселина.

Микроорганизмите играят двойна роля в хранително-вкусовата промишленост. От една страна, това са културни микроорганизми, от друга страна, инфекция навлиза в производството на храни, т.е. чужди (диви) микроорганизми. Дивите микроорганизми са често срещани в природата (по горски плодове, плодове, въздух, вода, почва) и навлизат в производството от околната среда.

За поддържане на подходящи санитарни и хигиенни условия в хранителните предприятия ефективен начин за унищожаване и потискане на развитието на чужди микроорганизми е дезинфекцията.

Прочетете също:

II. ИЗИСКВАНИЯ ЗА БЕЗОПАСНОСТ НА ТРУДА ПРИ ОРГАНИЗАЦИЯТА НА ТРУДА (ПРОИЗВОДСТВЕНИТЕ ПРОЦЕСИ) ПРИ ДОБИВА И ПРЕРАБОТАТА НА РИБА И МОРСКИ ПРОДУКТИ
Тема: Informationstechnologien (Информационни технологии)
V. Конкуренция между вноса и местното производство
Автоматизирано производство.
Активна част от ДМА
Анализ на използването на производственото оборудване.
Анализ на натоварването на производствения капацитет.
Анализ на основните икономически показатели на производствените отрасли
АНАЛИЗ НА ПРОИЗВОДСТВЕНО-СТОПАНСКАТА ДЕЙНОСТ НА ЗЕМЕДЕЛСКА ОРГАНИЗАЦИЯ
Анализ на производствените резерви на Курск OJSC "Pribor"

Прочетете също:

Значението на бактериите в нашия живот. Откриване на пеницилина и развитие на медицината. Резултати от употребата на антибиотици във флората и фауната. Какво представляват пробиотиците, принципът на тяхното действие върху тялото на хората и животните, растенията, предимствата на употребата.

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Приложение на микроорганизмите в медицината, селското стопанство; ползите от пробиотиците

Родникова Инна

ВЪВЕДЕНИЕ

Хората са действали като биотехнолози в продължение на хиляди години: те пекат хляб, варят бира, правят сирене и други млечнокисели продукти, използвайки различни микроорганизми и дори без да знаят за тяхното съществуване.

Всъщност самият термин "биотехнология" се появи в нашия език не толкова отдавна, вместо него се използваха думите "индустриална микробиология", "техническа биохимия" и др. Вероятно най-старият биотехнологичен процес беше ферментацията. Това се подкрепя от описание на процеса на производство на бира, открит през 1981 г.

по време на разкопки на Вавилон върху плоча, датираща приблизително от 6-то хилядолетие пр.н.е. д. През 3-то хилядолетие пр.н.е. д. Шумерите са произвеждали до две дузини вида бира. Не по-малко древни биотехнологични процеси са винопроизводството, печенето на хляб и производството на млечнокисели продукти.

От горното виждаме, че от доста дълго време човешкият живот е неразривно свързан с живите микроорганизми. И ако хората толкова години успешно, макар и несъзнателно, са си „сътрудничили” с бактериите, би било логично да си зададем въпроса защо точно е необходимо да разширяваме знанията си в тази област?

В края на краищата всичко изглежда наред, знаем как да печем хляб и да варим бира, да правим вино и кефир, какво друго ни трябва? Защо се нуждаем от биотехнология? Някои отговори могат да бъдат намерени в това есе.

МЕДИЦИНА И БАКТЕРИИ

През цялата човешка история (до началото на ХХ век) семействата са имали много деца, защото...

много често децата не доживяваха до зряла възраст, умираха от много болести, дори от пневмония, която в наше време е лесно лечима, да не говорим за такива тежки болести като холера, гангрена и чума. Всички тези заболявания се причиняват от патогенни микроорганизми и се смятаха за нелечими, но накрая учените от медицината осъзнаха, че други бактерии или екстракти от техните ензими могат да победят „злите“ бактерии.

Александър Флеминг беше първият, който забеляза това, използвайки примера на елементарната плесен.

Оказа се, че някои видове бактерии се разбират добре с мухъла, но стрептококите и стафилококите не се развиват в присъствието на мухъл.

Множество предишни експерименти с разпространението на вредни бактерии показват, че някои от тях са способни да унищожават други и не позволяват тяхното развитие в общата среда. Това явление се нарича "антибиоза" от гръцки "анти" - срещу и "биос" - живот. Докато работеше за намирането на ефективен антимикробен агент, Флеминг беше наясно с това. Не се съмняваше, че върху чашата с мистериозната плесен се е сблъсквал с явлението антибиоза. Започна внимателно да разглежда калъпа.

След известно време той дори успя да изолира антимикробно вещество от мухъл. Тъй като мухълът, с който се занимаваше, имаше латинското видово име Penicilium notatum, той нарече полученото вещество пеницилин.

Така през 1929 г. в лабораторията на лондонския St. Мери роди добре познатия пеницилин.

Предварителните тестове на веществото върху експериментални животни показаха, че дори когато се инжектира в кръвта, то не причинява вреда, а в същото време в слаби разтвори перфектно потиска стрептококите и стафилококите.

Ролята на микроорганизмите в технологията на производството на храни

Асистентът на Флеминг, д-р Стюарт Градок, който се разболя от гнойно възпаление на така наречената челюстна кухина, беше първият човек, който реши да вземе екстракт от пеницилин.

В кухината му беше инжектирано малко количество екстракт от плесен и след три часа стана ясно, че здравето му се е подобрило значително.

Така започна ерата на антибиотиците, която спаси милиони животи, както в мирно време, така и по време на война, когато ранените умираха не от тежестта на раните си, а от инфекции, свързани с тях. Впоследствие бяха разработени нови антибиотици на базата на пеницилин и методи за тяхното производство за широко приложение.

БИОТЕХНОЛОГИИ И ЗЕМЕДЕЛИЕ

Последицата от пробива в медицината беше бързото демографско нарастване.

Населението рязко се е увеличило, което означава, че е необходима повече храна, а поради влошаването на околната среда поради ядрени опити, промишленото развитие и изчерпването на хумуса на обработваемата земя се появяват много болести по растенията и добитъка.

Първоначално хората лекували животни и растения с антибиотици и това довело до резултати.

Нека разгледаме тези резултати. Да, ако третирате зеленчуци, плодове, билки и т.н. през вегетационния период със силни фунгициди, това ще помогне да се потисне развитието на някои патогени (не всички и не напълно), но, първо, това води до натрупване на отрови и токсини в плодовете, което означава, че полезните качества на плода са намалени, и второ, вредните микроби бързо развиват имунитет към вещества, които ги отравят и последващите третирания трябва да се извършват с все по-силни антибиотици.

Същото явление се наблюдава в животинския свят и, за съжаление, при хората.

Освен това в тялото на топлокръвните животни антибиотиците причиняват редица негативни последици, като дисбиоза, фетални деформации при бременни жени и др.

Как да бъдем? Самата природа дава отговор на този въпрос! И този отговор е ПРОБИОТИК!

Водещите институти по биотехнологии и генно инженерство отдавна се занимават с разработването на нови и селекцията на известни микроорганизми, които имат невероятна устойчивост и способност да „побеждават“ в борбата срещу други микроби.

Тези елитни щамове като “bacillus subtilis” и “Licheniformis” се използват широко за лечение на хора, животни и растения невероятно ефективно и напълно безопасно.

Как е възможно? Ето как: тялото на хората и животните задължително съдържа много основни бактерии. Те участват в процесите на храносмилането, образуването на ензими и съставляват почти 70% от имунната система на човека. Ако по някаква причина (прием на антибиотици, неправилно хранене) бактериалният баланс на човек е нарушен, тогава той е незащитен от нови вредни микроби и в 95% от случаите ще се разболее отново.

Същото важи и за животните. И елитните щамове, когато попаднат в тялото, започват активно да се размножават и унищожават патогенната флора, т.к. вече споменахме по-горе, те имат по-голяма жизненост. По този начин, с помощта на щамове от елитни микроорганизми, е възможно да се поддържа макроорганизмът в здраве без антибиотици и в хармония с природата, тъй като сами по себе си, намирайки се в тялото, тези щамове носят само полза и никаква вреда.

Те са по-добри от антибиотиците и защото:

Отговорът на микрокосмоса на въвеждането на суперантибиотици в бизнес практиката е очевиден и следва от експерименталния материал, който вече е на разположение на учените - раждането на супермикроб.

Микробите са удивително съвършени саморазвиващи се и самообучаващи се биологични машини, способни да запомнят в генетичната си памет механизмите, които са създали, за да ги предпазват от вредното въздействие на антибиотиците и да предават информация на своите потомци.

Бактериите са своеобразен „биореактор“, в който се произвеждат ензими, аминокиселини, витамини и бактериоцини, които подобно на антибиотиците неутрализират патогените.

Към тях обаче няма пристрастяване, нито странични ефекти, типичен при използване на химически антибиотици. Напротив, те са в състояние да прочистят чревните стени, да повишат пропускливостта им за основни хранителни вещества, да възстановят биологичния баланс на чревната микрофлора и да стимулират цялата имунна система.

Учените са се възползвали от естествения начин на природата за поддържане здравето на макроорганизма, а именно от естествената среда са изолирали бактерии – сапрофити, които имат свойството да потискат растежа и развитието на патогенната микрофлора, включително в стомашно-чревния тракт на топло- кръвни животни.

Милиони години еволюция на живота на планетата са създали толкова прекрасни и съвършени механизми за потискане на патогенната микрофлора от непатогенна, че няма съмнение в успеха на този подход.

Непатогенната микрофлора печели конкуренцията в безспорното мнозинство от случаите и ако това не беше така, ние с вас нямаше да сме на нашата планета днес.

Въз основа на горното учените, произвеждащи торове и фунгициди за селскостопанска употреба, също са се опитали да преминат от химически към биологичен възглед.

И резултатите не закъсняха! Оказа се, че същият bacillus subtilis успешно се бори с цели седемдесет разновидности на патогенни представители, които причиняват заболявания на градинските култури като бактериален рак, фузариозно увяхване, кореново и базално гниене и др., считани преди това за нелечими болести по растенията, които не могат да бъдат лекувани НИКОЙ ФУНГИЦИД не може да се справи!

Освен това тези бактерии явно имат положително влияниевърху вегетационния период на растението: периодът на пълнене и узряване на плодовете се намалява, полезните качества на плодовете се увеличават, съдържанието на нитрати в тях намалява и др.

токсични вещества и най-важното е, че необходимостта от минерални торове е значително намалена!

Препаратите, съдържащи щамове елитни бактерии, вече заемат първите места на руски и международни изложения, печелят медали за ефективност и екологичност. Малките и големите земеделски производители вече започнаха активно да ги използват, а фунгицидите и антибиотиците постепенно остават в миналото.

Продуктите на фирма Био-Бан са препаратите "Флора-С" и "Фитоп-Флора-С", предлагащи сухи торфено-хуминови торове, съдържащи концентрирани хуминови киселини (а наситеният хумус е ключът към отличната реколта) и щам на бактерия "bacillus subtilis" за борба с болестите. Благодарение на тези лекарства можете бързо да възстановите изтощената земя, да увеличите производителността на земята, да защитите вашите култури от болести и най-важното е, че е възможно да получите отлични реколти в рискови земеделски райони!

Вярвам, че горните аргументи са достатъчни, за да оценим ползите от пробиотиците и да разберем защо учените твърдят, че ХХ век е векът на антибиотиците, а ХХI век е векът на пробиотиците!

Подобни документи

Селекция на микроорганизми

Концепцията и значението на селекцията като наука за създаване на нови и подобряване на съществуващи породи животни, сортове растения и щамове микроорганизми.

Оценка на ролята и значението на микроорганизмите в биосферата и особеностите на тяхното използване. Форми на млечнокисели бактерии.

презентация, добавена на 17.03.2015 г

Биология на животните

Значението на паякообразните и насекомите в медицината и селското стопанство, борбата с вредителите. Критерии за разделяне на гръбначните животни на анамнии и амниоти. Жизнен цикъл на малариен плазмодий.

тест, добавен на 05/12/2009

Генетично модифицирани организми. Принципи на получаване, приложение

Основните методи за получаване на генетично модифицирани растения и животни. Трансгенни микроорганизми в медицината, химическата промишленост, селското стопанство.

Неблагоприятни ефекти на генетично модифицирани организми: токсичност, алергии, онкология.

курсова работа, добавена на 11.11.2014 г

Методи за отглеждане на животни и микроорганизми

Разлики между животни и растения.

Характеристики на селекцията на животни за разплод. Какво е хибридизация, нейната класификация. Съвременни сортове селекция на животни. Области на използване на микроорганизми, техните полезни свойства, методи и характеристики на селекцията.

презентация, добавена на 26.05.2010 г

Класификация на микроорганизмите. Основи на бактериалната морфология

Изучаване на предмета, основните задачи и историята на развитието на медицинската микробиология.

Систематика и класификация на микроорганизмите. Основи на бактериалната морфология. Изследване на структурните характеристики на бактериалната клетка. Значението на микроорганизмите в живота на човека.

лекция, добавена на 12.10.2013 г

Характеристики на млечнокисели микроорганизми, бифидобактерии и пропионовокисели бактерии, използвани при производството на биосладолед

Пробиотиците са бактерии, които не са патогенни за хората и имат антагонистична активност срещу патогенни микроорганизми.

Въведение в характеристиките на пробиотичните лактобацили. Анализ на ферментирали млечни продукти с пробиотични свойства.

резюме, добавено на 17.04.2017 г

Съвременно учение за произхода на микроорганизмите

Хипотези за произхода на живота на Земята.

Изследването на биохимичната активност на микроорганизмите, тяхната роля в природата, живота на човека и животните в произведенията на Л. Пастьор. Генетични изследвания на бактерии и вируси, тяхната фенотипна и генотипна изменчивост.

резюме, добавено на 26.12.2013 г

Подобряване на потребителските свойства на пробиотичните препарати

Ефектът на пробиотиците върху човешкото здраве.

Имуностимулиращи, антимутагенни свойства на бактериите на пропионовата киселина. Влиянието на йода върху биохимичните свойства на пробиотичните бактерии. Качествени характеристики на йодирани препарати, биохимични показатели.

статия, добавена на 24.08.2013 г

Биоинженерство – използването на микроорганизми, вируси, трансгенни растения и животни в промишлен синтез

Производство на продукти от микробен синтез от първа и втора фаза, аминокиселини, органични киселини, витамини.

Мащабно производство на антибиотици. Производство на алкохоли и полиоли. Основни видове биопроцеси. Метаболитно инженерство на растенията.

курсова работа, добавена на 22.12.2013 г

Използване на полезни микроорганизми

Ролята на микроорганизмите в природата и селското стопанство.

тест, добавен на 27.09.2009 г

МИКРОБИОЛОГИЧНА ПРОМИШЛЕНОСТ,производство на всякакви продукти с помощта на микроорганизми. Процесът, извършван от микроорганизмите, се нарича ферментация; контейнерът, в който тече, се нарича ферментатор (или биореактор).

Процеси, включващи бактерии, дрожди и плесени, са използвани от хората от стотици години за производство на храни и напитки, както и за обработка на текстил и кожа, но участието на микроорганизми в тези процеси е ясно показано едва в средата на 19 век.

През 20 век индустрията е впрегнала разнообразието от забележителните биосинтетични способности на микроорганизмите и ферментацията сега заема централно място в биотехнологиите. Може да се използва за производство на различни химикали. висока степенчистота и лекарствени продукти, произвеждат бира, вино, ферментирали храни.

Във всички случаи процесът на ферментация е разделен на шест основни етапа.

Създаване на среда.На първо място е необходимо да изберете подходяща хранителна среда. Микроорганизмите се нуждаят от източници на органичен въглерод, подходящ източник на азот и различни минерали, за да растат. При производството на алкохолни напитки средата трябва да съдържа малцов ечемик, плодово или горско кюспе.

Например бирата обикновено се прави от малцова мъст, а виното обикновено се прави от гроздов сок. В допълнение към водата и евентуално някои добавки, тези екстракти представляват хранителната среда.

Средите за производство на химикали и лекарства са много по-сложни. Най-често като източник на въглерод се използват захари и други въглехидрати, но често масла и мазнини, а понякога и въглеводороди.

Източникът на азот обикновено е амоняк и амониеви соли, както и различни продукти от растителен или животински произход: соево брашно, соеви зърна, брашно от памучно семе, фъстъчено брашно, странични продукти от царевично нишесте, отпадъци от кланици, рибно брашно, екстракт от дрожди. Формулирането и оптимизирането на растежните среди е много сложен процес, а рецептите за индустриални среди са ревностно пазена тайна.

Стерилизация.Средата трябва да се стерилизира, за да се унищожат всички замърсяващи микроорганизми. Самият ферментатор и спомагателното оборудване също се стерилизират. Има два метода на стерилизация: директно впръскване на прегрята пара и нагряване с помощта на топлообменник.

Желаната степен на стерилност зависи от характера на процеса на ферментация.

Основни групи микроорганизми, използвани в хранително-вкусовата промишленост

Тя трябва да бъде максимална при приемане на лекарства и химикали. Изискванията за стерилност при производството на алкохолни напитки са по-малко строги.

Такива процеси на ферментация се наричат ​​„защитени“, тъй като условията, създадени в околната среда, са такива, че само определени микроорганизми могат да растат в тях. Например, при производството на бира, растежната среда просто се вари, вместо да се стерилизира; Ферментаторът също се използва чист, но не стерилен.

Получаване на култура.Преди започване на процеса на ферментация е необходимо да се получи чиста високопродуктивна култура. Чистите култури от микроорганизми се съхраняват в много малки обеми и при условия, които осигуряват тяхната жизнеспособност и продуктивност; това обикновено се постига чрез съхранение при ниски температури.

Ферментаторът може да побере няколкостотин хиляди литра хранителна среда, като процесът започва с въвеждането на култура (инокулум) в нея, съставляваща 1-10% от обема, в който ще протече ферментацията. По този начин първоначалната култура трябва да се отглежда на етапи (с субкултури), докато се достигне ниво на микробна биомаса, което е достатъчно за протичане на микробиологичния процес с необходимата продуктивност.

Абсолютно необходимо е да се поддържа чистотата на културата през цялото това време, предотвратявайки нейното замърсяване от чужди микроорганизми.

Поддържането на асептични условия е възможно само при внимателен микробиологичен и химико-технологичен контрол.

Растеж в индустриален ферментатор (биореактор).Индустриалните микроорганизми трябва да растат във ферментатора при оптимални условия за образуване на необходимия продукт.

Тези условия са строго контролирани, за да се гарантира, че позволяват микробен растеж и синтез на продукта. Конструкцията на ферментатора трябва да ви позволява да регулирате условията на растеж - постоянна температура, pH (киселинност или алкалност) и концентрацията на кислород, разтворен в средата.

Конвенционалният ферментатор е затворен цилиндричен резервоар, в който средата и микроорганизмите се смесват механично.

През средата се изпомпва въздух, понякога наситен с кислород. Температурата се контролира с помощта на вода или пара, преминаващи през топлообменните тръби. Този ферментатор с разбъркване се използва, когато процесът на ферментация изисква много кислород. Някои продукти, от друга страна, се образуват при безкислородни условия и в тези случаи се използват ферментатори с различен дизайн. Така бирата се вари при много ниски концентрации на разтворен кислород и съдържанието на биореактора не се аерира или разбърква.

Някои пивовари все още традиционно използват отворени контейнери, но в повечето случаи процесът се извършва в затворени, неаерирани цилиндрични контейнери, които се стесняват към дъното, което позволява на дрождите да се утаят.

Производството на оцет се основава на окисляването на алкохола до оцетна киселина от бактерии.

Ацетобактер. Процесът на ферментация протича в контейнери, наречени ацетатори с интензивна аерация. Въздухът и средата се засмукват от въртящ се миксер и се подават към стените на ферментатора.

Изолиране и пречистване на продукти.След завършване на ферментацията бульонът съдържа микроорганизми, неизползвани хранителни компоненти на средата, различни отпадъчни продукти от микроорганизми и продукта, който е желателно да бъде произведен в промишлен мащаб. Следователно този продукт се пречиства от други компоненти на бульона.

При производството на алкохолни напитки (вино и бира) е достатъчно просто да отделите дрождите чрез филтриране и да доведете филтрата до кондиция. Индивидуално обаче химически вещества, получени чрез ферментация, се извличат от сложен бульон.

Въпреки че промишлените микроорганизми са специално селектирани за техните генетични свойства, така че добивът на желания продукт от техния метаболизъм да е максимален (в биологичен смисъл), концентрацията му все още е малка в сравнение с тази, постигната при производство, базирано на химичен синтез.

Поради това е необходимо да се прибегне до сложни методи за изолиране - екстракция с разтворител, хроматография и ултрафилтрация. Рециклиране и обезвреждане на отпадъци от ферментация.Всички промишлени микробиологични процеси генерират отпадъци: бульон (течност, останала след екстракцията на производствения продукт); клетки от използвани микроорганизми; мръсна вода, използвана за измиване на инсталацията; вода, използвана за охлаждане; вода, съдържаща следи от органични разтворители, киселини и основи.

Течните отпадъци съдържат много органични съединения; ако се изхвърлят в реките, те ще стимулират интензивен растеж на естествената микробна флора, което ще доведе до обедняване на речните води на кислород и създаване на анаеробни условия. Поради това отпадъците се подлагат на биологично третиране, за да се намали съдържанието на органичен въглерод преди депониране. Промишлените микробиологични процеси могат да се разделят на 5 основни групи: 1) култивиране на микробна биомаса; 2) получаване на метаболитни продукти на микроорганизми; 3) получаване на ензими от микробен произход; 4) получаване на рекомбинантни продукти; 5) биотрансформация на вещества.

Микробна биомаса.Самите микробни клетки могат да служат като краен продукт на производствен процес. В индустриален мащаб се произвеждат два основни вида микроорганизми: дрожди, необходими за печене, и едноклетъчни микроорганизми, използвани като източник на протеини, които могат да се добавят към храната на хората и животните.

Хлебната мая се отглежда в големи количества от началото на 20 век. и се използва като хранителен продукт в Германия по време на Първата световна война.

Технологията за производство на микробна биомаса като източник на хранителни протеини обаче е разработена едва в началото на 60-те години. Редица европейски компании обърнаха внимание на възможността за отглеждане на микроби върху субстрат като въглеводороди за получаване на т.нар.

протеин на едноклетъчни организми (SOO). Технологичен триумф беше производството на продукт, добавен към храната за животни, състоящ се от изсушена микробна биомаса, отгледана в метанол.

Процесът протича непрекъснато във ферментатор с работен обем 1,5 милиона литра

Въпреки това, поради нарастващите цени на петрола и неговите продукти, този проект стана икономически неизгоден, отстъпвайки място на производството на соя и рибно брашно. В края на 80-те години заводите за производство на биологично активни отпадъци са демонтирани, което слага край на бързия, но кратък период на развитие на този клон на микробиологичната индустрия. Друг процес се оказа по-обещаващ - получаване на гъбична биомаса и гъбичен протеин микопротеин, използвайки въглехидрати като субстрат.

Метаболитни продукти.След добавяне на културата към хранителната среда се наблюдава лаг фаза, когато не настъпва видим растеж на микроорганизми; този период може да се разглежда като време на адаптация. След това скоростта на растеж постепенно се увеличава, достигайки постоянна, максимална стойност за дадените условия; Този период на максимален растеж се нарича експоненциална или логаритмична фаза.

Постепенно растежът се забавя, а т.нар стационарна фаза. Тогава броят на жизнеспособните клетки намалява и растежът спира.

Следвайки кинетиката, описана по-горе, образуването на метаболити може да се наблюдава на различни етапи.

В логаритмичната фаза се образуват жизненоважни за растежа на микроорганизмите продукти: аминокиселини, нуклеотиди, протеини, нуклеинова киселина, въглехидрати и др. Те се наричат ​​първични метаболити.

Много първични метаболити имат значителна стойност. Така глутаминовата киселина (по-точно нейната натриева сол) е включена в много храни; лизинът се използва като хранителна добавка; Фенилаланинът е предшественик на заместителя на захарта аспартам.

Първичните метаболити се синтезират от естествените микроорганизми в количества, необходими само за задоволяване на техните нужди. Следователно задачата на индустриалните микробиолози е да създават мутантни форми на микроорганизми - суперпроизводители на съответните вещества.

В тази област е постигнат значителен напредък: например, беше възможно да се получат микроорганизми, които синтезират аминокиселини до концентрация от 100 g/l (за сравнение, организмите от див тип натрупват аминокиселини в количества, изчислени в милиграми).

Във фазата на забавяне на растежа и в стационарната фаза някои микроорганизми синтезират вещества, които не се образуват в логаритмичната фаза и не играят ясна роля в метаболизма. Тези вещества се наричат ​​вторични метаболити. Те се синтезират не от всички микроорганизми, а главно от нишковидни бактерии, гъби и спорообразуващи бактерии. По този начин производителите на първични и вторични метаболити принадлежат към различни таксономични групи. Ако въпросът за физиологичната роля на вторичните метаболити в продуцентските клетки е бил обект на сериозен дебат, то тяхното промишлено производство представлява несъмнен интерес, тъй като тези метаболити са биологично активни вещества: някои от тях имат антимикробна активност, други са специфични ензимни инхибитори, трети са растежни фактори, много имат фармакологична активност.

Производството на такива вещества послужи като основа за създаването на редица отрасли на микробиологичната промишленост. Първият от тази серия беше производството на пеницилин; Микробиологичният метод за производство на пеницилин е разработен през 40-те години на миналия век и поставя основата на съвременната индустриална биотехнология.

Фармацевтичната индустрия е разработила изключително сложни методи за скрининг (масово тестване) на микроорганизми за способността им да произвеждат ценни вторични метаболити.

Първоначално целта на скрининга е да се получат нови антибиотици, но скоро се открива, че микроорганизмите синтезират и други фармакологично активни вещества.

През 80-те години е установено производството на четири много важни вторични метаболита. Това са: циклоспорин, имуносупресор, използван за предотвратяване на отхвърлянето на имплантирани органи; имипенем (една от модификациите на карбапенем) е вещество с най-широк спектър на антимикробно действие от всички известни антибиотици; ловастатин е лекарство, което понижава нивата на холестерола в кръвта; Ивермектинът е антихелминтик, използван в медицината за лечение на онхоцеркоза или „речна слепота“, както и във ветеринарната медицина.

Ензими от микробен произход.В индустриален мащаб ензимите се получават от растения, животни и микроорганизми. Използването на последното има предимството, че позволява ензимите да бъдат произведени в огромни количества, като се използват стандартни техники за ферментация.

Освен това е много по-лесно да се увеличи продуктивността на микроорганизмите, отколкото на растенията или животните, а използването на рекомбинантна ДНК технология прави възможно синтезирането на животински ензими в клетките на микроорганизмите.

Ензимите, получени по този начин, се използват главно в хранително-вкусовата промишленост и свързаните с нея области. Синтезът на ензими в клетките се контролира генетично и следователно съществуващите промишлени микроорганизми-продуценти са получени в резултат на целенасочени промени в генетиката на див тип микроорганизми.

Рекомбинантни продукти.Рекомбинантната ДНК технология, по-известна като генно инженерство, позволява гени от висши организми да бъдат включени в генома на бактериите. В резултат на това бактериите придобиват способността да синтезират „чужди“ (рекомбинантни) продукти - съединения, които преди това могат да бъдат синтезирани само от висши организми.

На тази основа са създадени много нови биотехнологични процеси за производство на човешки или животински протеини, които преди са били недостъпни или използвани с големи рискове за здравето.

Самият термин „биотехнология“ придоби популярност през 70-те години на миналия век във връзка с разработването на методи за производство на рекомбинантни продукти. Това понятие обаче е много по-широко и включва всеки индустриален метод, основан на използването на живи организми и биологични процеси.

Първият рекомбинантен протеин, произведен в индустриален мащаб, беше човешки растежен хормон. За лечение на хемофилия се използва един от протеините на системата за кръвосъсирване, а именно фактор

VIII. Преди да бъдат разработени методи за производство на този протеин чрез генно инженерство, той е бил изолиран от човешка кръв; употребата на такова лекарство е свързана с риск от инфекция с човешкия имунодефицитен вирус (HIV).

Дълго време захарният диабет се лекува успешно с животински инсулин. Учените обаче смятат, че рекомбинантният продукт ще създаде по-малко имунологични проблеми, ако може да бъде получен в чист вид, без примеси на други пептиди, произведени от панкреаса.

Освен това се очакваше, че броят на хората с диабет ще се увеличи с течение на времето поради фактори като промени в диетичните модели, подобрени медицински грижи за бременни жени с диабет (и произтичащото от това увеличаване на случаите на генетично предразположение към диабет), и накрая, очакваното увеличаване на продължителността на живота на пациентите с диабет.

Първият рекомбинантен инсулин е пуснат в продажба през 1982 г. и до края на 80-те години на миналия век той на практика замества животинския инсулин.

Много други протеини се синтезират в човешкото тяло в много малки количества и единственият начин да бъдат произведени в мащаб, достатъчен за клинична употреба, е чрез рекомбинантна ДНК технология. Тези протеини включват интерферон и еритропоетин.

Еритропоетинът, заедно с миелоидния колониестимулиращ фактор, регулира образуването на кръвни клетки при хората. Еритропоетинът се използва за лечение на анемия, свързана с бъбречна недостатъчност и може да намери приложение като усилвател на тромбоцитите при химиотерапия на рак.

Биотрансформация на вещества.Микроорганизмите могат да се използват за превръщане на определени съединения в структурно подобни, но по-ценни вещества. Тъй като микроорганизмите могат да проявяват своя каталитичен ефект по отношение само на определени вещества, процесите, протичащи с тяхно участие, са по-специфични от чисто химичните. Най-известният процес на биотрансформация е производството на оцет чрез превръщане на етанол в оцетна киселина.

Но сред продуктите, образувани по време на биотрансформацията, има и такива много ценни съединения като стероидни хормони, антибиотици и простагландини. Вижте същоГЕННОТО ИНЖЕНЕРСТВО. Индустриална микробиология и напредък в генното инженерство(специален брой на списание Scientific American).

М., 1984
Биотехнология. Принципи и приложение. М., 1988

Производство Използване на микроорганизми от човека.

Микроорганизмите се използват широко в хранително-вкусовата промишленост, домакинствата и микробиологичната промишленост за производство на аминокиселини, ензими, органични киселини, витамини и др.

Класическото микробиологично производство включва винопроизводство, пивоварство, производство на хляб, млечнокисели продукти и хранителен оцет. Например винопроизводството, пивоварството и производството на тесто с мая са невъзможни без използването на мая, която е широко разпространена в природата.

Историята на индустриалното производство на дрожди започва в Холандия, където през 1870 г. ᴦ. Основана е първата фабрика за производство на мая. Основният вид продукт беше пресована мая с влажност около 70%, която можеше да се съхранява само няколко седмици.

Дългосрочното съхранение беше невъзможно, тъй като клетките на пресованите дрожди останаха живи и запазиха своята активност, което доведе до тяхната автолиза и смърт. Един от методите за индустриално консервиране на дрожди е сушенето. В сухата мая, при ниска влажност, клетката на дрождите е в анабиотично състояние и може да се запази дълго време.

Първата суха мая се появява през 1945 г. През 1972г. Появи се второ поколение суха мая, така наречената инстантна мая.

Използване на микроорганизми в хранително-вкусовата промишленост

От средата на 90-те години се появи трето поколение суха мая: хлебна мая Saccharomyces cerevisiae,които комбинират предимствата на инстантната мая с високо концентриран комплекс от специализирани ензими за печене в един продукт.

Тази мая не само подобрява качеството на хляба, но и активно се противопоставя на процеса на застояване.

Хлебна мая Saccharomyces cerevisiaeсе използват и при производството на етилов алкохол.

Винопроизводството използва много различни видове дрожди, за да произведе уникална марка вино с уникални качества.

Млечнокиселите бактерии участват в приготвянето на храни като кисело зеле, кисели краставици, кисели маслини и много други кисели храни.

Млечнокиселите бактерии превръщат захарта в млечна киселина, която предпазва хранителните продукти от гнилостни бактерии.

С помощта на млечнокисели бактерии се приготвят широка гама млечнокисели продукти, извара и сирене.

В същото време много микроорганизми играят отрицателна роля в човешкия живот, като причинители на заболявания при хора, животни и растения; те могат да причинят разваляне на храни, унищожаване на различни материали и др.

За борба с такива микроорганизми са открити антибиотици - пеницилин, стрептомицин, грамицидин и др., Които са метаболитни продукти на гъбички, бактерии и актиномицети.

Микроорганизмите осигуряват на човека необходимите ензими.

Така амилазата се използва в хранително-вкусовата, текстилната и хартиената промишленост. Протеазата причинява разграждането на протеини в различни материали. На Изток протеаза от гъби е използвана преди няколко века за направата на соев сос.

Днес се използва в производството на перилни препарати. При консервиране на плодови сокове се използва ензим като пектиназа.

За почистване се използват микроорганизми Отпадъчни води, преработка на отпадъци от хранително-вкусовата промишленост. Анаеробното разлагане на органичните вещества в отпадъците произвежда биогаз.

IN последните годинипоявиха се нови продукции.

Каротеноидите и стероидите се получават от гъбите.

Бактериите синтезират много аминокиселини, нуклеотиди и други реактиви за биохимични изследвания.

Микробиологията е бързо развиваща се наука, чиито постижения са свързани до голяма степен с развитието на физиката, химията, биохимията, молекулярната биология и др.

За успешно изучаване на микробиология са необходими познания по изброените науки.

Този курс се фокусира основно върху хранителната микробиология.

Много микроорганизми живеят на повърхността на тялото, в червата на хората и животните, върху растенията, върху хранителните продукти и върху всички предмети около нас. Микроорганизмите консумират голямо разнообразие от храни и се адаптират изключително лесно към променящите се условия на живот: топлина, студ, липса на влага и др.

н. Οʜᴎ се размножават много бързо. Без познаване на микробиологията е невъзможно компетентното и ефективно управление на биотехнологичните процеси и консервирането високо качествохранителни продукти на всички етапи от тяхното производство и предотвратяване на консумацията на продукти, съдържащи патогени на хранителни заболявания и отравяния.

Специално трябва да се подчертае, че микробиологичните изследвания на хранителни продукти не само от гледна точка на технологичните характеристики, но и, не по-малко важно, от гледна точка на тяхната санитарна и микробиологична безопасност, са най-сложният обект на санитарната микробиология. .

Това се обяснява не само с разнообразието и изобилието на микрофлора в хранителните продукти, но и с използването на микроорганизми в производството на много от тях.

В тази връзка при микробиологичния анализ на качеството и безопасността на храните трябва да се разграничат две групи микроорганизми:

– специфична микрофлора;

– неспецифична микрофлора.

Специфични— ϶ᴛᴏ културни раси от микроорганизми, които се използват за приготвяне на определен продукт и са съществена връзка в технологията на неговото производство.

Тази микрофлора се използва в технологията за производство на вино, бира, хляб и всички ферментирали млечни продукти.

Неспецифични— ϶ᴛᴏ микроорганизми, които влизат в хранителните продукти от околната среда, замърсявайки ги.

Сред тази група микроорганизми се разграничават сапрофитни, патогенни и опортюнистични микроорганизми, както и микроорганизми, които причиняват разваляне на храните.

Степента на замърсяване зависи от много фактори, които включват правилното доставяне на суровини, тяхното съхранение и обработка, спазване на технологичните и санитарни режими за производство на продукти, тяхното съхранение и транспортиране.

Ксенобактериите се използват успешно за почистване на почвата и водата в природата при разливи на нефт и нефтопродукти.

Пречиствателни станции

Човек използва голямо количество вода за личните си нужди, решавайки проблема с пречистването на отпадъчните води с помощта на септични ями.

Ефективността на пречиствателните съоръжения се осигурява от специални бактерии, използвани в септичните ями.

Микроорганизмите, използвани в септичните ями, се разлагат органични съединенияот всякакъв произход, при пречистване на отпадъчни води те успешно унищожават специфична миризма.

Съставът на бактериалната флора на септичната яма е комбинация от аеробни и анаеробни култури.

Анаеробните (безкислородни) микроорганизми извършват първично пречистване на водата, а аеробните бактерии допълнително пречистват и избистрят водата.

При използване на микроорганизми за септична яма има определени правила за пречистване на отпадъчни води:

• необходимо е да се поддържа определено ниво на микроорганизми в септичната яма;
• Наличието на вода е задължително - без нея микроорганизмите ще умрат;
• Не използвайте агресивни химикали за почистване - те ще убият микроорганизмите.

Биопроцесни инструменти

Основните инструменти на биотехнологиите за получаване на най-ефективните микроорганизми са селекцията и генното инженерство.

Селекцията е целенасочена селекция на високоефективни индивиди в популация поради естествена мутация на микроорганизми.

В природата процесът е доста дълъг, но под въздействието на мутагенни фактори (твърда радиация, азотиста киселинаи т.н.) могат да бъдат значително ускорени.

Предимствата на селекцията са екологичността и естествеността на продукта.

• продължителност на процеса;
• невъзможността да се контролира посоката на мутацията се определя от крайния резултат.

Методи на генното инженерство в биотехнологиите

Методите на генното инженерство променят клетките на микроорганизмите и дрождите, превръщайки ги в ефективни производители на всеки протеин. Това разкрива широки възможности за използване на генетично модифицирани микробни и дрождени клетки за получаване на крайния организъм с определени характеристики.

Използването на генетично мутирали микробни и дрождени клетки от хората в ежедневието поражда основателни опасения - има много както поддръжници на генетично модифицираните вещества, така и техните противници.

Факт е обаче липсата на информация за въздействието на генетично модифицираните бактериални и дрождеви клетки върху човешкия организъм и природата като цяло.

Генетично модифицирани бактерии и енергия

Генетиците работят по въпроса алтернативен източникенергия. Основната задача е да се създадат химически суровини, а след това и гориво като продукт на бактериалния метаболизъм.

Една от областите, в които хората могат да получават енергия от бактерии, е работата с генетично модифицирани цианобактерии.

Биолози от университета в Тюбинген са открили микроорганизми, които имат свойствата на батерия и са способни както да акумулират енергия, така и да я предават на други бактерии.

Енергията, произведена от тези бактерии, може да се използва от хората за наноустройства.

В Китай е построено устройство, в което бактериите произвеждат водород от ацетати, докато устройството няма външен източник на енергия, а суровината е евтин индустриален отпадък. От своя страна водородът е източник на енергия за екоавтомобилите.

Микробиолози от Университета на Южна Каролина откриха бактерия, която може да генерира енергия, като се храни с токсични отпадъци като проблемни полихлорирани бифенили и агресивни разтворители.

Калифорнийски изследователи предложиха метод за обработка на кафяви водорасли с модифицирана E. coli, произвеждаща етилов алкохол като изход - отличен източник на енергия.

Водородът като източник на енергия е получен от американски учени от разграждането на глюкозата от анаеробни бактерии.

Плюсове и минуси на ГМО (генно модифициран организъм)

Използването на генетично модифицирани бактерии и дрожди от хората в ежедневието за получаване на модифицирани организми има както положителни, така и отрицателни аспекти.

Предимствата на генетично модифицираните организми включват:

• производство на всякакви органи за трансплантация, които няма да бъдат отхвърлени;
• производство на суровина за биогорива;
• производство на лекарства;
• създаване на инсталации за технически цели (производство на тъкани и др.).

Известни недостатъци на генетично модифицираните продукти:

• цената на генетично модифицираните зеленчуци и плодове е почти 30% по-висока от естествените;
• семената и плодовете на ГМ растенията не са жизнеспособни;
• полета с ГМ култури изискват повишени количества пестициди и хербициди;
• култивираните ГМ растения са способни да произвеждат хибриди с диви растения.

Използването на микроорганизми от човека в ежедневието и в производството може да бъде ограничено само от свойствата на самите бактерии. И колкото повече учените обръщат внимание на бацилите, толкова по-интересни и полезни свойства на микроорганизмите откриват.

Бактериите произвеждат енергия, извличат минерали, пречистват водата и почвата - наскоро бяха открити бактерии, които ядат дори найлонови торбички (!) - катализират производствените процеси, използват се в синтеза на фармацевтични продукти и в много други области на човешкия живот.

?

Вредни и полезни бактерии

Бактериите са микроорганизми, които образуват огромен невидим свят около и вътре в нас. Поради вредните ефекти, които причиняват, те са печално известни, докато за полезните ефекти, които причиняват, рядко се говори. Тази статия дава общо описание на някои лоши и добри бактерии.

„През първата половина на геоложкото време нашите предци са били бактерии. Повечето същества все още са бактерии и всяка от нашите трилиони клетки е колония от бактерии." - Ричард Докинс.

Бактерии- най-древните живи организми на Земята са вездесъщи. Човешкото тяло, въздухът, който дишаме, повърхностите, които докосваме, храната, която ядем, растенията около нас, нашата среда и т.н. - всичко това е обитавано от бактерии.

Приблизително 99% от тези бактерии са полезни, докато останалите имат лоша репутация. Всъщност някои бактерии са много важни за правилното развитие на други живи организми. Те могат да съществуват както самостоятелно, така и в симбиоза с животни и растения.

Следният списък с вредни и полезни бактерии включва някои от най-известните полезни и смъртоносни бактерии.

Полезни бактерии

Млечнокисели бактерии/пръчици на Дедерлейн

Характеристика:грам-положителни, пръчковидни.

Среда на живот:Разновидности на млечнокисели бактерии присъстват в млякото и млечните продукти, ферментиралите храни, а също така са част от оралната, чревната и вагиналната микрофлора. Най-преобладаващи видове са L. acidophilus, L. reuteri, L. plantarum и др.

Полза:Млечнокиселите бактерии са известни със способността си да използват лактоза и да произвеждат млечна киселина като страничен продукт. Тази способност за ферментация на лактоза прави млечнокиселините бактерии важна съставка при приготвянето на ферментирали храни. Те също са неразделна част от процеса на саламура, тъй като млечната киселина може да служи като консервант. Чрез това, което се нарича ферментация, киселото мляко се получава от млякото. Някои щамове дори се използват за производство на кисело мляко в индустриален мащаб. При бозайниците млечнокиселите бактерии помагат за разграждането на лактозата по време на храносмилателния процес. Получената кисела среда предотвратява развитието на други бактерии в тъканите на тялото. Следователно, млечнокисели бактерии са важен компонент на пробиотичните препарати.

бифидобактерии

Характеристика:грам-положителни, разклонени, пръчковидни.

Среда на живот:Бифидобактериите присъстват в стомашно-чревния тракт на човека.

Полза:Подобно на млечнокисели бактерии, бифидобактериите също произвеждат млечна киселина. Освен това те произвеждат оцетна киселина. Тази киселина инхибира растежа на патогенни бактерии, като контролира нивото на pH в червата. Бактерията B. longum, вид бифидобактерии, помага за разграждането на трудни за смилане растителни полимери. Бактериите B. longum и B. infantis помагат за предотвратяване на диария, кандидоза и дори гъбични инфекции при кърмачета и деца. Поради тези полезни свойства те често се включват и в пробиотични препарати, продавани в аптеките.

Ешерихия коли (E. coli)

Характеристика:

Среда на живот: E. coli е част от нормалната микрофлора на дебелото и тънкото черво.

Полза: E. coli помага при разграждането на неусвоените монозахариди, като по този начин подпомага храносмилането. Тази бактерия произвежда витамин К и биотин, които са от съществено значение за различни клетъчни процеси.

Забележка:Някои щамове на E. coli могат да причинят сериозни токсични ефекти, диария, анемия и бъбречна недостатъчност.

Стрептомицети

Характеристика:грам-положителни, нишковидни.

Среда на живот:Тези бактерии присъстват в почвата, водата и разлагащата се органична материя.

Полза:Някои стрептомицети (Streptomyces spp.) играят важна роля в екологията на почвата чрез разлагане органична материя, присъстващи в него. Поради тази причина те се изследват като биоремедиационен агент. S. aureofaciens, S. rimosus, S. griseus, S. erythraeus и S. venezuelae са търговски важни видове, които се използват за производство на антибактериални и противогъбични съединения.

Микориза/нодулни бактерии

Характеристика:

Среда на живот:Микоризите присъстват в почвата, съществувайки в симбиоза с кореновите възли на бобовите растения.

Полза:Бактерии Rhizobium etli, Bradyrhizobium spp., Azorhizobium spp. и много други разновидности са полезни за фиксиране на атмосферен азот, включително амоняк. Този процес прави това вещество достъпно за растенията. Растенията нямат способността да използват атмосферния азот и зависят от азотфиксиращите бактерии, присъстващи в почвата.

Цианобактерии

Характеристика:грам-отрицателни, пръчковидни.

Среда на живот:Цианобактериите са предимно водни бактерии, но се срещат и на голи скали и в почвата.

Полза:Цианобактериите, известни още като синьо-зелени водорасли, са група бактерии, които са много важни за околната среда. Те фиксират азота във водната среда. Техните способности за калциране и декалциране ги правят важни за поддържането на баланса в екосистемата на кораловия риф.

Вредни бактерии

Микобактерии

Характеристика:не са нито грам-положителни, нито грам-отрицателни (поради високото си липидно съдържание), пръчковидни.

заболявания:Микобактериите са патогени, които имат дълго време на удвояване. M. tuberculosis и M. leprae, техните най-опасни разновидности, са причинителите съответно на туберкулозата и проказата. M. ulcerans причинява разязвени и неразязвени възли по кожата. M. bovis може да причини туберкулоза при добитъка.

Тетаничен бацил

Характеристика:

Среда на живот:Спорите на тетанусния бацил се намират в почвата, по кожата и в храносмилателния тракт.

заболявания:Тетаничният бацил е причинителят на тетанус. Той навлиза в тялото през рана, размножава се там и освобождава токсини, особено тетаноспазмин (известен също като спазмогенен токсин) и тетанолизин. Това води до мускулни спазми и дихателна недостатъчност.

Чума пръчка

Характеристика:

Среда на живот:Чумният бацил може да оцелее само в тялото на гостоприемника, по-специално в тялото на гризачи (бълхи) и бозайници.

заболявания:Чумният бацил причинява бубонна чума и чумна пневмония. Кожната инфекция, причинена от тази бактерия, приема бубонна форма, характеризираща се с неразположение, треска, втрисане и дори крампи. Инфекцията на белите дробове от патогена на бубонната чума води до чумна пневмония, причиняваща кашлица, затруднено дишане и треска. Според СЗО между 1000 и 3000 случая на чума се срещат в света всяка година. Патогенът на чумата е признат и изследван като потенциално биологично оръжие.

Helicobacter pylori

Характеристика:грам-отрицателни, пръчковидни.

Среда на живот: Helicobacter pylori колонизира човешката стомашна лигавица.

заболявания:Тази бактерия е основният причинител на гастрит и пептична язва. Той произвежда цитотоксини и амоняк, които увреждат стомашния епител, причинявайки коремна болка, гадене, повръщане и подуване на корема. Helicobacter pylori присъства в половината от световното население, но повечето хора остават безсимптомни и само няколко развиват гастрит и язва.

Антраксен бацил

Характеристика:грам-положителни, пръчковидни.

Среда на живот:Антраксният бацил е широко разпространен в почвата.

заболявания:Инфекцията с антракс води до фатално заболяване, наречено антракс. Инфекцията възниква в резултат на вдишване на ендоспори на антраксния бацил. Антраксът се среща главно при овце, кози, говеда и др. В редки случаи обаче се случва предаване на бактерията от добитък на човек. Най-честите симптоми на антракс са язви, треска, главоболие, болки в корема, гадене, диария и др.

Заобиколени сме от бактерии, някои от тях вредни, други полезни. И само от нас зависи колко ефективно съжителстваме с тези малки живи организми. От нас зависи да се възползваме от полезните бактерии, като избягваме прекомерната и неподходяща употреба на антибиотици и да стоим далеч от вредните бактерии, като предприемаме подходящи превантивни мерки като добра лична хигиена и рутинни здравни прегледи.

Бактериите са се появили преди приблизително 3,5-3,9 милиарда години, те са били първите живи организми на нашата планета. С течение на времето животът се развива и усложнява - появяват се нови, всеки път по-сложни форми на организми. Бактериите не останаха настрана през цялото това време, напротив, те бяха най-важният компонент на еволюционния процес. Те бяха първите, които разработиха нови форми за поддържане на живота, като дишане, ферментация, фотосинтеза, катализа... и също така намериха ефективни начини за съвместно съществуване с почти всяко живо същество. Човекът не беше изключение.

Но бактериите са цяла област от организми, наброяващи повече от 10 000 вида. Всеки вид е уникален и е следвал свой собствен еволюционен път и в резултат на това е развил свои уникални форми на съжителство с други организми. Някои бактерии са влезли в тясно взаимноизгодно сътрудничество с хора, животни и други същества - те могат да бъдат наречени полезни. Други видове са се научили да съществуват за сметка на други, използвайки енергията и ресурсите на донорните организми - те обикновено се считат за вредни или патогенни. Трети са отишли ​​още по-далеч и са станали практически самодостатъчни, те получават всичко необходимо за живота от околната среда.

Вътре в човека, както и в други бозайници, живеят невъобразимо голям брой бактерии. Има 10 пъти повече от тях в телата ни, отколкото всички клетки на тялото взети заедно. Сред тях абсолютното мнозинство са полезни, но парадоксът е, че тяхната жизнена дейност, тяхното присъствие в нас е нормално състояние на нещата, те зависят от нас, ние от своя страна от тях и в същото време ние не усетите признаци на това сътрудничество. Друго нещо е вредно, например патогенните бактерии, веднъж вътре в нас, тяхното присъствие веднага става забележимо и последствията от тяхната дейност могат да станат много сериозни.

Полезни бактерии

По-голямата част от тях са същества, които живеят в симбиотични или взаимовръзки с донорни организми (в които живеят). Обикновено такива бактерии поемат някои от функциите, на които тялото на гостоприемника не е способно. Пример за това са бактериите, които живеят в храносмилателния тракт на човека и обработват част от храната, с която самият стомах не може да се справи.

Някои видове полезни бактерии:

Ешерихия коли (лат. Escherichia coli)

Той е неразделна част от чревната флора на хората и повечето животни. Ползите от него са трудни за надценяване: той разгражда несмилаемите монозахариди, насърчавайки храносмилането; синтезира витамини К; предотвратява развитието на болестотворни и патогенни микроорганизми в червата.

Макро снимка: колония от бактерии Escherichia coli

Млечнокисели бактерии (Lactococcus lactis, Lactobacillus acidophilus и др.)

Представителите на този разред присъстват в млякото, млечните и ферментиралите продукти, като в същото време са част от чревната и устната микрофлора. Те са способни да ферментират въглехидрати и по-специално лактоза и да произвеждат млечна киселина, която е основният източник на въглехидрати за хората. Чрез поддържане на постоянно киселинна среда се потиска растежът на неблагоприятните бактерии.

бифидобактерии

Бифидобактериите имат най-значим ефект върху кърмачетата и бозайниците, съставлявайки до 90% от чревната им микрофлора. Произвеждайки млечна и оцетна киселина, те напълно предотвратяват развитието на гнилостни и патогенни микроби в тялото на детето. В допълнение, бифидобактериите: насърчават смилането на въглехидратите; осигуряват защита на чревната бариера от проникване на микроби и токсини във вътрешната среда на тялото; синтезират различни аминокиселини и протеини, витамини К и В, полезни киселини; насърчаване на чревната абсорбция на калций, желязо и витамин D.

Вредни (патогенни) бактерии

Някои видове патогенни бактерии:

Salmonella typhi

Тази бактерия е причинител на много остра чревна инфекция, коремен тиф. Salmonella typhi произвежда токсини, които са вредни изключително за хората. При заразяване настъпва обща интоксикация на тялото, което води до тежка треска, обрив по тялото и в тежки случаи увреждане на лимфната система и в резултат на това смърт. Всяка година в света се регистрират 20 милиона случая на коремен тиф, 1% от случаите водят до смърт.

Колония от бактерии Salmonella typhi

Тетаничен бацил (Clostridium tetani)

Тази бактерия е една от най-упоритите и в същото време най-опасните в света. Clostridium tetani произвежда изключително токсична отрова, тетаничен екзотоксин, което води до почти пълно увреждане на нервната система. Хората с тетанус изпитват ужасна болка: всички мускули на тялото спонтанно се напрягат до краен предел и възникват силни конвулсии. Смъртността е изключително висока – средно около 50% от заразените умират. За щастие, ваксината срещу тетанус е изобретена през 1890 г., тя се дава на новородени във всички развити страни по света. В слабо развитите страни тетанусът убива 60 000 души всяка година.

Микобактерии (Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae и др.)

Микобактериите са семейство бактерии, някои от които са патогенни. Различни представители на това семейство причиняват такива опасни заболявания като туберкулоза, микобактериоза, проказа (лепра) - всички те се предават по въздушно-капков път. Всяка година микобактериите причиняват повече от 5 милиона смъртни случая.

: полезно и вредно? Видове бактерии, които помагат на организма и кои вредят?

Помислете за всички бактерии, живеещи в тялото. И ще ви разкажем всичко за бактериите.

Изследователите казват, че на земята има около 10 хиляди разновидности на микроби. Въпреки това, има мнение, че разнообразието им достига 1 милион.

Поради своята простота и непретенциозност те съществуват навсякъде. Поради малкия си размер, те проникват навсякъде, дори и в най-малката цепнатина. Микробите са адаптирани към всяко местообитание, те са навсякъде, дори да е изсъхнал остров, дори да е мразовито, дори да е 70 градуса горещо, те пак няма да загубят своята жизненост.

Микробите влизат в човешкото тяло от околната среда. И само когато попаднат в благоприятни за тях условия, те се усещат, помагайки или причинявайки, вариращи от леки кожни заболявания до сериозни инфекциозни заболявания, водещи до смърт в тялото. Бактериите имат различни имена.

Тези микроби са най-древните видове същества, живеещи на нашата планета. Появил се преди около 3,5 милиарда години. Те са толкова малки, че могат да се видят само под микроскоп.

Тъй като това са първите представители на живота на земята, те са доста примитивни. С течение на времето тяхната структура става по-сложна, въпреки че някои запазват примитивната си структура. Голям брой микроби са прозрачни, но някои имат червен или зеленикав оттенък. Малцина възприемат цвета на заобикалящата ги среда.

Микробите са прокариоти и следователно имат свое отделно царство - Бактерии. Нека да разгледаме кои бактерии са безвредни и вредни.

Лактобацили (Lactobacillus plantarum)

Лактобацилите са защитници на тялото ви срещу вируси. Те живеят в стомаха от древни времена, изпълнявайки много важни и полезни функции. Lactobacillus plantarum предпазва храносмилателния тракт от безполезни микроорганизми, които могат да се заселят в стомаха и да влошат състоянието.

Lactobacillus помага да се отървете от тежестта и подуването в стомаха, да се борите с алергиите, причинени от различни храни. Лактобацилите също помагат за отстраняването на вредните вещества от червата. Пречиства цялото тяло от токсини.

Бифидобактерии (лат. Bifidobacterium)

Това е микроорганизъм, който също живее в стомаха. Това са полезни бактерии. При неблагоприятни условия за съществуването на Bifidobacterium те умират. Bifidobacterium произвежда киселини като млечна, оцетна, янтарна и мравчена.

Бифидобактериите играят водеща роля в нормализирането на чревната функция. Също така, с достатъчно количество от тях те укрепват имунната система и спомагат за по-доброто усвояване на хранителните вещества.

Те са много полезни, тъй като изпълняват редица важни функции, разгледайте списъка:

1. Напълнете тялото с витамини К, В1, В2, В3, В6, В9, протеини и аминокиселини.
2. Предпазва от появата на вредни микроорганизми.
3. Предотвратява навлизането на вредни токсини в стените на червата.
4. Ускорете процеса на храносмилане. - Подпомага усвояването на Ca, Fe и витамин D йони.

Днес има много лекарства, съдържащи бифидобактерии. Но това не означава, че когато се използва за медицински цели, ще има благоприятен ефект върху тялото, тъй като полезността на лекарствата не е доказана.

Неблагоприятен микроб Corynebacterium minutissimum

Вредните видове микроби могат да се появят на най-невероятните места, където не бихте очаквали да ги намерите.

Този вид, Corynebacterium minutissimum, обича да живее и да се размножава на телефони и таблети. Те причиняват обриви по цялото тяло. Има много антивирусни приложения за таблети и телефони, но те никога не са измислили лек за вредния Corynebacterium minutissimum.

Затова трябва да намалите контакта си с телефони и таблети, за да не станете алергични към Corynebacterium minutissimum. И не забравяйте, че след измиване на ръцете не трябва да търкате дланите си една в друга, тъй като броят на бактериите намалява с 37%.

Род бактерии, който включва повече от 550 вида. При благоприятни условия стрептомицетите създават нишки, подобни на мицела на гъбите. Те живеят предимно в почвата.

През 1940 г. стрептомицините са използвани в производството на лекарства:

• Физостигмин.Болкоуспокояващото се използва в малки дози за намаляване на очното налягане при глаукома. В големи количества може да стане отровен.
• Такролимус.Лекарство от естествен произход. Използва се за лечение и профилактика при трансплантации на бъбреци, костен мозък, сърце и черен дроб.
• алозамидин.Лекарство за предотвратяване образуването на разграждане на хитин. Безопасно се използва за убиване на комари, мухи и т.н.

Но трябва да се отбележи, че не всички бактерии от този вид имат благоприятен ефект върху човешкото тяло.

Протектор на корема Helicobacter pylori

Микроби, съществуващи в стомаха. Съществува и се размножава в стомашната лигавица. Helicobacter pylori се появява в човешкото тяло от ранна възраст и живее през целия живот. Помага за поддържане на стабилно тегло, контролира хормоните и отговаря за глада.

Този коварен микроб също може да допринесе за развитието на язва и гастрит. Някои учени смятат, че Helicobacter pylori е полезна, но въпреки редица съществуващи теории, все още не е доказано защо е полезна. Не напразно може да се нарече протектор на корема.

Добрата лоша бактерия ешерихия коли

Бактериите Escherichia coli се наричат ​​още E. coli. Ешерихия коли, която живее в долната част на корема. Те се населяват в човешкото тяло при раждането и живеят с него през целия му живот. Голям брой микроби от този тип са безвредни, но някои от тях могат да причинят сериозно отравяне на тялото.

Escherichia coli е често срещан фактор при много коремни инфекции. Но напомня за себе си и предизвиква дискомфорт, когато се кани да остави тялото ни в по-благоприятна за него среда. И дори е полезно за хората.

Ешерихия коли насища организма с витамин К, който от своя страна следи за здравето на артериите. Ешерихия коли също може да живее много дълго във вода, почва и дори в хранителни продукти, като мляко.

Вредни бактерии. Стафилококус ауреус (Staphylococcus aureus)

Стафилококус ауреусе причинителят на гнойни образувания по кожата. Често циреите и пъпките се причиняват от Staphylococcus aureus, който живее по кожата на голям брой хора. Staphylococcus aureus е причинителят на много инфекциозни заболявания.

Пъпките са много неприятни, но само си представете, че Staphylococcus aureus, прониквайки през кожата в тялото, може да има сериозни последствия, пневмония или менингит.

Намира се почти в цялото тяло, но съществува главно в носните проходи и аксиларните гънки, но може да се появи и в ларинкса, перинеума и корема.

Staphylococcus aureus има златист оттенък, откъдето Staphylococcus aureus получава името си. Това е една от четирите най-чести причини за болнични инфекции, които възникват след операция.

Pseudomonas aeruginosa (Pseudomonas aeruginosa)

Този микроб може да съществува и да се размножава във вода и почва. Обича топла вода и басейни. Той е един от причинителите на гнойни заболявания. Те са получили името си поради синьо-зеления си оттенък. Живеещата в топла вода Pseudomonas aeruginosa прониква под кожата и развива инфекция, придружена от сърбеж, болка и зачервяване на засегнатите места.

Този микроб може да зарази различни видове органи и да причини куп инфекциозни заболявания. Инфекцията с Pseudomonas aeruginosa засяга червата, сърцето и пикочно-половите органи. Често микроорганизмът е фактор за появата на абсцеси и флегмони. От Pseudomonas aeruginosa е много трудно да се отървете, тъй като е устойчив на антибиотици.

Микробите са най-простите живи микроорганизми, съществуващи на Земята, които са се появили преди много милиарди години и са адаптирани към всякакви условия на околната среда. Но трябва да помним, че бактериите могат да бъдат полезни и вредни.

И така, разгледахме видовете микроорганизми, използвайки пример, за да видим кои полезни бактерии помагат на тялото и кои са вредни и причиняват инфекциозни заболявания.

Не забравяйте, че спазването на правилата за лична хигиена ще бъде най-добрата превенция срещу инфекция с вредни микроорганизми.

Понастоящем микроорганизмите и техните метаболитни продукти се използват широко в промишлеността, селското стопанство и медицината.

История на употребата на микроорганизми

Още през 1000 г. пр. н. е. римляните, финикийците и други ранни цивилизации извличат мед от минни води или води, които се просмукват през рудни тела. През 17 век уелски в Англия (графство Уелс) и през 18 век. Испанците в мината Rio Tinto са използвали този процес на "излугване", за да извлекат мед от минералите, които я съдържат. Тези древни миньори нямаха представа, че бактериите играят активна роля в такива процеси на извличане на метали. Този процес, известен като бактериално излугване, сега се използва в голям мащаб по целия свят за извличане на мед от нискокачествени руди, съдържащи следи от този и други ценни метали. Биологичното излугване също се използва (макар и по-малко) за освобождаване на уран. Проведени са множество изследвания върху природата на организмите, участващи в процесите на излужване на метали, техните биохимични свойства и потенциални приложения в тази област. Резултатите от тези проучвания показват по-специално, че бактериалното излугване може да се използва широко в минната промишленост и по всяка вероятност може напълно да отговори на нуждата от енергоспестяващи, екологично чисти заобикаляща средатехнологии.

Малко по-малко известно, но също толкова важно, е използването на микроорганизми в минната промишленост за извличане на метали от разтвори. Някои напреднали технологии вече включват биологични процеси за получаване на метали в разтворена или прахообразна форма от промивни води, останали от преработката на руда. Способността на микроорганизмите да натрупват метали е известна отдавна и ентусиастите отдавна мечтаят да използват микроби за получаване на ценни метали от морска вода. Проведените изследвания разсеяха някои надежди и до голяма степен определиха областите на приложение на микроорганизмите. Възстановяването с помощта на метал остава обещаващ метод за евтино третиране на замърсени с метал промишлени отпадъчни води и икономично възстановяване на ценни метали.

Отдавна е известна способността на микроорганизмите да синтезират полимерни съединения; всъщност повечето клетъчни компоненти са полимери. Днес обаче по-малко от 1% от общото количество полимерни материали се произвежда от микробиологичната промишленост; останалите 99% идват от нефт. Досега биотехнологиите не са оказали решаващо влияние върху полимерната технология. Може би в бъдеще с помощта на микроорганизми ще бъде възможно да се създават нови материали за специални цели.

Трябва да се отбележи още един важен аспект от използването на микроорганизми в химичния анализ - концентрацията и изолирането на микроелементи от разредени разтвори. Консумирайки и усвоявайки микроелементи в процеса на живот, микроорганизмите могат селективно да натрупват някои от тях в клетките си, като същевременно пречистват хранителните разтвори от примеси. Например, формите се използват за селективно утаяване на злато от хлоридни разтвори.

Съвременни приложения

Микробната биомаса се използва като храна за добитък. Микробната биомаса от някои култури се използва под формата на различни закваски, които се използват в хранително-вкусовата промишленост. Така приготвянето на хляб, бира, вино, алкохол, оцет, ферментирали млечни продукти, сирена и много продукти. Друга важна област е използването на отпадъчни продукти от микроорганизми. Въз основа на естеството на тези вещества и тяхното значение за производителя, отпадъчните продукти могат да бъдат разделени на три групи.

1 група- това са големи молекули с молекулно тегло. Това включва различни ензими (липази и др.) и полизахариди. Приложението им е изключително широко – от хранително-вкусовата и текстилната промишленост до петролната индустрия.

2-ра група- това са първични метаноболити, които включват вещества, необходими за растежа и развитието на самата клетка: аминокиселини, органични киселини, витамини и др.

3 група- вторични метаноболити. Те включват: антибиотици, токсини, алкалоиди, растежни фактори и др. Важна област на биотехнологиите е използването на микроорганизми като биотехнически агенти за трансформация или трансформация на определени вещества, пречистване на вода, почва или въздух от замърсители. Микроорганизмите също играят важна роля в производството на масло. Използвайки традиционния метод, не повече от 50% от петрола се извлича от нефтен резервоар. Отпадъчните продукти на бактериите, натрупващи се във формацията, допринасят за изместването на петрола и по-пълното му освобождаване на повърхността.

Огромната роля на микроорганизмите в създаването, поддържането и опазването на почвеното плодородие. Те участват в образуването на почвен хумус - хумус. Използва се за увеличаване на добивите.

През последните години започна да се развива друга фундаментално нова посока на биотехнологиите - безклетъчна биотехнология.

Изборът на микроорганизми се основава на факта, че микроорганизмите носят огромни ползи в промишлеността, селското стопанство, животните и растенията.

Други приложения

В медицината

Традиционните методи за производство на ваксини се основават на използването на отслабени или убити патогени. В момента много нови ваксини (например за профилактика на грип, хепатит В) се получават с помощта на методи на генно инженерство. Антивирусните ваксини се получават чрез въвеждане в микробната клетка на гените на вирусните протеини, които проявяват най-голяма имуногенност. При култивиране такива клетки синтезират голямо количество вирусни протеини, които впоследствие се включват в състава на ваксините. Производството на вирусни протеини в култури от животински клетки на базата на рекомбинантна ДНК технология е по-ефективно.

При производството на масло:

През последните години бяха разработени методи за увеличаване на нефтения добив с помощта на микроорганизми. Техните перспективи са свързани преди всичко с лекотата на изпълнение, минималната капиталова интензивност и екологичната безопасност. През 40-те години на миналия век много страни производителки на петрол започнаха изследвания за използването на микроорганизми за стимулиране на потока в производствени кладенци и възстановяване на приемливостта на инжекционните кладенци.

В храната и химикалите индустрия:

Най-известните промишлени продукти на микробен синтез включват: ацетон, алкохоли (етанол, бутанол, изопропанол, глицерол), органични киселини (лимонена, оцетна, млечна, глюконова, итаконова, пропионова), ароматизатори и вещества, които подобряват миризмите (мононатриев глутамат). ). Търсенето на последните непрекъснато нараства поради тенденцията да се консумират нискокалорични и растителни храни, за да се добави разнообразие към вкуса и мириса на храната. Ароматни вещества с растителен произход могат да бъдат произведени чрез експресиране на растителни гени в микробни клетки.



Сред бактериите, млечнокисели бактерии от род Lactobacillus, Streptococcusпри получаване на ферментирали млечни продукти. Коките имат кръгла, овална форма с диаметър 0,5-1,5 микрона, разположени по двойки или във вериги с различна дължина. Размерите на пръчковидни бактерии или обединени във вериги.

Млечнокисели стрептококи Streptococcus lactisима клетки, свързани по двойки или къси вериги, съсирва млякото за 10-12 часа, някои раси образуват антибиотика низин.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

Кремообразен стрептокок S. cremorisобразува дълги вериги от сферични клетки, неактивен киселинообразуващ, използван за ферментираща сметана при производството на заквасена сметана.

Ацидофилен бацил Lactobacillus acidophilusобразуват дълги вериги от пръчковидни клетки; когато ферментират, те натрупват до 2,2% млечна киселина и антибиотични вещества, които са активни срещу патогени на чревни заболявания. Въз основа на тях се изготвят медицински биологични продукти за профилактика и лечение на стомашно-чревни заболявания на селскостопанските животни.

Пръчици от млечна киселина L. plantatumимат клетки, свързани по двойки или във вериги. Ферментиращи агенти по време на ферментация на зеленчуци и силажиране на фуражи. L. brevisферментират захари при ецване на зеле и краставици, образувайки киселини, етанол, CO 2.

Безспорови, неподвижни, грам+ пръчици от рода Propionibacteriumсемейства Propionibacteriaceae– причинители на пропионовата ферментация, предизвикват превръщането на захарта или млечната киселина и нейните соли в пропионова и оцетна киселина.

3C 6 H 12 O 6 → 4CH 3 CH 2 COOH+2CH 3 COOH+2CO 2 +2H 2 O

Пропионовата киселинна ферментация е в основата на зреенето на сирищните сирена. Някои видове бактерии на пропионовата киселина се използват за производството на витамин B12.

Спорообразуващи бактерии от семейството Bacilloceaeнещо като Clostridiumса причинители на масленокиселата ферментация, превръщайки захарите в маслена киселина

C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2)COOH+2CO 2 +2H 2

Маслена киселина

местообитания– почва, тинести утайки на водни тела, натрупвания на разлагащи се органични остатъци, хранителни продукти.

Тези o/o се използват при производството на маслена киселина, която има неприятна миризма, за разлика от нейните естери:

Метилов етер – аромат на ябълка;

Етил - круша;

Амил - ананас.

Използват се като овкусители.

Бактериите на маслената киселина могат да причинят разваляне на хранителни суровини и продукти: подуване на сирена, гранясване на мляко и масло, бомбардиране на консерви, смърт на картофи и зеленчуци. Получената маслена киселина дава остър гранясал вкус и остра неприятна миризма.

Бактерии с оцетна киселина – безспорови грам пръчици с полярни флагели, принадлежат към рода Глюконобактер (Acetomonas); образуват оцетна киселина от етанол

CH3CH2OH+O2→CH3COOH+H2O

Пръчки от сорта Ацетобактер– перитрихи, способни да окисляват оцетната киселина до CO 2 и H 2 O.

Бактериите на оцетната киселина се характеризират с променливост на формата, при неблагоприятни условия те приемат формата на дебели дълги нишки, понякога подути. Оцетнокиселите бактерии са широко разпространени по повърхността на растенията, техните плодове и маринованите зеленчуци.

Процесът на окисляване на етанол до оцетна киселина е в основата на производството на оцет. Спонтанното развитие на оцетнокисели бактерии във вино, бира, квас води до тяхното разваляне - вкисване, помътняване. Тези бактерии образуват сухи набръчкани филми, острови или пръстени близо до стените на съда върху повърхността на течностите.

Често срещан тип повреда е гниенето е процес на дълбоко разлагане на протеинови вещества от микроорганизми.Най-активните причинители на гнилостните процеси са бактериите.

Сено и картофена пръчкаBacillus subtilis - аеробна грам+ спорообразуваща пръчка. Спорите са топлоустойчиви, овални. Клетките са чувствителни към кисела среда и високо съдържание на NaCl.

Род бактериипсевдомонус – аеробни подвижни пръчици с полярни флагели, не образуват спори, грам-. Някои видове синтезират пигменти, те се наричат ​​флуоресцентни псевдомони, някои са студоустойчиви и причиняват разваляне на протеинови продукти в хладилниците. Патогени на бактериоза на култивирани растения.

Спорообразуващи пръчки от род Clostridiumразграждат протеини, за да образуват голямо количествогазове NH 3, H 2 S, киселини, са особено опасни за консерви. Тежкото хранително отравяне се причинява от токсин от големи подвижни грам+ пръчици Clostridium botulinum. Спорите придават вид на ракета. Екзотоксинът на тези бактерии засяга централната нервна и сърдечно-съдовата система (признаци: зрително увреждане, нарушение на говора, парализа, дихателна недостатъчност).

Голямо значениеНитрифициращите, денитрифициращите и азотфиксиращите бактерии играят роля в образуването на почвата. Това са предимно клетки, които не образуват спори. Отглеждат се в изкуствени условия и се внасят под формата на почвени торове.

Бактериите се използват в производството на хидролитични ензими и аминокиселини за производството на храни.

Сред бактериите е особено необходимо да се подчертаят причинителите на хранителни инфекции и хранителни отравяния. Хранителните инфекции се причиняват от патогенни бактерии, присъстващи в храната и водата. Чревни инфекции – холера – холерен вирион;