Лікувальні препарати із живих мікроорганізмів. Бактерії - хороші, погані, вічні Де використовуються бактерії

Завдяки великому розмаїттю синтезованих ферментів мікроорганізми можуть виконувати багато хімічних процесів ефективніше та економічніше, ніж якби ці процеси проводилися хімічними методами. Вивчення біохімічної діяльності мікроорганізмів дозволило підібрати умови для максимальної активності їх як продуцентів різних корисних ферментів – збудників потрібних хімічних реакційта процесів. Мікроорганізми все ширше застосовують у різних галузях хімічної та харчової промисловості, сільському господарстві, медицині.

У нашій країні створено та успішно розвивається нова галузь промисловості - мікробіологічна, всі виробництва якої базуються на діяльності мікроорганізмів.

Мікроорганізми, за допомогою яких виробляють продукти харчування, називають культурними. Їх одержують із чистих культур, які виділяють із окремих клітин. Останні зберігають у музейних колекціях та постачають ними різні виробництва.

В результаті хімічних реакцій, що здійснюються культурними мікроорганізмами, рослинна або тваринна сировина перетворюється на харчові продукти. За допомогою мікроорганізмів отримують багато життєво важливих продуктів харчування, і хоча виготовлення їх знайоме людині з давніх часів, роль у ньому мікроорганізмів відкрита порівняно недавно.

Хлібопекарське виробництво.

Хлібопечіння засноване на діяльності дріжджів та молочнокислих бактерій, що розвиваються у тесті. Спільна дія цих мікроорганізмів призводить до зброджування цукрів борошна. Дріжджі викликають спиртове бродіння, молочнокислі бактерії – молочнокисле. Молочна та інші кислоти, що утворюються при цьому, підкислюють тісто, підтримуючи оптимальний для життєдіяльності дріжджів рівень рН. Вуглекислий газ розпушує тісто і прискорює його дозрівання.

Застосування культурних мікроорганізмів у вигляді пресованих хлібопекарських дріжджів, сушених або рідких заквасок покращує смак та аромат хліба.

Виробництво сиру.

Сироделія засноване на діяльності багатьох видів мікроорганізмів: молочнокислі (термофільний стрептокок), пропіоновокислі бактерії та ін. Під дією молочнокислих бактерій відбувається накопичення молочної кислоти та сквашування молока, під дією інших корисних мікроорганізмів дозріває сир. Беруть участь у цьому процесі також деякі цвілеві гриби. Сичужний фермент та молочнокислі бактерії виробляють глибоке розщеплення білків, цукру та жиру. Різні бактерії викликають накопичення в гострих сирах летких кислот, що надають їм специфічного аромату.

Одержання кисломолочних продуктів.

Сир, сметану, олію, ацидофілін, простоквашу готують на чистих культурах із застосуванням різних заквасок. Молоко заздалегідь пастеризують. Для виробництва сиру та сметани застосовують мезофільні молочнокислі бактерії; ряженки, варенца та подібних продуктів - термофільні стрептококи та болгарську паличку; ацидофіліну - кислотовитривалі молочнокислі бактерії; кефіру - багатокомпонентні закваски, що складаються з дріжджів, молочнокислих та часто оцтовокислих бактерій. Для виготовлення кисловершкового масла пастеризовані вершки вносять закваску молочнокислих бактерій і витримують до необхідної кислотності.

Пивоварне, спиртове, лікеро-горілчане та виноробне виробництва.

Вино, пиво, квас, горілку та інші напої готують із застосуванням дріжджів, що викликають спиртове бродіння цукрозмістячих рідин. В результаті бродіння рідини (сусла, бражки, соку тощо) утворюється алкоголь, СО 2 та незначні кількості побічних продуктів. Підсобну роль виконують молочнокислі бактерії: вони підкислюють середовище та полегшують діяльність дріжджів (наприклад, при виробництві квасу). У виробництві спирту та пива для оцукрювання заторів застосовують також ферментні препарати грибного та бактеріального походження.

Квашення та соління.

Сутність цього способу консервування полягає у створенні умов для переважного розвитку одних мікроорганізмів – молочнокислих бактерій та пригнічення розвитку інших – гнильних бактерій. Заквашують капусту, огірки, помідори, яблука, кавуни. Застосовують цей спосіб також при закладанні на тривале зберігання корму для худоби - заквашується зелена маса з трав, рослинних залишків та ін. Цей процес називається силосування кормів.

Одержання органічних кислот.

Оцтову, молочну та лимонну кислоти виробляють також за допомогою мікроорганізмів. Молочну кислоту одержують способом бродіння з цукромісткої сировини - патоки, крохмалю, молочної сироватки та ін.

Молочнокислі бактерії вирощують на середовищах, що містять до 15% цукру. Вихід молочної кислоти досягає 60-70% маси цукру, що міститься в заторі.

Промислове отримання оцту для харчових цілей ґрунтується на оцтовокислому бродінні. Оцтовокислі бактерії в спеціальних чанах на букових стружках окислюють поживне середовище, що надходить - оцтово-спиртовий розчин - до оцтової кислоти.

Лимонну кислоту раніше отримували з цитрусових плодів. В даний час її також одержують шляхом бродіння. Збудником бродіння є гриб Аспергіллус нігер, основна сировина – чорна патока. Бродіння відбувається в розчині з вмістом 15% цукру в аеробних умовах за температури близько 30 °С. Лимонна кислота використовується в кондитерській промисловості, виробництві безалкогольних напоїв, сиропів, кулінарії та медицині.

Мікробіологічні процеси широко застосовують у різних галузях народного господарства. В основі багатьох процесів лежать реакції обміну речовин, що відбуваються при зростанні та розмноженні деяких мікроорганізмів.

З допомогою мікроорганізмів виробляють кормові білки, ферменти, вітаміни, амінокислоти, органічні кислоти тощо.

Основні групи мікроорганізмів, що використовуються в галузях харчової промисловості, - бактерії, дріжджові та плісняві гриби.

Бактерії.Використовують як збудники молочнокислого, оцтовокислого, маслянокислого, ацетонобутилового бродіння.

Культурні молочнокислі бактерії використовують при отриманні молочної кислоти, хлібопеченні, іноді в спиртовому виробництві. Вони перетворюють цукор на молочну кислоту за рівнянням

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 кДж

У виробництві житнього хліба беруть участь справжні (гомоферментативні) та несправжні (гетероферментативні) молочнокислі бактерії. Гомоферментативні беруть участь тільки в кислотоутворенні, а гетероферментативні, поряд з молочною кислотою, утворюють леткі кислоти (в основному оцтову), спирт та діоксид вуглецю.

У спиртової промисловості молочнокисле бродіння застосовується для підкислення дріжджового сусла. Дикі молочнокислі бактерії несприятливо впливають на технологічні процеси бродильних виробництв, погіршують якість готової продукції. Молочна кислота, що утворюється, пригнічує життєдіяльність сторонніх мікроорганізмів.

Маслянокисле бродіння, що викликається маслянокислими бактеріями, використовують для виробництва олійної кислоти, ефіри якої застосовують як ароматичні речовини.

Маслянокислі бактерії перетворюють цукор на масляну кислоту за рівнянням

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Оцтовокислі бактерії використовують із отримання оцту (розчину оцтової кислоти), т.к. вони здатні окислювати етиловий спирт в оцтову кислоту за рівнянням

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 кДж

Оцтовокисле бродіння є шкідливим спиртового виробництва, т.к. призводить до зниження виходу спирту, а в пивоваренні викликає псування пива.

Дріжджі.Застосовуються як збудники бродіння при отриманні спирту і пива, у виноробстві, у виробництві хлібного квасу, у хлібопеченні.

Для харчових виробництв мають значення дріжджі – цукроміцети, які утворюють суперечки, та недосконалі дріжджі – несахароміцети (дріжджоподібні гриби), що не утворюють суперечки. Сімейство цукроміцетів ділиться на кілька пологів. Найбільш важливе значення має рід Saccharomyces (сахароміцети). Рід поділяється на види, а окремі різновиди виду називають расами. У кожній галузі застосовують окремі раси дріжджів. Розрізняють дріжджі пилоподібні та пластівці. У пилоподібних клітини ізольовані одна від одної, а у пластів'подібних клітини склеюються між собою, утворюючи пластівці, і швидко осідають.

Культурні дріжджі відносяться до сімейства цукроміцетів S. сerevisiae. Температурний оптимум для розмноження дріжджів 25-30оС, а мінімальна температура близько 2-3оС. При 40 0С зростання припиняється, дріжджі відмирають, за низьких температур розмноження припиняється.

Розрізняють дріжджі верхового та низового бродіння.

З культурних дріжджів до дріжджів низового бродіння відносять більшість винних та пивних дріжджів, а до дріжджів верхового бродіння – спиртові, хлібопекарські та деякі раси пивних дріжджів.

Як відомо, у процесі спиртового бродіння з глюкози утворюється два основних продукти – етанол і діоксид вуглецю, а також проміжні вторинні продукти: гліцерин, бурштинова, оцтова та піровиноградна кислоти, ацетальдегід, 2,3-бутиленгліколь, ацетоїнові ефіри та ефіри , ізопропіловий, бутиловий та інші спирти).

Зброджування окремих цукрів відбувається у певній послідовності, обумовленої швидкістю їхньої дифузії в дріжджову клітину. Найшвидше зброджуються дріжджами глюкоза та фруктоза. Сахароза, як така, зникає (інвертується) у середовищі ще на початку бродіння під дією ферменту дріжджів b – фруктофуранозидази, з утворенням глюкози та фруктози, які легко використовуються клітиною. Коли в середовищі не залишається глюкози та фруктози, дріжджі споживають мальтозу.

Дріжджі мають здатність зброджувати дуже високі концентрації цукру - до 60%, вони виносять також високі концентрації спирту - до 14-16 об. %.

У присутності кисню спиртове бродіння припиняється і дріжджі одержують енергію за рахунок кисневого дихання:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 кДж

Оскільки процес більш енергетично багатий, ніж процес бродіння (118 кДж), то дріжджі витрачають цукор значно економніше. Припинення бродіння під впливом кисню повітря називають ефектом Пастера.

У спиртовому виробництві застосовують верхові дріжджі виду S. сerevisiae, які мають найбільшу енергію бродіння, утворюють максимум спирту і зброджують моно-і дисахариди, а також частину декстринів.

У хлібопекарських дріжджах цінують швидкорозмножувальні раси, що мають гарну підйомну силу і стійкість при зберіганні.

У пивоварінні використовують дріжджі низового бродіння, пристосовані до порівняно низьких температур. Вони повинні бути мікробіологічно чистими, мати здатність до пластівців, швидко осідати на дно бродильного апарату. Температура бродіння 6-8°С.

У виноробстві цінують дріжджі, що швидко розмножуються, мають властивість пригнічувати інші види дріжджів і мікроорганізми і надавати вину відповідний букет. Дріжджі, що застосовуються у виноробстві, відносяться до виду S. vini, енергійно зброджують глюкозу, фруктозу, сахарозу та мальтозу. У виноробстві майже всі виробничі культури дріжджів виділені з молодих вин у різних місцевостях.

Зигоміцети- плісняві гриби, вони грають велику рольяк продуценти ферментів. Гриби роду Aspergillus продукують амілолітичні, пектолітичні та інші ферменти, які використовують у спиртовій промисловості замість солоду для оцукрювання крохмалю, у пивоварінні при частковій заміні солоду нескладеною сировиною тощо.

У виробництві лимонної кислоти А. niger є збудником лимоннокислого бродіння, перетворюючи цукор на лимонну кислоту.

Мікроорганізми у харчовій промисловості грають двояку роль. З одного боку, це культурні мікроорганізми, з іншого — до харчових виробництв потрапляє інфекція, тобто. сторонні (дикі) мікроорганізми. Дикі мікроорганізми поширені в природі (на ягодах, плодах, у повітрі, воді, грунті) та з навколишнього середовища потрапляють у виробництво.

Для дотримання правильного санітарно-гігієнічного режиму на харчових підприємствах ефективним способом знищення та придушення розвитку сторонніх мікроорганізмів є дезінфекція.

Читайте також:

ІІ. ВИМОГИ ОХОРОНИ ПРАЦІ, ЩО ПЕРЕД'ЯВЛЯЮТЬСЯ ДО ОРГАНІЗАЦІЇ РОБОТ (ВИРОБНИЧИХ ПРОЦЕСІВ) З ВИДОБУТТЯ ТА ПЕРЕРОБКИ РИБИ ТА МОРЕПРОДУКТІВ
Thema: Informationstechnologien (Інформаційні технології)
V. Конкуренція імпорту з вітчизняним виробництвом
Автоматизоване виробництво.
Активна частина основних виробничих засобів
Аналіз використання виробничого устаткування.
Аналіз використання виробничих потужностей.
Аналіз основних економічних показників діяльності виробничих галузей
АНАЛІЗ ВИРОБНИЧО-ЕКОНОМІЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ
Аналіз виробничих запасів Курського ВАТ «Прилад»

Читайте також:

Значення бактерій у нашому житті. Відкриття пеніциліну та розвиток медицини. Результати застосування антибіотиків у рослинному та тваринному світі. Що таке пробіотики, принцип їхньої дії на організм людей і тварин, рослин, переваги застосування.

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Застосування мікроорганізмів у медицині, сільському господарстві; переваги пробіотиків

Роднікова Інна

ВСТУП

Люди виступали в ролі біотехнологів тисячі років: пекли хліб, варили пиво, робили сир, інші молочнокислі продукти, використовуючи різні мікроорганізми і навіть не підозрюючи їх існування.

Власне сам термін «біотехнологія» виник нашій мові нещодавно, замість нього вживалися слова «промислова мікробіологія», «технічна біохімія» та інших. Ймовірно, найдавнішим біотехнологічним процесом було бродіння. На користь цього свідчить опис процесу приготування пива, виявлений 1981 року.

при розкопках Вавилону на дошці, що датується приблизно 6-м тисячоліттям до н. е. У 3-му тисячолітті до зв. е. шумери виготовляли до двох десятків видів пива. Не менш давніми біотехнологічними процесами є виноробство, хлібопечення та одержання молочнокислих продуктів.

З вищевикладеного бачимо, що досить тривалий час життєдіяльність людини нерозривно пов'язані з живими мікроорганізмами. І якщо стільки років люди успішно, хоч і несвідомо, «співпрацювали» з бактеріями, логічно поставити питання — а для чого, власне, потрібно розширювати свої знання в цій галузі?

Адже і так начебто все чудово, ми вміємо пекти хліб і варити пиво, готувати вино та кефір, чого ще треба? Навіщо нам біотехнології? Деякі відповіді можна знайти у цьому рефераті.

МЕДИЦИНА ТА БАКТЕРІЇ

Протягом усієї історії людства (аж до початку ХХ століття) сім'ї мали багато дітей т.к.

дуже часто діти не доживали до зрілого віку, вони гинули від безлічі захворювань, навіть від легко запалених у наш час запалення легень, що вже говорити про такі важкі хвороби, як холера, гангрена, чума. Всі ці захворювання викликані хвороботворними мікроорганізмами і вважалися невиліковними, але, нарешті, вчені медики зрозуміли, що подолати «злі» бактерії під силу іншим бактеріям, або витяжкою їх ферментів.

Вперше це вдалося помітити Олександру Флемінг на прикладі елементарної плісняви.

Виявилося, що деякі види бактерій чудово вживаються з пліснявою, але стрептококи та стафілококи у присутності плісняви ​​не розвивалися.

Численні насамперед досліди з розмноженням шкідливих бактерій показали, що деякі з них здатні знищувати інших і не допускають їх розвитку у загальному середовищі. Це явище було названо „антибіозом” від грецького „анти” — проти та „біос” — життя. Працюючи над знаходженням дієвого протимікробного засобу, Флемінг чудово знав про це. Він не мав жодних сумнівів, що на чашці з таємничою пліснявою він зустрівся з явищем антибіозу. Він почав ретельно досліджувати плісняву.

Через деякий час йому вдалося навіть виділити із плісняви ​​протимікробну речовину. Оскільки цвіль, з якою він мав справу, носила видову латинську назву Penicilium notatum, отриману речовину він назвав пеніциліном.

Таким чином, 1929 року, в лабораторії лондонської лікарні св. Марії народився добре відомий нам пеніцилін.

Попередні випробування речовини на піддослідних тваринах показали, що навіть при ін'єкції в кров вона не приносить шкоди, і одночасно в слабких розчинах чудово пригнічує стрептококи та стафілококи.

Роль мікроорганізмів у технології харчових виробництв

Асистент Флемінга, доктор Стюарт Греддок, який захворів на гнійне запалення так званої гайморової порожнини, був першою людиною, яка зважилася прийняти витяжку пеніциліну.

Йому ввели в порожнину невелику кількість витяжки з плісняви, і вже за три години можна було переконатися, що стан здоров'я значно покращився.

Таким чином, було започатковано епоху антибіотиків, які врятували мільйони життів, як у мирний час, так і за часів війни, коли поранені помирали не від тяжкості поранення, а від заражень, пов'язаних з ними. Надалі велися розробки нових антибіотиків, з урахуванням пеніциліну, способів їх отримання широкого застосування.

БІОТЕХНОЛОГІЇ І СІЛЬСЬКЕ ГОСПОДАРСТВО

Наслідком прориву в медицині став швидкий демографічний підйом.

Населення різко збільшувалося, а отже, потрібно більше їжі, а у зв'язку з погіршенням екології через ядерні випробування, розвиток промисловості, виснаження гумусу оброблюваної землі, з'явилося безліч захворювань рослин і худоби.

Спочатку люди лікували тварин і рослини антибіотиками і це приносило свої результати.

Розглянемо ці результати. Так, якщо обробляти овочі, фрукти, зелень та ін. в період вегетації сильними фунгіцидами, то це допоможе придушити розвиток деяких хвороботворних мікроорганізмів (не всіх і не повністю), але, по-перше, це призводить до накопичення в плодах отрути та токсинів, а значить, знижуються корисні якості плода, по-друге, шкідливі мікроби швидко виробляють імунітет до речовин, що їх травлять, і подальші обробки повинні проводитися все більш і більш сильними антибіотиками.

Те саме явище спостерігається і в тваринному світі, і, на жаль, у людини.

До того ж, в організмі теплокровних антибіотики викликають ще ряд негативних наслідків, таких як дисбактеріоз, деформації плода у вагітних та ін.

Як же бути? Сама природа дає відповідь це питання! І ця відповідь – ПРОБІОТИКИ!

У провідних інститутах біотехнологій і генної інженерії давно займаються виведенням нових і селекцією відомих мікроорганізмів, які мають дивовижну життєстійкість і здатність «перемагати» у боротьбі з іншими мікробами.

Ці елітні штами такі як «bacillus subtilis» та «Licheniformis» широко застосовуються для лікування людей, тварин, рослин неймовірно ефективно та безпечно.

Як таке можливо? А ось як: в організмі людей та тварин обов'язково міститься безліч необхідних бактерій. Вони беруть участь у процесах травлення, утворення ферментів та становлять майже 70% імунної системи людини. Якщо з будь-якої причини (прийом антибіотиків, неправильне харчування) у людини порушений бактеріальний баланс, то вона виявляється незахищеною від нових шкідливих мікробів і в 95% випадків занедужає знову.

Те саме стосується і тварин. А елітні штами, потрапляючи до організму, починають активно розмножуватися і знищувати патогенну флору, т.к. вже говорилося вище, вони мають більшу життєздатність. Таким чином, за допомогою штамів елітних мікроорганізмів, можна підтримувати макроорганізм у здоров'ї без антибіотиків і в гармонії з природою, тому що самі по собі, перебуваючи в організмі, дані штами приносять тільки користь і ніякої шкоди.

Вони краще, ніж антибіотики ще й тому, що:

відповідь мікросвіту на введення в ділову практику суперантибіотиків очевидна і випливає з вже наявного в розпорядженні вчених експериментального матеріалу - народження супермікробу.

Мікроби дивовижно досконалі біологічні машини, що саморозвиваються і самонавчаються, здатні запам'ятовувати в генетичній пам'яті створені ними механізми захисту від згубного для них впливу антибіотиків і передавати інформацію нащадкам.

Бактерії є свого роду «біореактор», у якому виробляються ферменти, амінокислоти, вітаміни і бактеріоцини, які як і антибіотики нейтралізують хвороботворні мікроорганізми.

Однак при цьому не виникає ні звикання до них, ні побічних дій, типові при застосуванні хімічних антибіотиків. Навпаки, вони здатні очистити стінки кишечника, підвищити їх проникність для необхідних поживних речовин, відновити біологічний баланс кишкової мікрофлори та стимулювати всю імунну систему.

Вчені скористалися природним для природи шляхом підтримки здоров'я макроорганізму, а саме — з природного середовища виділили бактерії — сапрофіти, які мають властивість пригнічувати ріст та розвиток патогенної мікрофлори, у тому числі й у шлунково-кишковому тракті теплокровних.

Мільйони років еволюції живого на планеті створили такі чудові та досконалі механізми придушення патогенної мікрофлори непатогенної, що сумніватися в успіху такого підходу не доводиться.

Непатогенна мікрофлора в конкурентній боротьбі перемагає в безперечній більшості випадків і, якби це було не так, нас із вами не було б сьогодні на нашій планеті.

На підставі вищевикладеного, вчені, що виробляють добрива та фунгіциди для застосування в сільському господарстві, теж постаралися перейти з хімічного на біологічний погляд.

І результати не забарилися проявити себе! З'ясувалося, що ті самі bacillus subtilis успішно борються аж із сімдесятьма різновидів патогенних представників, що викликають такі захворювання садово-городніх культур, як бактеріальний рак, фузаріозне в'янення, коренева і прикоренева гнилизна та ін, що раніше вважалися невиліковними хворобами рослин, з якими впоратися ЖОДНИЙ ФУНГІЦИД!

Крім того, ці бактерії надають явно позитивний впливна вегетацію рослини: скорочується термін наливу та дозрівання плодів, збільшуються корисні якості плодів, знижується вміст у них нітратів та ін.

токсичних речовин, а головне – значно зменшується потреба у мінеральних добривах!

Препарати, що містять штами елітних бактерій, вже займають перші місця на російських та міжнародних виставках, вони завойовують медалі за ефективність та екологічність. Вже почали їх активне використання дрібні та великі сільгоспвиробники, а фунгіциди та антибіотики поступово йдуть у минуле.

Підукція компанії «Біо-Бан» – це препарати «Флора-С» та «Фітоп-Флора-С» пропонує сухі торфо-гумінові добрива, що містять концентровані гумінові кислоти (а насичений гумус — запорука відмінного врожаю) та штам бактерій «bacillus subtilis» для боротьби із хворобами. Завдяки цим препаратам, можна в короткий термін відновити виснажену землю, збільшити врожайність землі, захистити свій урожай від хвороб, а головне, можливо отримувати чудові врожаї в зонах ризикового землеробства!

Я вважаю, наведених аргументів достатньо, щоб оцінити переваги пробіотиків і зрозуміти, чому ж вчені стверджують, що двадцяте століття - століття антибіотиків, а двадцять перше - століття пробіотиків!

Подібні документи

Селекція мікроорганізмів

Поняття та значення селекції як науки про створення нових та покращення існуючих порід тварин, сортів рослин, штамів мікроорганізмів.

Оцінка ролі та значення мікроорганізмів у біосфері, та особливості їх використання. Форми молочнокислих бактерій

презентація , доданий 17.03.2015

Біологія тварин

Значення павукоподібних та комах у медицині та сільському господарстві, боротьба зі шкідниками. Критерії поділу хребетних на анамнії та амніоти. Цикл життя малярійного плазмодія.

контрольна робота , доданий 12.05.2009

Генетично модифіковані організми. Принципи отримання, застосування

Основні способи отримання генетично модифікованих рослин та тварин. Трансгенні мікроорганізми у медицині, хімічній промисловості, сільському господарстві.

Несприятливі ефекти генно-інженерних організмів: токсичність, алергія, онкологія.

курсова робота , доданий 11.11.2014

Методи селекції тварин та мікроорганізмів

Відмінність тварин від рослин.

Особливості відбору тварин для селекції. Що таке гібридизація, її класифікація? Сучасні різновиди селекції тварин. Сфери використання мікроорганізмів, їх корисні властивості, методи та особливості селекції.

презентація , доданий 26.05.2010

Класифікація мікроорганізмів. Основи морфології бактерій

Вивчення предмета, основних завдань та історії розвитку медичної мікробіології.

Систематика та класифікація мікроорганізмів. Основи морфології бактерій Дослідження особливостей будови бактеріальної клітини. Значення мікроорганізмів у житті.

лекція, доданий 12.10.2013

Характеристика мікроорганізмів молочнокислих, біфідобактерій та пропіоновокислих бактерій, що використовуються при виробництві біомороженого

Пробіотики як непатогенні для людини бактерії, що мають антагоністичну активність щодо патогенних мікроорганізмів.

Знайомство з особливостями пробіотичних лактобацил. Аналіз кисломолочних продуктів із пробіотичними властивостями.

реферат, доданий 17.04.2017

Сучасне вчення про походження мікроорганізмів

Гіпотези про зародження життя Землі.

Вивчення біохімічної діяльності мікроорганізмів, їхньої ролі в природі, життя людини і тварин у роботах Л. Пастера. Генетичні дослідження бактерій та вірусів, їх фенотипічна та генотипічна мінливість.

реферат, доданий 26.12.2013

Вдосконалення споживчих властивостей пробіотичних препаратів

Вплив пробіотиків на здоров'я людини.

Імуностимулюючі, антимутагенні властивості пропіоновокислих бактерій. Вплив йоду на біохімічні властивості бактерій-пробіотиків. Якісна характеристика йодованих препаратів, біохімічні показники.

стаття, доданий 24.08.2013

Біоінженерія – використання мікроорганізмів, вірусів, трансгенних рослин та тварин у промисловому синтезі

Виробництво продуктів мікробного синтезу першої та другої фази, амінокислот, органічних кислот, вітамінів.

Великомасштабне виробництво антибіотиків. Виробництво спиртів та поліолів. Основні типи біопроцесів. Метаболічна інженерія рослин.

курсова робота , доданий 22.12.2013

Використання корисних мікроорганізмів

Роль мікроорганізмів у природі та сільському господарстві.

контрольна робота , доданий 27.09.2009

МІКРОБІОЛОГІЧНА ПРОМИСЛОВІСТЬ,виробництво якогось продукту за допомогою мікроорганізмів. Здійснюваний мікроорганізмами процес називають ферментацією; Місткість, в якій він протікає, називається ферментером (або біореактором).

Процеси, що протікають за участю бактерій, дріжджів та цвілевих грибів, людина застосовувала сотні років для отримання харчових продуктів та напоїв, обробки текстилю та шкіри, але участь у цих процесах мікроорганізмів була чітко показана лише в середині 19 ст.

У 20 ст. промисловість використовувала всю різноманітність чудових біосинтетичних здібностей мікроорганізмів, і тепер ферментація займає центральне місце у біотехнології. З її допомогою отримують різноманітні хімікалії високого ступенячистоти та лікарські препарати, що виготовляють пиво, вино, ферментовані харчові продукти.

У всіх випадках процес ферментації поділяється на шість основних етапів.

Створення середовища.Насамперед необхідно вибрати відповідне культуральне середовище. Мікроорганізми для свого зростання потребують органічних джерел вуглецю, відповідного джерела азоту та різних мінеральних речовин. При виробництві алкогольних напоїв у середовищі повинні бути присутніми осочений ячмінь, вичавки з фруктів або ягід.

Наприклад, пиво зазвичай роблять із солодового сусла, а вино – з виноградного соку. Крім води і, можливо, деяких добавок ці екстракти складають ростове середовище.

Середовища для отримання хімічних речовин та лікарських препаратів набагато складніші. Найчастіше як джерело вуглецю використовують цукру та інші вуглеводи, але нерідко олії та жири, а іноді вуглеводні.

Джерелом азоту зазвичай служать аміак і солі амонію, а також різні продукти рослинного або тваринного походження: соєве борошно, соєві боби, борошно з насіння бавовнику, борошно з арахісу, побічні продукти виробництва кукурудзяного крохмалю, відходи скотобоєн, рибна мука. Складання та оптимізація ростового середовища є дуже складним процесом, а рецепти промислових середовищ - секретом, що ревниво оберігається.

Стерилізація.Середовище необхідно стерилізувати, щоб знищити всі мікроорганізми, що забруднюють. Сам ферментер та допоміжне обладнання теж стерилізують. Існує два способи стерилізації: пряма інжекція перегрітої пари та нагрівання за допомогою теплообмінника.

Бажаний ступінь стерильності залежить від характеру процесу ферментації.

Основні групи мікроорганізмів, що використовуються у харчовій промисловості

Вона має бути максимальною при отриманні лікарських препаратів та хімічних речовин. Вимоги до стерильності при виробництві алкогольних напоїв менш суворі.

Про такі процеси ферментації говорять як про «захищені», оскільки умови, які створюються в середовищі, такі, що в них можуть зростати лише певні мікроорганізми. Наприклад, під час виробництва пива ростове середовище просто кип'ятять, а чи не стерилізують; ферментер також використовують чистим, але з стерильним.

Здобуття культури.Перш ніж розпочати процес ферментації, необхідно отримати чисту високопродуктивну культуру. Чисті культури мікроорганізмів зберігають у дуже невеликих обсягах та в умовах, що забезпечують її життєздатність та продуктивність; зазвичай це досягається зберіганням за низької температури.

Ферментер може вміщати кілька сотень тисяч літрів культурального середовища, і процес починають, вводячи в нього культуру (інокулят), що становить 1-10% обсягу, в якому йтиме ферментація. Таким чином, вихідну культуру слід поетапно (з пересіваннями) вирощувати до досягнення рівня мікробної біомаси, достатнього для протікання мікробіологічного процесу з необхідною продуктивністю.

Цілком необхідно весь цей час підтримувати чистоту культури, не допускаючи її зараження сторонніми мікроорганізмами.

Збереження асептичних умов можливе лише за ретельного мікробіологічного та хіміко-технологічного контролю.

Зростання у промисловому ферментері (біореакторі).Промислові мікроорганізми повинні зростати в ферментері за оптимальних для утворення необхідного продукту умовах.

Ці умови суворо контролюють, стежачи за тим, щоб вони забезпечували зростання мікроорганізмів та синтез продукту. Конструкція ферментера повинна дозволяти регулювати умови зростання - постійну температуру, pH (кислотність чи лужність) та концентрацію розчиненого у середовищі кисню.

Звичайний ферментер є закритий циліндричний резервуар, в якому механічно перемішуються середовище і мікроорганізми.

Через середу прокачують повітря, іноді насичене киснем. Температура регулюється за допомогою води або пари, що пропускаються трубками теплообмінника. Такий ферментер з перемішуванням використовується у випадках, коли ферментативний процес вимагає багато кисню. Деякі продукти, навпаки, утворюються в безкисневих умовах, і в цих випадках використовують ферментери іншої конструкції. Так, пиво варять при дуже низьких концентраціях розчиненого кисню, вміст біореактора не аерується і не перемішується.

Деякі пивовари досі традиційно використовують відкриті ємності, але в більшості випадків процес йде в закритих циліндричних неаерованих ємностях, що звужуються донизу, що сприяє осіданню дріжджів.

В основі отримання оцту лежить окислення спирту до оцтової кислоти бактеріями

Acetobacter. p align="justify"> Процес ферментації протікає в ємностях, званих ацетаторами, при інтенсивній аерації. Повітря і середовище засмоктуються мішалкою, що обертається, і надходять на стінки ферментера.

Виділення та очищення продуктів.Після завершення ферментації в бульйоні присутні мікроорганізми, невикористані поживні компоненти середовища, різні продукти життєдіяльності мікроорганізмів і той продукт, який бажали отримати у промисловому масштабі. Тому цей продукт очищають від інших складових бульйону.

При отриманні алкогольних напоїв (вина та пива) досить просто відокремити дріжджі фільтруванням та довести до кондиції фільтрат. Однак індивідуальні хімічні речовини, одержувані шляхом ферментації, екстрагують зі складного бульйону.

Хоча промислові мікроорганізми спеціально відбираються за своїми генетичними властивостями так, щоб вихід бажаного продукту їх метаболізму був максимальний (у біологічному сенсі), концентрація його все ж таки мала в порівнянні з тією, яка досягається при виробництві на основі хімічного синтезу.

Тому доводиться вдаватися до складних методів виділення - екстрагування розчинником, хроматографії та ультрафільтрації. Переробка та ліквідація відходів ферментації.При будь-яких промислових мікробіологічних процесах утворюються відходи: бульйон (рідина, що залишилася після екстракції продукту виробництва); клітини використаних мікроорганізмів; брудна вода, якою промивали установку; вода, що застосовувалася для охолодження; вода, що містить у слідових кількостях органічні розчинники, кислоти та луги.

Рідкі відходи містять багато органічних сполук; якщо їх скидати в річки, вони стимулюватимуть інтенсивне зростання природної мікробної флори, що призведе до збіднення річкових вод киснем та створення анаеробних умов. Тому відходи перед видаленням піддають біологічної обробки, щоб зменшити вміст органічного вуглецю. Промислові мікробіологічні процеси можна розбити на 5 основних груп: 1) вирощування мікробної біомаси; 2) одержання продуктів метаболізму мікроорганізмів; 3) одержання ферментів мікробного походження; 4) одержання рекомбінантних продуктів; 5) біотрансформація речовин.

Мікробна біомаса.Мікробні клітини власними силами можуть бути кінцевим продуктом виробничого процесу. У промисловому масштабі одержують два основних типи мікроорганізмів: дріжджі, необхідні для хлібопечення, та одноклітинні мікроорганізми, що використовуються як джерело білків, які можна додавати в їжу людини та тварин.

Пекарські дріжджі вирощували у великій кількості з початку 20 ст. і використовували як харчовий продукт у Німеччині під час Першої світової війни.

Однак технологія виробництва мікробної біомаси як джерела харчових білків була розроблена лише на початку 1960-х років. Ряд європейських компаній звернули увагу на можливість вирощування мікробів на такому субстраті, як вуглеводні для отримання т.зв.

білка одноклітинних організмів. Технологічним тріумфом було одержання продукту, що додається в корм худобі, що складається з висушеної мікробної біомаси, що виросла на метанолі.

Процес йшов у безперервному режимі у ферментері з робочим об'ємом 1,5 млн. л

Однак у зв'язку із зростанням цін на нафту та продукти її переробки цей проект став економічно невигідним, поступившись місцем виробництва соєвого та рибного борошна. До кінця 80-х років заводи з отримання БГО були демонтовані, що поклало край бурхливому, але короткому періоду розвитку цієї галузі мікробіологічної промисловості. Більш перспективним виявився інший процес - отримання грибної біомаси та грибного білка мікопротеїну з використанням субстрату вуглеводів.

Продукти метаболізму.Після внесення культури до живильного середовища спостерігається лаг-фаза, коли видимого зростання мікроорганізмів не відбувається; цей період можна як час адаптації. Потім швидкість зростання поступово збільшується, досягаючи постійної, максимальної даних умов величини; такий період максимального зростання називається експоненційною, чи логарифмічною, фазою.

Поступово зростання сповільнюється, і настає т.зв. стаціонарна фаза. Далі кількість життєздатних клітин зменшується, і зростання зупиняється.

Наслідуючи описану вище кінетику, можна простежити за утворенням метаболітів на різних етапах.

У логарифмічній фазі утворюються продукти, життєво важливі для зростання мікроорганізмів: амінокислоти, нуклеотиди, білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи і т.д. Їх називають первинними метаболітами.

Багато первинних метаболітів становлять значну цінність. Так, глутамінова кислота (точніше, її натрієва сіль) входить до складу багатьох харчових продуктів; лізин використовується як харчова добавка; Фенілаланін є попередником замінника цукру аспартаму.

Первинні метаболіти синтезуються природними мікроорганізмами у кількостях, необхідні лише задоволення їхніх потреб. Тому завдання промислових мікробіологів полягає у створенні мутантних форм мікроорганізмів – надпродуцентів відповідних речовин.

У цій галузі досягнуто значних успіхів: наприклад, вдалося отримати мікроорганізми, які синтезують амінокислоти аж до концентрації 100 г/л (для порівняння - організми дикого типу накопичують амінокислоти в кількостях, що обчислюються міліграмами).

У фазі уповільнення росту та в стаціонарній фазі деякі мікроорганізми синтезують речовини, що не утворюються в логарифмічній фазі і не відіграють явної ролі в метаболізмі. Ці речовини називають вторинними метаболітами. Їх синтезують не всі мікроорганізми, а в основному нитчасті бактерії, гриби та спороутворюючі бактерії. Таким чином, продуценти первинних та вторинних метаболітів відносяться до різних таксономічних груп. Якщо питання про фізіологічну роль вторинних метаболітів у клітинах-продуцентах було предметом серйозних дискусій, то їхнє промислове отримання представляє безперечний інтерес, оскільки ці метаболіти є біологічно активними речовинами: одні з них мають антимікробну активність, інші є специфічними інгібіторами ферментів, треті - ростовими факторами, багато хто має фармакологічну активність.

Одержання таких речовин послужило основою до створення цілого ряду галузей мікробіологічної промисловості. Першим у цьому ряду стало виробництво пеніциліну; мікробіологічний спосіб отримання пеніциліну був розроблений у 1940-х роках та заклав фундамент сучасної промислової біотехнології.

Фармацевтична промисловість розробила надскладні методи скринінгу (масової перевірки) мікроорганізмів на здатність продукувати цінні вторинні метаболіти.

Спочатку метою скринінгу було отримання нових антибіотиків, але незабаром виявилося, що мікроорганізми синтезують інші фармакологічно активні речовини.

Протягом 1980-х років було налагоджено виробництво чотирьох важливих вторинних метаболітів. Це були: циклоспорин - імунодепресант, що використовується як засіб, що запобігає відторгненню імплантованих органів; іміпенем (одна з модифікацій карбапенему) - речовина з найширшим спектром антимікробної дії з усіх відомих антибіотиків; ловастатин – препарат, що знижує рівень холестерину в крові; івермектин – антигельмінтний засіб, що використовується в медицині для лікування онхоцеркозу, або «річкової сліпоти», а також у ветеринарії.

Ферменти мікробного походження.У промислових масштабах ферменти одержують із рослин, тварин та мікроорганізмів. Використання останніх має ту перевагу, що дозволяє виробляти ферменти у величезних кількостях за допомогою стандартних методик ферментації.

Крім того, підвищити продуктивність мікроорганізмів незрівнянно легше, ніж рослин чи тварин, а застосування технології рекомбінантних ДНК дозволяє синтезувати тваринні ферменти у клітинах мікроорганізмів.

Ферменти, отримані таким шляхом, використовуються головним чином у харчовій промисловості та суміжних областях. Синтез ферментів у клітинах контролюється генетично, і тому наявні промислові мікроорганізми-продуценти були отримані внаслідок спрямованої зміни генетики мікроорганізмів дикого типу.

Рекомбінантні продукти.Технологія рекомбінантних ДНК, більш відома під назвою генна інженерія, дозволяє включати гени вищих організмів в геном бактерій. В результаті бактерії набувають здатності синтезувати «чужорідні» (рекомбінантні) продукти - сполуки, які раніше могли синтезувати лише вищі організми.

На цій основі було створено безліч нових біотехнологічних процесів для виробництва людських або тварин білків, які раніше недоступні або застосовувалися з великим ризиком для здоров'я.

Сам термін «біотехнологія» набув поширення у 1970-х роках у зв'язку з розробкою способів виробництва рекомбінантних продуктів. Однак це поняття набагато ширше і включає будь-який промисловий метод, заснований на використанні живих організмів та біологічних процесів.

Першим рекомбінантним білком, отриманим у промислових масштабах, був людський гормон зростання. Для лікування гемофілії використовують один із білків системи згортання крові, а саме фактор

VIII. Перш ніж були розроблені методи отримання цього білка за допомогою генної інженерії, його виділяли з крові людини; застосування такого препарату було пов'язане із ризиком зараження вірусом імунодефіциту людини (ВІЛ).

Довгий час цукровий діабет успішно лікували за допомогою інсуліну тварин. Проте вчені вважали, що рекомбінантний продукт створюватиме менше імунологічних проблем, якщо його вдасться одержувати у чистому вигляді, без домішок інших пептидів, що виробляються підшлунковою залозою.

Крім того, очікувалося, що кількість хворих на діабет згодом збільшуватиметься у зв'язку з такими факторами, як зміни в характері харчування, поліпшення медичної допомоги вагітним, які страждають на діабет (і як наслідок - підвищення частоти генетичної схильності до діабету), і, нарешті, очікуване збільшення тривалості життя хворих на діабет.

Перший рекомбінантний інсулін надійшов у продаж у 1982 році, а до кінця 1980-х років він практично витіснив інсулін тварин.

Багато інших білків синтезуються в організмі людини в дуже невеликих кількостях, і єдиний спосіб отримувати їх у масштабах, достатніх для використання в клініці, – технологія рекомбінантних ДНК. До таких білків відносяться інтерферон та еритропоетин.

Еритропоетин спільно з мієлоїдним колонієстимулюючим фактором регулює процес утворення клітин крові у людини. Еритропоетин використовується для лікування анемії, пов'язаної з нирковою недостатністю, і може знайти застосування як засіб, що сприяє підвищенню рівня тромбоцитів при хіміотерапії ракових захворювань.

Біотрансформація речовин.Мікроорганізми можна використовувати для перетворення тих чи інших сполук на структурно подібні, але більш цінні речовини. Оскільки мікроорганізми можуть проявляти свою каталітичну дію щодо лише певних речовин, що протікають за їх участю процеси більш специфічні, ніж суто хімічні. Найбільш відомий процес біотрансформації - отримання оцту внаслідок перетворення етанолу на оцтову кислоту.

Але серед продуктів, що утворюються при біотрансформації, є такі високоцінні сполуки, як стероїдні гормони, антибіотики, простагландини. Див. такожГЕННА ІНЖЕНЕРІЯ. Промислова мікробіологія та успіхи генетичної інженерії(Спеціальний випуск журналу «Scientific American»).

М., 1984
Біотехнологія. Принципи та застосування. М., 1988

Виробництво Використання мікроорганізмів людиною.

Мікроорганізми широко використовуються в харчовій промисловості, домашньому господарстві, мікробіологічній промисловості для одержання амінокислот, ферментів, органічних кислот, вітамінів та ін.

До класичних мікробіологічних виробництв належить виноробство, пивоваріння, приготування хліба, молочнокислих продуктів та харчового оцту. Наприклад, виноробство, пивоваріння та виробництво дріжджового тіста, неможливі без використання дріжджів, широко поширених у природі.

Історія індустріального виробництва дріжджів почалася Голландії, де у 1870 року. було засновано першу фабрику, що випускала дріжджі. Основним видом продукції стали пресовані дріжджі вологістю близько 70%, які могли зберігатися всього кілька тижнів.

Тривале зберігання було неможливо, оскільки клітини пресованих дріжджів залишалися живими, зберігали свою активність, що й призводило до їхнього автолізу та загибелі. Одним із способів промислового консервування дріжджів стало висушування. У сухих дріжджах при низькій вологості дріжджова клітина знаходиться в анабіотичному стані і може зберігатися тривалий час.

Перші сухі дріжджі виникли 1945 року. У 1972 р. з'явилося друге покоління сухих дріжджів, звані інстантні дріжджі.

Використання мікроорганізмів у харчовій промисловості

З середини 1990-х років з'явилося третє покоління сухих дріжджів: пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiae,які поєднали переваги інстантних дріжджів з висококонцентрованим комплексом спеціалізованих хлібопекарських ферментів в одному продукті.

Ці дріжджі дозволяють не лише покращити якість хліба, а й активно протистояти процесу черствіння.

Пекарські дріжджі Saccharomyces cerevisiaeвикористовуються і у виробництві етилового спирту.

Виноробство використовує безліч різних рас дріжджів, щоб отримати унікальну марку вина з тільки властивими йому якостями.

Молочнокислі бактерії беруть участь у приготуванні таких харчових продуктів, як квашена капуста, солоні огірки, мариновані маслини та безліч інших маринованих продуктів.

Молочнокислі бактерії перетворять цукор на молочну кислоту, яка оберігає харчові продукти від гнильних бактерій.

За допомогою молочнокислих бактерій готують величезний асортимент молочнокислих продуктів, сир, сир.

При цьому багато мікроорганізмів відіграють негативну роль у житті людини, будучи збудниками хвороб людини, тварин і рослин; вони можуть викликати псування харчових продуктів, руйнування різних матеріалів тощо.

Для протистояння з такими мікроорганізмами були відкриті антибіотики – пеніцилін, стрептоміцин, граміцидин та ін., які є продуктами метаболізму грибів, бактерій та актиноміцетів.

Мікроорганізми дають людині потрібні ферменти.

Так, амілазу використовують на підприємствах харчової, текстильної, паперової промисловості. Протеаза викликає розкладання білків у різних матеріалах. На Сході протеазу з грибів застосовували кілька століть тому для приготування соєвого соусу.

Сьогодні її використовують під час виробництва миючих засобів. При консервуванні фруктових соків застосовують такий фермент, як пектиназ.

Мікроорганізми використовують для очищення стічних вод, переробки відходів харчової промисловості При анаеробному розкладанні органічної речовини відходів утворюється біогаз.

У Останніми рокамиз'явилися нові провадження.

З грибів отримують каротиноїди та стероїди.

Бактерії синтезують багато амінокислот, нуклеотидів та інших реактивів для біохімічних досліджень.

Мікробіологія є наукою, що швидко розвивається, досягнення якої багато в чому пов'язані з розвитком фізики, хімії, біохімії, молекулярної біології та ін.

Для успішного вивчення мікробіології потрібне знання перерахованих наук.

У цьому курсі переважно розглядається мікробіологія харчових продуктів.

Багато мікроорганізмів живе на поверхні тіла, в кишечнику людини і тварин, на рослинах, на харчових продуктах і на всіх предметах навколо нас. Мікроорганізми споживають найрізноманітнішу їжу, надзвичайно легко пристосовуються до умов життя, що змінюються: теплу, холоду, нестачі вологи тощо.

п. Οʜᴎ дуже швидко розмножуються. Без знання мікробіології не можна грамотно та ефективно керувати біотехнологічними процесами, зберегти висока якістьхарчових продуктів на всіх етапах його виробництва і запобігти споживанню продуктів, що містять збудників харчових захворювань та отруєнь.

Слід особливо наголосити, що мікробіологічні дослідження харчових продуктів, не тільки з точки зору технологічних особливостей, але і, що не менш важливо, з точки зору їхньої санітарно-мікробіологічної безпеки, є найскладнішим об'єктом санітарної мікробіології.

Це не лише різноманітністю і розмаїттям мікрофлори у продуктах харчування, а й використанням мікроорганізмів у виробництві багатьох із них.

У зв'язку з цим, при мікробіологічному аналізі якості та безпеки продуктів харчування слід розрізняти дві групи мікроорганізмів:

- Специфічна мікрофлора;

- Неспецифічна мікрофлора.

Специфічна- Це культурні раси мікроорганізмів, які використовуються для приготування того чи іншого продукту і є обов'язковою ланкою в технології його виробництва.

Така мікрофлора використовується в технології отримання вина, пива, хліба, всіх кисломолочних продуктів.

Неспецифічна- Це мікроорганізми, які потрапляють у харчові продукти з навколишнього середовища, забруднюючи їх.

Серед цієї групи мікроорганізмів розрізняють сапрофітні, патогенні та умовно-патогенні, а також мікроорганізми, що викликають псування продуктів.

Ступінь забруднення залежить від безлічі факторів, до яких слід віднести правильність заготівлі сировини, її зберігання та переробки, дотримання технологічних та санітарних режимів виробництва продуктів, їх зберігання та транспортування.

Ксенобактерії успішно використовуються для очищення в природі грунту та води при розливі нафти та нафтопродуктів.

Очисні споруди

Людина використовує велику кількість води для власних потреб, вирішуючи питання очищення стічних вод використанням септиків.

Ефективність роботи очисних споруд забезпечують спеціальні бактерії, які у септиках.

Мікроорганізми, які використовуються в септиках, розкладають органічні сполукибудь-якого походження, при очищенні стічних вод вони успішно знищують специфічний запах.

За складом бактеріальна флора септика є поєднанням аеробної та анаеробної культур.

Анаеробні (безкисневі) мікроорганізми здійснюють первинне очищення води, а аеробні бактерії доочищують і освітлюють воду.

При використанні мікроорганізмів для септика існують певні правила для очищення стічних вод.

• необхідно підтримувати певний рівень мікроорганізмів у септиці;
• обов'язковою є наявність води – без неї мікроорганізми загинуть;
• не можна використовувати для очищення агресивні хімічні засоби – вони вб'ють мікроорганізми.

Інструменти біотехнологічних процесів

Основними інструментами біотехнології для отримання найефективніших мікроорганізмів є селекція та генна інженерія.

Селекція - спрямований відбір високоефективних особин у популяції внаслідок природної мутації мікроорганізмів.

У природі процес досить тривалий, але під дією мутагенних факторів (жорстке випромінювання, азотиста кислотата ін) може бути значно прискорено.

Плюсами селекції є екологічність, натуральність продукту.

• тривалість процесу;
• неможливість контролювати напрямок мутації - визначається за кінцевим результатом.

Генно-інженерні методи у біотехнології

Методи генно-інженерного втручання змінюють клітини мікроорганізмів та дріжджів, перетворюючи їх на ефективних виробників будь-якого білка. Що відкриває широкі можливості використання генно-модифікованих клітин мікробів та дріжджів для отримання кінцевого організму із заданими характеристиками.

Використання генно-мутованих клітин мікробів і дріжджів людиною у повсякденному житті викликає обгрунтовані побоювання – багато як прибічників генно-змінених речовин, і їх противників.

Проте фактом залишається відсутність інформації про вплив генно-модифікованих клітин бактерій та дріжджів на організм людини та природу загалом.

Генно-модифіковані бактерії та енергія

Генетики працюють над питанням альтернативного джерелаенергії. Основним завданням є створення хімічної сировини, а далі палива як продукту бактеріального метаболізму.

Одним із напрямків отримання людиною енергії від бактерій є робота з генно-модифікованими ціанобактеріями.

Біологи Тюбінгенського університету виявили мікроорганізми, що мають властивості батарейки і здатні як акумулювати енергію, так і передавати її іншим бактеріям.

Енергію, яку виробляють ці бактерії, людина може використовувати для наноприладів.

У Китаї побудований прилад, в якому бактерії отримують водень з ацетатів, при цьому зовнішнього джерела енергії апарат не має, а сировиною служать дешеві відходи виробництва. У свою чергу, водень є джерелом енергії для еко-автомобілів.

Мікробіологи в університеті Південної Кароліни виявили бактерію, здатну виробляти енергію, харчуючись токсичними відходами, такими проблемними як поліхлоровані біфеніли та агресивні розчинники.

Каліфорнійські дослідники запропонували методику переробки бурих водоростей модифікованою кишковою паличкою, отримуючи на виході етиловий спирт – чудове джерело енергії.

Водень, як джерело енергії, отримали американські вчені під час розкладання анаеробних бактерій глюкози.

Плюси та мінуси ГМО (генетично модифікований організм)

Використання людиною у повсякденному житті генно-модифікованих бактерій та дріжджів для отримання змінених організмів має як позитивні, так і негативні сторони.

До плюсів генно-модифікованих організмів відносять:

• виробництво будь-яких органів для трансплантації, які не відторгатимуться;
• виробництво вихідного матеріалу для біопалива;
• виробництво лікарських засобів;
• створення рослин для технічних цілей (виробництво тканин тощо).

Відомі мінуси генно-модифікованих продуктів:

• собівартість генно-модифікованих овочів та фруктів майже на 30% вища за натуральні;
• насіння та плоди ГМ-рослин нежиттєздатні;
• поля з ГМ-посадками вимагають підвищеної кількості пестицидів та гербіцидів;
• культурні ГМ-рослини здатні виробляти гібриди із дикими рослинами.

Використання людиною мікроорганізмів у повсякденному житті та на виробництвах може бути обмежене лише властивостями самих бактерій. А чим більше вчені приділяють увагу бацил, тим більше цікавих і корисних властивостей мікроорганізмів виявляють.

Бактерії виробляють енергію, видобувають корисні копалини, очищають воду та грунт – нещодавно виявлено бактерії, що поїдають навіть пластикові пакети (!) – каталізують виробничі процеси, використовуються у синтезі фармацевтичних препаратів та у багатьох інших сферах життя людини.

?

Шкідливі та корисні бактерії

Бактерії – це мікроорганізми, які утворюють величезний невидимий світ навколо та всередині нас. Через згубні впливи вони користуються поганою славою, тоді як про сприятливі ефекти, які вони викликають, говорять рідко. У цій статті дається загальний опис деяких поганих та добрих бактерій.

“Протягом першої половини геологічного часу нашими предками були бактерії. Більшість створень, як і раніше, є бактеріями, і кожен із трильйонів наших клітин - це колонія бактерій», - Річард Доукінс.

Бактерії- найдавніші живі організми Землі - всюдисущі. Людське тіло, повітря, яким ми дихаємо, поверхні, до яких ми торкаємося, вживана нами їжа, рослини, що оточують нас, наше довкілля, і т.д. - Усе це населено бактеріями.

Приблизно 99% цих бактерій корисні, тоді як ті, що залишилися, мають погану репутацію. Насправді деякі бактерії дуже важливі для належного розвитку інших живих організмів. Вони можуть існувати або власними силами, або в симбіозі з тваринами і рослинами.

Нижче наведений список шкідливих і корисних бактерій включають деякі з найбільш відомих благотворних і смертельно небезпечних бактерій.

Корисні бактерії

Молочнокислі бактерії/палички Дедерляйну

Характеристика:грампозитивні, паличкоподібні.

Середовище проживання:Різновиди молочнокислих бактерій присутні в молоці та молочних продуктах, ферментованих продуктах, а також є частиною мікрофлори ротової порожнини, кишечника і піхви. Найбільш переважаючими видами є L. acidophilus, L. reuteri, L. plantarum та ін.

Користь:Молочнокислі бактерії відомі своєю здатністю використовувати лактозу та виробляти молочну кислоту як побічний продукт життєдіяльності. Ця здатність ферментувати лактозу робить молочнокислі бактерії важливим інгредієнтом у приготуванні ферментованих продуктів. Вони також є невід'ємною частиною процесу засолювання, оскільки молочна кислота може бути консервантом. Через те, що називається ферментацією, здійснюється отримання з молока йогурту. Певні штами навіть використовуються для виробництва йогуртів у промислових масштабах. У ссавців молочнокислі бактерії сприяють розщепленню лактози під час травлення. Виникає в результаті кисле середовище запобігає зростанню інших бактерій у тканинах організму. Тому молочнокислі бактерії – це важлива складова пробіотичних препаратів.

Біфідобактерії

Характеристика:грампозитивні, розгалужені, паличкоподібні.

Середовище проживання:Біфідобактерії присутні у шлунково-кишковому тракті людини.

Користь:Як і молочнокислі бактерії, біфідобактерії також виробляють молочну кислоту. Крім того, вони виробляють оцтову кислоту. Ця кислота пригнічує ріст патогенних бактерій, контролюючи рівень рН у кишечнику. Бактерія B. longum, різновид біфідобактерій, сприяє руйнуванню рослинних полімерів, що важко засвоюються. Бактерії B. longum і B. infantis допомагають запобігати діареї, кандидозам і навіть грибковим інфекціям у немовлят і дітей. Завдяки цим корисним властивостям, їх також нерідко включають у пробіотичні препарати, що продаються в аптеках.

Кишкова паличка (E. coli)

Характеристика:

Середовище проживання: E. coli є частиною нормальної мікрофлори товстого та тонкого кишечника.

Користь: E. coli допомагає у розщепленні незасвоєних моносахаридів, таким чином, сприяючи травленню. Ця бактерія виробляє вітамін K та біотин, які необхідні для різних клітинних процесів.

Примітка:Певні штами E. coli можуть викликати серйозні токсичні ефекти, діарею, анемію та ниркову недостатність.

Стрептоміцети

Характеристика:грампозитивні, ниткоподібні.

Середовище проживання:Ці бактерії присутні в грунті, воді та органічних речовин, що розкладаються.

Користь:Певні стрептоміцети (Streptomyces spp.) відіграють важливу роль в екології ґрунту, здійснюючи розкладання органічних речовин, присутніх у ньому. З цієї причини їх вивчають як біовідновлювальний агент. S. aureofaciens, S. rimosus, S. griseus, S. erythraeus та S. venezuelae – це комерційно важливі різновиди, які використовуються для виробництва антибактеріальних та протигрибкових сполук.

Мікорізи/Голубенькові бактерії

Характеристика:

Середовище проживання:Мікорізи присутні в грунті, існуючи в симбіозі з кореневими бульбочками бобових рослин.

Користь:Бактерії Rhizobium etli, Bradyrhizobium spp., Azorhizobium spp. та багато інших різновидів корисні для фіксації атмосферного азоту, у тому числі аміаку. Цей процес робить цю речовину доступною для рослин. Рослини не мають здатності використовувати атмосферний азот і залежать від бактерій, що його фіксують, які присутні в грунті.

Ціанобактерії

Характеристика:грамнегативні, паличкоподібні.

Середовище проживання:Ціанобактерії - це в основному водні бактерії, проте також вони зустрічаються на голих скелях та у ґрунті.

Користь:Ціанобактерії, також відомі як синьо-зелені водорості, є групою бактерій, дуже важливих для навколишнього середовища. Вони здійснюють фіксацію азоту у водному середовищі. Їхні здатності до кальцифікації та декальцифікації роблять їх важливими для підтримки балансу в екосистемі коралового рифу.

Шкідливі бактерії

Мікобактерії

Характеристика:не є ні грампозитивними, ні грамнегативними (через високий вміст ліпідів), паличкоподібні.

Захворювання:Мікобактерії – це патогени, що мають тривалий час подвоєння. M. tuberculosis і M. leprae, найбільш небезпечні їх різновиди, є збудниками туберкульозу та прокази відповідно. M. ulcerans викликає появу покритих виразками і невиразки вузликів на шкірі. M. bovis може спричиняти туберкульоз у худоби.

Повна паличка

Характеристика:

Середовище проживання:Суперечки правцевої палички зустрічаються в ґрунті, на шкірі, і в травному тракті.

Захворювання:Стовпнячна паличка - це збудник правця. Вона потрапляє в організм через рану, розмножується в ній та вивільняє токсини, зокрема тетаноспазмін (також відомий як спазмогенний токсин) та тетанолізин. Це призводить до м'язових спазмів та дихальної недостатності.

Паличка чуми

Характеристика:

Середовище проживання:Паличка чуми може виживати лише в організмі господаря, зокрема в організмі гризунів (бліх) та ссавців.

Захворювання:Паличка чуми викликає бубонну чуму та чумну пневмонію. Шкірна інфекція, що викликається цією бактерією, набуває бубонної форми, що характеризується нездужанням, жаром, ознобом і навіть судомами. Інфекція легень, що викликається збудником бубонної чуми, призводить до чумної пневмонії, що викликає кашель, утруднене дихання та жар. Відповідно до ВООЗ, у світі щорічно виникає від 1000 до 3000 випадків чуми. Збудник чуми визнається та вивчається як потенційна біологічна зброя.

Хелікобактер пилори

Характеристика:грамнегативна, паличкоподібна.

Середовище проживання:Хелікобактер пілорі колонізує слизову оболонку шлунка людини.

Захворювання:Ця бактерія є основною причиною розвитку гастриту та виразки. Вона виробляє цитотоксини та аміак, які ушкоджують епітелій шлунка, викликаючи біль у животі, нудоту, блювання та здуття живота. Хелікобактер пилори є у половини населення Землі, проте більшість людей залишаються асимптоматичними, і гастрит та виразки з'являються лише у деяких.

Сибіркова виразкова паличка

Характеристика:грампозитивна, паличкоподібна.

Середовище проживання:Сибірка виразкова паличка широко поширена в грунті.

Захворювання:Результатом інфікування сибірковою паличкою є смертельне захворювання під назвою сибірка. Інфікування відбувається в результаті вдихання ендоспор сибірки. Сибірська виразка переважно виникає в овець, кіз, великої рогатої худоби тощо. Однак у поодиноких випадках відбувається передача бактерії від худоби людині. Найбільш поширеними симптомами сибірки є поява виразок, жар, головний біль, біль у животі, нудота, діарея і т.д.

Ми оточені бактеріями, деякі з них є шкідливими, інші приносять користь. І тільки від нас залежить, наскільки ефективно ми співіснуємо із цими крихітними живими організмами. У наших силах отримувати вигоду від корисних бактерій, уникаючи надмірного та недоцільного застосування антибіотиків, і триматися подалі від шкідливих бактерій, вживаючи відповідних профілактичних заходів, таких як дотримання правил особистої гігієни та проходження планових медоглядів.

Бактерії з'явилися приблизно 3,5-3,9 млрд. років тому, вони були першими живими організмами на нашій планеті. Згодом життя розвивалося і ускладнювалося - з'являлися нові, щоразу складніші форми організмів. Бактерії весь цей час не стояли осторонь, а вони були найважливішою складовою еволюційного процесу. Саме вони першими виробили нові форми життєзабезпечення, такі як дихання, бродіння, фотосинтез, каталіз... а також знайшли ефективні способи співіснування практично з кожною живою істотою. Винятком не стала і людина.

Але бактерії – цілий домен організмів, що налічує понад 10 000 видів. Кожен вид унікальний і йшов своїм еволюційним шляхом, як наслідок, виробив свої унікальні форми співіснування з іншими організмами. Одні бактерії пішли на тісну взаємовигідну співпрацю з людиною, тваринами та іншими істотами – їх можна назвати корисними. Інші види навчилися існувати за рахунок інших, використовуючи енергію та ресурси організмів-донорів, – їх прийнято вважати шкідливими чи патогенними. Треті пішли ще далі і стали практично самодостатніми, все необхідне для життєдіяльності вони одержують від довкілля.

Усередині людини, як і всередині інших ссавців, живе неймовірно велика кількість бактерій. У наших тілах їх у 10 разів більше, ніж у всіх клітин організму разом узятих. Серед них абсолютна більшість – корисні, але парадокс у тому, що їхня життєдіяльність, їхня присутність усередині нас – це нормальний стан справ, вони залежать від нас, ми у свою чергу від них і при цьому ознак цієї співпраці ми ніяк не відчуваємо. Інша справа - шкідливі, наприклад патогенні бактерії, опинившись усередині нас, їх присутність відразу стає помітною, а наслідки їх активності можуть стати дуже серйозними.

Корисні бактерії

Переважна більшість із них - це істоти, що живуть у симбіотичних або мутуалістичних зв'язках з організмами-донорами (всередині яких живуть). Зазвичай такі бактерії беруть він частина функцій, куди не здатний організм господаря. Прикладом можуть бути бактерії, що у травному тракті людини і переробні частина їжі, впоратися з якою сам шлунок неспроможна.

Деякі види корисних бактерій:

Кишкова паличка (лат. Escherichia coli)

Є невід'ємною частиною флори кишечника людини та більшості тварин. Її користь важко переоцінити: розщеплює незасвоювані моносахариди, сприяючи травленню; синтезує вітаміни групи K; запобігає розвитку патогенних та хвороботворних мікроорганізмів у кишечнику.

Макрофотографія: колонія бактерій Escherichia coli

Молочнокислі бактерії (Lactococcus lactis, Lactobacillus acidophilus та ін.)

Представники цього загону присутні в молоці, молочних та ферментованих продуктах, і водночас є частиною мікрофлори кишечника та ротової порожнини. Здатні зброджувати вуглеводи і зокрема лактозу та виробляти молочну кислоту, яка є основним джерелом вуглеводів для людини. З допомогою постійно кислого середовища стримують зростання несприятливих бактерій.

Біфідобактерії

Найбільш значний вплив біфідобактерії надають на грудних дітей та ссавців, становлячи до 90% їх кишкової мікрофлори. За допомогою вироблення молочної та оцтових кислот вони повністю запобігають розвитку гнильних та хвороботворних мікробів у дитячому організмі. Крім того, біфідобактерії: сприяють перетравленню вуглеводів; забезпечують захист кишкового бар'єру від проникнення мікробів та токсинів у внутрішнє середовище організму; синтезують різні амінокислоти та білки, вітаміни групи K та B, корисні кислоти; сприяють всмоктуванню кишечником кальцію, заліза та вітаміну D.

Шкідливі (патогенні) бактерії

Деякі види патогенних бактерій:

Salmonella typhi

Ця бактерія є збудником дуже гострої кишкової інфекції, черевного тифу. Salmonella typhi виробляє небезпечні токсини виключно для людей. При зараженні відбувається загальна інтоксикація організму, що призводить до сильної лихоманки, висипання по всьому тілу, у важких випадках – до ураження лімфатичної системи та як наслідок до смерті. Щорічно у світі фіксується 20 млн випадків захворювання на черевний тиф, 1% випадків призводить до смерті.

Колонія бактерій Salmonella typhi

Стовпнячна паличка (Clostridium tetani)

Ця бактерія - одна з найстійкіших і водночас найнебезпечніших у світі. Clostridium tetani виробляє надзвичайно токсичну отруту, правцевий екзотоксин, що призводить до практично повного ураження нервової системи. Люди, які захворіли на правець, відчувають страшні муки: мимоволі до краю напружуються всі м'язи тіла, відбуваються потужні судоми. Смертність надзвичайно висока – у середньому близько 50% інфікованих гинуть. На щастя, ще в 1890 році було винайдено вакцину від правця, її роблять новонародженим у всіх розвинених країнах світу. У слаборозвинених країнах від правця щороку гине 60 000 людей.

Мікобактерії (Mycobacterium tuberculosis, Mycobacterium leprae та ін.)

Мікобактерії – сімейство бактерій, частина з яких є патогенними. Різні представники цього сімейства викликають такі небезпечні захворювання як туберкульоз, мікобактеріоз, лепра (проказа) – всі вони передаються повітряно-краплинним шляхом. Щорічно мікобактерії спричиняють понад 5 млн смертей.

: корисні та шкідливі? Різновиди бактерій, які допомагають організму, а які шкодять?

Розглянемо всі бактерії, що живуть у тілі. І розповімо все про бактерії.

Дослідники свідчать, що землі близько 10 тис. різновидів мікробів. Проте існує думка, що їх різновид досягає 1 млн.

У зв'язку зі своєю простотою та невибагливістю, існують вони скрізь. Завдяки маленьким розмірам, проникають куди завгодно, навіть у найменшу лужок. Мікроб пристосовані до будь-якого середовища проживання, вони є всюди, чи це хоч засохлий острів, хоч мороз, хоч спека 70 градусів, вони все одно не втратить своєї життєздатності.

У тіло людини мікроби потрапляють із довкілля. І лише потрапивши у сприятливі їм умови, вони дають себе знати, або допомагаючи, або викликаючи починаючи від легких шкірних захворювань і закінчуючи серйозними інфекційними, які призводять до смертельних наслідків організму. У бактерій бувають різні назви.

Ці мікроби найдавніший вид істот, що живе на нашій планеті. З'явилися приблизно 3,5 мільярда років тому. Вони настільки дрібні, що їх видно тільки під мікроскопом.

Оскільки це перші представники життя землі, вони досить примітивне. З часом їх будова стала складнішою, хоча деякі зберегли свою примітивну будову. Багато мікробів прозорі, але деякі з них мають червоний або зелений відтінок. Мало хто набуває кольору навколишнього середовища.

Мікроби відносяться до прокаріотів, і тому мають окреме царство - Бактерій. Давайте розглянемо які бактерії нешкідливі та шкідливі.

Лактобактерії (Lactobacillus plantarum)

Лактобактерії є захисниками тіла від вірусів. Вони проживають у животі з давніх часів, виконуючи дуже важливі та корисні функції. Lactobacillus plantarum захищають травний тракт від непотрібних мікроорганізмів, які можуть оселитися в шлунку та погіршити стан.

Lactobacillus допомагають позбутися тяжкості та здуття в животі, боротися з алергією, викликаною різними продуктами. Також лактобактерії допомагають виведенню шкідливих речовин із кишечника. Очищає весь організм від токсинів.

Біфідобактерії (лат. Bifidobacterium)

Це мікроорганізм, який проживає також у животі. Це корисні бактерії. За несприятливих умов для існування Bifidobacterium помирають. Bifidobacterium виробляють такі кислоти як, молочна, оцтова, янтарна та мурашина.

Bifidobacterium виконують провідну роль нормалізації роботи кишечника. Так само при достатній кількості їх вмісту, зміцнюють імунітет і сприяють кращому засвоєнню корисних речовин.

Вони дуже корисні, тому що виконують ряд найважливіших функцій, розглянемо список:

1. Поповнюють організм вітамінами К, В1, В2, В3, В6, В9, білків та амінокислот.
2. Захищають від шкідливих мікроорганізмів.
3. Перешкоджають попаданню шкідливих токсинів зі стінок кишківника.
4. Прискорюють процес травлення. - Допомагають всмоктування іонів Ca, Fe та вітаміну D.

На сьогоднішній день існує безліч лікарських препаратів із вмістом біфідобактерій. Але це не означає, що при їх використанні з лікувальною метою буде сприятливий вплив на організм, оскільки корисність препаратів не доведена.

Несприятливий мікроб Corynebacterium minutissimum

Шкідливі типи бактерій можуть виникнути в найбільш невідповідному місці, де ви не очікуєте їх зустріти.

Цей вид Corynebacterium minutissimum дуже люблять жити та розмножуватися на телефонах та планшетах. Вони викликають висипання по всьому тілу. Дуже багато програм по боротьбі з вірусами для планшетів і телефонів, але так і не вигадали кошти від шкідливої ​​Corynebacterium minutissimum.

Так що слід зменшити контакт з телефонами та планшетами, щоб у вас не з'явилася алергія на Corynebacterium minutissimum. І пам'ятайте, що після миття рук, не слід терти долоні один про одного, оскільки зменшується кількість бактерій на 37%.

Рід бактерій, що включає понад 550 видів. У сприятливих умовах стрептоміцети утворюють ниточки схожі на грибний міцелій. Мешкають переважно у грунті.

У 1940 році стрептоміцини застосовувалися у виробництві лікарських препаратів:

• Фізостигмін.Болезаспокійливе використовується в маленьких дозах для зниження очного тиску при глаукомах. У великих кількостях може стати отрутою.
• Такролімус.Лікарський засіб природного походження. Застосовується для лікування та профілактики при пересадці нирок, кісткового мозку, серця та печінки.
• Аллозамідін.Препарат для запобігання формуванню деградації хітину. Благополучно використовується при знищенні комарів, мух тощо.

Але слід зауважити, що не всі бактерії цього благотворно впливають на організм людини.

Захисник живота Helicobacter pylori

Мікроби, що існують у животі. Вона існує і розмножується у слизовій оболонці шлунка. Helicobacter pylori, з'являються в організмі людини змалку і живуть протягом усього життя. Допомагають підтримці стабільної ваги, контролює гормони та відповідає за почуття голоду.

Так само цей підступний мікроб може сприяти розвитку виразки та гастриту. Деякі вчені вважають, що Helicobacter pylori, корисна, але незважаючи на ряд існуючих теорій, ще не доведено чим вона корисна. Не дарма його можна називати захисником живота.

Хороша погана бактерія Escherichia coli

Бактерії Escherichia coli ще називають кишкові палички. Escherichia coli, який мешкає в нижній частині живота. Вони заселяються в тіло людини при народженні і живуть разом із нею все його життя. Велика кількість мікробів, даного виду нешкідливі, але деякі з них можуть спричинити серйозне отруєння організму.

Escherichia coli є частим фактором багатьох інфекційних захворювань, пов'язаних з животом. Але вона нагадує про себе і завдає дискомфорту тоді, коли збирається покинути наш організм, у більш сприятливе для неї середовище. А так вона навіть корисна для людини.

Escherichia coli насичує організм вітаміном К, який стежить за здоров'ям артерій. Також Escherichia coli дуже довгий час можуть проживати у воді, грунті і навіть у продуктах харчування, наприклад, у молоці.

Шкідливі бактерії. Золотистий стафілокок (Staphylococcus aureus)

Staphylococcus aureusє збудником гнійних утворень на шкірі. Часто фурункули та прищики викликані Staphylococcus aureus, яка мешкає на шкірі великої кількості людей. Staphylococcus aureus є збудником багатьох інфекційних захворювань.

Прищики - це дуже неприємно, але тільки уявіть, що проникнувши через шкіру всередину тіла Staphylococcus aureus може набути серйозних наслідків, пневмонії або менінгіту.

Він є практично на всьому тілі, але здебільшого існує в носових проходах і пахвових складках, але так само може з'явитися і в області гортані, промежини та животі.

Staphylococcus aureus має золотий відтінок, через що і отримала свою назву золотистий стафілокок. Він є одним з чотирьох найчастіших причин внутрішньолікарняних інфекцій, які отримують після операції.

Синьогнійна паличка (Pseudomonas aeruginosa)

Цей мікроб може існувати і розмножується у воді та ґрунті. Дуже любить теплу воду та басейн. Є одним із збудників гнійних захворювань. Отримали свою назву через синьо-зелений відтінок. Pseudomonas aeruginosa проживаючи в теплій воді, потрапляє під шкіру та розвиває інфекцію, що супроводжується свербінням, болем та почервонінням у уражених ділянках.

Цей мікроб може вражати різні види органів та викликає купу інфекційних захворювань. Синьогнійна інфекція вражає кишечник, серце, органи сечостатевої. Мікроорганізм часто є фактором для появи абсцесів та флегмон. Pseudomonas aeruginosa дуже важко позбутися, оскільки вона стійка до антибіотиків.

Мікроби є найпростішими живими мікроорганізмами, що існують на Землі, які з'явилися багато мільярдів років тому, пристосовані до будь-яких умов довкілля. Але треба пам'ятати, що бактерії бувають корисними та шкідливими.

Отже, ми з вами розібралися з різновидами мікроорганізмів, на прикладі розглянули якісь корисні бактерії, допомагають організму і які шкідливі, що викликають інфекційні захворювання.

Пам'ятайте, що дотримання правил особистої гігієни буде кращою профілактикою від зараження шкідливими мікроорганізмами.

Мікроорганізми та продукти їх життєдіяльність нині широко використовують у промисловості, сільському господарстві, медицині.

Історія застосування мікроорганізмів

Ще за 1000 років до нашої ери римляни, фінікійці та люди інших ранніх цивілізацій витягували мідь із рудничних вод чи вод, що просочилися крізь рудні тіла. У XVII ст. валлійці в Англії (графство Уельс) та у XVIII ст. іспанці на родовищі Ріо-Тінто застосовували такий процес «вилуговування» для отримання міді з мінералів, що містять її. Ці давні гірники і не підозрювали, що в подібних процесах екстракції металів активну роль грали бактерії. В даний час цей процес, відомий як бактеріальне вилуговування, застосовується в широких масштабах у всьому світі для вилучення міді з бідних руд, що містять цей та інші цінні метали в незначних кількостях. Біологічне вилуговування застосовується також (щоправда, менш широко) для вивільнення урану. Проведено численні дослідження природи організмів, що беруть участь у процесах вилуговування металів, їх біохімічних властивостей та можливостей застосування в даній галузі. Результати цих досліджень показують, зокрема, що бактеріальне вилуговування може широко використовуватися в гірничодобувній промисловості і, мабуть, зможе повністю задовольнити потреби в енергозберігаючих, які не шкідливо впливають на навколишнє середовищетехнологіях.

Дещо менш відомо, але так само важливо використання мікроорганізмів у гірничодобувній промисловості для вилучення металів із розчинів. Деякі прогресивні технології вже включають біологічні процеси для отримання металів у розчиненому стані або у вигляді твердих частинок з мийних вод, що залишаються від переробки руд. Про здатність мікроорганізмів накопичувати метали відомо вже давно, і ентузіасти здавна мріяли про використання мікробів для отримання цінних металів. морської води. Проведені дослідження розсіяли деякі надії та значною мірою визначили сфери застосування мікроорганізмів. Вилучення металів з участю залишається багатообіцяючим способом дешевої обробки забруднених металами промислових стоків, і навіть економічного отримання цінних металів.

Давно відомо і про здатність мікроорганізмів синтезувати полімерні сполуки; насправді більшість компонентів клітини - це полімери. Однак на сьогоднішній день менше 1% усієї кількості полімерних матеріалів виробляє мікробіологічна промисловість; решта 99% отримують з нафти. Поки що біотехнологія не справила вирішального впливу на технологію полімерів. Можливо, у майбутньому за допомогою мікроорганізмів вдасться створювати нові матеріали спеціального призначення.

Слід зазначити ще один важливий аспект застосування мікроорганізмів у хімічному аналізі – концентрування та виділення мікроелементів із розведених розчинів. Споживаючи та засвоюючи мікроелементи у процесі життєдіяльності, мікроорганізми можуть селективно накопичувати деякі з них у своїх клітинах, очищуючи при цьому живильні розчини від домішок. Наприклад, плісняві гриби застосовують для вибіркового осадження золота із хлоридних розчинів.

Сучасні сфери застосування

Мікробна біомаса використовується як корм худобі. Мікробна біомаса деяких культур використовується у вигляді різноманітних заквасок, що застосовуються у харчовій промисловості. Так приготування хліба, пива, вин, спирту, оцту, кисломолочних продуктів сирів та багатьох продуктів. Інший важливий напрямок - це використання продуктів життєдіяльності мікроорганізмів. Продукти життєдіяльності за природою цих речовин та за значущістю для продуцента можна поділити на три групи.

1 група- це великі молекули з молекулярною масою. Сюди відносяться різноманітні ферменти (ліпази і т.д.) та полісахариди. Використання їх надзвичайно широке - від харчової та текстильної промисловості до нафтовидобувної.

2 група- це первинні метаноболіти, до яких належать речовини, необхідні для росту та розвитку самої клітини: амінокислоти, органічні кислоти, вітаміни та інші.

3 група- Вторинні метаноболіти. До них відноситься: антибіотики, токсини, алкалоїди, фактори росту та ін. Також у видобутку нафти мікроорганізми відіграють важливу роль. Традиційним способом із нафтового пласта витягується не більше 50% нафти. Продукти життєдіяльності бактерій, накопичуючи в пласті, сприяють витіснення нафти і повного виходу їх у поверхню.

Величезна роль мікроорганізмів у створенні підтримці та збереженні ґрунтової родючості. Вони беруть участь в утворенні ґрунтового перегною - гумусу. Застосовуються підвищення врожайності сільськогосподарських культур.

В останні роки почалося розвиватися ще один принципово новий напрямок біотехнології - безклітинна біотехнологія.

Селекція мікроорганізмів полягає в тому, що мікроорганізми приносять величезну користь у промисловості, сільському господарстві, у тваринному та рослинному світі.

Інші сфери застосування

В медицині

Традиційні методи виробництва вакцин ґрунтуються на застосуванні ослаблених або вбитих збудників. В даний час багато нових вакцин (наприклад, для профілактики грипу, гепатиту В) отримують методами генної інженерії. Противірусні вакцини отримують, вносячи в мікробну клітину гени вірусних білків, які виявляють найбільшу імуногенність. При культивуванні такі клітини синтезують велику кількість вірусних білків, які згодом включаються до складу вакцинних препаратів. Більше ефективно виробництво вірусних білків у культурах клітин тварин на основі технології рекомбінантних ДНК.

У нафтовидобуванні:

В останні роки набувають розвитку методи збільшення нафтовіддачі із застосуванням мікроорганізмів. Їхня перспектива пов'язана, в першу чергу, з простотою реалізації, мінімальною капіталомісткістю та екологічною безпекою. У 1940-х роках у багатьох нафтовидобувних країнах було розпочато дослідження щодо застосування мікроорганізмів для інтенсифікації притоку у видобувних свердловинах та відновлення прийомистості нагнітальних свердловин.

У харчовій та хімічній. промисловості:

До найвідоміших промислових продуктів мікробного синтезу відносяться: ацетон, спирти (етанол, бутанол, ізопропанол, гліцерин), органічні кислоти (лимонна, оцтова, молочна, глюконова, ітаконова, пропіонова), ароматизатори та речовини, що посилюють запахи (глутамат натрію). Попит на останні постійно збільшується через тенденцію до вживання малокалорійної та рослинної їжі, для надання смаку та запаху їжі різноманітності. Ароматичні речовини рослинного походження можна виробляти шляхом експресії генів рослин у клітинах мікроорганізмів.



Серед бактерій промислове застосування з давніх-давен мають молочно-кислі бактерії пологів. Lactobacillus, Streptococcusпри отриманні кисломолочних продуктів. Коки мають круглу, овальну форму діаметром 0,5-1,5 мкм, розташовуються попарно або ланцюжками різної довжини. Розміри паличкоподібних бактерій або об'єднані в ланцюжки.

Молочно-кислий стрептокок Streptococcus lactisмає попарно з'єднані клітини чи короткі ланцюжка, згортає молоко через 10-12 год, деякі раси утворюють антибіотик низин.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

Вершковий стрептокок S. cremorisутворює зі сферичних клітин довгі ланцюжки, неактивний кислотоутворювач, використовують при сквашуванні вершків у виробництві сметани.

Ацидофільна паличка Lactobacillus acidophilusутворюють довгі ланцюжки з паличкоподібних клітин, при сквашуванні накопичує до 2,2% молочної кислоти та антибіотичні речовини, активні щодо збудників кишкових захворювань. На основі їх готують медичні біопрепарати для профілактики та лікування шлунково-кишкових захворювань с/г тварин.

Молочно-кисла паличка L. plantatumмають зчеплені попарно або в клітини ланцюжки. Збудники бродіння при квашенні овочів та силосуванні кормів. L. brevisзброджують цукру при квашенні капусти, огірків, утворюючи кислоти, етанол, CO 2 .

Безспорові, нерухомі, грам+ палички роду Propionibacteriumсімейства Propionibacteriaceae– збудники пропіоновокислого бродіння, викликають перетворення цукру або молочної кислоти та її солей на пропіонову та оцтову кислоту.

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

Пропіоново-кисле бродіння є основою дозрівання сичужних сирів. Деякі види пропіоновокислих бактерій використовують для отримання вітаміну B 12 .

Спороутворюючі бактерії сімейства Bacilloceaeроду Clostridiumє збудниками масляно-кислого бродіння, перетворюючи цукру на масляну кислоту.

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

Олійна кислота

Місця проживання- грунт, мулисті відкладення водойм, скупчення органічних залишків, що розкладаються, харчові продукти.

Ці м/о застосовують при виробництві масляної кислоти, що має неприємний запах, на відміну від її ефірів:

Метиловий ефір – яблучний запах;

Етиловий – грушевий;

Аміловий – ананасовий.

Їх використовують як ароматизатор.

Олійно-кислі бактерії можуть викликати псування продовольчої сировини та продуктів: спучування сирів, прогоркання молока, олії, бомбаж консервів, загибель картоплі та овочів. Масляна кислота, що утворюється, надає гострого прогорклого смаку, різкого неприємного запаху.

Оцтово-кислі бактерії – безспорові грам- палички з полярними джгутиками, відносяться до роду Gluconobacter (Acetomonas); утворюють з етанолу оцтову кислоту

CH 3 CH 2 OH+O 2 →CH 3 COOH+H 2 O

Палички роду Acetobacter– перитрихи, здатні окислювати оцтову кислоту до CO2 та H2O.

Оцтово-кислим бактеріям властива мінливість форми, у несприятливих умовах набувають форми товстих довгих ниток, іноді роздутих. Оцтово-кислі бактерії поширені лежить на поверхні рослин, їх плодах, в квашених овочах.

Процес окислення етанолу до оцтової кислоти є основою отримання оцту. Мимовільний розвиток оцтово-кислих бактерій у вині, пиві, квасі призводить до їх псування – прокисання, помутніння. Ці бактерії поверхні рідин утворюють сухі зморшкуваті плівки, острівці чи кільце біля стінок судини.

Поширений вид псування – гниття – процес глибокого розкладання білкових речовин мікроорганізмами.Найбільш активними збудниками гнильних процесів є бактерії.

Сінна та картопляна паличкаBacillus subtilis - аеробна грам+ спороутворююча паличка. Спори термостійкі овальні. Клітини чутливі до кислого середовища та підвищеного вмісту NaCl.

Бактерії родуPseudomonus - аеробні рухливі палички з полярними джгутиками, не утворюють суперечки, грам-. Деякі види синтезують пігменти, їх називають флуоресцентні псевдомонаси, є холодостійкі, викликають псування білкових продуктів у холодильниках. Збудники бактеріозів культурних рослин.

Спороутворюючі палички роду Clostridiumрозкладають білки з освітою великої кількостігазу NH 3 , H 2 S, кислоти, особливо небезпечні для консервів. Тяжкі харчові отруєння викликає токсин великих рухомих грам+ паличок Clostridium botulinum. Суперечки надають вигляду ракетки. Екзотоксин цих бактерій вражає центральну нервову та серцево-судинну систему (ознаки – розлад зору, мови, паралічі, дихальна недостатність).

Велике значенняу ґрунтоутворенні грають нітрифікуючі, денітрифікуючі, азотфіксуючі бактерії. В основному це неспоротворні клітини. Їх вирощують у штучних умовах та вносять у вигляді землеудобрювальних препаратів.

Бактерії використовують у виробництві гідролітичних ферментів, амінокислот для харчових виробництв.

Серед бактерій особливо треба виділити збудників харчових інфекцій та харчових отруєнь.. Харчові інфекції викликають патогенні бактерії, які є в їжі, воді. Кишкові інфекції – холера – холерний віріон;