Obszary zastosowania mikroorganizmów. Wykorzystanie mikroorganizmów w medycynie, rolnictwie; korzyści z probiotyków. Bakterie w nosogardzieli

Bakterie to najstarszy organizm na ziemi, a także najprostszy w swojej budowie. Składa się tylko z jednej komórki, którą można zobaczyć i zbadać tylko pod mikroskopem. Cechą charakterystyczną bakterii jest brak jądra komórkowego, dlatego bakterie zalicza się do prokariontów.

Niektóre gatunki tworzą małe grupy komórek, takie skupiska mogą być otoczone otoczką (osłoną). Wielkość, kształt i kolor bakterii są silnie uzależnione od środowiska.

Pod względem kształtu bakterie dzielą się na: pręcikowe (bacilli), kuliste (cocci) i zawiłe (spirilla). Są też modyfikowane – sześcienne, w kształcie litery C, w kształcie gwiazdy. Ich rozmiary wahają się od 1 do 10 mikronów. Niektóre rodzaje bakterii mogą się aktywnie poruszać za pomocą wici. Te ostatnie czasami dwukrotnie przekraczają wielkość samej bakterii.

Rodzaje form bakterii

Do ruchu bakterie używają wici, których liczba jest inna - jedna, para, wiązka wici. Inna jest również lokalizacja wici - po jednej stronie komórki, po bokach lub równomiernie rozłożona na całej płaszczyźnie. Uważa się również, że jednym ze sposobów poruszania się jest przesuwanie się ze względu na śluz, którym pokryty jest prokariota. Większość ma wakuole wewnątrz cytoplazmy. Regulacja pojemności gazu w wakuolach pomaga im poruszać się w górę lub w dół w cieczy, a także przemieszczać się przez kanały powietrzne gleby.

Naukowcy odkryli ponad 10 tysięcy odmian bakterii, ale zgodnie z założeniami badaczy naukowych na świecie jest ich ponad milion gatunków. Ogólna charakterystyka bakterii pozwala określić ich rolę w biosferze, a także zbadać strukturę, rodzaje i klasyfikację królestwa bakterii.

siedliska

Prostota konstrukcji i szybkość adaptacji do warunków środowiskowych pomogły bakteriom rozprzestrzenić się w szerokim zakresie naszej planety. Istnieją wszędzie: woda, gleba, powietrze, żywe organizmy - wszystko to jest najbardziej akceptowalnym siedliskiem dla prokariontów.

Bakterie znaleziono zarówno na biegunie południowym, jak iw gejzerach. Znajdują się na dnie oceanu, a także w górnych warstwach powłoki powietrznej Ziemi. Bakterie żyją wszędzie, ale ich liczba zależy od sprzyjających warunków. Na przykład duża liczba gatunków bakterii żyje w otwartych zbiornikach wodnych, a także w glebie.

Cechy konstrukcyjne

Komórkę bakteryjną wyróżnia nie tylko brak jądra komórkowego, ale także brak mitochondriów i plastydów. DNA tego prokariota znajduje się w specjalnej strefie jądrowej i ma postać nukleoidu zamkniętego w pierścieniu. U bakterii struktura komórkowa składa się ze ściany komórkowej, kapsułki, błony podobnej do kapsułki, wici, pilusów i błony cytoplazmatycznej. Strukturę wewnętrzną tworzą cytoplazma, granulki, mezosomy, rybosomy, plazmidy, inkluzje i nukleoid.

Ściana komórkowa bakterii pełni funkcję obronną i podtrzymującą. Substancje mogą przez nią swobodnie przepływać dzięki przepuszczalności. Ta otoczka zawiera pektynę i hemicelulozę. Niektóre bakterie wydzielają specjalny śluz, który chroni przed wysychaniem. Śluz tworzy kapsułkę - polisacharyd w składzie chemicznym. W tej formie bakteria jest w stanie tolerować nawet bardzo wysokie temperatury. Pełni również inne funkcje, na przykład przyklejanie do dowolnych powierzchni.

Na powierzchni komórki bakteryjnej znajdują się cienkie kosmki białkowe - pili. Może ich być bardzo dużo. Pili pomagają komórce przenosić materiał genetyczny, a także zapewniają adhezję do innych komórek.

Pod płaszczyzną ściany znajduje się trójwarstwowa błona cytoplazmatyczna. Gwarantuje transport substancji, a także odgrywa znaczącą rolę w tworzeniu zarodników.

Cytoplazma bakterii składa się w 75% z wody. Skład cytoplazmy:

• rybosomy;
• mezosomy;
• aminokwasy;
• enzymy;
• pigmenty;
• cukier;
• granulki i inkluzje;
• nukleoid.

Metabolizm u prokariontów jest możliwy zarówno z udziałem tlenu, jak i bez niego. Większość z nich żywi się gotowymi odżywkami pochodzenia organicznego. Bardzo niewiele gatunków jest w stanie samodzielnie syntetyzować substancje organiczne z nieorganicznych. Są to niebiesko-zielone bakterie i sinice, które odegrały znaczącą rolę w kształtowaniu atmosfery i nasycaniu jej tlenem.

reprodukcja

W warunkach sprzyjających rozmnażaniu odbywa się przez pączkowanie lub wegetatywnie. Rozmnażanie bezpłciowe odbywa się w następującej kolejności:

1. Komórka bakteryjna osiąga swoją maksymalną objętość i zawiera niezbędną podaż składników odżywczych.
2. Komórka się wydłuża, pośrodku pojawia się przegroda.
3. W komórce następuje podział nukleotydu.
4. DNA główne i oddzielone rozchodzą się.
5. Komórka jest podzielona na pół.
6. Powstawanie szczątkowe komórek potomnych.

Przy tej metodzie rozmnażania nie następuje wymiana informacji genetycznej, więc wszystkie komórki potomne będą dokładną kopią matki.

Bardziej interesujący jest proces rozmnażania się bakterii w niesprzyjających warunkach. O zdolności bakterii do rozmnażania płciowego naukowcy dowiedzieli się stosunkowo niedawno - w 1946 roku. Bakterie nie mają podziału na komórki żeńskie i zarodkowe. Ale mają inne DNA. Dwie takie komórki, zbliżając się do siebie, tworzą kanał do transferu DNA, następuje wymiana miejsc - rekombinacja. Proces jest dość długi, czego efektem są dwie zupełnie nowe osobniki.

Większość bakterii jest bardzo trudna do zobaczenia pod mikroskopem, ponieważ nie mają własnego koloru. Niewiele odmian jest purpurowych lub zielonych ze względu na zawartość bakteriochlorofilu i bakteriopurpuryny. Chociaż jeśli weźmiemy pod uwagę niektóre kolonie bakterii, staje się jasne, że uwalniają one do środowiska kolorowe substancje i nabierają jasnego koloru. Aby bardziej szczegółowo zbadać prokariota, są one barwione.

Klasyfikacja

Klasyfikacja bakterii może opierać się na wskaźnikach takich jak:

• Forma
• droga do podróży;
• sposób na zdobycie energii;
• odpady;
• stopień zagrożenia.

Symbionty bakteriiżyć w partnerstwie z innymi organizmami.

Saprofity bakteriiżyć na już martwych organizmach, produktach i odpadach organicznych. Przyczyniają się do procesów gnicia i fermentacji.

Rozkład oczyszcza naturę zwłok i innych odpadów pochodzenia organicznego. Bez procesu rozpadu nie byłoby cyklu substancji w przyrodzie. Jaka jest więc rola bakterii w obiegu materii?

Bakterie gnilne są pomocnikiem w procesie rozkładu związków białkowych, a także tłuszczów i innych związków zawierających azot. Po przeprowadzeniu złożonej reakcji chemicznej rozrywają wiązania między cząsteczkami organizmów organicznych i wychwytują cząsteczki białek, aminokwasy. Rozszczepiając cząsteczki uwalniają amoniak, siarkowodór i inne szkodliwe substancje. Są trujące i mogą powodować zatrucia u ludzi i zwierząt.

Bakterie gnilne szybko się rozmnażają w sprzyjających im warunkach. Ponieważ są to nie tylko pożyteczne bakterie, ale także szkodliwe, aby zapobiec przedwczesnemu rozkładowi produktów, ludzie nauczyli się je przetwarzać: suszone, marynowane, słone, dymne. Wszystkie te zabiegi zabijają bakterie i zapobiegają ich namnażaniu.

Bakterie fermentacyjne za pomocą enzymów są w stanie rozkładać węglowodany. Ludzie zauważyli tę zdolność już w starożytności i do dziś wykorzystują takie bakterie do wytwarzania produktów z kwasu mlekowego, octów i innych produktów spożywczych.

Bakterie, współpracując z innymi organizmami, wykonują bardzo ważną pracę chemiczną. Bardzo ważne jest, aby wiedzieć, jakie są rodzaje bakterii i jakie korzyści lub szkody przynoszą naturze.

Znaczenie w przyrodzie i dla człowieka

Na duże znaczenie wielu rodzajów bakterii (w procesach gnicia i różnego rodzaju fermentacji) wspomniano już powyżej; spełnienie sanitarnej roli na Ziemi.

Bakterie odgrywają również ogromną rolę w obiegu węgla, tlenu, wodoru, azotu, fosforu, siarki, wapnia i innych pierwiastków. Wiele rodzajów bakterii przyczynia się do aktywnego wiązania azotu atmosferycznego i przekształcania go w formę organiczną, przyczyniając się do wzrostu żyzności gleby. Szczególne znaczenie mają te bakterie rozkładające celulozę, które są głównym źródłem węgla dla żywotnej aktywności mikroorganizmów glebowych.

Bakterie redukujące siarczany biorą udział w tworzeniu oleju i siarkowodoru w błocie leczniczym, glebie i morzach. Tak więc warstwa wody nasyconej siarkowodorem w Morzu Czarnym jest wynikiem żywotnej aktywności bakterii redukujących siarczany. Aktywność tych bakterii w glebie prowadzi do powstania sody i sody zasolenia gleby. Bakterie redukujące siarczany przekształcają składniki odżywcze w glebie plantacji ryżu w formę, która staje się dostępna dla korzeni rośliny. Bakterie te mogą powodować korozję metalowych konstrukcji podziemnych i podwodnych.

Dzięki żywotnej aktywności bakterii gleba jest wolna od wielu produktów i szkodliwych organizmów oraz nasycona cennymi składnikami odżywczymi. Preparaty bakteriobójcze są z powodzeniem stosowane do zwalczania wielu rodzajów szkodników owadzich (omacnica prosowianka itp.).

Wiele rodzajów bakterii jest wykorzystywanych w różnych gałęziach przemysłu do produkcji acetonu, alkoholi etylowych i butylowych, kwasu octowego, enzymów, hormonów, witamin, antybiotyków, preparatów białkowych i witaminowych itp.

Bez bakterii niemożliwe są procesy garbowania skóry, suszenia liści tytoniu, wytwarzania jedwabiu, gumy, przetwarzania kakao, kawy, oddawania moczu konopi, lnu i innych roślin łykowych, kapusty kiszonej, oczyszczania ścieków, ługowania metali itp.

Ze względu na dużą różnorodność syntetyzowanych enzymów mikroorganizmy mogą przeprowadzać wiele procesów chemicznych bardziej efektywnie i ekonomicznie, niż gdyby procesy te były prowadzone metodami chemicznymi. Badanie aktywności biochemicznej mikroorganizmów umożliwiło wybór warunków ich maksymalnej aktywności jako producentów różnych użytecznych enzymów - czynników sprawczych niezbędnych reakcji i procesów chemicznych. Mikroorganizmy są coraz częściej wykorzystywane w różnych gałęziach przemysłu chemicznego i spożywczego, rolnictwie i medycynie.

W naszym kraju powstała i pomyślnie rozwija się nowa gałąź przemysłu - mikrobiologiczna, której cała produkcja oparta jest na działaniu mikroorganizmów.

Mikroorganizmy, z których wytwarzana jest żywność, nazywane są kulturowymi. Uzyskuje się je z czystych kultur, które są izolowane z poszczególnych komórek. Te ostatnie są przechowywane w zbiorach muzealnych i dostarczane do różnych gałęzi przemysłu.

W wyniku reakcji chemicznych przeprowadzanych przez mikroorganizmy kulturowe surowce roślinne lub zwierzęce przekształcane są w produkty spożywcze. Za pomocą mikroorganizmów uzyskuje się wiele ważnych artykułów spożywczych i chociaż ich wytwarzanie jest znane człowiekowi od czasów starożytnych, rolę mikroorganizmów w nim odkryto stosunkowo niedawno.

Produkcja piekarnicza.

Pieczenie opiera się na działaniu drożdży i bakterii kwasu mlekowego, które rozwijają się w cieście. Połączone działanie tych mikroorganizmów prowadzi do fermentacji cukrów mąki. Drożdże powodują fermentację alkoholową, bakterie kwasu mlekowego – kwas mlekowy. Powstałe kwasy mlekowe i inne kwasy zakwaszają ciasto, utrzymując optymalny poziom pH dla życiowej aktywności drożdży. Dwutlenek węgla rozluźnia ciasto i przyspiesza jego dojrzewanie.

Zastosowanie mikroorganizmów kulturowych w postaci sprasowanych drożdży piekarskich, suszonych lub płynnych kultur starterowych poprawia smak i aromat pieczywa.

Produkcja sera.

Serowarstwo opiera się na działaniu wielu rodzajów mikroorganizmów: kwasu mlekowego (paciorkowce termofilne), bakterii kwasu propionowego itp. Pod wpływem bakterii kwasu mlekowego gromadzi się kwas mlekowy i mleko ulega fermentacji, a ser dojrzewa pod wpływem innych pożyteczne mikroorganizmy. W proces ten zaangażowane są również niektóre grzyby. Bakterie podpuszczki i kwasu mlekowego powodują głęboki rozkład białek, cukru i tłuszczu. Różne bakterie powodują akumulację lotnych kwasów w ostrych serach, nadając im specyficzny smak.

Pozyskiwanie produktów mlecznych.

Twaróg, śmietana, masło, acidophilus, zsiadłe mleko przygotowywane są na czystych kulturach przy użyciu różnych kultur starterowych. Mleko jest wcześniej pasteryzowane. Do produkcji twarogu i śmietany stosuje się mezofilne bakterie kwasu mlekowego; ryazhenka, varenet i podobne produkty - ciepłolubne paciorkowce i bułgarski kij; acidophilus – kwasooporne bakterie kwasu mlekowego; kefir - wieloskładnikowe kultury starterowe, składające się z drożdży, bakterii kwasu mlekowego i często bakterii kwasu octowego. Do produkcji masła z kwaśnej śmietany do pasteryzowanej śmietany wprowadza się starter bakterii kwasu mlekowego i utrzymuje odpowiednią kwasowość.

Browarnictwo, alkohol, napoje alkoholowe i produkcja wina.

Wino, piwo, kwas chlebowy, wódka i inne napoje są przygotowywane przy użyciu drożdży, które powodują fermentację alkoholową płynów zawierających cukier. W wyniku fermentacji cieczy (brzeczka, zacier, sok itp.) powstaje alkohol, CO 2 i niewielkie ilości produktów ubocznych. Pomocniczą rolę odgrywają bakterie kwasu mlekowego: zakwaszają środowisko i ułatwiają aktywność drożdży (np. w produkcji kwasu chlebowego). W produkcji alkoholu i piwa do scukrzania zatorów stosuje się również preparaty enzymatyczne pochodzenia grzybowego i bakteryjnego.

Marynowanie i solenie.

Istotą tej metody konserwacji jest stworzenie warunków do dominującego rozwoju niektórych drobnoustrojów - bakterii kwasu mlekowego i zahamowanie rozwoju innych - bakterii gnilnych. Kapusta, ogórki, pomidory, jabłka, arbuzy poddaje się fermentacji. Metodę tę stosuje się również przy przechowywaniu pasz dla zwierząt gospodarskich do długotrwałego przechowywania – zielona masa jest fermentowana z traw, resztek roślinnych itp. Proces ten nazywamy kiszeniem pasz.

Otrzymywanie kwasów organicznych.

Za pomocą mikroorganizmów powstają również kwasy octowy, mlekowy i cytrynowy. Kwas mlekowy otrzymywany jest przez fermentację z surowców zawierających cukier - melasy, skrobi, serwatki itp.

Bakterie kwasu mlekowego hoduje się na podłożach zawierających do 15% cukru. Wydajność kwasu mlekowego sięga 60-70% masy cukru zawartego w zacierze.

Przemysłowa produkcja octu do celów spożywczych oparta jest na fermentacji octowej. Bakterie kwasu octowego w specjalnych kadziach na zrębkach bukowych utleniają dopływającą pożywkę - roztwór alkoholu octowego - do kwasu octowego.

Kwas cytrynowy był wcześniej otrzymywany z owoców cytrusowych. Obecnie pozyskuje się go również poprzez fermentację. Czynnikiem sprawczym fermentacji jest grzyb Aspergillus niger, głównym surowcem jest melasa. Fermentacja odbywa się w roztworze zawierającym 15% cukru w ​​warunkach tlenowych w temperaturze około 30°C. Kwas cytrynowy wykorzystywany jest w przemyśle cukierniczym, produkcji napojów bezalkoholowych, syropach, gotowaniu i medycynie.

Czym są bakterie: rodzaje bakterii, ich klasyfikacja

Bakterie to maleńkie mikroorganizmy, które istnieją od tysięcy lat. Nie da się zobaczyć drobnoustrojów gołym okiem, ale nie powinniśmy zapominać o ich istnieniu. Istnieje ogromna liczba prątków. Nauka mikrobiologii zajmuje się ich klasyfikacją, badaniem, odmianami, cechami struktury i fizjologią.

Mikroorganizmy są różnie nazywane, w zależności od ich rodzaju działania i funkcji. Pod mikroskopem możesz obserwować, jak te małe stworzenia wchodzą ze sobą w interakcje. Pierwsze drobnoustroje miały dość prymitywną formę, ale ich znaczenia nie należy lekceważyć. Bakterie od samego początku ewoluowały, tworzyły kolonie, starały się przetrwać w zmieniających się warunkach klimatycznych. Różne vibrios są w stanie wymieniać aminokwasy, aby w rezultacie normalnie rosnąć i rozwijać się.

Dziś trudno powiedzieć, ile gatunków tych mikroorganizmów występuje na ziemi (liczba ta przekracza milion), ale te najbardziej znane i ich nazwy są znane niemal każdemu. Nie ma znaczenia, czym są mikroby i jak się nazywają, wszystkie mają jedną zaletę - żyją w koloniach, więc znacznie łatwiej jest im się przystosować i przetrwać.

Najpierw zastanówmy się, jakie mikroorganizmy istnieją. Najprostsza klasyfikacja jest dobra i zła. Innymi słowy te, które są szkodliwe dla organizmu człowieka, powodują wiele chorób i te, które są korzystne. Następnie omówimy szczegółowo, jakie są główne pożyteczne bakterie i podamy ich opis.

Możesz także klasyfikować mikroorganizmy według ich kształtu, cech. Zapewne wiele osób pamięta, że ​​w podręcznikach szkolnych był specjalny stół z wizerunkiem różnych mikroorganizmów, a obok niego znaczenie i ich rola w przyrodzie. Istnieje kilka rodzajów bakterii:

• cocci - małe kulki przypominające łańcuszek, ponieważ znajdują się jeden za drugim;
• w kształcie pręta;
• spirilla, krętki (mają zawiły kształt);
• wibracje.

Bakterie o różnych kształtach

Wspomnieliśmy już, że jedna z klasyfikacji dzieli drobnoustroje na gatunki w zależności od ich kształtu.

Bakterie coli mają również pewne cechy. Na przykład istnieją rodzaje prętów w kształcie prętów ze spiczastymi tyczkami, z pogrubionymi, zaokrąglonymi lub prostymi końcami. Z reguły drobnoustroje w kształcie pręcików są bardzo różne i zawsze są w chaosie, nie układają się w łańcuch (z wyjątkiem paciorkowców), nie łączą się ze sobą (z wyjątkiem diplobacilli).

Do mikroorganizmów o kulistych formach mikrobiolodzy obejmują paciorkowce, gronkowce, diplokoki, gonokoki. Mogą to być pary lub długie łańcuchy kulek.

Zakrzywione pałeczki to spirilla, krętki. Są zawsze aktywne, ale nie wytwarzają zarodników. Spirilla jest bezpieczna dla ludzi i zwierząt. Możesz odróżnić spirillę od krętków, jeśli zwrócisz uwagę na liczbę loków, są one mniej zawiłe, mają specjalne wici na kończynach.

Rodzaje bakterii chorobotwórczych

Na przykład grupa drobnoustrojów zwana kokcy, a bardziej szczegółowo paciorkowce i gronkowce powodują prawdziwe choroby ropne (czyraczność, paciorkowcowe zapalenie migdałków).

Beztlenowce żyją i rozwijają się doskonale bez tlenu; dla niektórych typów tych mikroorganizmów tlen na ogół staje się śmiertelny. Mikroby tlenowe potrzebują tlenu, aby przetrwać.

Archeony to prawie bezbarwne organizmy jednokomórkowe.

Należy unikać bakterii chorobotwórczych, ponieważ powodują infekcje, drobnoustroje Gram-ujemne są uważane za oporne na przeciwciała. Istnieje wiele informacji o glebie, mikroorganizmach gnilnych, które są szkodliwe, pożyteczne.

Ogólnie rzecz biorąc, spirilla nie jest niebezpieczna, ale niektóre gatunki mogą powodować sodoku.

Odmiany pożytecznych bakterii

Nawet dzieci w wieku szkolnym wiedzą, że pałeczki są pożyteczne i szkodliwe. Ludzie znają niektóre imiona ze słuchu (gronkowce, paciorkowce, pałeczki dżumy). Są to szkodliwe stworzenia, które ingerują nie tylko w środowisko zewnętrzne, ale także w człowieka. Istnieją mikroskopijne pałeczki, które powodują zatrucie pokarmowe.

Koniecznie zapoznaj się z przydatnymi informacjami na temat kwasu mlekowego, żywności, mikroorganizmów probiotycznych. Na przykład probiotyki, innymi słowy dobre organizmy, są często wykorzystywane do celów medycznych. Pytasz: po co? Nie pozwalają na namnażanie się szkodliwych bakterii wewnątrz człowieka, wzmacniają funkcje ochronne jelit i mają dobry wpływ na układ odpornościowy człowieka.

Bifidobakterie są również bardzo korzystne dla jelit. Wibratory kwasu mlekowego obejmują około 25 gatunków. W ludzkim ciele są obecne w dużych ilościach, ale nie są niebezpieczne. Przeciwnie, chronią przewód pokarmowy przed gnilnymi i innymi drobnoustrojami.

Mówiąc o dobrych, nie można nie wspomnieć o ogromnych gatunkach streptomycetes. Są znane tym, którzy brali chloramfenikol, erytromycynę i podobne leki.

Istnieją mikroorganizmy, takie jak Azotobacter. Żyją w glebie wiele lat, korzystnie wpływają na glebę, stymulują wzrost roślin, oczyszczają ziemię z metali ciężkich. Są niezastąpione w medycynie, rolnictwie, medycynie, przemyśle spożywczym.

Rodzaje zmienności bakterii

Mikroby z natury są bardzo zmienne, szybko giną, mogą być spontaniczne, indukowane. Nie będziemy wchodzić w szczegóły dotyczące zmienności bakterii, ponieważ ta informacja jest bardziej interesująca dla tych, którzy interesują się mikrobiologią i wszystkimi jej gałęziami.

Rodzaje bakterii do szamb

Mieszkańcy domów prywatnych rozumieją pilną potrzebę oczyszczania ścieków, a także szamb. Dziś odpływy można szybko i skutecznie wyczyścić za pomocą specjalnych bakterii do szamb. Dla człowieka jest to ogromna ulga, ponieważ czyszczenie kanalizacji nie jest przyjemną rzeczą.

Wyjaśniliśmy już, gdzie stosuje się biologiczny rodzaj oczyszczania ścieków, a teraz porozmawiajmy o samym systemie. Bakterie do szamb hoduje się w laboratoriach, zabijają nieprzyjemny zapach ścieków, dezynfekują studzienki kanalizacyjne, szamba, zmniejszają objętość ścieków. W szambach wykorzystuje się trzy rodzaje bakterii:

• aerobik;
• beztlenowy;
• żywe (bioaktywatory).

Bardzo często ludzie stosują łączone metody czyszczenia. Ściśle przestrzegaj instrukcji dotyczących preparatu, upewnij się, że poziom wody przyczynia się do normalnego przetrwania bakterii. Pamiętaj też, aby co najmniej raz na dwa tygodnie korzystać z drenażu, aby bakterie miały co jeść, w przeciwnym razie zginą. Nie zapominaj, że chlor z proszków i płynów do czyszczenia zabija bakterie.

Najpopularniejsze bakterie to Dr. Robik, Septifos, Waste Treat.

Rodzaje bakterii w moczu

Teoretycznie w moczu nie powinno być bakterii, ale po różnych czynnościach i sytuacjach maleńkie mikroorganizmy osadzają się tam, gdzie chcą: w pochwie, w nosie, w wodzie i tak dalej. Jeśli bakterie zostały wykryte podczas badań, oznacza to, że dana osoba cierpi na choroby nerek, pęcherza moczowego lub moczowodów. Mikroorganizmy dostają się do moczu na kilka sposobów. Przed leczeniem bardzo ważne jest zbadanie i dokładne określenie rodzaju bakterii i drogi wniknięcia. Można to określić na podstawie biologicznej hodowli moczu, gdy bakterie znajdują się w korzystnym środowisku. Następnie sprawdzana jest reakcja bakterii na różne antybiotyki.

Życzymy, abyś zawsze był zdrowy. Zadbaj o siebie, myj regularnie ręce, chroń swoje ciało przed szkodliwymi bakteriami!

Wstęp

Współczesna biotechnologia opiera się na zdobyczach nauk przyrodniczych, inżynierii, technologii, biochemii, mikrobiologii, biologii molekularnej i genetyki. Metody biologiczne wykorzystywane są w walce z zanieczyszczeniami środowiska oraz szkodnikami organizmów roślinnych i zwierzęcych. Do osiągnięć biotechnologii można zaliczyć także zastosowanie enzymów immobilizowanych, produkcję szczepionek syntetycznych, zastosowanie technologii komórkowej w hodowli.

Bakterie, grzyby, glony, porosty, wirusy, pierwotniaki odgrywają istotną rolę w życiu człowieka. Od czasów starożytnych ludzie używali ich w procesach wypieku, produkcji wina i piwa oraz w różnych gałęziach przemysłu.

Mikroorganizmy pomagają człowiekowi w produkcji wydajnych składników odżywczych białkowych i biogazu. Stosowane są w zastosowaniu biotechnicznych metod oczyszczania powietrza i ścieków, w stosowaniu biologicznych metod niszczenia szkodników rolniczych, w produkcji preparatów leczniczych, w niszczeniu odpadów.

Głównym celem tej pracy jest zbadanie metod i warunków hodowli drobnoustrojów

Zapoznaj się z obszarami zastosowania mikroorganizmów

Zbadaj morfologię i fizjologię mikroorganizmów

Zbadanie głównych rodzajów i składu pożywek

Podaj koncepcję i zapoznaj się z bioreaktorem

Ujawnij główne metody hodowli drobnoustrojów

Morfologia i fizjologia mikroorganizmów

Morfologia

Klasyfikacja mikroorganizmów

bakteria

Bakterie to jednokomórkowe mikroorganizmy prokariotyczne. Ich wartość mierzona jest w mikrometrach (µm). Istnieją trzy główne formy: bakterie kuliste - cocci, w kształcie pręcika i zawiłe.

kokcy(gr. kokko – ziarno) mają kształt kulisty lub lekko wydłużony. Różnią się one od siebie w zależności od tego, jak znajdują się po podziale. Ułożone pojedynczo ziarniaki to mikrokoki, ułożone parami to diplokoki. Paciorkowce dzielą się w tej samej płaszczyźnie i po podziale nie rozchodzą się, tworząc łańcuchy (paciorkowce greckie - łańcuch). Tetracocci tworzą kombinacje czterech ziarniaków w wyniku podziału na dwie wzajemnie prostopadłe płaszczyzny, sarcyny (łac. sarcio - wiązać) powstają przy podziale na trzy wzajemnie prostopadłe płaszczyzny i wyglądają jak skupiska 8-16 ziarniaków. Gronkowce w wyniku przypadkowego podziału tworzą kiście przypominające kiść winogron (gronkowiec grecki - kiść winogron).

w kształcie pręta Bakterie (bakterie greckie - patyczki), które mogą tworzyć zarodniki, nazywane są pałeczkami, jeśli zarodnik nie jest szerszy niż sam patyk, a Clostridium, jeśli średnica zarodników przekracza średnicę patyka. Bakterie w kształcie pręcików, w przeciwieństwie do ziarniaków, są zróżnicowane pod względem wielkości, kształtu i rozmieszczenia komórek: krótkie (1-5 mikronów), grube, o zaokrąglonych końcach bakterie z grupy jelitowej; cienkie, lekko zakrzywione pręciki gruźlicy; cienkie patyczki błonicy umieszczone pod kątem; duże (3-8 mikronów) pałeczki wąglika z "odciętymi" końcami, tworzące długie łańcuchy - paciorkowce.

W celu kręty formy bakterii obejmują vibrios, które mają lekko zakrzywiony kształt w postaci przecinka (cholera vibrio) i spirillę, składające się z kilku loków. Do form karbowanych zalicza się również Campylobacter, które pod mikroskopem wyglądają jak skrzydła latającej mewy.

Struktura komórki bakteryjnej.

Elementy strukturalne komórki bakteryjnej można podzielić na:

a) stałe elementy strukturalne – są obecne w każdym typie bakterii przez cały okres życia bakterii; jest to ściana komórkowa, błona cytoplazmatyczna, cytoplazma, nukleoid;

B) nietrwałe elementy strukturalne, które nie są w stanie wytworzyć wszystkie rodzaje bakterii, ale bakterie, które je tworzą, mogą je utracić i ponownie nabyć, w zależności od warunków bytowania. To kapsułka, inkluzje, wypita, zarodniki, wici.

Ryż. 1.1. Struktura komórki bakteryjnej

Ściana komórkowa pokrywa całą powierzchnię komórki. U bakterii Gram-dodatnich ściana komórkowa jest grubsza: do 90% to związek polimeryczny peptydoglikan związany z kwasami teichoowymi i warstwą białkową. U bakterii Gram-ujemnych ściana komórkowa jest cieńsza, ale bardziej złożona pod względem składu: składa się z cienkiej warstwy peptydoglikanu, lipopolisacharydów, białek; jest pokryta zewnętrzną membraną.

Funkcje ściany komórkowejczy to jest:

Jest barierą osmotyczną

Określa kształt komórki bakteryjnej

Chroni komórkę przed wpływami środowiska

Przenosi różnorodne receptory promujące przyłączanie się fagów, kolicyny, a także różne związki chemiczne,

Substancje odżywcze dostają się do komórki przez ścianę komórkową, a produkty przemiany materii są wydalane.

Antygen O jest zlokalizowany w ścianie komórkowej i jest z nim związana endotoksyna (lipid A) bakterii.

błona cytoplazmatyczna

przylegająca do ściany komórkowej bakterii błona cytoplazmatyczna , którego struktura jest podobna do błon eukariotycznych ( składa się z podwójnej warstwy lipidów, głównie fosfolipidy z wbudowanymi białkami powierzchniowymi i integralnymi). Ona zapewnia:

Selektywna przepuszczalność i transport substancji rozpuszczonych do komórki,

Transport elektronów i fosforylacja oksydacyjna,

Izolacja egzoenzymów hydrolitycznych, biosynteza różnych polimerów.

Granice błony cytoplazmatycznej cytoplazma bakteryjna , które reprezentuje struktura ziarnista. Zlokalizowany w cytoplazmie rybosomy i bakteryjne nukleoid, może również zawierać inkluzje i plazmidy(pozachromosomalne DNA). Oprócz wymaganych struktur komórki bakteryjne mogą mieć zarodniki.

Cytoplazma- wewnętrzna, żelopodobna zawartość komórki bakteryjnej jest przesiąknięta strukturami błonowymi, które tworzą sztywny system. Cytoplazma zawiera rybosomy (w których odbywa się biosynteza białek), enzymy, aminokwasy, białka, kwasy rybonukleinowe.

Nukleoid- jest to chromosom bakteryjny, podwójna nić DNA, pierścieniowo zamknięta, połączona z mezosomem. W przeciwieństwie do jądra eukariontów nić DNA jest swobodnie zlokalizowana w cytoplazmie, nie ma błony jądrowej, jąderka ani białek histonowych. Nić DNA jest wielokrotnie dłuższa niż sama bakteria (na przykład w E. coli długość chromosomu jest większa niż 1 mm).

Oprócz nukleoidu w cytoplazmie można znaleźć pozachromosomalne czynniki dziedziczenia, zwane plazmidami. Są to krótkie, okrągłe nici DNA przyłączone do mezosomów.

Inkluzje znajdują się w cytoplazmie niektórych bakterii w postaci ziaren, które można wykryć pod mikroskopem. W większości jest to zaopatrzenie w składniki odżywcze.

picie(łac. pili - włosy) inaczej rzęski, fimbrie, frędzle, kosmki - krótkie nitkowate procesy na powierzchni bakterii.

Wici. Wiele rodzajów bakterii może się poruszać dzięki obecności wici. Spośród bakterii chorobotwórczych tylko wśród pręcików i form zawiłych występują gatunki mobilne. Wici to cienkie elastyczne włókna, których długość u niektórych gatunków jest kilkakrotnie większa od długości ciała samej bakterii.

Charakterystyczną cechą gatunkową bakterii jest liczba i rozmieszczenie wici. Wyróżnia się bakterie: monotrychiczne - z jedną wicią na końcu ciała, lofotryczne - z wiązką wici na końcu, amfitryczne, posiadające wici na obu końcach oraz peritrichous, w których wici znajdują się na całej powierzchni ciała. ciało. Vibrio cholerae należy do monotrychów, a salmonella durowa należy do peritrichów.

Kapsuła- zewnętrzna warstwa śluzowa znajdująca się w wielu bakteriach. U niektórych gatunków jest tak cienki, że można go znaleźć tylko w mikroskopie elektronowym - to jest mikrokapsułka. U innych rodzajów bakterii kapsułka jest dobrze zdefiniowana i widoczna w konwencjonalnym mikroskopie optycznym – jest to makrokapsułka.

Mykoplazmy

Mykoplazmy są prokariotami, ich rozmiar to 125-200 nm. Są to najmniejsze z drobnoustrojów komórkowych, ich rozmiar jest zbliżony do granicy rozdzielczości mikroskopu optycznego. Brakuje im ściany komórkowej. Charakterystyczne cechy mykoplazm są związane z brakiem ściany komórkowej. Nie mają trwałego kształtu, dlatego występują kształty kuliste, owalne, nitkowate.

Rickettsia

Chlamydia

promieniowce

Promieniec to jednokomórkowe mikroorganizmy należące do prokariontów. Ich komórki mają taką samą strukturę jak bakterie: ściana komórkowa zawierająca peptydoglikan, błona cytoplazmatyczna; nukleoid, rybosomy, mezosomy, wtrącenia wewnątrzkomórkowe znajdują się w cytoplazmie. Dlatego chorobotwórcze promieniowce są wrażliwe na leki przeciwbakteryjne. Jednocześnie mają kształt rozgałęzionych splecionych włókien zbliżonych do grzybów, a niektóre promieniowce należące do rodziny strentomycetes rozmnażają się przez zarodniki. Inne rodziny promieniowców rozmnażają się przez fragmentację, czyli rozpad włókien na oddzielne fragmenty.

Promieniowce są szeroko rozpowszechnione w środowisku, zwłaszcza w glebie i uczestniczą w cyklu substancji występujących w przyrodzie. Wśród promieniowców znajdują się producenci antybiotyków, witamin, hormonów. Większość obecnie stosowanych antybiotyków jest wytwarzana przez promieniowce. Są to streptomycyna, tetracyklina i inne.

Krętki.

Krętki to prokariota. Mają cechy wspólne zarówno z bakteriami, jak i pierwotniakami. Są to drobnoustroje jednokomórkowe, mające postać długich, cienkich spiralnie zakrzywionych komórek, zdolnych do aktywnego ruchu. W niesprzyjających warunkach niektóre z nich mogą przekształcić się w torbiel.

Badania w mikroskopie elektronowym umożliwiły ustalenie struktury komórek krętków. Są to cylindry cytoplazmatyczne otoczone błoną cytoplazmatyczną i ścianą komórkową zawierającą peptydoglikan. Cytoplazma zawiera nukleoid, rybosomy, mezosomy i inkluzje.

Fibryle znajdują się pod błoną cytoplazmatyczną, zapewniając różnorodny ruch krętków - translacyjny, obrotowy, zgięciowy.

Patogenni przedstawiciele krętków: Treponema pallidum - powoduje kiłę, Borrelia recurrentis - gorączkę nawracającą, Borrelia burgdorferi - borelioza, Leptospira interrogans - leptospiroza.

Grzyby

Grzyby (Grzyby, Mycetes) to eukarionty, niższe rośliny pozbawione chlorofilu, a zatem nie syntetyzują organicznych związków węgla, czyli są heterotrofami, mają zróżnicowane jądro, pokryte są otoczką zawierającą chitynę. W przeciwieństwie do bakterii, grzyby nie zawierają peptydoglikanu i dlatego są niewrażliwe na penicyliny. Cytoplazma grzybów charakteryzuje się obecnością dużej liczby różnych wtrąceń i wakuoli.

Wśród mikroskopijnych grzybów (micromycetes) znajdują się mikroorganizmy jednokomórkowe i wielokomórkowe różniące się morfologią i sposobami rozmnażania. Grzyby charakteryzują się różnorodnymi metodami rozmnażania: podział, fragmentacja, pączkowanie, tworzenie zarodników - bezpłciowe i płciowe.

W badaniach mikrobiologicznych najczęściej spotyka się pleśnie, drożdże oraz przedstawicieli połączonej grupy tzw. grzybów niedoskonałych.

Pleśń tworzą typową grzybnię, pełzającą po podłożu odżywczym. Z grzybni wznoszą się powietrzne gałęzie, które kończą się owocnikami o różnych kształtach, niosącymi zarodniki.

Mucor lub pleśnie główkowate (Mucor) to jednokomórkowe grzyby o kulistym owocniku wypełnionym endosporami.

Pleśnie z rodzaju Aspergillus to wielokomórkowe grzyby o owocniku, mikroskopia przypominająca czubek konewki rozpylającej strumienie wody; stąd nazwa „forma nieszczelna”. Niektóre gatunki Aspergillus są wykorzystywane przemysłowo do produkcji kwasu cytrynowego i innych substancji. Istnieją gatunki powodujące choroby skóry i płuc u ludzi - aspergiloza.

Pleśnie z rodzaju Penicillum, czyli pędzle, to wielokomórkowe grzyby z owocnikiem w postaci pędzla. Z niektórych rodzajów zielonej pleśni uzyskano pierwszy antybiotyk – penicylinę. Wśród penicyli znajdują się gatunki chorobotwórcze dla człowieka, które powodują penicyliozę.

Różne rodzaje pleśni mogą powodować psucie się żywności, leków, środków biologicznych.

Drożdże - grzyby drożdżowe (Saccharomycetes, Blastomycetes) mają kształt okrągłych lub owalnych komórek, wielokrotnie większych od bakterii. Średnia wielkość komórek drożdży jest w przybliżeniu równa średnicy erytrocytu (7-10 mikronów).

Wirusy

Wirusy- (łac. trucizna wirusowa) - najmniejsze mikroorganizmy, które nie mają struktury komórkowej, systemu syntezy białek i są zdolne do reprodukcji tylko w komórkach wysoce zorganizowanych form życia. Są szeroko rozpowszechnione w przyrodzie, wpływając na zwierzęta, rośliny i inne mikroorganizmy.

Dojrzała cząsteczka wirusa, zwana wirionem, składa się z kwasu nukleinowego – materiału genetycznego (DNA lub RNA), który niesie informacje o kilku typach białek potrzebnych do utworzenia nowego wirusa – pokrytego ochronną otoczką białkową – kapsydu. Kapsyd składa się z identycznych podjednostek białkowych zwanych kapsomery. Wirusy mogą również mieć otoczkę lipidową nad kapsydem ( superkapsyd) utworzony z błony komórki gospodarza. Kapsyd składa się z białek kodowanych przez genom wirusa, a jego kształt leży u podstaw klasyfikacji wirusów według cech morfologicznych. Misternie zorganizowane wirusy dodatkowo kodują specjalne białka, które pomagają w tworzeniu się kapsydu. Kompleksy białek i kwasów nukleinowych są znane jako nukleoproteiny, a kompleks białek kapsydu wirusa z wirusowym kwasem nukleinowym nazywa się nukleokapsyd.

Ryż. 1.4. Schematyczna struktura wirusa: 1 - rdzeń (jednoniciowy RNA); 2 - otoczka białkowa (kapsyd); 3 - dodatkowa błona lipoproteinowa; 4 - Kapsomery (strukturalne części kapsydu).

Fizjologia mikroorganizmów

Fizjologia mikroorganizmów bada żywotną aktywność komórek drobnoustrojów, procesy ich odżywiania, oddychania, wzrostu, rozmnażania, wzorce interakcji ze środowiskiem.

Metabolizm

Metabolizm- zespół procesów biochemicznych mających na celu pozyskiwanie energii i reprodukcję materiału komórkowego.

Cechy metabolizmu u bakterii:

1) różnorodność stosowanych podłoży;

2) intensywność procesów metabolicznych;

4) przewaga procesów rozpadu nad procesami syntezy;

5) obecność egzo- i endoenzymów metabolizmu.

Metabolizm składa się z dwóch powiązanych ze sobą procesów: katabolizmu i anabolizmu.

Katabolizm(metabolizm energetyczny) to proces rozbijania dużych cząsteczek na mniejsze, w wyniku którego uwalniana jest energia, która gromadzi się w postaci ATP:

a) oddychanie

b) fermentacja.

Anabolizm(metabolizm konstruktywny) – zapewnia syntezę makrocząsteczek, z których zbudowana jest komórka:

a) anabolizm (z kosztami energii);

b) katabolizm (z uwolnieniem energii);

W tym przypadku wykorzystywana jest energia uzyskana w procesie katabolizmu. Metabolizm bakterii charakteryzuje się dużą szybkością procesu i szybką adaptacją do zmieniających się warunków środowiskowych.

W komórce drobnoustrojów enzymy są katalizatorami biologicznymi. Zgodnie ze strukturą wyróżniają:

1) proste enzymy (białka);

2) kompleks; składają się z części białkowej (centrum aktywne) i części niebiałkowych; wymagane do aktywacji enzymów.

W zależności od miejsca działania istnieją:

1) egzoenzymy (działają na zewnątrz komórki; biorą udział w procesie rozpadu dużych cząsteczek, które nie mogą przeniknąć do wnętrza komórki bakteryjnej; charakterystyczne dla bakterii gram-dodatnich);

2) endoenzymy (działają w samej komórce, zapewniają syntezę i rozkład różnych substancji).

W zależności od katalizowanych reakcji chemicznych wszystkie enzymy dzielą się na sześć klas:

1) oksydoreduktazy (katalizują reakcje redoks między dwoma substratami);

2) transferazy (przeprowadzają międzycząsteczkowy transfer grup chemicznych);

3) hydrolazy (wykonują hydrolityczne rozszczepienie wiązań wewnątrzcząsteczkowych);

4) liazy (przyłącz grupy chemiczne do dwóch wiązań, a także przeprowadzaj reakcje odwrotne);

5) izomerazy (przeprowadzają procesy izomeryzacji, zapewniają konwersję wewnętrzną z tworzeniem różnych izomerów);

6) ligazy, czyli syntetazy (łączą dwie cząsteczki, co powoduje rozszczepienie wiązań pirofosforanowych w cząsteczce ATP).

Odżywianie

Odżywianie rozumiane jest jako procesy wchodzenia i usuwania składników odżywczych do iz komórki. Odżywianie zapewnia przede wszystkim reprodukcję i metabolizm komórki.

Różne substancje organiczne i nieorganiczne dostają się do komórki bakteryjnej w procesie odżywiania. Bakterie nie mają specjalnych organów pokarmowych. Substancje penetrują całą powierzchnię komórki w postaci małych cząsteczek. Ten sposób jedzenia nazywa się holofityczny. Warunkiem koniecznym przejścia składników odżywczych do komórki jest ich rozpuszczalność w wodzie i niewielka wartość (tj. białka muszą być hydrolizowane do aminokwasów, węglowodany do di- lub monosacharydów itp.).

Głównym regulatorem wnikania substancji do komórki bakteryjnej jest błona cytoplazmatyczna. Istnieją cztery główne mechanizmy przyjmowania substancji:

-bierna dyfuzja- wzdłuż gradientu stężeń, energochłonne, bez specyficzności substratowej;

- ułatwiona dyfuzja- wzdłuż gradientu stężeń, substratospecyficzne, energochłonne, prowadzone przy udziale wyspecjalizowanych białek przenikać;

- transport aktywny- wbrew gradientowi stężeń, specyficzne dla substratu (specjalne białka wiążące w połączeniu z permeazami), energochłonne (ze względu na ATP), substancje wnikają do komórki w postaci niezmienionej chemicznie;

- translokacja (przenoszenie grup) - wbrew gradientowi stężeń, za pomocą układu fosfotransferaz, energochłonne substancje (głównie cukry) dostają się do komórki w postaci forforylowanej.

Główne pierwiastki chemiczne to organogeny niezbędny do syntezy związków organicznych - węgiel, azot, wodór, tlen.

Rodzaje żywności. Szerokie rozprzestrzenianie się bakterii jest ułatwione dzięki różnym rodzajom żywienia. Mikroby potrzebują węgla, tlenu, azotu, wodoru, siarki, fosforu i innych pierwiastków (organogenów).

W zależności od źródła produkcji węgla bakterie dzielą się na:

1) autotrofy (użyj substancji nieorganicznych - CO2);

2) heterotrofy;

3) metatrofy (wykorzystuj materię organiczną o charakterze nieożywionym);

4) paratrofy (wykorzystuj organiczne substancje dzikiej przyrody).

Procesy żywieniowe muszą zaspokajać potrzeby energetyczne komórki bakteryjnej.

Według źródeł energii mikroorganizmy dzielą się na:

1) fototrofy (zdolne do wykorzystania energii słonecznej);

2) chemotrofy (otrzymują energię poprzez reakcje redoks);

3) chemolitotrofy (stosuj związki nieorganiczne);

4) chemoorganotrofy (użyj materii organicznej).

Bakterie obejmują:

1) prototrofy (są w stanie samodzielnie zsyntetyzować niezbędne substancje z nisko zorganizowanych);

2) auksotrofy (są mutantami prototrofów, które utraciły geny; odpowiadają za syntezę niektórych substancji - witamin, aminokwasów, dlatego potrzebują tych substancji w postaci gotowej).

Mikroorganizmy przyswajają składniki odżywcze w postaci małych cząsteczek, dlatego białka, polisacharydy i inne biopolimery mogą służyć jako źródło pożywienia dopiero po rozłożeniu przez egzoenzymy na prostsze związki.

oddychanie mikroorganizmów.

Mikroorganizmy pozyskują energię poprzez oddychanie. Oddychanie to biologiczny proces przenoszenia elektronów przez łańcuch oddechowy od dawców do akceptorów w celu wytworzenia ATP. W zależności od tego, jaki jest ostateczny akceptor elektronów, emituj oddychanie tlenowe i beztlenowe. W oddychaniu tlenowym ostatecznym akceptorem elektronów jest tlen cząsteczkowy (O 2), w oddychaniu beztlenowym tlen związany (-NO 3, \u003d SO 4, \u003d SO 3).

Oddychanie tlenowe donor wodoru H 2 O

Oddychanie beztlenowe

Utlenianie azotanów NO 3

(beztlenowce fakultatywne) donor wodoru N 2

Utlenianie siarczanowe SO 4

(obowiązkowe beztlenowce) donor wodoru H 2 S

W zależności od rodzaju oddychania rozróżnia się cztery grupy mikroorganizmów.

1.konieczny(ścisły) aeroby. Do oddychania potrzebują tlenu cząsteczkowego (atmosferycznego).

2.mikroaerofile potrzebują obniżonego stężenia (niskie ciśnienie parcjalne) wolnego tlenu. Aby stworzyć te warunki, CO2 jest zwykle dodawany do mieszaniny gazów hodowlanych, na przykład do stężenia 10%.

3.Beztlenowce fakultatywne może spożywać glukozę i rozmnażać się w warunkach tlenowych i beztlenowych. Wśród nich są mikroorganizmy, które tolerują stosunkowo wysokie (zbliżone do atmosferycznego) stężenia tlenu cząsteczkowego – tj. tolerancyjny w powietrzu,

jak również mikroorganizmy, które w pewnych warunkach są zdolne do przejścia z oddychania beztlenowego na tlenowy.

4.Surowe beztlenowce rozmnażać się tylko w warunkach beztlenowych, tj. przy bardzo niskich stężeniach tlenu cząsteczkowego, który w wysokich stężeniach jest dla nich szkodliwy. Biochemicznie oddychanie beztlenowe przebiega zgodnie z rodzajem procesu fermentacji, podczas gdy tlen cząsteczkowy nie jest używany.

Oddychanie tlenowe jest bardziej wydajne energetycznie (syntetyzuje się więcej ATP).

W procesie oddychania tlenowego powstają toksyczne produkty utleniania (H 2 O 2 - nadtlenek wodoru, -O 2 - wolne rodniki tlenowe), przed którymi chronią określone enzymy, przede wszystkim katalaza, peroksydaza, dysmutaza nadtlenkowa. Beztlenowcom brakuje tych enzymów, a także układ regulacji potencjału redox (rH 2).

Wzrost i reprodukcja bakterii

Wzrost bakterii to wzrost wielkości komórki bakteryjnej bez zwiększania liczby osobników w populacji.

Rozmnażanie bakterii to proces, który zapewnia wzrost liczby osobników w populacji. Bakterie charakteryzują się wysokim tempem reprodukcji.

Wzrost zawsze poprzedza reprodukcję. Bakterie rozmnażają się przez poprzeczne rozszczepienie binarne, w którym z jednej komórki macierzystej powstają dwie identyczne komórki potomne.

Proces podziału komórek bakteryjnych rozpoczyna się od replikacji chromosomalnego DNA. W miejscu przyłączenia chromosomu do błony cytoplazmatycznej (punkt replikatora) działa białko inicjujące, które powoduje pęknięcie pierścienia chromosomowego, a następnie jego nici ulegają despiralizacji. Włókna rozwijają się, a drugie włókno przyczepia się do błony cytoplazmatycznej w punkcie proreplikatora, który jest diametralnie przeciwny do punktu replikatora. Dzięki polimerazom DNA dokładna kopia jest uzupełniana w matrycy każdej nici. Podwojenie materiału genetycznego jest sygnałem do podwojenia liczby organelli. W mezosomach przegrodowych budowana jest przegroda dzieląca komórkę na pół. Dwuniciowy DNA zwija się spiralnie, skręca w pierścień w miejscu przyłączenia do błony cytoplazmatycznej. To sygnał do dywergencji komórek wzdłuż przegrody. Powstają dwie osoby potomne.

Reprodukcja bakterii zależy od czasu powstania. Jest to okres, w którym następuje podział komórek. Czas trwania generacji zależy od rodzaju bakterii, wieku, składu pożywki, temperatury itp.

Pożywki

Do hodowli bakterii stosuje się pożywki, którym stawia się szereg wymagań.

1. Odżywianie. Bakterie muszą zawierać wszystkie niezbędne składniki odżywcze.

2. Izotoniczny. Bakterie muszą zawierać zestaw soli, aby utrzymać ciśnienie osmotyczne, czyli pewne stężenie chlorku sodu.

3. Optymalne pH (kwasowość) pożywki. Kwasowość środowiska zapewnia funkcjonowanie enzymów bakteryjnych; dla większości bakterii wynosi 7,2–7,6.

4. Optymalny potencjał elektronowy, wskazujący zawartość rozpuszczonego tlenu w medium. Powinien być wysoki dla tlenowców i niski dla beztlenowców.

5. Przejrzystość (zaobserwowano wzrost bakterii, szczególnie na podłożach płynnych).

6. Sterylność (brak innych bakterii).

Klasyfikacja pożywek hodowlanych

1. Według pochodzenia:

1) naturalne (mleko, żelatyna, ziemniaki itp.);

2) sztuczne - pożywki przygotowane ze specjalnie przygotowanych składników naturalnych (pepton, aminopeptyd, ekstrakt drożdżowy itp.);

3) syntetyczne - pożywki o znanym składzie, przygotowane z chemicznie czystych związków nieorganicznych i organicznych (sole, aminokwasy, węglowodany itp.).

2. Według składu:

1) prosty - agar mięsno-peptonowy, bulion mięsno-peptonowy, agar Hottingera itp.;

2) złożone - są proste z dodatkiem dodatkowego składnika odżywczego (krew, agar czekoladowy): bulion cukrowy,

bulion z żółcią, agar surowiczy, agar z żółtkiem i solą, podłoże Kitta-Tarozziego, podłoże Wilsona-Blaira itp.

3. Według spójności:

1) ciało stałe (zawiera 3-5% agar-agar);

2) półpłynny (0,15-0,7% agar-agar);

3) płyn (nie zawierają agaru-agaru).

agar- złożony polisacharyd z wodorostów, główny utwardzacz do gęstych (stałych) mediów.

4. W zależności od przeznaczenia PS istnieją:

Diagnostyka różnicowa

obieralny

selektywny

hamujący

Media kulturowe

Skumulowany (nasycenie, wzbogacenie)

Konserwant

Kontrola.

Diagnostyka różnicowa - są to złożone środowiska, na których drobnoustroje różnych gatunków rosną w różny sposób, w zależności od właściwości biochemicznych kultury. Przeznaczone są do identyfikacji gatunków drobnoustrojów, znajdują szerokie zastosowanie w bakteriologii klinicznej i badaniach genetycznych.

Selektywne, hamujące i elektywne PS są przeznaczone do hodowli ściśle określonego rodzaju drobnoustroju. Podłoża te służą do izolowania bakterii z mieszanych populacji i odróżniania ich od podobnych gatunków. Do ich składu dodawane są różne substancje, które hamują wzrost niektórych gatunków i nie wpływają na wzrost innych.

Medium można uczynić selektywnym ze względu na wartość pH. Ostatnio środki przeciwbakteryjne, takie jak antybiotyki i inne środki chemioterapeutyczne, są stosowane jako środki selektywne względem podłoża.

Elektywne PS znalazły szerokie zastosowanie w izolacji patogenów infekcji jelitowych. Z dodatkiem malachitu lub zieleni brylantowej, soli żółciowych (w szczególności kwasu taurocholowego sodu), znacznej ilości soli chlorku sodu lub cytrynianu, wzrost Escherichia coli jest zahamowany, ale rozwój bakterii chorobotwórczych grupy jelitowej nie pogarsza się . Niektóre media elektywne są przygotowywane z dodatkiem antybiotyków.

Pożywki do utrzymywania hodowli są tak sformułowane, aby nie zawierały selektywnych substancji zdolnych do powodowania zmienności hodowli.

Skumulowany PS (wzbogacanie, nasycenie) to podłoża, na których określone rodzaje upraw lub grupy upraw rosną szybciej i intensywniej niż rośliny towarzyszące. Przy uprawie na tych podłożach zwykle nie stosuje się substancji hamujących, ale wręcz przeciwnie, stwarza się dogodne warunki dla określonego gatunku obecnego w mieszance. Podstawą pożywek akumulacyjnych są żółć i jej sole, tetrationian sodu, różne barwniki, sole seleninu, antybiotyki itp.

Pożywki konserwujące są używane do pierwotnej inokulacji i transportu materiału testowego.

Istnieją również kontrolne PS, które służą do kontrolowania sterylności i całkowitego skażenia bakteryjnego antybiotyków.

5. Zgodnie z zestawem składników odżywczych rozróżniają:

Minimalne pożywki, które zawierają tylko źródła pożywienia wystarczające do wzrostu;

Bogate środowiska, które zawierają wiele dodatkowych substancji.

6. Zgodnie ze skalą użytkowania PS dzieli się na:

> produkcja (technologiczna);

> środowiska do badań naukowych o ograniczonym zakresie zastosowań.

Produkcja PS powinna być dostępna, ekonomiczna, łatwa w przygotowaniu i użyciu do uprawy na dużą skalę. Podłoża badawcze są zazwyczaj syntetyczne i bogate w składniki odżywcze.

Dobór surowców do budowy podłoży hodowlanych

O jakości PS w dużej mierze decyduje użyteczność składu podłoży odżywczych i surowców użytych do ich przygotowania. Szeroka gama rodzajów surowców stwarza trudne zadanie wyboru najbardziej obiecującego, odpowiedniego do zaprojektowania PS o wymaganej jakości. Decydującą rolę w tej kwestii odgrywają przede wszystkim biochemiczne wskaźniki składu surowców, które decydują o wyborze metody i sposobów jej przetwarzania, tak aby jak najpełniej i efektywniej wykorzystać zawarte w nich składniki odżywcze. w tym.

Do uzyskania PS o szczególnie cennych właściwościach wykorzystuje się przede wszystkim tradycyjne źródła białka zwierzęcego, a mianowicie: mięso bydło (bydło), kazeina, ryby i produkty jej przetwarzania. Najpełniej rozwinięty i najszerzej stosowany PS na bazie mięsa bydlęcego.

W związku z niedoborem szeroko stosowanego w niedawnej przeszłości szprota kaspijskiego, do pozyskiwania ryb zaczęto wykorzystywać tańsze i bardziej dostępne niespożywcze produkty przemysłu rybnego – suchy kryl, odpady z przetwórstwa mięsa z kryla, filet z mintaja i jego przejrzały kawior. bazy żywieniowe. Najbardziej rozpowszechnioną jest mączka rybna (FCM), która spełnia wymagania wartości biologicznej, dostępności i względnej standaryzacji.

Dość rozpowszechniony PS na bazie kazeiny, która zawiera wszystkie składniki występujące w mleku: tłuszcz, laktozę, witaminy, enzymy i sole. Należy jednak zauważyć, że ze względu na wzrost kosztów produktów przetwórstwa mleka, a także wzrost popytu na kazeinę na rynku światowym, jej zastosowanie jest nieco ograniczone.

Z niespożywczych źródeł białka pochodzenia zwierzęcego, jako surowca do budowy pełnowartościowego PS, konieczne jest wyizolowanie krwi zwierząt rzeźnych, która jest bogata w substancje biologicznie czynne i mikroelementy oraz zawiera produkty o charakterze komórkowym i metabolizm tkankowy.

Hydrolizaty krwi zwierząt gospodarskich są stosowane jako substytuty peptonu w pożywkach diagnostycznych różnicujących.

Inne rodzaje surowców białkowych pochodzenia zwierzęcego, które można wykorzystać do projektowania PS to: łożysko i śledziona bydlęca, suchy koncentrat białkowy - produkt przerobu odpadów mięsnych, dwoina uzyskana z przetworzenia skóry, zarodki drobiowe - odpad produkcja szczepionek, przeterminowane substytuty krwi, serwatka twarogowa, tkanki miękkie mięczaków i płetwonogich.

Obiecuje wykorzystanie tusz zwierząt futerkowych z ferm futerkowych, krwi bydlęcej pozyskiwanej w zakładach mięsnych, odtłuszczonego mleka i serwatki (odpady z fabryk masła).

Generalnie PS przygotowane z surowców pochodzenia zwierzęcego mają wysoką zawartość głównych składników odżywczych, są kompletne i zbilansowane pod względem składu aminokwasowego i są dość dobrze przebadane.

Z produktów roślinnych jako substrat białkowy dla PS można stosować kukurydzę, soję, groch, ziemniaki, łubin itp. Jednakże roślinne surowce rolne zawierają białko, którego niezbilansowany skład zależy również od warunków uprawy roślin jako lipidy w większych ilościach niż produkty pochodzenia zwierzęcego.

Obszerną grupę stanowią PS wytwarzane z surowców białkowych pochodzenia mikrobiologicznego (drożdże, bakterie itp.). Skład aminokwasowy mikroorganizmów służących jako substrat do przygotowania PS jest dobrze przebadany, a biomasa użytych mikroorganizmów jest kompletna pod względem składu odżywczego i charakteryzuje się podwyższoną zawartością lizyny i treoniny.

Opracowano szereg PS o złożonym składzie z substratów białkowych różnego pochodzenia. Należą do nich bulion drożdżowy kazeinowy, mięso drożdżowe itp. Większość znanych PS opiera się na hydrolizatach kazeiny, mięsa bydlęcego i ryb (do 80%).

Udział surowców niespożywczych w technologii projektowania PS wynosi tylko 15% i musi zostać w przyszłości zwiększony.

Surowce niespożywcze wykorzystywane do uzyskania bazy żywieniowej (PS) muszą spełniać określone wymagania, a mianowicie:

^ kompletny (skład ilościowy i jakościowy surowców powinien przede wszystkim zaspokajać potrzeby pokarmowe mikroorganizmów i komórek, dla których opracowywane są PS);

^ przystępne (mieć dość obszerną bazę surowcową);

^ technologiczny (koszt wprowadzenia do produkcji należy przeprowadzić przy użyciu istniejącego sprzętu lub istniejącej technologii);

^ ekonomiczne (koszt wprowadzenia technologii przy przejściu na nowe surowce i ich przetworzeniu nie powinien przekraczać norm kosztowych uzyskania docelowego produktu);

^ standard (mają długi termin przydatności do spożycia bez zmiany właściwości fizykochemicznych i wartości odżywczej)

Układ okresowy

System kultur okresowych to system, w którym po wprowadzeniu bakterii (zaszczepieniu) do pożywki nie następuje dodawanie ani usuwanie jakichkolwiek składników innych niż faza gazowa. Wynika z tego, że układ okresowy może wspierać reprodukcję komórek przez ograniczony czas, w którym skład pożywki zmienia się z korzystnego (optymalnego) dla ich wzrostu na niekorzystny, aż do całkowitego zaprzestania wzrostu komórek.

Czas czytania: 4 min

Całość bakterii zamieszkujących ludzkie ciało ma wspólną nazwę - mikrobiota. W normalnej, zdrowej mikroflorze człowieka jest kilka milionów bakterii. Każdy z nich odgrywa ważną rolę w normalnym funkcjonowaniu organizmu człowieka.

W przypadku braku jakichkolwiek pożytecznych bakterii osoba zaczyna chorować, praca przewodu pokarmowego i dróg oddechowych zostaje zakłócona. Pożyteczne dla człowieka bakterie koncentrują się na skórze, w jelitach, na błonach śluzowych organizmu. Liczebność drobnoustrojów reguluje układ odpornościowy.

Normalnie organizm ludzki zawiera zarówno korzystną, jak i patogenną mikroflorę. Bakterie mogą być pożyteczne lub chorobotwórcze.

Jest o wiele więcej pożytecznych bakterii. Stanowią 99% ogólnej liczby mikroorganizmów.

W tej pozycji zachowana jest niezbędna równowaga.

Wśród różnych typów bakterii żyjących w ludzkim ciele możemy wyróżnić:

• bifidobakterie;
• pałeczki kwasu mlekowego;
• enterokoki;
• coli.

bifidobakterie

Ten typ drobnoustrojów jest najbardziej powszechny, biorąc udział w produkcji kwasu mlekowego i octanu. Tworzy kwaśne środowisko, tym samym neutralizując większość drobnoustrojów chorobotwórczych. Flora patogenna przestaje się rozwijać i powoduje procesy gnicia i fermentacji.

Bifidobakterie odgrywają ważną rolę w życiu dziecka, ponieważ odpowiadają za obecność reakcji alergicznej na jakikolwiek pokarm. Ponadto działają antyoksydacyjnie, zapobiegają rozwojowi nowotworów.

Synteza witaminy C nie jest kompletna bez udziału bifidobakterii. Ponadto istnieją informacje, że bifidobakterie pomagają w przyswajaniu witamin D i B, które są niezbędne do normalnego życia człowieka. W przypadku niedoboru bifidobakterii nawet przyjmowanie syntetycznych witamin z tej grupy nie przyniesie żadnego rezultatu.

lactobacilli

Ta grupa mikroorganizmów jest również ważna dla zdrowia człowieka. Ze względu na ich interakcję z innymi mieszkańcami jelita wzrost i rozwój drobnoustrojów chorobotwórczych jest zablokowany, patogeny infekcji jelitowych są tłumione.

Lactobacilli biorą udział w tworzeniu kwasu mlekowego, lizocyny, bakteriocyn. To wielka pomoc dla układu odpornościowego. Jeśli w jelicie występuje niedobór tych bakterii, dysbakterioza rozwija się bardzo szybko.

Lactobacilli kolonizują nie tylko jelita, ale także błony śluzowe. Tak więc te mikroorganizmy są ważne dla zdrowia kobiet. Utrzymują kwasowość środowiska pochwy, nie pozwalają na rozwój bakteryjnego zapalenia pochwy.

coli

Nie wszystkie rodzaje E. coli są patogenne. Przeciwnie, większość z nich pełni funkcję ochronną. Przydatność rodzaju Escherichia coli polega na syntezie kocyliny, która aktywnie opiera się większości patogennej mikroflory.

Bakterie te są przydatne do syntezy różnych grup witamin, kwasu foliowego i nikotynowego. Nie należy lekceważyć ich roli w zdrowiu. Na przykład kwas foliowy jest niezbędny do produkcji czerwonych krwinek i utrzymania prawidłowego poziomu hemoglobiny.

Enterokoki

Ten rodzaj drobnoustroju zasiedla jelito człowieka zaraz po urodzeniu.

Pomagają trawić sacharozę. Żyjąc głównie w jelicie cienkim, podobnie jak inne pożyteczne bakterie niepatogenne, zapewniają ochronę przed nadmiernym rozmnażaniem się szkodliwych pierwiastków. Jednocześnie enterokoki są warunkowo bezpiecznymi bakteriami.

Jeśli zaczną przekraczać dopuszczalne normy, rozwijają się różne choroby bakteryjne. Lista chorób jest bardzo długa. Począwszy od infekcji jelitowych, a skończywszy na meningokokach.

Pozytywny wpływ bakterii na organizm

Korzystne właściwości bakterii niepatogennych są bardzo zróżnicowane. Dopóki istnieje równowaga między mieszkańcami jelit i błon śluzowych, organizm ludzki funkcjonuje normalnie.

Większość bakterii bierze udział w syntezie i rozpadzie witamin. Bez ich obecności witaminy z grupy B nie są wchłaniane przez jelita, co prowadzi do zaburzeń układu nerwowego, chorób skóry i spadku stężenia hemoglobiny.

Większość niestrawionych składników pokarmowych, które dotarły do ​​jelita grubego, jest rozkładana właśnie przez bakterie. Ponadto mikroorganizmy zapewniają stałość metabolizmu wodno-solnego. Ponad połowa całej mikroflory bierze udział w regulacji wchłaniania kwasów tłuszczowych i hormonów.

Mikroflora jelitowa tworzy miejscową odporność. To tutaj następuje zniszczenie większości organizmów chorobotwórczych, blokowanie szkodliwego drobnoustroju.

W związku z tym ludzie nie odczuwają wzdęć i wzdęć. Wzrost limfocytów prowokuje aktywne fagocyty do walki z wrogiem, stymuluje produkcję immunoglobuliny A.

Pożyteczne niepatogenne mikroorganizmy mają pozytywny wpływ na ściany jelita cienkiego i grubego. Utrzymują tam stały poziom kwasowości, stymulują aparat limfatyczny, nabłonek staje się odporny na różne czynniki rakotwórcze.

Perystaltyka jelit również w dużej mierze zależy od tego, jakie drobnoustroje się w niej znajdują. Tłumienie procesów gnicia i fermentacji jest jednym z głównych zadań bifidobakterii. Wiele mikroorganizmów przez wiele lat rozwija się w symbiozie z bakteriami chorobotwórczymi, tym samym je kontrolując.

Reakcje biochemiczne, które stale zachodzą z bakteriami, uwalniają dużo energii cieplnej, utrzymując ogólny bilans cieplny organizmu. Mikroorganizmy żywią się niestrawionymi pozostałościami.

Dysbakterioza

Dysbakterioza to zmiana składu ilościowego i jakościowego bakterii w organizmie człowieka . W tym przypadku organizmy pożyteczne giną, a organizmy szkodliwe aktywnie się rozmnażają.

Dysbakterioza dotyka nie tylko jelita, ale także błony śluzowe (może wystąpić dysbakterioza jamy ustnej, pochwy). W analizach dominować będą nazwy: paciorkowiec, gronkowiec, mikrokok.

W stanie normalnym pożyteczne bakterie regulują rozwój patogennej mikroflory. Skóra, narządy oddechowe są zwykle pod niezawodną ochroną. Kiedy równowaga jest zaburzona, osoba odczuwa następujące objawy: wzdęcia jelit, wzdęcia, bóle brzucha, rozstrój.

Później może rozpocząć się utrata masy ciała, anemia, niedobór witamin. Z układu rozrodczego obserwuje się obfite wydzielanie, któremu często towarzyszy nieprzyjemny zapach. Na skórze pojawiają się podrażnienia, szorstkość, pęknięcia. Dysbakterioza jest efektem ubocznym po zażyciu antybiotyków.

Jeśli znajdziesz takie objawy, zdecydowanie powinieneś skonsultować się z lekarzem, który zaleci zestaw środków, aby przywrócić normalną mikroflorę. Często wymaga to przyjmowania probiotyków.