Микробиол
Содержание
13. Микрофлора
почвы. Группы почвенных
28. Эндоспоры,
их биологическое значение, строение,
типы, формирование, прорастание…………………………………………………
43. Процессы
трансформации бактериальной
58. Грамотрицательные кокки и коккобациллы (характеристика группы)……………...10
Список
использованной литературы……………………………………………………
13. Микрофлора почвы.
Группы почвенных
Почва — это смесь частиц органических
и неорганических веществ, воды и
воздуха. Неорганические частицы почвы
— это минеральные вещества, окруженные
пленкой коллоидных веществ органической
или неорганической природы. Органические
частицы почвы — остатки
В почве встречаются все формы микроорганизмов, которые есть на Земле: бактерии, вирусы, актиномицеты, дрожжи, грибы, простейшие, растения. По общей массе почвенные микроорганизмы составляют большую часть микроорганизмов нашей планеты. Общее микробное число в 1 г почве может достигать 1— 5 млрд. В 1 га почвы содержится 1 тонна живого веса бактерий, однако в разных слоях количество микроорганизмов неодинаково.
Почвенные микроорганизмы представлены как прокариотами (бактерии, актиномицеты, синезелёные водоросли), так и эукариотами (грибы, микроскопические водоросли, простейшие). Благодаря использованию современных методов (электронная и капиллярная микроскопия и др.) ежегодно открывают много новых П. м. Очень разнообразны П. м. по свойствам и функциям. Среди них есть гетеротрофы и автотрофы, аэробы и анаэробы; резко различаются П. м. по оптимуму pH, отношению к температуре, осмотическому давлению, используемым источникам органических и неорганических веществ. Многие из них, несмотря на различные, а иногда прямо противоположные потребности, развиваются в одной и той же почве, состоящей из множества резко различающихся микросред. Изменение числа П. м. зависит и от времени года: весной и осенью их больше, зимой и летом меньше. Верхние слои почвы богаче П. м. по сравнению с нижележащими; особое обилие П. м. характерно для прикорневой зоны растений — ризосферы.
В самом верхнем слое почвы микроорганизмов очень мало (слой « 0,5 см). На глубине 1—2—5 см до 30— 40 см число микроорганизмов больше всего. В этом слое ОМЧ в среднем 10—50 млн в 1 г. В относительно чистых почвах этот показатель равен 1,5—2 млн в 1 г. Глубже 30— 40 см число микроорганизмов снижается и в более глубоких слоях их опять мало.
Почвенные микроорганизмы оказывают непосредственное влияние на собственно образование и формирование почвы, на минерализацию (разложение) органических остатков и образование гумуса. Поэтому, не имея представления об основных экологических, физиологических, морфологических группах почвенной микрофлоры невозможно объективно оценить санитарное состояние почвы, активность процессов её самоочищения от патогенных микроорганизмов. При проведении санитарно-микробиологических исследований особое внимание уделяют физиологическим группам почвенных микроорганизмов.
Физиологические группы почвенных
микроорганизмов включают виды, участвующие
в круговороте азота, углерода, серы
и фосфора. Однако для полномасштабной
оценки санитарного состояния почвы
и процессов её самоочищения необходимо
определять наличие не только видов,
участвующих в круговороте
Выделяют группы почвенных микроорганизмов, патогенных для человека. Как правило, в почве патогенные микроорганизмы длительно не выживают. Однако некоторые виды включаются в почвенные биоценозы, становясь её постоянными обитателями. Подобные микроорганизмы разделяют на три группы:
- микроорганизмы, для которых почва служит природным биотоном — возбудитель ботулизма, актиномицеты, возбудители глубоких микозов, образующие микотоксины аспергиллы.
- микроорганизмы, попадающие в почву с выделениями человека, животных и сохраняющиеся там длительное время (годами и десятилетиями) — сибиреязвенная палочка, возбудитель столбняка, газовой гангрены.
- микроорганизмы, попадающие в почву с выделениями человека, животных, но сохраняющиеся в ней сравнительно недолго (недели и месяцы) — кишечная палочка (до 8 мес), сальмонеллы (до года при минусовой температуре), шигеллы (до 100 дней), холерный вибрион (2 мес).
Обработка почвы, внесение удобрений, создание благоприятного водного режима почвы и т.п. способствуют увеличению количества почвенных микроорганизмов и повышению их активности.
Значительная роль в повышении
плодородия почв принадлежит биологическим
процессам, активность которых определяется
условиями, создаваемыми обработкой почвы.
Поэтому обработка почвы —
важнейшее средство регулирования
жизнедеятельности почвенной
Разные приемы обработки почвы
действуют неодинаково на микробы
и мобилизацию питательных
В целом, при уменьшении интенсивности и глубины рыхления, применении мелкой или поверхностной обработки снижается активность почвенной микрофлоры и предохраняются от разложения гумусовые вещества, которые служат потенциальным источником элементов питания растений и средством улучшения структуры и физических свойств почвы. Так, замена вспашки безотвальной плоскорезной обработкой повышает коэффициент гумификации органического вещества на 20—30 %, а на легких супесчаных почвах до — 40 %, что увеличивает гумусонакопление. При внесении извести на кислых почвах этот процесс смещается к синтезу наиболее ценных гуминовых кислот.
Способ и глубина обработки влияют на инфекционный потенциал почвы и ее засоренность. Например, при ежегодной плоскорезной обработке в течение 5—7 лет увеличивается повреждаемость ячменя корневыми гнилями на 11,3—12,4 %, овса — на 6,9—8,3 %, а засоренность — в 2 раза. Повышение засоренности посевов при безотвальной обработке и приемах минимализации, увеличение пораженности культур болезнями и вредителями создают предпосылки для чередования разных способов и глубины обработки почвы в севооборотах.
Как средство улучшения фитосанитарного состояния почвы и посевов следует рассматривать систему паровой и полупаровой, зяблевой обработок. При этом уничтожаются споры линейной и бурой ржавчины, инфекции, корневых гнилей, септориоза. Уничтожая обработкой сорняки, применяя углубление пахотного слоя, плоскорезную, чизельную обработки в засушливых условиях, мы улучшаем влагообеспеченность растений, ускоряем их рост. В результате снижается поражаемость культур вредителями и болезнями.
28. Эндоспоры, их биологическое значение, строение, типы, формирование, прорастание.
Эндоспора (endospore) - покоящаяся форма у некоторых бактерий, например, у представителей рода Bacillus и Clostridium. При неблагоприятных условиях (обезвоживание, повышенные температуры, неоптимальные значения рН и др.) клетка образует эндоспоры внутри материнской клетки, в результате чего спора покрывается системой защитных оболочек, что дает возможность клетке выжить в этих условиях.
При образовании внутри тела бактерий эндоспор, протоплазматическое содержимое бактерий сгущается, сжимается и окружается бесцветной, плотной оболочкой, которая может быть гладкой у большинства видов, а у некоторых инкрустированной (Bacillus asterosporus A. Meyer).
1 2 3 4 5 6
Рисунок 1. Типы морфологии эндоспор. (1, 4) Центральная эндоспора, (2, 3, 5) терминальная эндоспора, (6) боковая эндоспора
Такая образовавшаяся спора отличается сильным лучепреломлением и некоторое время остается заключенной внутри материнской оболочки, но потом эта оболочка распускается в окружающей жидкости, и спора становится свободной. Какие изменения происходят во время образования эндогеновых спор внутри клетки, точно еще неизвестно. По мнению Эрнста, значительную роль в этом процессе играют хроматиновые зерна, находящиеся внутри бактерий и названные поэтому "спорогенные зерна".
У большинства бактерий внутри каждой клетки образуется по одной споре, но известны виды, у которых таких спор несколько: две — у Bacillus uiflatus A. Koch , Dispora caucasica Ed. Kern, больше чем две споры наблюдалось проф. Сорокиным у описанного им Spirillum endoparagogicum, но в общем этим почти и ограничивается число тех форм, у которых больше одной споры в одной клетке.
Величина спор у некоторых форм сравнительно значительна; так, у Clostridium butyricum 2—2,5 μ длины и 1 μ ширины, у других видов величина их несколько меньше; так, у Bacillus subtilis длина 1—2 μ, при ширине в 0,6 μ . Перед образованием спор у некоторых форм изменяется внешний вид самой спорообразующей клетки; так, у рода Clostridium она вздувается веретенообразно, у других, как, напр., у Bacillus tetani, Vibrio rugula — вздувается один из концов, в котором и образуется спора. Эндоспоры обладают необыкновенной сопротивляемостью по отношению к холоду, высокой температуре, сухости и т. п. Так, споры Bacillus subtilis способны выдерживать трехчасовое нагревание при 100°, гибнут же они только при 110° при нагревании в течение 5 минут. Эта способность выдерживать без вреда такие сильные нагревания объясняется незначительным количеством воды внутри споры и толщиной оболочки, состоящей обыкновенно из двух слоев.
Рисунок 2.Формирование эндоспоры спорообразующими бактериями:
I - вегетативная клетка; II – инвагинация ЦПМ ; III - образование споровой перегородки (септы); IV - формирование двойной мембранной системы образующейся проспоры; V - сформированная проспора; VI - формирование кортекса; VII - формирование покровов споры; VIII - лизис материнской клетки; IX - свободная зрелая спора; X - прорастание споры;
1 - нуклеоид; 2 - цитоплазма; 3 - ЦПМ; 4 - клеточная стенка; 5 - споровая перегородка; 6 - наружная мембрана споры; 7 - внутренняя мембрана споры; 8 - кортекс; 9 - покровы споры.
Толщиной оболочки объясняется также трудность окрашивания их обыкновенными бактериальными красками. Для окрашивания их приходится прибегать к сложным приемам двойной окраски. Прорастают эндоспоры, только попадая в благоприятные для этого условия; при этом подмечено несколько способов прорастания. Первый способ, который наблюдается, например, у Bacillus anthraсis, заключается в том, что спора постепенно набухает, достигает величины вегетативной клетки, а внешний слой оболочки (exosporium) растворяется.
Второй способ (напр., у Clostridium butyricum) заключается в том, что оболочка споры лопается на одном из полюсов её и из отверстия выходит новая клетка. Третий способ наблюдался, напр., у Bacillus subtilis, Bacillus Megaterium и отличается от второго тем, что оболочка лопается не на полюсе а на экваторе.
Особый способ представляет прорастание спор у Spirillum endoparagogicum Сорокина; у этого организма споры прорастают внутри материнского тела.
Образование эндоспор –
Рисунок 3. Различные формы клеток и расположение эндоспор у бактерий. Отрезок соответствует 10µm. a. Clostridium bityricum: одиночные вытянутые палочки, терминальное расположение спор; b. C. bifermentans: пары и цепочки коротких палочек, центральные споры;c. C. cocleatum: одиночные вибрионы;d. Rhodospirillum rubrum: штопорообразные спириллы. Отрезок соответствует 10µm.
43. Процессы трансформации
бактериальной клеткой азот-
При самом активном, широком участии микроорганизмов в природе, главным образом в почве и гидросфере, постоянно осуществляется два противоположных процесса: синтез из минеральных веществ сложных органических соединений и, наоборот, разложение органических веществ до минеральных. Единство этих противоположных процессов лежит в основе биологической роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе.
Среди различных процессов
Важнейший элемент, входящий в состав
белков, а следовательно, имеющий исключительное
значение для жизни — это азот. В живых
существах, населяющих планету, содержится
примерно 15—20 млрд. т азота, в почвах (в
30-сантиметровом слое) на каждом гектаре
имеется в среднем 5—15 т азота.
В круговороте азота в природе с участием
микроорганизмов различают следующие
этапы: усвоение атмосферного азота, аммонификацию,
нитрификацию, денитрификацию.
Усвоение азота из атмосферного воздуха азотфиксирующими бактериями. Среди микробов, усваивающих атмосферный азот, различают две группы — свободноживущих и клубеньковых.
Свободноживущие азотфиксаторы живут и фиксируют азот в почве независимо от растений. Основные виды этих микробов: Azotobacter chroococcum, Cl. pasteurianum. Азотобактер на площади в 1 га в течение года фиксирует от 20 до 50 кг газообразного азота, повышая плодородие почвы. Наиболее интенсивно этот процесс идет при хорошей аэрации почвы. Клубеньковые бактерии — активные фиксаторы атмосферного азота в симбиозе с бобовыми растениями. Наличие бактерий в клубеньках бобовых растений установлено М. Ворониным. В чистой культуре эти микробы выделены Бейеринком в 1888 г. и названы Bact. radicicola (современное— род Rhizobium).
Аммонификация - это минерализация азотсодержащих органических веществ, протекающая под воздействием аммонифицирующих микробов, выделяющих протеолитические ферменты. Благодаря аммонификации представителей растительного и животного мира и их продуктов жизнедеятельности (мочевины, испражнений) почва обогащается азотом и другими соединениями. Одновременно с этим аммонифицирующие микробы выполняют огромную санитарную роль, очищая почву и гидросферу от разлагающегося органического субстрата. Основными представителями широко распространенных в природе аммонифицирующих микробов являются следующие. Микроорганизмы, разлагающие мочевину: Вас. probatus и Sporosarcina ureae
Подсчитано, что весь животный мир земного шара за сутки выделяет 150 тыс. т мочевины. За год это составляет более 50 млн. т мочевины, или 20 млн. т азота.
Спорообразующие аэробы — это Вас. mesentericus (картофельная бактерия), Вас. megatherium (капустная бактерия), Вас. subtilis (сенная палочка), Вас. mycoides (грибовидная бацилла). Не образующие спор аэробные аммонификаторы — это Е. coli, Proteus vulgaris, Ps. fluorescens. К анаэробным спорообразующим аммонификаторам относятся Cl. putrificum (газообразующая клостридия), Cl. sporogenes. Аммонификацию вызывают также актиномицеты, грибы, триходермы, живущие в почве.
Нитрификация — следующий за аммонификацией этап превращения азота микроорганизмами. Это процесс микробиологического превращения аммонийных солей в нитраты — основную форму азотного питания растений. Протекает в почве и воде водоёмов. Н. завершает минерализацию органических соединений азота, начатую аммонификацией, и является показателем плодородия почвы. Вызывается хемосинтезирующими нитрифицирующими бактериями. Протекает в 2 стадии. Сначала ион аммония окисляется бактериями первой стадии нитрификации в нитрит-ион, а затем нитрит-ион окисляется бактериями второй стадии нитрификации в нитрат-ион. Нитрификация идёт при рН почвы 5—9. Нитрификаторы — аэробные организмы, и при недостатке в почве воздуха нитрификация приостанавливается. Хорошая обработка почвы, улучшая её аэрацию, усиливает нитрификацию. В результате возросшего сжигания топлива (заводы, двигатели внутреннего сгорания) в атмосфере образуются окислы азота, которые попадают в почву и воду водоёмов с дождём в большом количестве и превращаются там с помощью нитрифицирующих бактерий в нитраты. Чрезмерное обогащение ими воды делает её непригодной для питья. Чтобы предупредить усиленное образование нитратов в воде, иногда применяют химические препараты, тормозящие нитрификацию в почве.
Денитрификация, протекающая под воздействием микробов, представляет собой восстановление нитратов с образованием в качестве • конечного продукта — молекулярного азота, возвращающегося из почвы в атмосферу. Вызывается этот процесс денитрифицирующими бактериями. Наиболее распространенные из них в природе: Tiolacillus denitrifi-cans — палочка, не образующая спор, факультативный анаэроб; Ps. fluo-rescens — подвижная палочка, выделяет зеленоватый пигмент, быстро разлагает нитраты; Ps. aeruginosa — бактерия сходна с предыдущей; Ps. Stutzeri — небольшая палочка, образующая цепочки, разлагает нитраты в анаэробных условиях.
Денитрификация протекает с образованием нитритов и закиси азота по схеме:
2HNO3 → 2HNO2 → N2O → N2.
Энергию, необходимую для восстановления нитратов, бактерии получают в результате окисления органических веществ (углеводы, спирты, органические кислоты), а кислород нитратов является акцептором электрона и водорода. Денитрификация, происходящая при окислении глюкозы, может быть выражена уравнением:
5C6H12O6 + 24KNO3 → 24КНСО3 + 6CO2 + 12N2 + 18H2O.
Существуют также особые виды денитрифицирующих бактерий, восстанавливающие нитраты при окислении серы или молекулярного водорода. Денитрификация сильно угнетается и прекращается полностью в присутствии молекулярного кислорода. С денитрификацией не следует смешивать восстановление нитратов до аммиака, связанное с ассимиляцией микроорганизмами нитратов как источника азота. Такой способностью обладают многие бактерии, а также актиномицеты и грибы, которые вообще не способны вызывать денитрификацию. От денитрификации следует отличать ложную денитрификацию, при которой в культуре бактерий или в природе происходит чисто химическое взаимодействие нитритов с аммонийными солями, аминами или амидами, сопровождаемое выделением молекулярного азота.
Например, NH4CI + HNO2 → N2 + HCl + 2H2O. В 1 г почвы содержатся десятки и сотни тысяч денитрифицирующих бактерий. Однако денитрификация в почве может протекать энергично только при определённых условиях: достаточном количестве нитратов и легко разлагаемого микроорганизмами безазотистого органического вещества, оптимальной реакции (pH 7,0—8,2) и температуре (25—30°С), а главное при анаэробных условиях. Именно поэтому денитрификация протекает весьма интенсивно во влажных, плохо аэрируемых почвах. При денитрификации содержание азота в почве падает в результате выделения молекулярного азота и следов закиси азота, что влечёт за собой снижение урожайности почвы. После внесения в глинистую почву нитратов и растительных остатков за 10 дней 75% азота нитратов улетучивается из почвы в виде молекулярного азота. Хорошая аэрация почвы (обработка), уменьшение влажности почвы в определённые периоды (дренаж), создание условий для лучшего потребления нитратов почвы культурными растениями — всё это может понизить денитрификацию в почве.
58. Грамотрицательные кокки и коккобациллы (характеристика группы).
Грамотрицательные бактерии (обозначаются Грам (-)) — бактерии, которые, в отличие от грамположительных бактерий, обесцвечиваются при промывке при использовании метода окраски микроорганизмов по Граму. После обесцвечивания они обычно окрашиваются дополнительным красителем (фуксином) в розовый цвет.
Общие признаки, свойственные большинству грамотрицательных бактерий:
- Наличие двух мембран, между которыми находится клеточная стенка (тонкий слой пептидогликана) и периплазматическое пространство
- Наружная мембрана содержит липополисахариды и порины
- S-слой прикреплен к наружной мембране, а не к пептидогликановому слою
- Если есть жгутик, он имеет четыре поддерживающих кольца, а не два
- Отсутствуют тейхоевая и липотейхоевая кислоты
- Обычно не образуют спор
В рассматриваемой группе объединяются грам-отрицательные неподвижные кокки и коккобациллы. Они могут быть аэробными и анаэробными (некоторые-возбудители инфекционных болезней). Среди них встречаются обитатели почвы, слизистых оболочек и кишечного тракта млекопитающих.
Группа представлена одним семейством Neisseriaceae, в состав которого входят четыре рода: Neisseria, Branchamella, Moraxella и Acinetobacter. Это неподвижные кокки или палочки, образующие пары, цепочки или массовые скопления. Аэробы. Бактерии, относящиеся к трем первым родам, — паразитические формы, характеризующиеся потребностью в сложных питательных веществах. Представители рода Acinetobacter — сапрофиты. Бактерии рода Neisseria — пример высокоадаптированных к паразитическому образу жизни форм. Вне организма они быстро теряют жизнеспособность. Некоторые виды патогенны, например, N. meningitidis — возбудитель эпидемического менингита.
Аэробные кокки. Род Neisseria дает положительную оксидазную реакцию и включает бактерии, патогенные для животных и человека. N. gonorrhoeae -возбудитель гонореи, венерической болезни, которая благодаря чрезвычайно высокой чувствительности этой бактерии к пенициллину (бактериостатическая концентрация 1 мкг/мл) ныне почти забыта. N. gonorrhoeae трудно культивировать, ей необходимы 10% С02 в воздухе, она очень чувствительна к свету и высыханию, поэтому заражение может произойти только при интимном контакте. N. meningitidis встречается в носоглотке, но может также проникнуть в кровеносное русло и вызвать воспаление мозговых оболочек.
Moraxella также дает положительную реакцию на оксидазу и очень чувствительна к пенициллину. Существуют коккобациллы, не способные использовать углеводы.
Acinetobacter- бактерия, дающая отрицательную реакцию на оксидазу; встречается в почве и в воде. Накопительную культуру можно получить в питательной среде с рН 5,5-6,0, содержащей 0,2% ацетата, и легко выделить бактерию; она, как правило, не использует глюкозу, ди- и полисахариды, но в остальном по разносторонней способности использовать субстраты сходна с Pseudomonas. Между штаммами Acinetobacter calcoaceticus возможна передача генетических признаков путем трансформации.
Важная для дифференциальной диагностики этой группы оксидазная реакция основана на превращении диметил-и-фенилдиамина в окрашенное соединение под действием растворимого цитохрома с. Капли реактива наносят на колонии, выращенные на агаре, и наблюдают за появлением красной окраски.
Анаэробные кокки. Наиболее известны грам-отрицательные строго анаэробные кокки Veillonella alcalescens (прежнее название -Micrococcus lactilyticus) и Megasphaera (Peptostreptococcus) elsdenii. И те и другие не способны сбраживать углеводы. V. alcalescens встречается в слюне человека и животных и в рубце жвачных. Они сбраживают органические кислоты, в особенности лактат, превращая их в пропионат, ацетат, С02 и Н2. Megasphaera elsdenii сбраживает глутаминовую кислоту и другие аминокислоты; по-видимому, это обычный обитатель пищеварительного тракта животных.
Список использованной литературы
- Асонов Н.Р. Микробиология: Учебник -4-е изд., перераб. и доп.- М.: КолосC, 2005.
- Медицинская микробиология./ Под ред. В.И.Покровского, О.К.Поздеева. - М.: Медицина,1999
- Микробиология./ Под ред.А.А.Воробьева. - М.: Медицина, 1998
- Микробиология с вирусологией и иммунологией./ Под ред. Л.Б.Борисова, А.М.Смирновой. - М.,1994.
- Прозоркина Н.В., Рубашкина П.А, Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии
- Пупонин А.И., Баздырев Г.И., Лошаков В.Г. Земледелие: учебник для вузов (под ред. проф. Пупонина А.И.) .- М: Колос- 2000.
- Прозоркина Н. В., Рубашкина Л. А. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии: Учебное пособие для средних специальных медицинских учебных заведений. — Ростов нД: Феникс, 2002.
- Руководство к лабораторным занятиям по микробиологии./ Под ред. Л.Б.Борисова. - М., 1984.

- Микробиолгоия
- Микробиологическая безопасность пищевой продукции как одна из составляющих безопасности
- Микробиологическая диагностика
- Микробиологическая химия силоса – как наука
- Микробиологические критерии пива
- Микробиологические методы диагностики микозов
- Микробиологические процессы; Микробиология мяса и зерномучных товаров
- Микориза
- Микоризные грибы
- Микоризообразователи
- Микотоксикоздар
- Микотоксины
- Микотоксины
- Микроанализ. Теория спроса