Контрольная работа по «Микробиология»

Пермский  Институт (филиал)

«Российский государственный торгово-экономический  университет»

 

 

Факультет менеджмента 

Кафедра Естественных дисциплин

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине: «Микробиология»

Вариант № 19

 

 

 

 

 

Выполнил  студент 2 курса, группы ТПЗ-21              Специальность 260800 – Технология продукции и организация общественного питания                                                                                 Чазова Н.О                                  13.05.2013

 

 

 

 

Пермь – 2013   г.

Содержание

 

1. Генетическая рекомбинация...................................................................3
2. Микрофлора зерновых продуктов. Основные виды порчи и их возбудители..............................................................................................9
3. Что происходит  с организмом при проникновение в него патогенного микроба?.....................................................................................................11
4. Список литературы.....................................................................................13

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Генетическая рекомбинация: конъюгация, трансформация, трансдукция. Практическое использование достижений генетики микроорганизмов  и  генная инженерия  в микробиологии

 

Генетические  рекомбинации у эукариот — это образование индивидуумов с новым сочетанием признаков в результате полового процесса. Новая особь получает несколько генов от одного родителя и несколько от другого, генетически отличающегося родителя. Благодаря процессу рекомбинации увеличивается число наследственных изменений, на которые может воздействовать отбор. 
У прокариот генетическая рекомбинация относится к так называемым парасексуальным процессам. У этих организмов известны три процесса, посредством которых генетический материал от двух различных родителей может рекомбинироваться. Это трансформация, конъюгация и трансдукция. Однако ни в одном из этих процессов не происходит истинного слияния клеток или полного слияния нуклеоидов. Лишь часть генетического материала клетки-донора передается клетке-реципиенту. Реципиент, таким образом, становится диплоидным, потому что часть его генетического материала дополняется генетическим материалом донора. 
В такой неполной зиготе, называемой мерозиготой, сформированной в результате переноса генов, генетический материал реципиентной клетки называется эндогенным, а генетический фрагмент, переданный из донора,— экзогенным. Обычно экзогенная и эндогенная части соединяются и обмениваются сегментами немедленно после переноса. 
 
Трансформация — это процесс переноса генов, при котором часть ДНК клетки-донора, полученная либо эстрагированием, либо при естественном лизисе клеток, может проникать в родственную (одного и того же вида или близкородственных видов) бактериальную клетку-реципиент. В результате происходит включение в ДНК реципиента фрагментов хромосомы ДНК донора, что обусловливает изменение признаков бактерии-реципиента. 
Процесс трансформации можно подразделить на несколько стадий: 1 — контакт ДНК с поверхностью клетки; 2 — проникновение ДНК в клетку; 3 — соединение трансформирующей ДНК с соответствующим фрагментом хромосомы реципиента. Дальнейший процесс связан с рекомбинацией части экзогенной молекулы трансформирующей ДНК с реципиентной эндогенной хромосомной ДНК. Последняя стадия — репликация включенной в хромосому новой информации. 
В лабораторных условиях трансформация осуществляется следующим образом. ДНК определенного штамма бактерий извлекают, очищают и смешивают с клетками бактерий другого штамма, отличающегося от первого одним или несколькими наследственными свойствами. Культуру подопытного микроорганизма оставляют расти. Среди потомства можно обнаружить небольшое количество клеток с некоторыми свойствами штамма, из которого была извлечена ДНК. 
Очень редко бывает, что единичная бактериальная клетка приобретает в результате трансформации более чем одно новое свойство. Передача через ДНК большего числа признаков наблюдается лишь в том случае, если культура микроба-донора генетически близка к клеткам микроба-реципиента. 
С помощью трансформирующей ДНК могут передаваться такие признаки, как капсулообразование, синтез необходимых клетке веществ, ферментативная активность, устойчивость к ядам, антибиотикам и другим лекарственным веществам. 
 Трансформацию наблюдали у многих бактерий, в частности у представителей родов Bacillus, Rhizobium, Streptococcus и др. 
 
Конъюгация — процесс, при котором сблизившиеся родительские клетки соединяются обычно с помощью конъюгационных мостиков, через последние происходит обмен генетическим материалам. Конъюгацию исследовали у различных бактерий (Escheri-chia, Shigella, Salmonella, Pseudomonas), в частности она хорошо изучена у Escherichia coli. 
Возможность клетки стать донором определяется специфическим половым фактором F (от англ. fertility—плодовитость), который при конъюгации переносится из одной бактериальной клетки в другую. Эти клетки были названы Р+-клетками. Клетки бактерий, не имеющие F-фактора, являются реципиентами генетического материала и обозначаются F~. Половой фактор F относится к числу конъюгативных плазмид и представляет собой цирку-лярно замкнутую молекулу ДНК с молекулярной массой 64Х X Ю⁶ а.е.м. F-плазмида обусловливает образование на поверхности клетки одной или двух так называемых половых фимбрий, или F-pili, способствующих соединению клеток-доноров с клетками-реципиентами, а также независимую от хромосомы репликацию собственной ДНК и образование продуктов, которые обеспечивают перенос генетического материала как самой F-плазмиды, так и хромосомы клетки. F-плазмида располагается в цитоплазме автономно, вне бактериальной хромосомы. Однако она обладает способностью включаться (интегрировать) в определенные места бактериальной хромосомы и становиться ее частью. 
В результате интеграции F-плазмиды в состав бактериальной хромосомы образуется так называемый Hfr-штамм (High frequency of recombination — высокая частота рекомбинации). Когда происходит скрещивание Hfr-штамма с Р~-бактериями, то, как правило, F-фактор не передается, а гены хромосомы бактерий передаются с довольно высокой частотой. В начале процесса конъюгации клетки-доноры F+ или Hfr соединяются с клетками-реципиентами (благодаря наличию у доноров F-pili). Впоследствии между клетками образуется конъю-гационный мостик и через него, из клетки-донора в клетку-реципиент, передается генетический материал или F-плазмиды, или хромосомы. Обычно при конъюгации передается только одна цепь ДНК-донора, а вторая цепь (комплементарная) достраивается в клетке реципиента. Перенос, как правило, начинается с одного конца хромосомы и продолжается с последующим переносом других участков ее. 
Переносу генетического материала можно препятствовать в любое время, разделяя конъюгирующие пары с помощью сильного встряхивания суспензии микроорганизмов, находящихся в жидкой среде. В этом случае только некоторые свойства мужских клеток переносятся в женскую клетку и могут проявиться в потомстве. Рано или поздно перенос прекращается в большинстве конъюгиру-ющих пар и тогда, когда их искусственно не разделяют. Это происходит потому, что конъюгационный мостик непрочен и легко разрушается, не влияя на жизнеспособность клеток. 
Таким образом, в результате конъюгации реципиентная клетка F~ превращается в мерозиготу, содержащую из-за самопроизвольного прерывания переноса генетического материала только часть хромосомы-донора F+ в дополнение к собственной хромосоме. В результате процесса кроссинговера (перекрест хромосом, при котором гены меняются местами), наблюдающегося и у других организмов, образуется новая комбинация генетического материала. В зависимости от места расположения подвергающегося обмену генетического материала в потомстве могут возникнуть рекомбинанты разного типа. 
 
Трансдукция — процесс переноса генетического материала от одной бактериальной клетки к другой посредством бактериофага. Другими словами, фаг при этом играет как бы роль гаметы, перенося в клетку-реципиент фрагмент ДНК клетки-донора. Трансдукция происходит при участии умеренных фагов. 
Известны три главных типа трансдукции: общая (неспецифическая), локализованная (специфическая) и абортивная. При неспецифической трансдукции происходит передача различных фрагментов ДНК от бактерий-доноров к бактериям-реципиентам с помощью умеренных трансдуцирующих фагов. При этом принесенный фагом фрагмент ДНК донора способен включаться в гомологическую область ДНК клетки-реципиента путем рекомбинации. 
Специфическая трансдукция характеризуется способностью фага переносить от бактерий-доноров к бактериям-реципиентам только определенные гены. Это обусловлено тем, что образование трансдуцирующего фага происходит в результате соединения его ДНК со строго определенными бактериальными генами, расположенными на хромосоме клетки-донора. Считают, что каждая частица фага переносит или только один бактериальный ген, или несколько близколежащих генов. 
При абортивной трансдукции принесенный фагом фрагмент хромосомы клетки-донора не включается в хромосому клетки-реципиента, а располагается в ее цитоплазме автономно и в таком виде может функционировать. В процессе деления клетки-реципиента трансдуцированный фрагмент ДНК-донора может передаваться только одной из двух дочерних клеток, то есть наследуется однолинейно, в связи с чем утрачивается в потомстве. 
При трансдукции возможен перенос генов, контролирующих питательные особенности бактерий, их устойчивость к лекарственным веществам, ферментативную активность, двигательный аппарат (жгутики) и другие свойства. Перенос признаков с помощью процесса трансдукции обнаружен у представителей родов Bacillus, Pseudomonas, Salmonella, Escherichia и др.

 

Генная инженерия  технология изменения хромосомного материала клеток. На основе достижений генетики разработаны высокоточные методы диагностики и индентификации микроорганизмов: определение плазменного профиля, ДНК-гибридизация, полимеразная цепная реакция.

Плазмиды и вирусы используют в генной инженерии в качестве векторов для переноса генетического  материала. Процес переноса называется генетической трансформацией. С помощью  генно-инженерных методов получают : вакцины, антигены, диагностикумы, гормоны, иммуномодуляторы, антибиотики. В настоящее время разработаны способы получения более 1000 наименований продуктов биотехнологическими способами

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микрофлора зерновых продуктов (крупы, мука, макаронные изделия, хлеб). Основные виды порчи и их возбудители.

Зерно является основным продуктом  сельского хозяйства. Оно перерабатывается в муку и крупу. В зерне содержатся углеводы, белки, жиры, витамины, минеральные  соли и другие вещества. Воды в зерне  значительно меньше, чем в овощах - 14%. Такая сравнительно невысокая  влажность препятствует развитию микрофлоры, хотя на зерне находится большое  количество различных микроорганизмов. Основная масса их попадает на зерно во время уборки урожая имеете с пылью и частицами почвы. Микрофлору зерна обычно составляют спороносные палочки - бациллус субтилис (сенная палочка), бациллус мезентерикус (картофельная палочка), бациллус микоидес, а также молочнокислые и маслянокислые бактерии, пигментные бактерии, кишечная палочка и др. Кроме того, поверхность зерна обсеменена спорами различных плесневых грибков, на зерне находятся также дрожжи.Низкая влажность зерна обусловливает неактивное состояние микроорганизмов, находящихся на нем. В таком состоянии они не вызывают каких-либо изменений в зерне при его хранении. Часть микроорганизмов из-за неблагоприятных условий через некоторое время отмирает, другая часть сохраняет свою жизнеспособность. При увеличении содержания влаги в зерне сохранившиеся микроорганизмы начинают проявлять свою жизнедеятельность и в первую очередь плесневые грибки как наименее прихотливые к влажности среды. При дальнейшем увеличении влаги в зерне активными становятся и другие микроорганизмы - бактерии и дрожжи. Поэтому к хранению допускается зерно, влажность которого не превышает 13,5-15,5%.

Микроорганизмы, находящиеся на зерне, после измельчения его сохраняются большей частью и в продуктах переработки зерна - муке и крупе. Поэтому микрофлора продуктов переработки зерна обычно включает те же микробы, которые находились на поверхности зерна.

Некоторые микроорганизмы, находившиеся в муке, сохраняются в выпеченном хлебе и вызывают его порчу. Среди различных видов порчи хлеба наиболее распространены картофельная болезнь, кровавая болезнь и плесневение.

Картофельную болезнь хлеба  вызывает бациллус мезентерикус, или  картофельная палочка. При сильном  обсеменении муки картофельная палочка может сохраниться и после выпечки хлеба, так как ее споры выдерживают нагревание до 100°С в течение 3-4 часов. Хлеб, пораженный картофельной болезнью, имеет неприятный запах, становится липким, при его разломе видны тягучие нити, отчего эта болезнь получила еще название тягучей. В пищу такой хлеб непригоден. Картофельная палочка развивается в среде, близкой к нейтральной, поэтому тягучая болезнь возникает только в пшеничном хлебе, имеющем низкую кислотность, и не наблюдается в ржаном хлебе. Чтобы предупредить возникновение картофельной болезни хлеба, его после выпечки необходимо быстро охлаждать, так как температурный оптимум развития картофельной палочки около 40°С.

Кровавая болезнь свое название получила от образующихся иногда на хлебе  красных пятен, причиной которых  является палочковидная бактерия продигиозум. Такой хлеб в продажу не допускается, хотя бактерия для человека опасности не представляет. Возникновению этой болезни способствуют повышенные температура, влажность воздуха в помещении, где хранится хлеб, и пониженная кислотность хлеба.

Плесневение хлеба может происходить  как на поверхности при ее увлажнении, так и в глубине мякиша, где  достаточно влаги и куда может  проникать воздух. Заражение хлеба  вызывают различные плесени - аспергиллус, пенициллиум, мукор и другие. Для предупреждения плесневения хлеба необходимо, чтобы он находился в сухих и хорошо проветриваемых помещениях.

Что происходит  с организмом при проникновение  в него патогенного микроба?

 

В естественных условиях заражение происходит через пищеварительный тракт (алиментарный путь), когда в пищу или в воду попадают патогенные микроорганизмы. Болезнетворное начало может проникать через поврежденные, а при некоторых инфекционных болезнях (бруцеллез) и неповрежденные слизистые оболочки рта, носа, глаз, мочеполовых путей и кожу. Судьба патогенных микробов, попавших в организм, может быть различной - в зависимости от состояния организма и вирулентности возбудителя. Некоторые микробы, попав с током крови в определенные органы, оседают (задерживаются) в их тканях, размножаются в них, выделяют токсины и вызывают заболевание. Например, возбудитель туберкулеза в легочной ткани.                                                                        Любая инфекционная болезнь, независимо от клинических признаков и локализации микроба в организме, представляет собой заболевание всего организма.                                                                                                            Если патогенные микробы проникли в кровеносные сосуды и начинают размножаться в крови, то они очень быстро проникают во все внутренние органы и ткани. Такую форму инфекции называют септицемией. Она характеризуется быстротой и злокачественностью течения и нередко заканчивается смертельным исходом. Когда микробы находятся в крови временно и не размножаются в ней, а посредством ее только переносятся в другие чувствительные ткани и органы, где затем уже размножаются, инфекцию принято называть бактериемией.

Иногда  микробы, проникнув в организм, остаются только в поврежденной ткани и, размножаясь  выделяют токсины. Последние, проникая в кровь, вызывают общее тяжелое  отравление (столбняк, злокачественный  отек). Такой процесс называется токсемией.                                                            Пути выделения патогенных микробов из организма также различны: со слюной, мокротой, мочой, калом, молоком, выделениями из родовых путей.

Инфекционный  процесс проявляется не сразу  после внедрения патогенного  микроба в организм, а спустя некоторый  срок. Время от внедрения микробов в организм до появления первых клинических признаков заболевание называют скрытым, или инкубационным, периодом. Продолжительность его определяется вирулентностью и количеством внедрившихся микробов, воротами инфекции, состоянием организма и окружающими условиями. Однако при каждом заразном заболевании инкубационный период боле или менее постоянен. За период инкубации внедрившиеся микробы размножаются, производят качественные биологические изменения в организме, в результате чего появляются клинические признаки. По длительности течения инфекции бывают острые, кратковременно протекающие (ящур, холера, сибирская язва и многие др.). Большинство инфекций относится к острым. Инфекционные болезни людей и животных могут наблюдаться в виде единичных случаев, именуемых спорадическими. Когда инфекция быстро распространяется среди людей и охватывает населенные пункты значительной территории, такое распространение инфекции принято называть - эпидемия, соответственно инфекция среди животных - эпизоотия. Инфекционные болезни по природе отличаются от других заболеваний следующими свойствами: наличием живого возбудителя, заразительностью (передаются от больных здоровым), инкубационным периодом, иммунитетом (невосприимчивостью) переболевших. Последний наступает не всегда.

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Мудрецова-Висс К.А., Кудряшова А.А., Дедюхина В.П. Микробиология, санитария и гигиена. – М.: Деловая литература, 2001.- 388 с.
2. Жарикова Г. Г., Козьмина А. О. Микробиология, санитария и гигиена пищевых продуктов.-Практикум. М.: Изд-во Гелан, 2001.
3. Гусев М. В., Минеева Л. А. Микробиология. – М.: Изд-во Московского университета, 2003.
4. Теппер Е. З., Шильникова В.К., Переверзева Г.И. Практикум по микробиологии. Тула.: Дрофа, 2004.-249 с.