Микробиология

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального образования 

 Уральская  государственная  Сельскохозяйственная Академия

 

Кафедра микробиологии, вирусологии и ветеринарно-санитарной экспертизы

 

П.В. Конгоев студент 2 курса заочного обучения

Технологического факультета

 

 

 

 

Контрольная  работа

 

Вариант №9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург 2013

 

Вопрос № 1.

Современное развитие биотехнологии и ее роль в сельскохозяйственном производстве.

Ответ:

Биотехноло́гия — дисциплина, изучающая возможности использования живых организмов, их систем или продуктов их жизнедеятельности для решения технологических задач, а также возможности создания живых организмов с необходимыми свойствами методом генной инженерии.

К потенциальным направлениям использования современной биотехнологии  в сельском хозяйстве относятся: повышение урожайности с одновременным  снижением объемов применяемых  удобрений, гербицидов и инсектицидов; создание культур, устойчивых к засухе или повышенной засоленности почвы; увеличение сроков хранения продукции; снижение послеуборочных потерь; улучшение питательных свойств продуктов и вакцинация.

Фактически уровень  внедрения современной биотехнологии  до настоящего времени был достаточно низок в силу ряда факторов, лежащих в основе вопросов продовольственной безопасности. Отчасти это обосновано тем, что первое поколение ГМ культур, доступных для коммерческого культивирования, модифицированы единичными генами, улучшающими агрономические свойства растений за счет признаков, обеспечивающих защиту от вредителей или сорняков, а не сложные характеристики, способствующие росту культур в сложных условиях.

В то время как результатом  внедрения ГМ культур может быть высокая продуктивность и польза для здоровья человека, они, тем не менее, не являются чудодейственным средством, способным решить все проблемы сельского хозяйства.

Биотехнология будет  играть ключевую роль в решении проблемы нарастающего сокращения сырьевых материалов и источников энергии. Главные надежды возлагаются на разработку и внедрение в химическое, фармацевтическое и сельскохозяйственное производство дружественных к экологии и эффективных биотехнологических методов и техник, что будет способствовать устойчивому экономическому развитию. Помимо этого, эксперты также возлагают надежды на разработку с помощью биотехнологических методов многочисленных новых продуктов, например, создание генетически модифицированных микроорганизмов с заданными свойствами. По экспертным оценкам, к 2030 г.мировой оборот предприятий промышленной биотехнологии составит около 300 млрд. евро, т.е. 1/3 от общего прогнозируемого объема мирового промышленного производства.

Наряду с этим, как  отмечают эксперты, такие исследования в области растениеводства, в отличие от традиционных методов селекции, смогут решить проблему будущих потребностей в биомассе, - например, для производства биотоплива, а также компонентов для различных отраслей промышленности. «Мы не сможем обойтись без «зеленой» биотехнологии» - такое заключение делают эксперты в «Кёльнском протоколе».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос № 2

Строение и  состав хламидий.

Ответ:

Хламидии - мелкие грамотрицательные кокковидные паразитические бактерии, относящиеся к порядку Chlamydiales, семейству Chlamydiaceae. В настоящее время в это семейство входят два рода, которые различаются по антигенной структуре, внутриклеточным включениям и чувствительности к сульфонамидам: Chlamydia (Chlamydia trachomatis): Chlamydophila (Chlamydia pneumonia, Chlamydia psittaci).(рис 1)

Рисунок 1.

По своей структуре  хламидии имеют вид маленьких  кокков. Они имеют уникальный цикл развития, который включает в себя две абсолютно разные формы существования: Элементарные тельца и Ретикулярные тельца. Эти формы отличаются как строением, так и биологическими свойствами. У Элементарных телец особенно развиты инфекционные свойства, они способны легко проникать в клетку. Элементарным тельцам предшествуют ретикулярные, они большего размера и не имеют постоянной структуры, кроме того, эта форма хламидий не содержит ядра и не обладает инфекционными свойствами.

Строение клеточной  стенки напоминает таковую грамотрицательных  бактерий, хотя имеются отличия. Она  не содержит типичною пептидогликана: в его составе полностью отсутствует N-ацетилмурамовая кислота. В состав клеточной стенки входит наружная мембрана, которая включает в себя ЛПС и белки Несмотря на отсутствие пептидогликана, клеточная стенка хламидий обладает ригидностью. Цитоплазма клетки ограничена внутренней цитоплазматической мембраной.

Микроорганизмы содержат РНК и ДНК. В РТ РНК в 4 раза больше, чем ДНК. В этих содержание эквивалентно.

Ретикулярные тельца могут быть овальной, полулунной формы, в виде биполярных палочек и коккобацилл, размером 300-1000 нм. Ретикулярные тельца не облагают инфекционными свойствами и, подвергаясь делению, обеспечивают репродукцию хламидий.

Элементарные тельца овальной формы, размером 250-500 нм, обладают инфекционными свойствами, способны проникать в чувствительную клетку, где и происходит цикл развития. Они обладают плотной наружной мембраной, что делает их устойчивыми во внеклеточной среде.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос №3

Генетический  аппарат микроорганизмов

Ответ:

Гены, необходимые для  жизнедеятельности и определяющие видовую специфичность, расположены у микроорганизмов чаще всего в единственной ковалентно замкнутой молекуле ДНК — хромосоме (иногда для обозначения бактериальных хромосом, чтобы подчеркнуть их отличия от эукариотических, используют термин генофор (англ. genophore)). Область, где локализована хромосома, называется нуклеоид и не окружена мембраной. В связи с этим новосинтезированная мРНК сразу доступна для связывания с рибосомами, а транскрипция и трансляция сопряжены. (рис 2).

Рисунок 2. Генетический аппарат бактерии

 

   Отдельная клетка может содержать лишь 80 % от суммы генов, имеющихся во всех штаммах её вида (т. н. «коллективный геном»). 
    Помимо хромосомы, в клетках бактерий часто находятся плазмиды — также замкнутые в кольцо ДНК, способные к независимой репликации. Они могут быть настолько велики, что становятся неотличимы от хромосомы, но содержат дополнительные гены, необходимые лишь в специфических условиях. Специальные механизмы распределения обеспечивают сохранение плазмиды в дочерних клетках так что они теряются с частотой менее 10^-7 в пересчёте на клеточный цикл. Специфичность плазмид может быть весьма разнообразной: от одного вида-хозяина до плазмиды RP4, встречающейся почти у всех грамотрицательных бактерий. В них кодируются механизмы устойчивости к антибиотикам, разрушения специфических веществ и т. д., nif-гены, необходимые для азотфиксации также находятся в плазмидах. Ген плазмиды может включаться в хромосому с частотой около 10^-4 — 10^-7. 
    В ДНК бактерий, как и в ДНК других организмов, выделяются транспозоны — мобильные сегменты, способные перемещаться из одной части хромосомы к другой, или во внехромосомные ДНК (в том числе в другие клетки). В отличии от плазмид, они неспособны к автономной репликации, и содержат IS-сегменты — участки, которые кодируют свой перенос внутри клетки. IS-сегмент может выступать в роли отдельной транспозоны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос № 4

Микробы –  продуценты антибиотиков

Ответ:

Антибиотик — вещество микробного, животного или растительного происхождения, способное подавлять рост микроорганизмов или вызывать их гибель.

Нередко микробы выделяют в окружающую среду особые вещества, подавляющие или губительно действующие  на другие микроорганизмы. Такие вещества называются антибиотиками (от греческого: анти - против, биос - жизнь). Антибиотики выделяются многими актиномицетами, бактериями и грибами. Вокруг таких микроорганизмов-антагонистов создается на субстрате стерильная зона, свободная от других микроорганизмов, так как последние погибают под действием антибиотиков.

Свойство микроорганизмов  выделять антибиотики находит широкое  практическое использование в медицине.

Некоторые микробы в  процессе своей жизнедеятельности  выделяют такие продукты (так называемые антибиотики), которые действуют угнетающим образом на других микробов. Так, например, синегнойная палочка вырабатывает вещества, препятствующие развитию возбудителя сибирской язвы. 
        Особенно сильными противомикробными свойствами обладают по отношению к подавляющему большинству микробов современные препараты - продукты жизнедеятельности некоторых плесневых и лучистых грибков, такие как пенициллин, биомицин, синтомицин, стрептомицин и др.

Ведутся активные поиски новых антибиотиков.

Каждый из антибиотиков обладает избирательным действием, т. е. подавляет жизнедеятельность только определенных микроорганизмов.

Пенициллин, например, вырабатываемый грибком из рода пенициллиум, действует  губительно на многие болезнетворные бактерии, вызывающие гнойные и воспалительные процессы.

Использование антибиотиков для консервирования пищевых продуктов возможно только после выяснения безвредности таких продуктов для человека.

Антибиотики находят  применение в качестве стимуляторов роста организмов. Введение в рацион молодняка домашних животных и птиц небольших доз антибиотиков (пенициллина, биомицина) способствует ускорению их роста и снижению смертности.

Промышленное производство антибиотиков основано на выращивании микроорганизмов, вырабатывающих нужный антибиотик, в строго определенных условиях и на специальном питательном субстрате. Накопившийся антибиотик извлекают из субстрата, а затем подвергают очистке и соответствующей обработке.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вопрос №5

Получение микробиологическим путем уксусной, лимонной, щавелевой и других кислот.

Ответ:

К окислительным (аэробным) относятся вызываемые микроорганизмами биохимические процессы, протекающие  с участием кислорода воздуха. 
   Большинство аэробных микроорганизмов окисляют органические вещества в процессе дыхания до С02 и Н2О. Однако некоторые окисляют их лишь частично. Конечными продуктами такого неполного окисления чаще являются кислоты. Поскольку эти продукты сходны с теми, которые образуются при брожениях, некоторые процессы неполного окисления условно называют окислительными брожениями. Некоторые из этих окислительных процессов используют в промышленности. 
    Уксуснокислое брожение — это окисление бактериями этилового спирта в уксусную кислоту: 
СН3СН2ОН + О2'=СН3СООН + Н2О. 
     Такое брожение было известно еще в глубокой древности. В оставленном на воздухе сосуде с виноградным вином или пивом через день-два на поверхности напитков появлялась сероватая пленка, они мутнели и прокисали. 
Химизм уксуснокислого брожения.  
При уксуснокислом брожении реакция окисления этилового спирта протекает в две стадии: сначала образуется уксусный альдегид, который затем окисляется в уксусную кислоту: 
2СН8СН2ОН + О2 -> 2СН3СНО + 2Н2О; 2СН8СНО + 02 -* 2СН8СООН. 
Возбудителем уксуснокислого брожения является уксусный гриб (Mycoderma aceti).Уксуснокислые бактерии представляют собой грамотрицательные, палочковидные, бесспоровые, строго аэробные организмы. Среди них есть подвижные и неподвижные бактерии. Уксуснокислые бактерии имеют родовое название Acetobacter.

Лимоннокислое брожение 
     Плесени в процессе дыхания также окисляют углеводы нередко не до СО2 и Н2О, поэтому в среде накапливаются продукты неполного окисления — различные органические кислоты (щавелевая, янтарная, яблочная, лимонная и др.)Лимоннокислым брожением называется окисление глюкозы грибами в лимонную кислоту. Конечный результат брожения можно представить следующим суммарным уравнением: 
2С6Н1206 +302 -> 2С6Н807 + 4Н20. 
    Химизм образования лимонной кислоты из сахара до настоящего времени окончательно не установлен. Большинство исследователей считает, что это брожение до образования пировино-градной кислоты протекает, как и другие брожения. Далее превращение пировиноградной кислоты в лимонную через ряд кислот (уксусную, янтарную, фумаровую, яблочную, щевелево-уксусную) сходно с превращениями в цикле Кребса. 
    Возбудителем брожения является гриб Aspergillus niger. 
     Основным сырьем служит меласса — черная патока. Раствор ее, содержащий около 15% сахара, в который добавляют необходимые для гриба питательные ^вещества (в виде различных минеральных солей), наливают 'невысоким (8—12см) слоем в плоские открытые сосуды (кюветы) и засевают спорами гриба. Кюветы помещают в бродильные камеры, которые хорошо аэри- 
    1 Лимонную кислоту для технических целей получают путем переработки отходов табака и махорки. 
    Процесс продолжается 6—8 дней при температуре около 30° С. Гриб развивается на поверхности сбраживаемой жидкости. Выход лимонной кислоты достигает 60—70% израсходованного сахара. По окончании брожения раствор из-под пленки гриба сливают. Лимонную кислоту выделяют из раствора и подвергают очистке и кристаллизации. При отсутствии в растворе сахара эта кислота может быть окислена грибом до более простых продуктов — щавелевой и уксусной кислот, углекислого газа и воды.

Вопрос №6

Возбудители мокотоксикоза. Методы  диагностики и профилактики микотоксикозов.

Ответ:

Микотоксикозы — болезни, возникающие после поедания животными кормов, пораженных токсическими грибами, и проявляющиеся острыми и хроническими токсикозами. Известно около 240 видов токсических грибов и более 100 микотоксинов (основные — афлатоксины, стахиботриотоксины, дендродохины, фузариотоксины, эрготоксины и др.). Указанные грибы размножаются не в организме животных, а в растительных продуктах (кормах). Наибольшую опасность представляют корма, загрязненные микотоксинами, относящимися к двум группам.

Первая группа (роды Aspergillus и Penicillium) —так называемые складские  грибы. Это в основном плесени  хранения, грибы, неспособные поражать растения в период вегетации, попадающие в зерновые и грубые корма главным образом во время уборки, но интенсивно развивающиеся в массе корма, особенно при нарушении режима его хранения.