Распростронение микроорганизмов

Введение

Микроорганизмы распространяются повсюду, они населяют почву, воду, воздух. Средой обитания являются растения, холоднокровные и теплокровные животные, а также  организм человека. Большинство микроорганизмов  в естественных условиях находится  в определенных взаимоотношениях друг с другом, а также с организмом своих хозяев - растений, животных, человека. Эти отношения сложились в  процессе эволюции. Ассоциативные взаимоотношения  или сожительство разных видов микроорганизмов, а также с другими формами  жизни получили название симбиоза. Типы, или формы, симбиотических отношений  чрезвычайно разнообразны. Крайними из них являются мутуализм и антагонизм. Антагонизм - такие взаимоотношения  между разными видами микробов, при  котором один из партнеров наносит  вред другому. Это связано с образованием и выделением микробами-антагонистами  метаболических продуктов, ингибирующих размножение многих организмов. К  таким продуктам относятся органические кислоты (изменяющие рН среды), антибиотики, бактериоцины и др. Так, например, многие актиномицеты являются антагонистами бактерий, а молочнокислые бактерии обладают антагонистическими свойствами вотношении гнилостных бактерий и т.д . 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Основы систематики грибов. Особенности строения клеток и тела гриба. Польза и вред, приносимый грибами в практической деятельности человека.

 Система́тика грибо́в — раздел микологии, занимающийся естественной классификацией грибов. Принципы систематики в микологии базируются на общих принципах биологической систематики.

Грибы являются одним из наиболее сложных для систематики  объектов, особенно для создания естественной, филогенетической системы. Научные представления о грибах, об их происхождении и месте в системе живого мира бурно развивались и часто менялись в течение всего периода изучения этих организмов, это отражалось и на систематике. Линней поместил грибы в царству растений, но уже у него были сомнения по этому поводу. В первой половине XIX века Э. Фрис впервые предложил определить грибы в самостоятельное царство, но этот взгляд не находил поддержки учёных почти полтора века, до 1970-х годов. К концу XX века сформировалось представление о том, что и одного царства мало для этих, очень разнообразных по жизненным формам, морфологии и происхождению организмов. Часть отделов переносят из царства Mycota в царства Protozoa и Chromista, введённые в последние годы XX века, и называют «грибоподобными организмами». В начале XXI века система грибов продолжает бурно развиваться, в неё постоянно вносятся коррекции, проводимые на основании результатов комплексного анализа морфологических, цитологических, биохимических и молекулярно-генетических признаков. Поскольку наиболее современные представления в этой области не обладают стабильностью, они не могут быть достаточно полно отражены в учебной литературе, авторы вынуждены отражать компромиссные варианты, основанные на более старых, традиционных представлениях.

1.2 Строение грибов. Тело грибов состоит из тонких переплетающихся нитей, называемых гифами. Переплетения их образуют грибницу, или мицелий.

Некоторые грибы не имеют  нитчатого строения. Многие из таких  грибов вызывают болезни растений, например, рак картофеля, черную ножку капустной рассады.

Грибы бывают одноклеточные  и многоклеточные. У одноклеточных грибов весь разветвленный мицелий представляет одну клетку. Гифы многоклеточных грибов имеют перегородки.

Строение клеток грибов мало, чем отличается от строения клеток других организмов.

Клетка гриба состоит  из оболочки, протоплазмы и одного или нескольких ядер. В состав оболочки входят клетчатка, пектиновые и азотистые вещества. Протоплазма имеет различные включения и вакуоли. В качестве запасных питательных веществ встречаются углеводы и жировые вещества.

2.Ферменты бактерий. Классификация. Применение в пищевой промышленности. Среды, используемые для изучения ферментативной активности.

Ферменты, образуемые бактериальной клеткой, могут локализоваться как внутри клетки — эндоферменты,так и выделяться в окружающую среду — экзоферменты. Экзоферменты играют большую роль в обеспечении бактериальной клетки доступными для проникновения внутрь источниками углерода и энергии. Большинство гидролаз является экзоферментами, которые, выделяясь в окружающую среду, расщепляют крупные молекулы пептидов, полисахаридов, липидов до мономеров и димеров, способных проникнуть внутрь клетки. Ряд экзоферментов, например гиалуронидаза, коллагеназа и другие, являются ферментами агрессии. Некоторые ферменты локализованы в периплазматическом пространстве бактериальной клетки. Они участвуют в процессах переноса веществ в бактериальную клетку. Ферментативный спектр является таксономическим признаком, характерным для семейства, рода и — в некоторых случаях — для видов. Поэтому определением спектра ферментативной активности пользуются при установлении таксономического положения бактерий. Наличие экзоферментов можно определить при помощи дифференциально-диагностических сред, поэтому для идентификации бактерий разработаны специальные тест-системы, состоящие из набора дифференциально-диагностических сред.

Наиболее часто определяют ферменты класса гидролаз и оксидоредуктаз, используя специальные методы и среды. Для определения протеолитической активности микроорганизмы засевают в столбик желатина уколом. Через 3—5 дней посевы просматривают и отмечают характер разжижения желатина. При разложении белка некоторыми бактериями могут выделяться специфические продукты — индол, сероводород, аммиак. Для их определения служат специальные индикаторные бумажки, которые помещают между горлышком и ватной пробкой в пробирку с МПБ или (и) пептонной водой, засеянными изучаемыми микроорганизмами. Индол (продукт разложения триптофана) окрашивает в розовый цвет полоску бумаги, пропитанной насыщенным раствором щавелевой кислоты. Бумага, пропитанная раствором ацетата свинца, в присутствии сероводорода чернеет. Для определения аммиака используют красную лакмусовую бумажку.

Для многих микроорганизмов  таксономическим признаком служит способность разлагать определенные углеводы с образованием кислот и газообразных продуктов. Для выявления этого используют среды Гисса, содержащие различные углеводы (глюкозу, сахарозу, мальтозу, лактозу и др.). Для обнаружения кислот в среду добавлен реактив Андреде, который изменяет свой цвет от бледно-желтого до красного в интервале рН 7,2—6,5, поэтому набор сред Гисса с ростом микроорганизмов называют «пестрым рядом».

Для обнаружения  газообразования в жидкие среды опускают поплавки или используют полужидкие среды с 0,5% агара.

Для того чтобы  определить интенсивное кислотообразование, характерное для брожения смешанного типа, в среду с 1% глюкозы и 0,5% пептона (среда Кларка) добавляют индикатор метиловый красный, который имеет желтый цвет при рН 4,5 и выше, и красный —при более низких значениях рН.

Гидролиз  мочевины определяют по выделению аммиака (лакмусовая бумажка) и подщелачиванию среды.

При идентификации  многих микроорганизмов используют реакцию Фогеса — Проскауэра на ацетоин — промежуточное соединение при образовании бутандиола из пировиноградной кислоты. Положительная реакция свидетельствует о наличии бутандиолового брожения.

Обнаружить  каталазу можно по пузырькам кислорода, которые начинают выделяться сразу же после смешивания микробных клеток с 1 % раствором перекиси водорода.

Для определения  цитохромоксидазы применяют реактивы: 1) 1% спиртовый раствор сс-нафтола-1; 2) 1% водный раствор N-диметил-р-фенилендиамина дигидро-хлорида. О наличии цитохромоксидазы судят по синему окрашиванию, появляющемуся через 2—5 мин.

Для определения  нитритов используют реактив Грисса: Появление красного окрашивания свидетельствует о наличии нитритов.

Ферменты нашли широкое  применение в таких отраслях промышленности, как хлебопечение, пивоварение, виноделие, чайное, кожевенное и меховое производства, сыроварение, натуральных соков, кофе, кулинария (для обработки мяса) и т.д. В последние годы ферменты стали применять в тонкой химической индустрии для осуществления таких реакций органической химии, как окисление, восстановление, дезаминирование, декарбоксилирование, дегидратация, конденсация, а также для разделения и выделения изомеров аминокислот L-ряда (при химическом синтезе образуются рацемические смеси L- и D-изомеров), которые используют в промышленности, сельском хозяйстве, медицине. Овладение тонкими механизмами действия ферментов, несомненно, предоставит неограниченные возможности получения в огромных количествах и с большой скоростью полезных веществ в лабораторных условиях почти со 100% выходом.

Ферменты используются в производстве моющих средств и бумаги, а также в технологических процессах по производству кожи и текстилей, фармацевтической промышленности (фестал, мезимфорте). В настоящее время стало возможным их применение в кормах животных.

Используемые в пищевой  промышленности ферменты имеют широкий  спектр применения, включающий функции  синтеза и разложения (деградации). При выборе фермента для конкретного  пищевого процесса следует принимать  во внимание его источник и биохимические  характеристики, что важно при  сертификации.

Подобно другим пищевым добавкам использование ферментов в пищевых  продуктах нормируется законом.

Зависимость активности ферментов  от рН среды. Ферменты обычно наиболее активны в пределах узкой зоны концентрации водородных ионов, соответствующей  для животных тканей в основном выработанным в процессе эволюции физиологическим  значением рН среды 6.0 - 8.0. рН-оптимум  действия ферментов лежит в пределах физиологических значений. Исключение составляет пепсин, рН-оптимум которого равен 2.0. Объясняется это тем, что  пепсин входит в состав желудочного  сока, содержащего свободную соляную  кислоту, которая создает оптимальную  кислую среду для действия этого  фермента. С другой стороны, рН-оптимум  аргиназы лежит в сильно щелочной зоне (около 10.0); такой среды нет в клетках печени, следовательно, in vivo аргиназа функционирует, по-видимому, не в своей оптимальной зоне рН среды. Влияние изменений рН среды на молекулы фермента заключается в воздействии на состояние и степень ионизации кислотных и основных групп (СООН-группы дикарбоновых аминокислот, SH-группы цистеина, имидазольного азота гистидина и др.). При разных значениях рН среды активный центр может находиться в частично ионизированной или в неионизированной форме, что сказывается на третичной структуре белка и соответственно формировании активного фермент-субстратного комплекса. Кроме того, имеет значение и состояние ионизации субстратов и кофакторов.

3. Влияние биологических факторов на микробы. Использование в практике

К биологическим средстваммогут быть отнесены препараты, содержащие живых особей -бактериофагов и бактерий, обладающих выраженной конкурентной активностью по отношению к патогенным и условно-патогенным для человека и животных видам микробов.Они вводятся в организм в жизнеспособном состоянии. Фаги и антагонисты оказывают прямое повреждающее действие на патогенных и условно-патогенных микробов; изготовленные из них лекарственные препараты предназначены для местного применения, для них характерна специфичность действия на микроорганизмы и безвредность для пациента; целью их внесения в организм человека и животных является лечение или профилактика инфекционных заболеваний. По механизму действия они близки к химическим антисептикам. 
Необходимо также помнить и о молочно-кислых бактериях, которые вызывают процесс молочно-кислого брожения. Некоторые молочно-кислые бактерии способны синтезировать антибиотики и с их помощью подавлять развитие болезнетворных микробов.  
Препараты, содержащие бактерии (эубиотики или пробиотики): колибактерин, лактобактерин, бифидумбактерин, бификол, микрококкобактерин, линекс, бактисубтил и другие. 
Препараты, содержащие бактериофаги: бактериофаг  брюшнотифозный, бактериофаг  дизентерийный, бактериофаг сальмонеллезный, бактериофаг коли-протейный, бактериофаг стафилококковый, бактериофаг стрептококковый, бактериофаг пиоцианеус, бактериофаг синегнойный, бактериофаг клебсиеллезный, пиофаг комбинированный и другие.

 

 

 

4.Микробная порча зерна, крупы, муки и хлеба. Характеристика возбудителей. Профилактика, меры борьбы

Качество муки и состав ее микрофлоры имеют большое значение при производстве хлеба: они влияют на нормальный процесс приготовления  теста и отражаются на качестве хлеба.

Микрофлора свежемолотой муки представлена микроорганизмами перерабатываемого зерна. Основная масса бактерий (до 90 %) представлена видом Erwinia herbicola, в меньшей степени - споровыми бактериями Bac. pumilus, Bac. cereus, микрококки, молочнокислые и уксуснокислые бактерии, дрожжи и споры плесеней. Плесени муки представлены родами Penicillium и Aspergillus, реже мукоровыми.

Микрофлора муки количественно  беднее микрофлоры перерабатываемого  зерна. При очистке зерна перед  помолом и при помоле часть  микроорганизмов удаляется вместе с загрязнениями и оболочками зерна, богатыми микроорганизмами. Степень  осеменения муки микроорганизмами колеблется в широких пределах и определяется степенью обсеменения исходного  сырья, характером его подготовки к  помолу, способом помола, выходом муки, ее сортом. Чем ниже сорт муки, тем  больше в нее попадает периферийных частиц зерна, тем больше содержится в ней микроорганизмов. Число  спор плесеней в муке всех сортов больше, чем в перерабатываемом зерне, так  как эти споры попадают в муку из окружающей среды.

Мука является менее стойким  продуктом, чем зерно и крупа, так как имеет более мелкие частицы разрушенного зерна, а питательные  вещества муки более доступны микроорганизмам. Однако при правильном режиме хранения (при низкой влажности муки) развития микроорганизмов, попавших в муку, не происходит. Наблюдается даже некоторое  отмирание бактерий.

С повышением относительной  влажности воздуха микроорганизмы, попавшие в муку и находящиеся  в ней в неактивном состоянии, начинают развиваться. Первыми развиваются  плесени, которые растут при минимальной  влажности. Многие плесени обладают протеолитическими и липолитическими ферментами, способны осахаривать крахмал. Хлебопекарные свойства муки при плесневении снижаются, мука приобретает неприятный затхлый запах, который обычно передается хлебу.

Наиболее распространенным видом порчи муки является плесневение. Чаще всего на муке обнаруживаются плесени родов Penicillium и Aspergillus, которые синтезируют микотоксины. Многие из них термоустойчивы и могут сохраняться в хлебе. Поэтому плесневелая мука является небезопасным продуктом.

Прокисание муки вызывают молочнокислые бактерии и другие виды, способные образовывать кислоту. Как правило, они развиваются  в муке при ее увлажнении.

Прогоркание муки обусловлено окислением ее липидов как при участии кислорода воздуха, так и при деятельности микроорганизмов