Контрольная работа по "Микробиологии и иммунологии"

Видовой состав рубцовых микроорганизмов со временем претерпевает изменения.

В молочный период в рубце у телят преобладают лактобактерии и определенные виды протеолитических бактерий. Полное становление рубцовой микрофлоры завершается при переходе животных на кормление грубыми кормами. У взрослых жвачных видовой состав рубцовых бактерий, по мнению некоторых авторов, постоянен, существенным образом не изменяется в зависимости от кормления, времени года и ряда других факторов. Представляют наиболее важное в функциональном отношении значение следующие виды бактерий: Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminococcus flavefaciens, R. aibus, Cillobacterium cellulosolvens, Clostridium cellobioparus, Clostridium locheadi и др.

Утилизация в рубце жвачных моносахаридов (глюкоза, фруктоза, ксилоза и др.), поступающих с кормом, а главным образом образующихся при гидролизе полисахаридов, осуществляется в основном рубцовыми микроорганизмами. Из-за наличия в рубце анаэробных условий углеводы в клетках рубцовых микроорганизмов окисляются не полностью, конечными продуктами брожения являются органические кислоты, углекислота, этанол, водород, метан. Часть продуктов гликолиза (молочная, янтарная, валериановая кислоты и некоторые другие вещества) используется самими бактериями в качестве источника энергии и для синтеза клеточных соединений. Конечные продукты углеводного обмена в рубце жвачных – летучие жирные кислоты – используются в обмене веществ животного-хозяина.

Ацетат, один из основных продуктов рубцового метаболизма, является предшественником жира молока, источником энергии для животных. Пропионат и бутират используются животными для синтеза углеводов.

В настоящее время известно, что белок в рубце расщепляется под действием протеолитических ферментов микроорганизмов с образованием пептидов и аминокислот, которые в свою очередь, подвергаются воздействию дезаминаз с образованием аммиака. Дезаминирующими свойствами обладают культуры, относящиеся к видам: Selenomonas ruminantium, Megasphaera eisdenii, Bacteroides ruminicola и др. Большая часть потребляемого с кормом растительного белка превращается в рубце в белок микробиальный. Как правило, процессы расщепления и синтеза белка идут одновременно. Значительная часть рубцовых бактерий, являясь гетеротрофами, для синтеза белка использует неорганические соединения азота. Наиболее важные в функциональном отношении рубцовые микроорганизмы (Bacteroides ruminicola, Bacteroides succinogenes, Bacteroides amylophilus и др.) для синтеза азотистых веществ своих клеток используют аммиак.

Тонкий отдел кишечника содержит сравнительно не большое количество микроорганизмов. В этом отделе кишечника чаще всего находятся устойчивые к действию желчи энтерококки, кишечная палочка, ацидофильные и споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи и др.

Толстый отдел кишечника наиболее богат микроорганизмами. Основные обитатели его – энтеробактерии, энтерококки, споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи, плесени, большое количество гнилостных и некоторых патогенных анаэробов (Cl.sporogenes, Cl. putrificus, Cl. perfringens, Cl. tetani, F. necrophorum). В 1 г экскрементов травоядных может содержаться до 3,5 млрд. различных микроорганизмов. Микробная масса составляет около 40% сухого вещества испражнений.

В толстом отделе кишечника протекают сложные микробиологические процессы, связанные с расщеплением клетчатки, пектиновых веществ, крахмала. Микрофлору желудочно-кишечного тракта принято делить на облигатную (молочнокислые бактерии, E. coli, энтерококки, Cl. perfringens, Cl.sporogenes и др.), которая адаптировалась к условиям этой среды и стала постоянным ее обитателем, и факультативную, изменяющуюся в зависимости от вида корма и воды.
Вопрос № 51.

Минерализация (аммонификация) азотсодержащих органических соединений. Возбудители, химизм процесса. Приемы, предупреждающие порчу сельскохозяйственной продукции.

Большинство видов спорообразующих бактерий, широко распространенных в почве, обладает способностью использовать в качестве источника азота нитраты. Благодаря этому они вызывают процессы восстановления нитратов (денитрификацию) и переводят их в состав органических азотистых соединений. Таким образом, спорообразующие бактерии усваивают азот из различных источников в неодинаковой степени. Одни предпочитают аммонийный азот, другие — азот аминокислот; многие хорошо потребляют азот нитратов, тогда как некоторыми он не усваивается или используется слабо.

Активная аммонифицирующая деятельность спорообразующих бактерий имеет важное значение для повышения плодородия почв. Некоторые авторы отметили заметное увеличение урожайности растений при внесении в почву активных аммонификаторов.

Аммонификаторы - физиологическая группа бактерий, использующих белки и аминокислоты в качестве энергетических субстратов, что сопровождается выделением в среду аммиака. Среди аммонификаторов встречаются как спорообразующие формы (Bacillus), так и микроорганизмы, не образующие спор (Pseudomonas, Micrococcus, Arthrobacter, Mycobacterium, Proteus).

Аммонифицирующие микроорганизмы (иначе гнилостные микроорганизмы, гнилостная микрофлора) широко распространены в почве, воздухе, воде, животных и растительных организмах. Поэтому любой подходящий субстрат быстро подвергается гниению. Наиболее глубокий распад белка с образованием безазотистых и азотистых соединений (индол, скатол, NH3,H2S) идет при участии спорообразующих бактерий рода Bacillus (например Bacillus subtilis, Bacillus mycoides), Clostridium (Clostridium perfringens, Clostridium tetani, Clostridium histolyticum),и семейства Enterobacteriaceae (например Proteus, Escherichia).

Умеренное, контролируемое иммунитетом организма бактериальное гниение белков также является необходимой частью пищеварения и происходит в толстом кишечнике человека и животных. Их активаторами являются Proteus, Escherichia, Morganella, Klebsiella, Pseudomonas. По мнению И.И.Мечникова, постоянно образующиеся в кишечнике продукты гниения (скатол, индол и др.), вызывают хроническую интоксикацию и являются одной из причин преждевременного старения. Чрезмерно интенсивное гниение в толстом кишечнике является причиной гнилостной диспепсии, диареи и дисбактериоза толстого кишечника.

Аммонификация (гниение) - процесс разложения азотсодержащих органических соединений (белков, аминокислот), в результате их ферментативного гидролиза под действием аммонифицирующих микроорганизмов с образованием токсичных для человека конечных продуктов — аммиака, сероводорода, а также первичных и вторичных аминов при неполной минерализации продуктов разложения:

                   Трупных ядов (например путресцин и кадаверин)

                   Ароматические соединения (например скатол, индол- образуются в результате дезаминирования и декарбоксилирования аминокислоты триптофана)

                   Гниение серосодержащих аминокислот (цистеина, цистина и метионина) приводит к выделению сероводорода, меркаптанов, диметилсульфоксида.

Первой стадией разложения белков является их гидролиз как микробными протеазами, так и протеазами клеток погибшего организма, высвобождаемыми из лизосом в результате смерти клеток (аутолиз). Протеолиз происходит в несколько стадий- в начале белки расщепляются до всё ещё крупных полипептидов, затем образовавшиеся полипептиды расщепляются до олигопептидов, которые в свою очередь расщепляются до дипептидов и свободных аминокислот. Образовавшиеся свободные аминокислоты затем подвергаются ряду превращений, приводящих к выделению характерных для гниения продуктов. Первыми стадиями является дезаминирование аминокислот, в результате которого аминогруппа аминокислоты отщепляется и высвобождается свободный ион аммония и декарбоксилирование, в результате которого карбоксильная группа отщепляется с высвобождением двуокиси углерода (реакция декарбоксилирования чаще всего происходит в условиях пониженного pH). В результате декарбоксилирования высвобождаются также первичные амины:

       H2N-(CH2)4-CHNH2-COOH (лизин) → H2N-(CH2)4-CH2NH2 (кадаверин) + CO2

Выделяют так называемое окислительное дезаминирование (наиболее распространённый вид дезаминирования, в результате которого NAD(P) восстанавливается до NAD(P)H2) и гидролитическое дезаминирование, при котором аминогруппа аминокислоты заменяется на гидроксильную.

Также некоторые аминокислоты трансаминируются путём перемещения аминогруппы аминокислоты на 2-оксикислоту (в результате этого процесса также происходит дезаминирование аминокислот, кроме этого синтезируются те аминокислоты, которые бактерии не могут синтезировать путём аминирования ионами аммония).

Образовавшиеся в результате дезаминирования и декарбоксилирования продукты могут как окисляться микроорганизмами с целью получения энергии в виде АТФ, так и участвовать в реакциях промежуточного обмена.

Анаэробное разложение белков представителями рода Clostridium

Характерной особенностью так называемых протеолитических клостридиев (т.е., разрушающих белки, например, Clostridium hystoliticum) является способность сбраживать аминокислоты (таким образом используя их для получения энергии и как источник углерода) и продуцировать протеолитические ферменты. Представители рода Clostridium способны сбраживать глутаминовую кислоту, глутамин, гистидин, лизин, аргинин, фенилаланин, серин, треонин, аланин и цистеин. Некоторые аминокислоты могут сбраживаться одиночно (например лизин, в результате сбраживания которого происходит образование аммиака, масляной и уксусной кислот), а некоторые лишь парами (при котором происходит сопряжённая окислительно-восстановительная реакция, в которой одна аминокислота выступает в роли донора электронов, а вторая- акцептора). Донорами электронов в реакциях парного сбраживания могут выступать аспарагин, аланин, валин, серин, гистидин, в роли акцептора - глицин, пролин, орнитин, аргинин.

Хорошо изучено сопряжённое окисление-восстановление пары аланина и глицина. Суммарно реакция выглядит так:

                   CH3-CNH2-COOH (аланин) + 2H2O → CH3COOH + NH3 + CO2 + 4H

                   2H2N-CH2-COOH (глицин) + 4H → 2CH3COOH + 2NH3

В результате парного сбраживания аланина и глицина бактерия получает 1 молекулу АТФ на каждую молекулу аланина.

Предотвращение порчи сельскохозяйственной продукции.

При сборе, хранении, переработке зерна, выработке комбикорма для животных и птицы пpoисходит его загрязнение патогенными микроорганизмами и плесневыми грибками. В результате их жизнедеятельности в зерновой массе и комбикорме накапливаются токсины.

Перед тем, как заложить овощи на хранение, необходимо произвести тщательную подготовку овощехранилища. Для этого в первую очередь необходимо вынести из хранилища все остатки овощей с прошлогоднего периода. Комплекс мер дезинфекции овощехранилища основывается на:

        обработка овощей перед закладкой на хранение;

        профилактические меры по дезинфекции уже заложенных на хранение овощей;

        удаление овощей ненадлежащего качества, которые могут испортить другие, не пострадавшие овощи.

Для повышения качества хранения необходимо провести дезинфекцию овощехранилища. Для этого необходимо очистить полностью овощехранилище и используемое оборудование. Также необходимо произвести дезинфекцию контейнеров для хранения овощей. Дезинфекция овощехранилищ призвана уничтожить патогенную микрофлору, предотвратить развитие инфекции и плесени. Кроме того, в овощехранилище необходимо произвести фумигацию для борьбы с вредителями.

Первое внимание следует уделить очистки помещений от старых овощей и земли, а также необходимо прочистить вентиляционные каналы. Далее следует тщательно просушить хранилище.

Далее требуется постоянно контролировать хранение овощей в овощехранилище. Для этого нужно проводить профилактические меры для преждевременного выявления патогенной микрофлоры. Кроме того, следует отслеживать текущее состояние овощей и в случае выявления процессов гниения или других заболеваний необходимо удалить зараженные овощи.

Для локализации последствий гниения и образования плесени необходимо ограничить воздействие зараженной сельскохозяйственной продукции на другие овощи.

Применение фумигации при хранении сельскохозяйственной продукции.

Процесс фумигации представляет собой обработку сельскохозяйственной продукции при помощи химических веществ или газа. Для обеспечения наилучшей сохранности сельскохозяйственной продукции проводят фумигационные работы.

Фумигация в зернохранилищах — предотвращает появление в зерне вредителей и, как следствие, улучшает качество зерна. Важно проводить профилактические меры для борьбы с вредителями, так как даже при появлении небольшого количества вредоносных существ может произойти порча всего собранного урожая. Распространение насекомых-вредителей происходит мгновенно, каждое поколение вредоносных существ образует новые виды насекомых. Поэтому только проведение фумигации может способствовать сохранению зерна, сохраняя его качественные характеристики на протяжении долгого времени.

Фумигация силоса — сначала необходимо обеспечить максимальную герметичность силосного материла. Далее производится обработка полученного материла с помощью выбранного метода.

Фумигация складов — в связи с практически невозможностью создания герметичности помещения из-за болтовых соединений, окон, дверей и щелей — практически невозможно произвести фумигацию стандартными методами, поэтому разработана специальная система фумигации, позволяющая достигнуть нужного уровня концентрации газа.

Комплекс мер для фумигации включает в себя:

                   определение степени зараженности сельскохозяйственной продукции;

                   подготовка помещений для фумигации — герметизация помещений — закупорка окон, дверей, щелей;

                   определение необходимого уровня концентрата газа для уничтожения вредителей;

                   распределение фумигант в слоях продукции;

                   проведение дегазационных работ.

Недостатки фумигации: метод имеет избирательный характер, трудоемок, требует большого расхода дорогостоящих реагентов и экологически небезопасен.

Для предотвращения порчи сельскохозяйственной продукции также используют озонацию. При воздействии озоном на плодоовощную продукцию наблюдается резкое снижение обсемененности на ее поверхности гнилистой микрофлорой, снижение уровня метаболических процессов и препятствуется ее прорастание, т.е. устраняются основные причины порчи сельхозпродукции, давая значительный экономический эффект.

Обработка зерна и комбикорма, зараженного патогенной микрофлорой и плесневыми грибами, озоном (200мг/м3) в течение одного часа снижает содержание колоний плесневых грибков в 1мл. вытяжки зерна в 3 раза, во столько же раз падает содержание токсинов, вырабатываемых этими грибами.

Эксплуатация озонаторов в условиях мясоперерабатывающего комплекса обеспечивает:

        100% защиту предприятия от плесени, кишечной палочки и других паразитных микроорганизмов;

        процесс стерилизации, дезинфекции и дезодорации воздушной среды помещений, поверхностей технологического оборудования, трубопроводов, инструмента, оборотной тары и спецодежды персонала;

        подавление бактерий и плесени при хранении и транспортировке сырья и готовой продукции;

        эффективную борьбу с грызунами, вследствие высокой чувствительности этих животных к озону.

Для предохранения от гниения пищевых продуктов также используют стерилизацию, засолку, копчение и др.

Вопрос № 61.

Кормовые антибиотики (кормогризин, бацитрацин и другие). Их действие, применение. Целесообразность использования в сельском хозяйстве антибиотиков, не применяемых в медицине, ветеринарии.