Шпаргалка
Микробиология
Скачать шпаргалку [25,7 Кб] Информация о работе
1. Предмет и задачи микробиологии.
Микробиология (от греч. mikros – малый, bios – жизнь, logos - учение) изучает строение, жизнедеятельность, закономерности и условия развития мельчайших орг-ов, использование их полезных св-в и устранение вредных. Различают: общую (изучает основные закономерности развития и жизнедеятельности м/о и их роль в природе; является основой для других направлений), медицинскую (изучает патогенные для человека м/о, разрабатывает методы профилактики, диагностики и лечения болезней), ветеринарную, сельскохозяйственную (изучает роль м/о в почвообразовательных процессах, увеличение плодородия почвы и т.д.), техническую (изучает научные основы использования д-ия м/о в пром-ти с целью создания полезных продуктов, разрабатывание методов предохранения разл. сырья от порчи), водную (изучает микрофлору разл. водоемов, питьевой воды, роль м/о при очистке сточных вод), экологическую и др. микробиологии. Объектами исследования являются бактерии (бактериология), вирусы (вирусология), грибы (микология), водоросли (альгология) и т. д. Задачи: 1) получение высокоактивных штаммов; 2) изучение закономерностей смешанного культивирования (Z.B. получение биотоплива, очистка сточных вод, получение антибиотиков и витаминов); 3) защита высокоактивных штаммов от бактериофагов; 4) разработка методов сохранения высокопродукт. штаммов м/о (морозильная (-270о), сушка, пересев).
3. Общая характеристика микроорганизмов.
I. Роль: 1) Круговорот биогенных элементов (круговорот в-в в природе C, N, O, H, CO2, P, S); 2) Санитары планеты (разложение отмерших орг-ов, освобождает среду от токсичных в-в H2S, CH4 и др.) 3) Геохимические процессы (формирования месторождений нефти, Сu, железосодержащих руд, серы, фосфоритов). Место: М/о различаются по способу питания: С-гетеротрофный (орг. в-ва), С-автотрофный (неорг. в-ва). Э. Геккель (1866 г.): царство протисты(простейшие): 1) высшие (грибы, микроводоросли), 2) низшие (синезеленые водоросли, бактерии); Р. Станнер, К. ван Ниль: деление на прокариот (низшие – одна внутренняя полость); эукариот (высшие – много полостей, органеллы в клетке). Виттекер (1969 г.) monera (прокариоты – 3,5 млрд. лет)Þ Protista (простейшие – 900 млн. лет)Þ 1) растения (фототрофное – питание посредством фотосинтеза); 2) животные (фагоцитарное – питание твердыми частицами орг. в-ва); 3) грибы (осмотрофное – питание готовыми растворенными орг. в-вами).
II. Св-ва: 1) микроскопические размеры (1мкм) – в 1г бактериальной массы – 1012 бакт. клеток; 2) Быстрый обмен в-в через цитоплазматическую мембрану. Правило Рубмера: энергетический обмен клетки пропорционален пов-ти клетки, а не объему. 3) Общие методы исследования и культивирования (микроскопические методы).
III. Виды и размеры
Группы
Размеры
Эукариоты
Прстейшие
Микроводоросли
Грибы
Дрожжи
100-300
10-100
5-10 мкм
3-5*10
Прокариоты
Бактерии
0,1-5мкм
Неклеточн. Строение
Вирусы
Бактериофаги
20-300нм
20-300нм
Молекула белка
Диаметр
3-13 нм
0,1нм
IV. Распространение: Могут занимать любые экологические ниши, не связаны с ареалом: почва, вода, воздух.
2. Основные этапы развития микробиологии.
1) Открытие в 1676г. Антонием ван Левенгуком; изготовление линз, увеличивающих в 200-300 раз. В книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком» описал и зарисовал многие м/о, обнаруженные в различных настоях, в колодезной воде, на мясе и др. объектах. Открытие Левенгука вызвали интерес ученых, но слабое развитие в XVII и XVIII вв. пром-ти и с/х, господствующее в науке схоластическое направление препятствовали развитию естественных наук Þ долгое время наука о м/о носила описательный характер. Важное принципиальное значение имеют малоизвестные работы М. М. Тереховского (диссертация 1775 г.), он изучал влияние нам/оохлаждения и нагревания, действия различных хим. в-в; он считал, что м/о представляют собой особую группу живых существ, которые не способны самопроизвольно зарождаться.
2) Прогресс пром-ти в XIX в., вызвавший развитие техники и разл. отраслей естествознания, обусловил развитие микробиологии, возросло ее практическое значение. Она стала опытной наукой, изучающей роль «загадочных» орг-ов в природе и жизни человека. Появились более совершенные микроскопы. Луи Пастер (1822-1895) показал, что м/о различаются не только внешним видом, но и хар-ром жизнедеятельности; они вызывают разнообразные хим. превращения в субстратах, на которых развиваются; он изучал разл. виды брожения (спиртовое, маслянокислое), доказал существование анаэробных орг-ов, доказал, что жизнь может произойти только от другой жизни. Значительным вкладом в микробиологию явились исследования немецкого ученого Роберта Коха (1843-1910). Им были введены в практику плотные пит. среды для выращивания м/о; это позволило разработать методы выделения (изолирования) м/о в «чистые культуры», т. е. культуры каждого вида в отдельности, развившиеся в одной клетке. Изучал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза, холеры и др. заразных болезней; ввел методы окраски м/о анилиновыми красителями. В 1905 – нобелевскаяпремия.Л. С. Ценковский (1822-1877) изучал генетические связи протистов, низших водорослей, слизистых грибов и бактерий с животными и растениями. Он впервые в России изготовил и применил на практике вакцину против сибирской язвы овец. И. И. Мечников (1845-1916) разработал фагоцитарную теорию иммунитета - невосприимчивости организма к заразным болезням. Ему принадлежит идея использования антагонистических отношений между м/о, что легло в основу современного учения об антибиотиках; с ним связано развитие микробиологии в России; он организовал первую в России бактериологическую лабораторию (в Одессе). В 1903 – нобелевская премия. Н.Ф.Гамалея (1859 - 1949) изучал вопросы медицинской микробиологии; открыл станцию по прививкам против бешенства; описал явление бактериофагов.
3) Эколого-физиологическое направление. С. Н. Виноградский (1856-1953) открыл процесс нитрификации – окисление аммонийного азота до азотной кислоты при участии особой группы бактерий, эти бактерии не нуждаются для своего роста в готовых органических соединениях; они ассимилируют CO2 без участия хлорофилла и солнечной энергии (хемосинтез). Открыл явление фиксации атмосферного азота анаэробными бактериями; найдены бактерии анаэробного разложения пектиновых в-в. Открыл новый вид жизни хемолитоавтотрофный: СО2-источник углерода; Fe, S, H2-источник энергии. Вместе с Мартином Бейеринком (1851-1931) открыли метод элективных сред (среды подходят только для одного вида м/о, а для др. нет). Бейеринк открыл клубеньковые бактерии. Они изучали м/о в природных условиях, в основном в почве. Д. И. Ивановский в 1892 г. открыл вирусы (вирус табачной мозаики).
4) Биохимическое направление. А. Клюйер (1888-1956); К. ван Ниль. Принцип биохимического единства жизни: а) единство конструктивных процессов; б) единство энергетических процессов; в) единство хранения и передачи генетической информации.
4. Строение клеток прокариотов и эукариотов; архебактерии
Признак
Прокариот
Эукариоты
Размеры
<5 мкм
>5 мкм
Ядро
Неограниченная мембрана внутри клетки; нуклеотид
Истинное ядро; ядерного
в-ва больше
Хромосома
1
>1
Митохондрии (силов. Станции)
нет
есть
Хлоропласты
нет
есть
Эндоплазмат. сеть
нет
есть
Аппарат Гольджи
Деление клеток
нет
амитоз (прямое)
есть
метоз
Половой процесс
Редко; часто геном
может проникать
в другую клетку
метоз
Рибосомы (синтез белка)
70S- единица Сведберг
80S
Метаболизм (обмен в-в)
Дыхание: аэробное, анаэробное, фотосинтез:
3 типа, брожение
М.мунифицирован (дыхание, оксигенный фотосинтез)
Архебактерии не относятся ни к прокариотам, ни к эукариотам: нет муреинового слоя: другой способ фиксации углекислоты (Z.B. метанобразующие, галобактерии, сероокисляющие, серовосстанавливающие бактерии).
5. Простейшие (protozoa).
Оформленное ядро, органеллы (эндоплазм. сеть, митохондрии, лизосомы, аппарат Гольджи и т.д.) Размеры 100 мкм; не имеют тв. клет. стеоболочку, она эластична, не содержит целлюлозу, а содержит хитин. (наз. кутикулой). Обитают в разных биоценозах. Размножаются и половым, и бесполым путем (слияние и деление). Присущи все три типа питания (фототрофное, осмотрофное, фаготрофное). Образуют покоющиеся формы – цисты (если условия неблагоприятны). Все простейшие подвижны, некоторые всегда, некоторые на опред. стадиях развития. Классификация по способу передвижения: 1) Саркодовые (Amoeba); 2) Жгутиковые (Euglena); 3) Споровики (Plasmodium); 4) Ресничные (Paramecium caudatum). Питание амёбы фаготрофное, фагоцитарное. Для plasmodium хар-но бесполое и половое размножение (в человеке и комаре) – происходит чередование. Инфузория-туфелька имеет более сложное строение, содержит много белка, уже похоже на настоящее животное, есть сократительные вакуоли для вывода жидкости. Tetrahynema выделено в 1923 году А. Львовом: показывает токсичность воды (в токсичной воде погибает). Значение простейших: 1) Отрицательное, т.к. часть из них является паразитами. 2) Экологическое, т.к. явл. представителями почвы, участвуют в круговороте в-в. 3) Биотехнологическое: очистка сточных вод, для корма малька и др. рыб (инфузория-туфелька).
6. Микроводоросли
Это микроскопические растения. Эукариоты, клет. стенка из целлюлозы, имеют хлоропласты, содержащих набор пигментов для фотосинтеза CO2 + H2O à(CH2O)n + O2 . 1) Дешевый источник белка и витаминов. 2) Удобная модель для изучения фотосинтеза. В природе встречаются в пресной и соленой воде, в основном это свободноживущие орг-мы, некоторые образуют симбиоз (водоросли + беспозвоночные ≈ губки, коралловые полипы); встречаются на суше: поверхностные слои почвы и кора деревьев. Составляют основную массу планктона. 4 цвета хлоропластов: хлорофилл – зеленый, фикоциан – синий, фикаэритрин – красный, фикокеантит – золотисто-бурый. 1) Зеленые водоросли Chlorella и Scenedesmus. 2) Красные 3) Бурые 4) Золотистые идр.Dunaliella (накапливает много глицерина и белка – для корма крабов, моллюсков…) Spirulina (цианобактерия). Водоросли выращивают в прудах 1-1,5 м глубиной, добавляют соли азота,продуваютCO2 – для получения белка (Эффективен для жарких стран). Значение: 1) Отрицательное – цветение водоемов. 2) Экологическое – участие в процессах самоочищения (Выделяют O2 для бактерий, поглощающих орг-ое в-во; поля фильтрации и орошение). 3) Получение биомассы и биологически активных в-в (планктон). 4) Жизнеобеспечение в замкнутом пр-ве (600 грамм биомассы в сутки – пища, кислород).
7. Грибы. Fungi (лат.); Mices(греч.)
Распространение; повсеместно, споры грибов встречаются в любых экосистемах. Почвенные, водные, паразиты животных, человека, растений. Наибольшее кол-во грибов встречается в почве. Способны разлагать биополимеры, питаются продуктами их гидролиза, поэтому выполняют очень большую работу в биохим. цикле, особенно С, по минерализации орг. в-в. Цитология: эукариоты, имеют общие черты и с растениями и с животными (есть вакуоли, не способны к движению, но явл. гетеротрофами, т. к. нет хлорофилла). Состав клет. стенки: хитин, целлюлоза. Морфология форма клеток - нитевидная (гифы, в совокупности образуют мицелий). Гифы бывают вегетативные и плодоносящие. Мицелий может быть как с перегородками, так и без них (одноклеточный и многоклеточный). Толщина 5-50 мкм. Размножение: 1) вегетативное (верхушечный рост или обрывками мицелия); 2) бесполое (Споры образуются на плодоносящих гифах (конидиеносцах). Спороношение – важный таксономический признак. Споры могут быть эндоспорами (у более примитивных) и экзоспорами). 3) Половое (спорообразованию предшествует половой процесс, в кач-ве органа размножения у многоклеточных образуются базидии со спорами или сумки со спорами; у одноклеточных – зигота (зигоспора))
8. Классификация грибов, значение.
1) Архимицеты – наиболее примитивные, микроскопических размеров; зачаточный мицелий или нет мицелия; тело представляет собой голый комочек протоплазмы, который покрывается оболочкой в процессе превращения в спорангий; размножаются бесполым путем посредством подвижных спор – зооспор, развивающихся в спорангие. Явл. внутриклеточными паразитами низших и высших растений. Z.B. Ольпидиум Olpidium brassicae; Синхитриум Synchytrium endobioticum.
2) Фикомицеты – хорошо развитый одноклеточный, многоядерный мицелий; бесполое размножение происходит при помощи неподвижных спорангиеспор или подвижных зооспор, при половом процессе образуется зигота. Z.B. Фитофтора Phytophthora infenstans; Мукор Mucor;РизопусRhizopus/
3) Аскомицеты – сумчатые грибы, мицелий многоклеточный, состоит из многоядерных клеток. Бесполым путем размножаются при помощи конидий; при половом процессе образуются аскоспоры в сумках (асках). Голосумчатые – не образуют плодовые тела Z.B. эндомицес Enlomyces. Плодосумчатые - образуют плодовые тела Z.B. пенициллиум Penicillium; аспергилловые Aspergillus niger, awamori.
4) Базидиомицеты – бесполое размножение редко; основными органами размножения являются базидии с базидиоспорами. а) Одноклеточные базидии: базидии развиваются слоями на плодовых телах Z.B. шляпочные, трутовики, домовые грибы. б) Многоклеточные базидии – большинство не имеет плодовых тел; Z.B. головневые грибы; ржавчинные грибы. Явл. основной массой съедобных грибов р. Boletus, Вешенки, шампиньоны – немикаридные, не нуждаются в симбиозе с высшими растениями, могут выращиваться на экстрактах.
5) Несовершенные грибы – многоклет. грибы, половое размножение не обнаружено; боль-во размножается конидиями, некоторые образуют оидии, другие способны к почкованию или не имеют спец. органов размножения. Z.B. фузариум, ботритис, оидиум и др.
Применение: 1) экологическое (цикл С); 2) отрицательная роль: многие грибы вызывают биоразрушения, выделяя экзоферменты (резина, древесина), 3) биотехнологическое: получение орг. к-т, антибиотиков, сыров, ферментов.
9. Дрожжи.
Одноклеточные, неподвижные орг-мы: (3-5)*(8-10) мкм; форма округлая, овально-яйцевидная, эллипсоидальная, редко цилиндрическая или лимонообразная; она может меняться в зависимости от условий среды. Дрожжи относятся к грибам, но истинного мицелия не дают, у некоторых есть псевдомицелий. Размножение: вегетативное (почкование) и половое. Распространение: в почве, на плодах и листьях растений. Представители и применение: Saccharomyces cerevisiae – в пр-ве спирта, в пивоварении, квасоварении, хлебопечении; vini – в виноделии; lactis – спиртовое брожение в кисломолочных продуктах; Candida – «кормовые дрожжи», образуют пленки на спиртных напитках, на пов-ти квашенных овощей, в бродильных аппаратах; Torulopsis kefirii – пр-во кумыса и кефира, «кормовые дрожжи».
10. Строение клетки эукариотов
Цитоплазма – коллоидный р-р аминокислот, углеводов, мин. солей в воде (50-60% объема клетки); вязкость превышает вязкость воды в 800 раз; Митохондрии явл. «силовыми станциями» клетки; Рибосомы – органеллы, в которых происходит синтез белка; Лизосомы содержат ферменты, расщепляют чужие биополимеры, обязательно окружены мембраной (Автолиз – самопереваривание клетки, когда клетка старая: разрушаются мембраны); Аппарат Гольджи – упаковка ненужных в-в и транспорт их из клетки через мембрану; Эндоплазматическая сеть связывает ядро с рибосомами, это сложная сис-ма взаимосвязанных каналов, пронизывающих всю толщу клеток (гладкая, шероховатая – связана с рибосомами). Клетка представляет собой сис-му из 2х несмешивающихся между собой фаз: водной (цитоплазма со всеми переходами) и мембранной сис-мой (относительно жидкая, липопротеиновая фаза, которая пронизывает всю цитоплазму).
11. Строение клетки прокариотов
Цитоплазма полужидкая, вязкая, коллоидная масса, в нее входят белки, нуклеиновые к-ты, липиды, вода; Цитоплазматическая мембрана обладает полупроницаемостью, богата липидами и ферментами; Рибосомы – синтез белка; Мезосомы – энергетические процессы: окисление орг. в-в, синтез энергозапасающих в-в (АТФ); различные включения, являющиеся запасными пит. в-вами (гликоген, волютин); Ядро отсутствует, но имеется большое кол-во ядерного в-ва, в частности дезоксирибонуклеиновой к-ты (ДНК); Слизистый чехол (полисахариды) – необязательный компонент клетки, предохраняет от высыхания, от мех-ого повреждения, д-ия хим. агентов и лекарственных в-в; Клеточная стенка (также необязательна) состоит из муреинового комплекса (гликопептиды).
12. Бактерии
Главным образом одноклеточные, иногда образуют нити и колонии; относятся к растительному миру, но не имеют хлорофилла. Морфология: 1) Шаровидные – кокки (микрококки, диплококки, тетракокки, стрептококки, сарацины стафилококки); 2) Палочковидные - цилиндрические (одиночные, диплобактерии, стрептобактерии); 3) Извитые – изогнутые (вибрионы, спириллы, спирохеты); Некоторые бактерии меняют форму в зав-ти от стадии развития – плеоморфизм. Размножение: путем деления клетки пополам, при этом в средней части клетки образуется перегородка, которая, расщепляясь, разделяет клетку на 2 новые. Спорообразование служит для перенесения неблагоприятных условий; спора покрыта спец. в-вом: дипикалиновой к-той, все в-во сгущается в центре и занимает объем в 10 раз меньше, чем объем самой клетки, в споре мало воды, белок находится в спец. состоянии, спора может выдержать нахождение в H2SO4. Вблагопр.условиях споры набухают вследствие поглощения воды и прорастают в вегетативные клетки, происходит растворение или разрыв внешн. оболочки и молодая бактерия выходит наружу. Способы движения 1) Жгутики – спирально извитые тонкие белковые нити, способные сокращаться: а) монотрихи – 1 жгутик, б) лофотрихи – пучком, в) перитрихи – на всей пов-ти тела; 2) Скольжение (по твердому или полутвердому экстракту) – имеется спец. слой белка, который может сокращаться по типу бегущей волны (с выделением слизи или без нее); 3) Таксисы – направленное движение бактерий: а) хемотаксисы – в сторону необходимых пит в-в; б) фототаксисы – к свету; в) аэротаксисы – к кислороду (у аэробных бактерий).
13. Грамположительные и грамотрицательные бактерии.
По строению клет. стенки и содержанию гликопептида бактерии делятся на грам+ и грам- (обеспечиваются)
Свойства
Гр+
Гр-
Гликопептиды
Тейхоевые к-ты
Фотосинтез
Скольжение
Спорообразов.
Мицелевый рост
Чувсвительность
к антибиотикам
+80
+
-
-
+
+
+
+ 8-20
-
+
+
-
-
-
14. Классификация бактерий.
Вид Þ род Þ семейство Þ порядок Þ класс. Сущ. естественная (только создается в настоящее время) и искусственная классификация; используется морфо-физиологический метод: 1) морфологические признаки (размер, форма, окраска…), 2) физиологические признаки (тип питания отношения к to, O2, pH, потребность к факторам роста - витамины), 3) культуральные признаки (видно невооруженным глазом при посеве на разные среды), 4) генетические ((А+Т)/(Г+Ц)*100%), 5) гибридизация ДНК, 6) Строение 16S-РНК (небольшие отрезки РНК). Определитель бактерий Берджи: по морфологическим и физиологическим признакам, всего 35 групп бактерий, они разделяются на 4 основные категории:1) Грам- эубактерии, имеющие клеточные стенки; 2) Грам+ --''--; 3) Эубактерии, лишенные клеточных стенок; 4) Архебактерии. Применение: 1) Древнее пр-во пищевых продуктов и напитков, 2) антибиотики и стероидные препараты, 3) получение внеклет. полисахаридов (для переливания крови) Lenconosta mesentraids, 4) получение витаминов «С» Gluconodacter oxydans; «В» Propioni bacterium, 5) растворители (ацетон, бутанол, спирт, орг. к-ты), 6) материалы (смазочные масла Xanthomonas) 7)выщелачиваниеметаллов из бедных руд Thiobacillus ferrooxidans), 8) в с/х пр-во удобрений, борьба с вредителями, 9) энергетика, 10) сбраживание различных отходов, 11) получение биогаза (СН4 и Н2), 12) получение микробных биосенсеров и биочипов, 13) охрана окр. среды – переработка отходов, биодеградация ксенобиотиков.
15. Вирусы.
Группа м/о, не имеющих клет. структуры, отсутствуют ядро, цитоплазма и оболочка; открыты в 1892 г. Д. И. Ивановским.Размерыочень маленькие, проходили в бактериальные фильтры, видно только в электронный микроскоп, размер между мелкой бактерией и крупной белковой молекулой. Признаки: 1) аблигатные паразиты (не могут расти на искусственной среде), 2) не имеют клет. строения (внеклет. форма жизни), 3) отсутствие собственного обмена в-в (нет собственных ферментов), 4) мельчайшие размеры (20-300 нм). Мельчайшая частица вируса наз. вируоном, в виде них вирусы переносятся в орг-мы. Хим. состав – нуклеопротеид (ДНК или РНК, окруженная белковой оболочкой). Размножение включает: 1) прикрепление вирусных частиц к клетке хозяина, 2) проникновение вируса внутрь клетки, 3) внутриклет. размножение вируса, 4) выход частиц вируса из клетки. Форма: сферическая, кубическая, палочковидная. 1) in vivo, 2) метод культивирования в курином бульоне (с 30-х гг.), 3) культивирование в клетках (in vitro) – клетки берут из эмбриональных тканей, 4) культивирование из опухолевых клеток (самый передовой метод) Þ создание противовирусных вакцин.
16. Бактериофаги
вирусы бактерий. Открыты в 1898 г. Н.Ф.Гамалея. Каждый фаг специфичен для своего вида бактерий. Размеры 0,04 до 0,1 мкм. Состот из: - белковая оболочка; - ДНК; - Внутренний стержень; - Наружный чехол; - Белковые нити. Бактериофаг в природе сущ., но не размножается (зрелый фаг). В клетке хозяина размножается, но не губит ее (профаг). Разрушение (неблагоприяные условия => быстрое размножение фага) вегетативная форма. Фагализис – растворение клетки бактерии бактериофагом. Борьба с фагализисом: соблюдение технологического процесса.
17. Влияние внешних условий.
Знание условий внешн. среды имеет практическое значение для регулирования жизни м/о. 1) физ-ие (влажность, to, р, свет); 2) хим-ие (р-ция среды, О2, хим. в-ва); 3) биологические (антагонизм, метабиоз). Opt – оптимальные условия; max – max значение факторов, при котором рост еще возможен; min – min --''--. Закон минимума: Если при прочих равных условиях хотя бы 1 фактор будет < min, то рост м/о невозможен. Влажность: микробная жизнь возможна только во влажных условиях (жидкая среда, капельножидкая, твердая с влажной атмосферой), есть формы, устойчивые к высыханию (споры бактерий), высушивание применяется для консервирования продуктов (сухофрукты, сено), т. к. убиваются м/о, при влажности < 35% приостанавливается развитие бактерий, при < 15% - развитие грибов, поэтому высушивают до влажности 12-13%. Температура: 1) психрофилы («любящие холод»); 2) мезофилы («средняя to» - основная часть прокариотов opt 30-35о); 3) термофилы (теплолюбивые) а) собственно термофилы, б) экстратермофилы, в) гипертермофилы.
Энергия: 1) свет (l=760-380 нм): нужен фотосинтезирующим м/о, на некоторые болезнетворные д-ет губительно, 2) уф (l=240 нм) – обработка вакцин и сывороток,стерилизация помещений, т. к. губительно д-ет на бактерии, 3) ионизирующее излучение (l<10 нм): мутации, гибель орг-ов, устойчивые – Thiobacillus ferroxidans (уран. руда), Mioroccus radiodurans, 4) инфракрасное излучение (l>760 нм) – тепло. Ультразвук: частота 20000 Гц разрушает клет. структуры, в первую очередь белковые, обладает бактерицидным д-ем Þ применяется для стерилизации
18. Влияние хим. факторов.
1) рН: [Н+] и [ОН-]; влияние растворимость в-в и поступление их в орг-м; а) боль-во бактерий нейтрофилы, б) при рН=2-3 – ацидофилы (живут в болотах и кислых озерах, горячие кислые источники - Thiobacillus), в) при рН>9 алкафилы; 2) О2: а) облигатные (строгие) аэробы – боль-во орг-ов нуждаются в О2, б) облигатные анаэробы – О2 явл. ядом, в) эффект Пастера (дрожжи) – способны переходить от анаэробного к аэробному состоянию при доступе О2, г) факультативные аэробы – треб. не очень много О2, д) факультативные анаэробы – О2 не нужен для жизни, но не явл. ядом; 3) конц. хим. в-в: очень высокая конц. даже полезных в-в явл. нежелательными, приводит к гибели (обезвоживание клетки и т. д.) осмофилы (приспособились к выс. конц.) а) галофилы (любят соль NaCl 3-5% могут размножаться в мертвом море), б) любят сахар (70-80%) размножаются в меде, в варенье. Ag+ > Hg+ > Cu2+ > Pb2+ > Ni+ > Cr3+ > Zn2+ Антиокислители – ядовиты для аэробов: фенолы, хиноны, аром. амины. М/о быстро привыкают к вредным в-вам, создаются устойчивые формы. Антисептики – губительно д-ют на м/о, применяются для обеззараживания. Д-ие зависит от конц., природы в-ва и продолжительности д-ия. а) неорг. соли тяж. металлов, галогены, хлорная известь, йод,KMnO4,H2O2, ; жидкий хлор (для воды), б) орг-ие антисептики растворяют мембраны – этиловый и пропиловый спирт (70%); фенолы – карболовая к-та, формальдегид (формалин). Делают перевязочные ткани, одежду мед. персонала, ткань пропитывают антисептиком.
19. Влияние биол. факторов
Проявл. во взаимоотношениях между м/о. 1) Конкуренция (антагонизм – использ. спец. хим. в-во Z. B. антибиотик, бль-во м/о-антогонистов находится в почве) 2) Кооперация (а) Симбиоз: паразитизм выгода для одного, вред для другого; коменсализм – выгодно одному, другому безразлично; б) Метабиоз – последовательное разложение – один продукт явл. субстратом для одной группы, их продукт субстратом для след. и т. д. Z.B. разложение целлюлозы)
20. Химический состав микробов.
Может очень различаться, но общее для всех было выведено Клюйером и ван Нильсом, описали его в книге «Вклад микробов в биологию». 1) В наибольшем составе встречаются биогенные элементы (C»50% (оптим. источник – углеводы, аминок-ты…), N2»14% (необходим, т. к. входит в аминок-ты, нуклеин. к-ты; боль-во м/о потреб. восст. формы азота), O2»20%, H2»10% P»3%(входит в с-в фосфолипидов, нуклеин. к-т, АТФ; источники – фосфаты К и Na), S»1%) в å » 97%; 2) Макроэлементы(K»1%, Mg»Ca»0,5%); 3) Микроэлементы (ионы тяж. мет.: Zn, Mn, Cu, Co, I) в å < 1%. Всего в клетке > 70 эл-тов, в виде соединений (больше всего воды – до 85%). Вода явл. растворителем в-в, источником Н+ и ОН-, дисперсионной средой для коллоидов; 4) Орг. соединения: белки, углеводы, липиды, аминокислоты, витамины. Макромолекулы состоят из мономеров. Белки эукариотов и прокариотов по хим. с-ву не различаются, за искл. диаминопонимелиновй к-ты, которая есть у прокариотов, она входит в стенку клетки.
В-во
% от сух.в-в
Белки
52
Полисахариды
17
Липиды
9
РНК
16
ДНК
3
21. Питательные среды.
Факторы роста – не синтезир. м/о, но необх. для их роста (аминок-ты, витамины, азотистые основания). Классификация: 1) по с-ву – естественные, искусственные; 2) по контистенции – плотные (агар-агар, желатин), жидкие; 3) по назначению – универсальные (Р.Кох), элективные: может развиваться 1 вид м/о (Виноградский), накопительные: интересующее в-во в избытке (окисление нефти)
22. Принцип биохимического единства жизни.
Биохимическое направление в микробиологии: А. Клюйер (1888-1956); К. ван Ниль.: а) единство конструктивных процессов; б) единство энергетических процессов; в) единство хранения и передачи генетической информации.
23. Метаболизм микроорганизмов.
Конструктивный (строительный) поступившие извне в-ва подвергаются сложной переработке, из них синтезируются в-ва клетки – питание: поступление и усвоение пищи (ассимиляция). Энергетический освобождается необходимая для жизни энергия, скрытая в орг. соед-ях – дыхание процесс разложения и окисления орг. в-в (диссимиляция). Они не отделимы друг от друга, взаимосвязаны; обуславливают рост, развитие и размножение орг-ма. Особенность обмена у м/о: необычайно интенсивное потребление ими в-в из среды, основная масса расходуется в энергетическом обмене (продукты к-ты, спирты, СО2, Н2…)
24. Ферменты, транспорт в-в
Ферменты – биол. катализаторы, вырабатываемые клетками орг-ма (обмен в-в, рост, развитие). По хим. природе – белки (протеины – простые белки, протеиды - сложные белки: белки (избир. способность) и простетическая (активная) группа (опред. каталитич. способность фермента)). Присущи все з-ны катализа, задача - ¯ Еакт. Основной с-в ферментов опред. генотипом клетки (относительно постоянный). Конститутивные – присутствуют в клетках данного орг-ма, входят в число компонентов клетки; индуцируемые (адаптивные) – вырабатываются только при изменившихся условиях жизни. Эндоферменты (внутриклет.) – не выделяются при жизни в окр. среду, экзоферменты (внеклет.) – выделяются наружу, участвуют во внеклет. переваривании пищи, т. к. вызывают расщепление сложных в-в на более простые. Мех-м поступления в-в: на пути пит. в-в 2 барьера – клет. стенка и цитоплазмат. мембрана. 1) пассивная диффузия а) по градиенту конц-ции для неэлектролитов, б) по градиенту конц-ции электр. потенциала для электролитов; 2) облегченная диффузия (ферменты пермеазы); 3) активный транс-т (аминок-ты)
25. Способы добывания энергии у микроорганизмов.
1) Брожение (анаэробный процесс разложения орг. соединений; часть восст-тся, а часть мол-л окисляется). C6H12O6 (м/о)à2C2H5OH + 2CO2 +2МАТФ;C6H12O6 (молочн. бактерии)à2CH3CHOHCOOH; 2)Дыхание (процесс окисления с помощью O2 , способполучения АТФ, при котором окисляютсяорг. и неорг. соед-ия. Акцептором электронов служит O2). а) O2 аэробное дыхание; б) SO42-; NO3-; CO32-(конечные акцепторы) – анаэробное; C6H12O6 +6O2à 6CO2 + 6H2O + 12МАТФ. 3) Фотосинтез. а) бактериохлорофил – не выделяется О2 проводится пурпурными и зелеными бактериями, б) пигмент хлорофилл – кислородный фотосинтез (в кач-ве восст-ля использ. вода) – благодаря нему стал накапливаться О2 в атмосфере (цианобактерии); появились окисл. процессы; стал образовываться О3Þ озоновый слойÞзащита от у/ф Þ жизнь перешла на сушу; в) пигмент бактериородопсин – О2 не выделяется, проводится галобактериями (пурпурный цвет) – превращение свет. энергии напрямую в хим-ую (запасание АТФ). Роль АТФ. Энергетическое “колесо”. АТФ à активация разл. соед-ий à биосинтез макромолекул à транспорт à мех-ая работа (движение) à запасание пит. в-в à АДФ+Фп (Фп – фосфор неорган.) àброжениеàдыханиеàфотосинтез.
27. Технология.
Технология – совокупность способов, приемов, с пом. которых из исх. материала (сырья) получают продукт, имеющий значение для практики чел-ой деят-ти. 3 класса технологий: 1) физико-механические – технологии, в которых в ходе получения продукта сырье меняет форму или агрегатное состояние, но сохраняет состав. 2) хим-ие – технологии, в которых в процессе получения продукта сырье испытывает изменение хим. с-ва. 3) биотехнологии – это целенаправленное получение ценных для народного хоз-ва и различных областей чел-ой деят-ти продуктов, в процессе которого используется биохим. деят-ть м/о, изолированных клеток растений, животных или человека, или их компонентов.
28. Биотехнология.
Биотехнология - это целенаправленное получение ценных для народного хоз-ва и различных областей чел-ой деят-ти продуктов, в процессе которого используется биохим. деят-ть м/о, изолированных клеток растений, животных или человека, или их компонентов.
29. Виды биохим. д-ти
1) Выращивание биомассы, 2) выделение продуктов, 3) утилизация опр. компонентов исх. среды, 4) обр. газа и V (шампанское, пиво), 5) изъятие пит. в-в, 6) биолог. воздействие на выщелачивание металлов из руд, 7) биотрансформация – преобразование одного в-ва в другое под д-ем ферментов и м/о, 8) биокатализ – расщепление хим. в-в с обр. нов. соединений.
30. Å биотехн. процессов.
1) боль-во процессов проводится при нормальных to и р, 2) многие в-ва, образовавшиеся с помощью биотехн. методов явл. уникальными и не могут быть получены с помощью хим. синтезов, 3) в кач-ве сырья обычно использ. дешевые источники или отходы с/х пр-ва, 4) биотехн. процессы не оказывают сущ. воздействия на окр. среду, явл. более экологичными, 5) аппаратура, используемая в биотехн. пр-вах дешевле, чем в хим-их.
32. Биотехнологические продукты для медицины.
1) Вакцины; 2) Антибиотики (первый в 1929 году); 3) Витамины (В12, Бета-каратин, С); 4) Инсулин; 5) Гормон роста; 6) Иммуномодуляторы (интерферон); 7) Иммунодепрессанты (циклоспарин С); 8) Кровозаменители (полиглюктин); 9) Стероидные гормоны; 10) Мед. ферменты (стрептокиназа, бета-галоктозидаза); 11) Коферменты – в-ва, усиливающие д-ие собственных ферментов в орг-ме человека (инозин, рибоксин, убихинон); 12) Медицинские аминокислоты; 13) Подсластители (аспартам); 14) Женьшень; 15) Биоразлагаемые полимеры (кетгут, полигидроксибутират); 16) Препарат против комаров; 17) Нейропептиды.
33. Биотехнология и пищевые продукты.
1) Вина, пиво, квас; 2) Хлеб – дрожжи; 3) Кисломолочные продукты; 4) Уксус; 5) Сыр; 6) Лимонная к-та; 7) Молочная к-та; 8) Глутамат (в пище быстрого приготовления как вкусовая добавка); 9) Витамины В2 и В12; 10) Спирт (СО2); 11) Глюкозо-фруктозные сиропы; 12) Пищевой белок; 13) Колбасы; 14) Пищевые ферменты (пектиназа, глюкозоактидаза, протеаза); 15) Пищевые красители; 16) Пищевые консерванты (мизин).
34. Биотехнологические продукты для животноводства.
1) Вакцины; 2) Антибиотики; 3) Витамины; 4) Ростовые гормоны; 5) Кормовой белок; 6) Кормовые аминокислоты (лизин, треонин, триптофан); 7) Пробиотики – добавки к корму, содержащие живые м/о, улучшающие деят-ть желудочно-кишечного тракта у животных; 8) Силосные закваски.
35. Биотехнологические продукты для растениеводства.
1) Энтомопатогенные препараты; 2) Феромоны;
3) Бактериальные удобрения; 4) Безвирусная рассада;
5) Газонная трава; 6) Корм для рыб.
36. Биотехнология для энергетики.
1) Получение биогаза (СН4); 2) Моторное топливо;
3) Биофотолиз воды (Н2О à Н2 + О2).
46. Биокатализ, биотрансформация, иммобилизация ферментов.
Это процессы получения одного и более в-в под д-ем ферментов в очищенном виде или в сос-ве клетки. Биотрансф-ция – процессы, когда в-ва превращаются в продукты, структура которых не сильно отличается от исходной (1,2, max 3 фермента). Биокатализ – происх. синтез нов. в-ва, большие превращения, д-ет сложный ферментный комплекс или целые клетки. Все ферменты – белки, стр-ра белк. мол-лы – клубок (продуманный беспорядок), она может реагировать со своим субстратом; имеется активный (каталитический центр: субстрат подходит к мол-ле белка на 1,5-2 нм и связ. с ним) «+» специфичность, без многоступенчатой подготовки, мало стадий, большая скорость, мягкие условия; «-» выделение чистого фермента, использ. 1 раз, быстро инактевируется, необх. пост. добавлять в проточном процессе (мембранная технология для устранения, но сложно и все равно теряет активность). Иммобилизация (60-70-е гг.) – закрепление ферментов в активной форме к нерастворимой основе (носителю) или заключение их в гель. Можно многократно использовать, работают неделями и месяцами. Методы 1) Мех-ие – заключение в капсулу а) включение в матрицу (целлюлоза), б) микрокапсула (нейлон); 2) связывание а) адсорбция (оксиды Ме, бентонит), б) хим. связывание (ковалентная связь). Оценка кач-ва: 1) потеря активности во время иммобилизации, 2) по стабильности биокатализатора (время полужизни) – активность снижается в 2 раза. Иммобил. клеток: «+» 1) получение выс. конц-ций биомассы Þ повышение продуктивности процесса, 2) легкое разделение клеток и жидкости, 3) повторное многократное использование клеток. Получение: прикрепление – естественное и искусственное, внедрение в пористые материалы (керамика, полиуритан, альгинат Са), включение в заранее подготовленную оболочку (несмешивающиеся жидкости), агрегация – добавление флокулянтов.
47. Основная стадия биотехнологического пр-ва.
Ферментация, биотрансформация, биокатализ, биоокисление, метановое брожение, биокомпостирование, биосорбция, биодеградация.
48. Процессы для разделения жидкости и биомассы м/о.
Отстаивание, фильтрация, сепарация, центрофугирование, микрофильтрация, коагуляция.
49. Процессы для выделения внутриклеточных продуктов.
Экстракция, адсорбция, ионный обмен, ультрафильтрация, центрофугирование, осаждение + ректификация.
50. Процессы для очистки продуктов микробиологич. синтеза.
Экстракция, осаждение, адсорбция, ионный обмен, кристаллизация, нанофильтрация, диализ, хромотография.
51. Процессы для концентрирования продуктов микробиологич. синтеза.
Выпаривание, сушка, осаждение, кристаллизация, фильтрация, нанофильтрация.
52. Стадии ферментации. Ее основные хар-ки.
1) Сама биомасса м/о явл. целевым продуктом. 2) Продукт – продукты метаболизма (внеклет. и внутриклет.) – процессы биосинтеза. 3) Утилизация опред. компонентов исх. среды – задача ферментации (биоокисление, биокомпостирование, метановое брожение, биодеградация). Исх. среда часто наз. субстратом, по нему различают: 1) поверхностная (твердофазная) ферментация, где культивирование осущ. агаровых средах, на зерне пр-во сыра и колбас, биокомкомпостирование на загрязненном грунте). 2) глубинная (жидкофазная) ферментация, в ней биомасса м/о суспензирована в жидкой питательной среде, через которую при необходимости продувается воздух или другие газы. 3) газофазная ферментация: м/о сущ-ют в капельках аэрозоля. Протекают на носителях, где закрепляются м/о, носители взвешены в воздухе в виде аэрозоля (для очистки газов от загрязнения). По отношению к О2: 1) аэробная; 2) анаэробная; 3) факультативно анаэробная. По отношению к свету: 1) фототрофная (световая); 2) хемотрофная (теневая). По степени защищенности от посторонней микрофлоры: 1) асиптическая; 2) неасиптическая (при очистке сточных вод, на парафинах); 3) Условно асиптическая (допускается некоторое попадание посторонней микрофлоры). По числу видов м/о: 1) монокультуры (чистые культуры) – один целевой орг-м; 2) смешанные культуры – совместное развитие 2 и более м/о (является целевыми). По способу организации процесса: 1) периодические; 2) непрерывные; 3) многоциклические; 4) отьемно-доливные; 5) периодические с подпиткой субстрата; 6) полунепрерывная с подпиткой субстрата.
37. Типовая блок-схема.
Блок-схема – это граф. изображение последоват-ти технол. стадий при получении продукта.
1) подготовительные стадии (приготовление и стерилизация среды, газов, подготовка посевных материалов, биокатализатора, предварительная обработка сред); 2) биотехнологические стадии (Ферментация, биотрансформация, биокатализ, биоокисление, метановое брожение, биокомпостирование, биосорбция, биодеградация);
3) разделение жидк-ти. и биомассы (Отстаивание, фильтрация, сепарация, центрофугирование, микрофильтрация, коагуляция); 4) выделение внеклет. продуктов (дезинтеграция, ферментолиз, гидролиз); 5) выделение внутриклет. продуктов. (Экстракция, адсорбция, ионный обмен, ультрафильтрация, центрофугирование, осаждение+ректификация); 6) очистка продукта (Экстракция, осаждение, адсорбция, ионный обмен, кристаллизация, нанофильтрация, диализ, хромотография); 7) концентрирование продукта (Выпаривание, сушка, осаждение, кристаллизация, фильтрация, нанофильтрация); 8) приготовление готовых форм (гранулирование, дражирование, таблицирование, розлив, фасовка, ампулирование).
38. Очистка почв от нефтяных загрязнений.
1) вспашка, рыхление; 2) увлажнение; 3) внесение удобрений и биопрепаратов; 4) подкормка, 5) биокомпостирование; 6) посев травяных культур® очищенная почва
39. Пр-во биогаза.
1) приготовление сырья; 2) приготовление посевного материала, 3) метановое брожение, 4) комплинирование ® биогаз; 5) сушка сброженного осадка®удобрение.
40. Пр-во спирта.
1) приготовление пит. среды; 2) фермент: солод, спец ферменты ® осахаривание (крахмал = глюкоза); 3) брожение; 3') приготовление посевного материала (дрожжи); 4) затаривание в баллоны (исп. в газ. Напитках); 5) ректефикация; 6) розлив конц. фазы (спирт); 7) куб .остаток – спирт-барда: сушка; 8) кормовой продукт.
41. Пр-во кормового лизина
1) приготовление среды; 2) приготовление посевного материала; 3) комплимирование воздуха; 4) стерилизация среды; 5) стерилизация воздуха; 6) ферментация; 7) выпарка; 8) отруби ® гранулирование; 9) сушка ® ККЛ (кормовой концентрат лизина).
42. Пр-во живой вакцины.
1) приготовление среды; 2) комплинирование воздуха, 3) приготовление посевного материала; 4) стерилизация среды; 5) стерилизация воздуха; 6) ферментация; 7) ултра- или микрофильтрация ® сток без бактерий; 8) нагревание среагентом;9) диализ (массопередача через полупроницаемую перегородку низкомолекулярных соединений)®низкомолекулярные соединения; 10) ампулирование ® вакцина.
43. Пр-во антибиотика (эритромицина).
1) приготовление среды; 2) подготовка воздуха; 3) приготовление посевного материала; 4) приготовление р-ров глюкозы; 5) ферментация; 6) микрофильтрация ® мицелий; 6') сушка ® удобрение; 7) нанофильтрация ® сток; 8) бутилацетат ® экстракция® сток; 9) бутилацетатный экстракт®; KCNS® получение роданида эритромицина; 9') регенерация - ректификация®бутилацетат на 8; 10) роданид® сушка; 11) NaOH® получение эритромицина основания; 12) сушка; 13) таблецирование® антибиотик.
44. Пр-во пекарских дрожжей.
1) приготовление посевного материала; 2) комплинирование воздуха; 3) осветление мелассы (отход свёкло-сахарного пр-ва); 4) приготовление пит. среды; 5) ферментация; 6) сепарирование (центробежн. сепараторы отделение биомассы от жидкости); 7) прессование ® пресс. дрожжи (более живые); 8) сушка ® суш. дрожжи (дольше хранятся).
45. Пр-во вина
1) подготовка сырья, выжим сока; 2) подготовка винных дрожжей; 3) брожение; 4) фильтрование ® винные дрожжи (отход); 5)выдержка; 6) розлив ® вино
Скачать полную версию шпаргалки [25,7 Кб] Информация о работе