Республики казахстан



страница1/12
Дата23.04.2016
Размер0.83 Mb.
ТипСамостоятельная работа
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12

УМКД 042-18-23.1.01 / 03-2014

Ред. №___ от ___ 20___г.

Страница. из





МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ



Документ СМК 3 уровня

УМК

УМКД

042-18-23.1.01/03-2014




УМКД

Учебно-методические материалы по дисциплине

«Ветеринарная микробиология и вирусология -1»


Редакция № ____

От____________

.



УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

ДИСЦИПЛИНЫ
«Ветеринарная микробиология и вирусология - 1»
для специальностей

5В120200 – «Ветеринарная санитария»

5В120100 – «Ветеринарная медицина»
УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ

Семей


2014

Содержание



  1. Глоссарий

  2. Лекции

  3. Лабораторные занятия

  4. Самостоятельная работа обучающегося


1 ГЛОССАРИЙ

В настоящем УММ использованы следующие сокращения:

РА – реакция агглютинации

РСК – реакция связывания комплемента

РДСК – реакция длительного связывания комплемента

КР – кольцевая реакция с молоком

РБП – роз-бенгал проба

РИФ (МФА)– реакция иммунофлуоресценции (метод флюоресцирующих антител)

ИФА – иммуноферментный анализ

РС – реакция Сайдулдина

ПЦР – полимеразная цепная реакция

Гр(-) – грамотрицательные бактерии

Гр(+) – грамположительные бактерии

Аг - антиген

Aт - антитело

2 ЛЕКЦИИ
МОДУЛЬ 1

Морфология и строение микроорганизмов
ЛЕКЦИЯ 1

Тема: Предмет и задачи микробиологии

ПЛАН:


  1. Предмет и задачи микробиологии

  2. Основные этапы развития микробиологии

Ключевые слова: микробиология, общая микробиология, вирусология, вездесущность микробов.
1.Предмет и задачи микробиологии

«МИКРОБИОЛОГИЯ» происходит от греческих слов «micros» -малый, «bios» - жизнь и «logos» - наука (учение). Таким образом, микробиология является наукой о жизни микроскопически малых существ микроорганизмов, невидимых невооруженным глазом.



Ветеринарная микробиология – наука о мельчайших, невидимых невооруженным глазом организмах, названных микробами или микроорганизмами. Она изучает их строение, морфологию, физиологию, роль в различных процессах, происходящих в природе, генетику и экологию микроорганизмов, использование микробов в тех или иных областях жизни и деятельности человека, а также изменения, вызываемые ими в организме людей, животных, растений, знакомит с методами устранения их вредного действия.

Предметом (Рисунок 1)изучения микробиологии являются бактерии, плесневые грибы, дрожжи, актиномицеты, риккетсии, микоплазмы, вирусы. Но поскольку вирусы абсолютно не могут существовать без живого организма, изучением их занимается самостоятельная наука, называемая «вирусологией».
Рисунок 1. Предмет микробиологии

Взаимосвязь с другими науками. Ботаника и зоология (где изучается жизнь и строение простейших представителей обоих царств природы), биохимией (в вопросах изучения ферментов, витаминов, антибиотиков), гигиеной (в разделах микробиологии почвы, воздуха и воды), физиологией (она помогла понять роль микробов в процессах пищеварения у животных и человека). Методы стерилизации, разработанные микробиологией, оказали неоценимую услугу хирургии.

Вездесущность микробов. Мир микроорганизмов сложен и многообразен. Они широко распространены в природе. Естественными резервуарами микробов в природе являются почва, воздух и вода. Миллиарды микробов окружают нас. Академик В.А.Омелянский так характеризовал микробов: «Поистине они вездесущи…. Незримо они сопутствуют человеку на всем его жизненном пути, властно вторгаясь в его жизнь то в качестве врагов, то, как друзья. В громадном количестве они встречаются в пище, которую мы принимаем, в воде которую пьем, и в воздухе, которым дышим».
Полезные и вредные свойства микроорганизмов

Полезные свойства микроорганизмов

  1. Сапрофитные микробы (гнилостные бактерии, вызывающие минерализацию белков) являются санитарами в природе (гниение – микробиологический процесс)

  2. Микроорганизмы используют для получения продуктов питания (молочнокислых продуктов, кормовых белков, хлеба, алкогольных напитков - пива, вина, спирта)

  3. Микроорганизмы используют для получения биологически активных веществ – ферментов, гормонов, витаминов, антибиотиков, гибберилинов, аминокислот, органических кислот и т.д.

  4. Микроорганизмы могут быть источником электрической энергии

  5. Микробы способны извлекать ионы металлов из полезных руд

  6. Микроорганизмы принимают участие в пищеварении животных и человека. (В толстом кишечнике человека обитает кишечная палочка –Escherichia coli, продуцент витаминов группы В. Название получила в честь открывшего ее крупного немецкого педиатра Теодора Эшериха, нашедшего эту бактерию в человеческом кале. Ее численность – 75% от общего числа всех кишечных микроорганизмов. Другим распространенным микробом кишечника является (Streptococcus faecalis). Микроорганизмы пищеварительного тракта снабжают наш организм витамином К, который необходим для свертывания крови (без которого нарушается образование протромбина)

  7. Патогенные микроорганизмы (микроорганизмы вызывающие инфекционные болезни у животных и человека) используют для профилактики инфекционных болезней, путем получения из них вакцинных штаммов. Ослабленные патогенные микробы не вызывают заболевания, а напротив, стимулируют формирование иммунитета. Препараты, приготовленные из убитых или ослабленных микробов получили название – вакцины. (Слово вакцина произошло от латинского Vacca – корова. Дженнер. Оспа.) Впервые аттенуацию (ослабление вирулентных свойств патогенных микробов) микробов разработал Л.Пастер, когда готовил вакцину против бешенства.

Вредные свойства микроорганизмов

  1. Патогенные микроорганизмы вызывают инфекционные заболевания (сибирская язва, бруцеллез, туберкулез, сальмонеллез и др.)

  2. Микроорганизмы могут вызывать порчу продуктов питания, могут быть вредителями на различных производствах, разлагают древесину, волокна текстильного сырья - хлопка, шерсть, вызывают коррозию металлов. Микробы участвуют в процессах разложения каучука, нефти, бумаги, текстиля и пластмасс.

Полезных микроорганизмов большинство, лишь 1:30000 часть от всех известных микробов составляют вредные микроорганизмы.

Направления микробиологии (Рисунок 2). Развитие микробиологии, как и других научных дисциплин, находится в тесной зависимости от способов производства, запросов практики, общего прогресса науки и техники. В настоящее время в соответствии с потребностями общества микробиология дифференцировалась на:

-общую микробиологию;



-медицинскую;

-сельскохозяйственную;

-ветеринарную;

-промышленную

Фундаментом (базой) для всех перечисленных направлений является общая микробиология, которая изучает морфологию, физиологию, распространение и сохранение микробов во внешней среде, генетику микроорганизмов, вопросы систематики и классификации их, роль микробов в круговороте веществ в природе, патогенность и вирулентность, роль микробов в инфекционном процессе, вопросы иммунитета.

Задачи микробиологии будут зависеть от направления. Задачи общей микробиологии изложены в определении.
2.Основные этапы развития микробиологии

В развитии микробиологии выделяют два этапа:



1. Морфологический – связан с именем Антона Левенгука (1632-1723), который создал первый микроскоп и описал основные формы микробов.

2. Физиологический – на этом этапе происходило более глубокое изучение жизнедеятельности микробов.

- Луи Пастер (1822-1895) –французский ученый;

- Роберт Кох (1843-1910) – немецкий ученый,

- Илья Ильич Мечников(1845-1916) – русский ученый;

- Пауль Эрлих (1854-1916) немецкий ученый,

- Сергей Николаевич Виноградский (1856-1953);

- Василий Леонидович Омелянский (1867-1928)

- Дмитрий Иосифович Ивановский (1864-1920);

- Н.Ф. Гамалея (1859-1949);

- Г.Н.Габричевский (1860-1907);

- А.Флеминг(1929г. – открыл пенициллин),

- В.Н Шапошников (1884-1968) (производство молочной кислоты при помощи молочно-кислых бактерий),

- Я.Я.Никитинский (1878-1941)(консервное производство)

3. Вторая половина 20 столетия – новый этап, связан с рождением молекулярной генетики и молекулярной биологии. Носитель гена – ДНК.

Рисунок 2. Направления микробиологии


Понятийный аппарат (тезаурус) к теме №1

  1. Аттенуация

  2. Вакцина

  3. Вирусология

  4. Микробиология

  5. Направления микробиологии (общая микробиология, ветеринарная микробиология, медицинская микробиология, сельскохозяйственная микробиология, промышленная микробиологи, пищевая микробиология)

  6. Патогенные микроорганизмы

  7. Предмет микробиологии (бактерии, плесневые грибы, дрожжи, актиномицеты, риккетсии, микоплазмы)

  8. Сапрофиты


ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

  1. Что изучает дисциплина «микробиология и вирусология»?

  2. Предмет микробиологии.

  3. Что изучают конкретные направления микробиологии (общая, медицинская, сельскохозяйственная, ветеринарная, промышленная, пищевая генетическая и др.)?

  4. Морфологический этап в развитии микробиологии.

  5. Физиологический этап в развитии микробиологии.

  6. Полезные свойства микроорганизмов.

  7. Вредные свойства микроорганизмов.

  8. Вклад ученых в развитие микробиологии.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:



Основная

  1. Бияшев Б.К. Ветеринарная микробиология и иммунология.- Алматы,2007. – 417 с.

  2. Скородумов Д.И., Родионова В.Б., Костенко Т.С. Практикум по ветеринарной микробиологии и иммунологии. М., 2008. – 224с.


Дополнительная

    1. Мудрецова-Висс К.А., Дедюхина В.П. Микробиология санитария и гигиена: учебник – 4-е изд. – М.: ИД «Форум»: ИНФРА-М, 2014. – 400с.

    2. Тлепов А.А. Микробиология. – Алматы,2011. – 314 с.

    3. Колычев Н.М., Госманов Р.Г. Ветеринарная микробиология и иммунология. –М.: КолосС, 2003.-432 с.

    4. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Общая микробиология.-М: Издательский центр «Академия», 2007. – 288 с.

    5. Сидоренко О.Д., Борисенко Е.Г. и др. Микробиология: Учебник для агротехнологов. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 287 с.

    6. Горохова С.С. Основы микробиологии, производственной санитарии и гигиены. – М.,2008.

    7. Блейм Т.Н. Сборник тестов по микробиологии. Учебное пособие. – Семипалатинск: СГУ имени Шакарима,2005. – 112 с.

    8. Ветеринарная микробиология и иммунология /Под ред.проф. Н.А.Радчука.-М.,1991.-С.3-10.

    9. Костенко Т.С., Скаршевская Е.И., Гительсон С.С. Практикум по ветеринарной микробиологии и иммунологии. – М.,1989.- 272с.


Лекция №2

ТЕМА: Систематика и морфология микроорганизмов

ПЛАН:

1. Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов

2. Морфология и строение бактерий

2.1 Постоянные элементы - нуклеоид, цитоплазма, оболочка

2.2 Непостоянные элементы - спора, капсула, жгутики

 

Ключевые слова: систематика, классификация, номенклатура микроорганизмов, идентификация, морфология и строение бактерий.




  1. Систематика, классификация и номенклатура бактерий.

В настоящее время все микроорганизмы делятся на три царства.



Царство вирусов. К ним относят возбудителей инфекционных болезней и бактериофаги

Эукариоты – ядерные организмы, ядерная мембрана отграничивает ДНК от цитоплазмы (дрожжи, микроскопические грибы).

Прокариоты – безъядерные организмы, ДНК располагается в цитоплазме (бактерии).

Рисунок 1. Классификация микроорганизмов


Систематика (таксономия) – наука, занимающаяся вопросами классификации, номенклатуры и идентификации микроорганизмов.

Под классификацией микроорганизмов понимают распределение их по группам (таксонам) на основании общих признаков. Каждая группа имеет свое название (Рис.1).

Самой мелкой единицей классификации является «вид» – группа микроорганизмов, наделенная общими стабильными признаками и происходящая от общего предка.

В микробиологии пользуются терминами «вид», «штамм», «клон», «культура».



Вид – это совокупность особей, имеющих общее происхождение и генотип, морфологические, физиологические и др. признаки, способные в определенных условиях вызывать одинаковые процессы.

Культура - это микроорганизмы, выделенные от животного, человека, растений и т.д. и выращенные на питательных средах. Культуры микробов могут быть чистыми (из одного вида микроорганизмов) или смешанными (из нескольких видов).

Штамм – культура одного и того же вида, но выделенная из различных объектов и поэтому отличающаяся незначительным изменением свойств.

Клон – культура микроорганизмов, выращенная из одной микробной клетки на искусственной питательной среде. Всё потомство обладает совершенно одинаковыми свойствами.

Идентификация – отнесение микроорганизмов к определенному таксону (виду) на основании конкретных признаков.

Номенклатура – система наименований, применяемых в определенной области знаний.

Название бактериям присваивается в соответствии с правилами Международного кодекса номенклатуры бактерий введенного с 1 января 1980 года. Принята двойная номенклатура, предложенная еще в 18 в. К. Линнеем. Название бактериям дается на латинском языке и состоит из двух слов. Первое слово обозначает род, к которому принадлежит данная бактерия, второе – название вида. Родовое название пишется с прописной буквы, видовое – со строчной.

В настоящее время классификация микроорганизмов основана на комплексе следующих признаков:

1.Фенотипические признаки – внешние признаки, не связанные с наследственностью и генотипом. Фенотипические признаки определяют место микробов в классификации по их сходству по морфологическим признакам, культуральным, физиологическим, тинкториальным и др. Например, по классификации Красильникова микроорганизмы делятся на три группы (по внешнему виду): 1 – шаровидные, 2 – палочковидные, 3 – извитые.

2. Генотипические признаки. В основе геносистематики лежит изучение нуклеотидного состава ДНК и наиболее важных характеристик генома (величина, объем, молекулярная масса и др.).

Существует второй подход к систематике бактерий, преследующий практические цели, т.е. служит для идентификации бактерий – установления принадлежности к определенному виду. Для этого созданы определители, которыми пользуются при определении вида того или иного микроорганизма. К международным определителям бактерий относится «Определитель бактерий 9», вышедший в свет в 1993 году.

В зависимости от строения клеточной стенки все бактерии делятся на 4 отдела: грациликуты, фирмикуты, тенерикуты, мендосикуты.

Грациликуты (или тонкокожие) – бактерии с тонкой клеточной стенкой грамотрицательные бактерии.

Фирмикуты (или тостокожие) – бактерии с толстой клеточной стенкой, грамположительные бактерии.

Тенерикуты (или нежнокожие) – организмы, не имеющие клеточной стенки. Микоплазмы.

Мендосикуты – бактерии, большинство из которых хотя и имеют клеточную стенку, но она не содержит пептидогликан. Некоторые грамположительные. Другие грамотрицательные - сюда относятся архебактерии.


  1. Морфология и строение бактерий

К постоянным элементам микробной клетки относят: клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму, нуклеоид (ядерное вещество), рибосомы, мезосомы.

К непостоянным элементам относят капсулу, эндоспору, жгутики, ворсинки.



Постоянные элементы. Оболочка состоит из двух слоев: наружной мембраны, клеточной стенки.

Наружная мембрана – это вязкий слой слизи, состоящий из полисахаридов (у кокков) или полипептидов (у бацилл). Выполняет защитную функцию, предохраняет клетку от неблагоприятных факторов внешней среды (температуры, высушивания, давления и т.д.).

Клеточная стенка – это основной слой (имеется только у бактерий), он придает клетке форму и определяет ее морфологические особенности. Отсюда кокки, палочки или извитые формы. Выполняет защитную функцию. Кроме того, через нее поступают питательные вещества внутрь клетки, т.е. участвует в обмене веществ. Основу клеточной стенки составляет пептидогликан или муреин (от лат.murus – стенка), являющийся каркасом бактериальной клетки и имеющий сетчатую структуру. Химический состав и ультраструктура клеточной стенки бактерий лежит в основе разного окрашивания бактерий по методу Грама и деления их на грамположительные и грамотрицательные. Этот метод предложен в 1884 г. Х.Грамом и используется для дифференцирования бактерий.

Цитоплазматическая мембрана. Полупроницаемая оболочка, отделяющая цитоплазму от клеточной стенки. В химическом отношении это белково-липидный комплекс, состоящий из 50-75% белков и 15-50% липидов(90% фосфолипидов). Через цитоплазматическую мембрану осуществляется поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма наружу – является осмотическим барьером клетки. При нарушении осмотического давления наступает кариопикноз (разбухание) или кариолизис (разрушении).

Цитоплазма – безоболочечная коллоидная часть клетки с зернистой структурой. Основную массу гранул составляют рибосомы, включения. Центральную часть цитоплазмы занимает ядерный аппарат – нуклеоид.

Нуклеоид - ядерное вещество, генетический аппарат микробной клетки. Представлен молекулой ДНК. Нуклеоид обеспечивает видовую принадлежность, участвует при размножении бактериальной клетки. В клетках бактерий обнаружены внехромосомные генетические элементы, называемые плазмидами. Плазмиды это небольшие ковалентнозамкнутые кольцевые молекулы ДНК, содержащие 1500-40000 пар нуклеотидов. Плазмиды играют важную роль в эволюции прокариот, так как придают им дополнительные свойства, способствующие их выживанию.

Непостоянные элементы. Капсула, спора и жгутики.

Капсула – слизистый слой, расположенный над клеточной стенкой бактерий. Капсула образуется при попадании патогенного микроба в организм. Она выполняет защитную функцию.

Спора – это стадия покоя в жизненном цикле бактериальной клетки. Споры образуются при попадании бактерий во внешнюю среду, в условия неблагоприятные для жизнедеятельности. Споры устойчивы к физическим и химическим факторам. Различают центральное (возбудитель сибирской язвы), терминальное (возбудитель столбняка) и субтерминальное (возбудитель ботулизма) расположение.

Жгутики образованы белком флагелином. Являются средством передвижения. Количество жгутиков и расположение их на поверхности клетки разное. Патогенные свойства реализуются за счет адгезии – прилипания к ворсинкам кишечника. Кроме жгутиков на поверхности клеток могут быть фимбрии (ворсинки, пили). Это прямые полые цилиндры, отходящие от цитоплазматической мембраны. Они образованы белком пилином. Принимают участие в конъюгации.

Таким образом, непостоянные элементы микробной клетки являются дифференцирующими признаками бактерий.
Понятийный аппарат (тезаурус) к теме №2

  1. Адгезия

  2. Вид, культура чистая, культура смешанная, клон, штамм

  3. Систематика (таксономия): классификация микроорганизмов (грациликуты, фирмикуты, тенерикуты, мендосикуты); номенклатура, идентификация

  4. Постоянные элементы бактерий (клеточную стенку, цитоплазматическую мембрану, цитоплазму, нуклеоид (ядерное вещество), рибосомы, мезосомы). (Грамположительные бактерии. Грамотрицательные бактерии)

  5. Непостоянные элементы бактерий (капсула, эндоспора и жгутики)

  6. Формы микроорганизмов (кокки, бактерии, извитые)


ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ:

Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов. «Вид», «штамм», «клон» микроорганизмов. Постоянные (нуклеоид, цитоплазма, оболочка) и непостоянные (спора, капсула, жгутики) элементы бактерий.


РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:

Основная

  1. Бияшев Б.К. Ветеринарная микробиология и иммунология.- Алматы,2007. – 417 с.

  2. Скородумов Д.И., Родионова В.Б., Костенко Т.С. Практикум по ветеринарной микробиологии и иммунологии. М., 2008. – 224с.


Дополнительная

  1. Мудрецова-Висс К.А., Дедюхина В.П. Микробиология санитария и гигиена: учебник – 4-е изд. – М.: ИД «Форум»: ИНФРА-М, 2014. – 400с.

  2. Тлепов А.А. Микробиология. – Алматы,2011. – 314 с.

  3. Колычев Н.М., Госманов Р.Г. Ветеринарная микробиология и иммунология. –М.: КолосС, 2003.-432 с.

  4. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Общая микробиология.-М: Издательский центр «Академия», 2007. – 288 с.

  5. Сидоренко О.Д., Борисенко Е.Г. и др. Микробиология: Учебник для агротехнологов. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 287 с.

  6. Горохова С.С. Основы микробиологии, производственной санитарии и гигиены. – М.,2008.

  7. Блейм Т.Н. Сборник тестов по микробиологии. Учебное пособие. – Семипалатинск: СГУ имени Шакарима,2005. – 112 с.

  8. Ветеринарная микробиология и иммунология /Под ред.проф. Н.А.Радчука.-М.,1991.-С.3-10.



Модуль 2

Физиология микроорганизмов
Лекция № 3-4:

ТЕМА: Физиология микроорганизмов

План:

  1. Химический состав бактерий

  2. Ферменты микроорганизмов

  3. Типы питания микроорганизмов

  4. Типы дыхания микроорганизмов

  5. Рост и размножение микроорганизмов


Ключевые слова: физиология микроорганизмов, аэробы, анаэробы, аутотрофы, гетеротрофы, метаболизм, ферменты
Физиология микроорганизмов это раздел микробиологии, изучающий химический состав, процессы питания, дыхания, роста и размножения.

  1. Химический состав микроорганизмов

Как и все живые существа бактерии состоят из органогенов углерода, кислорода, азота и водорода.
Химические элементы микробной клетки

Углерод 45-55 %

Азот 8-15%

кислород 30%

Водород 8%

Рисунок 1. Химический состав бактерий


В среднем бактериальная клетка содержит 80% воды и 20 % сухого вещества. Содержание воды более или менее постоянно. Вода является растворителем органических и неорганических веществ. В составе бактерий различают свободную и связанную воду. Свободная вода служит дисперсной средой для коллоидов, растворителем кристаллических веществ, источником водородных и гидроксильных ионов. Связанная вода находится в комплексах (сложные соли, гидраты). Она является структурным растворителем. При подготовки к спорообразованию количество воды уменьшается до 40%. Клетка, в таком состоянии, способна длительно переживать в окружающей среде.

Сухое вещество содержит минеральные соли, белки, углеводы, липиды, ферменты, витамины, токсины, пигменты и антибиотики.


Минеральные вещества. Количество их составляет от 2 до 30 % от сухого вещества.. Минеральные вещества необходимы для поддержания внутриклеточного осмотического давления, для поддержания положительной электрозаряженности, для регулирования рН среды и для активизации ферментов. Самыми важными минеральными веществами являются – Р, К, Na, Mg, S, Cl, Fe, Ca. Микроэлементы используются клеткой для синтеза витаминов, активизации ферментов, стимулируют процессы роста и размножения и др. К ним относят Cu, Ni (никель), Mn, Mo, Zn, Sb (олово).

Белки. Составляют от 40 до 80 % сухого остатка. Они определяют видовую специфичность микроба, вирулентность, окраску, иммуногенность (способность вызывать защитные реакции), устойчивость бактерий во внешней среде. Представлены белки в микробной клетке простыми белками протеинами (альбумины, глобулины) и сложными беками протеидами. В состав сложных белков входят нуклеопротеиды (протеины, связанные с нуклеиновыми кислотами), хромопротеиды (обуславливают цвет бактерий), мукопротеины, гликопротеины (входят в состав клеточной стенки).

Углеводы. Содержат 10-30% сухого остатка клетки. Бактерии содержат две категории углеводов 1) моно- или дисахара; 2) полисахариды. Они входят в структуру клеточной стенки. Гр (+) бактерии имеют более толстую стенку(до 50 нм), в составе которой много гликозидов, тейхоевых кислот (полисахариды).

Липиды. Составляют от 0,2 до 41 % сухого вещества. У риккетсий, дрожжей, микобактерий, грибов до 40 % липидов, у других не более 3-7% (по Радчуку). Липиды обнаруживаются в бактериях в форме крупных биологически активных молекул, или реже в свободном состоянии в виде пищевых вакуолей. У бактерий различают следующие классы липидов: 1) в форме свободных жирных кислот, 2) в форме восков, 3) в форме фосфолипидов ( у кислотоустойчивых бактерий до 6,5% сухого вещества). Липиды обуславливают проницаемость, поверхностный электрический заряд. Они входят в состав токсической фракции ряда микробов. Молекулы липидов комплектуют цитоплазматическую мембрану и клеточную стенку бактерий. Липидов много у Гр (-) бактерий, в виде липополисахарида и липополисахаридо-протеина. Липиды являются резервными веществами и могут быть использованы как исходные компоненты для синтеза белков.


  1. Ферменты микроорганизмов

Ферменты это биологические катализаторы, усиливающие скорость реакций. Ферменты – глобулярные белки, молекулярная масса которых колеблется от 15 кД до нескольких тысяч. Это простые белки и сложные белки, например уреаза. Пепсин, трипсин – простые белки, а карбоксипептидаза, амилаза, рибонуклеаза – сложные. С помощью ферментов у микроорганизмов осуществляются процессы метаболизма: пищеварение, дыхания, выделения. Незначительное количество ферментов превращает большое количество субстрата, оставаясь при этом в свободном состоянии. Так. Одна часть химозина (сычужного фермента) может свернуть до 12 млн частей молока; 1 г амилазы при определенных условиях может превратить в сахар 1 т крахмала.

Рисунок 2. Ферменты бактерий


Ферменты вырабатываются клетками и способны действовать, даже будучи выделенными из нее, что имеет большое практическое значение. Для ферментов характерны термолабильность и высокая специфичность. Например, фермент лактаза расщепляет только сахар лактозу.

Микробная клетка может содержать большое количество ферментов. Например, у аспергилла обнаружено до 50 ферментов. Поэтому микроорганизмы могут осуществлять одновременно ряд различных реакций в среде, где они находятся.

Различают экзо- и эндоферменты.

Экзоферменты выделяются микробной клеткой при жизни в субстрат (окружающую среду), растворимы в питательной среде и проходят бактериальные фильтры. Эти ферменты связаны в основном с процессом питания: расщепляют сложные высокомолекулярные вещества (белки, крахмал, клетчатку), т.е. подготавливают питательные вещества к усвоению микробной клеткой.

Эндоферменты прочно связаны с бактериальной клеткой и действуют только внутриклеточно, осуществляют дальнейшее разложение питательных веществ, и превращение их в составные части клетки. К таким ферментам относят дегидрогеназы, оксидазы.

Оптимальная температура для действия ферментов 40-50 град по С. при температуре 100 град. они разрушаются. На их активность влияет и рН среды.

Название фермента связано с веществом, на которое он действует, с изменением окончания на «аза» или с природой катализируемой им химической реакции. На этом основана и современная классификация их. В настоящее время насчитывается более двух тысяч ферментов. Различают 6 групп ферментов (Рис.2)

1.Оксидоредуктазы – ферменты катализирующие окислительно-восстановительные реакции (дегидрогеназы – НАД, НАДФ, ФАД). Ферменты, принимающие участие в переносе электронов водорода, кислорода и др.

2. Трансферазы – ферменты, катализирующие перенос отдельных радикалов, частей молекул или целых атомных группировок (не водорода) от одних соединений к другим. (ацетилтрансфераза, фосфотрансфераза)

3.Гидролазы – ферменты, катализирующие реакции расщепления и синтеза из них сложных соединений, как белки, жиры и углеводы, с участием воды.

4. Лиазы - ферменты, катализирующие отщепление от субстратов определенных химических групп с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или радикалов по двойным связям.

5. Изомеразы – ферменты, осуществляющие превращение органических соединений в их изомеры.

6. Лигазы – ферменты, катализирующие синтез сложных органических соединений из простых.

В микробиологической практике ферментативную активность бактерий применяют для идентификации и дифференциации бактерий, в биотехнологии – для получения ферментов, приготовления уксусной, молочной, щавеливой, лимонной кислот, молочных продуктов (сыр, ацидофилин, кумыс), в виноделии, пивоварении, силосовании. Ферментативная активность микроорганизмов определяет патогенез и клиническую картину инфекционных заболеваний.

С помощью ферментов у микроорганизмов осуществляются процессы метаболизма: пищеварение, дыхания, выделения. Незначительное количество ферментов превращает большое количество субстрата, оставаясь при этом в свободном состоянии.


  1. Типы питания микроорганизмов

Метаболизм объединяет два взаимосвязанных, но и взаимопротивоположных процесса: анаболизм и катаболизм.

Анаболизм это использование микроорганизмами питательных веществ, для биосинтеза веществ собственного тела.

Катаболизм это извлечение энергии из питательных веществ, которая используется микроорганизмами для своей жизнедеятельности.

Под питанием понимают получение из окружающей среды источников энергии и веществ, необходимых для биосинтеза клеточных компонентов.



По способам питания микроорганизмы делятся на две группы: автотрофы и гетеротрофы (Рис. 3).
Типы питания

Автотрофы

и

Гетеротрофы



Сапрофиты

Паразиты


Фотоавтотрофы

Хемоавтотрофы

Факультативные
облигатные

Рисунок 3. Типы питания


1. Аутотрофные микроорганизмы – используют неорганические вещества в качестве источника углерода – углекислый газ и не нуждаются в сложных органических соединениях.

2. Гетеротрофные микроорганизмы - получают углерод из органических углеродсодержащих соединений, которым являются углеводы, углеводороды, аминокислоты и органические кислоты.

3.Метанотрофы –используют органические вещества неживой природы.

4. Паратрофы – используют органические вещества живой природы.

5.Прототрофы – способны сами синтезировать необходимые вещества из низкоорганизованных.

6.Ауксотрофы - являются мутантами прототрофов, потерявшими гены; ответственны за синтез некоторых веществ –витаминов, аминокислот, поэтому нуждаются в этих веществах в готовом виде.

7. Органотрофы - используют органические вещества в качестве доноров водорода для восстановления углерода.

8. Литотрофы – используют минеральные вещества в качестве доноров водорода для восстановления углерода.

9. Фотолитотрофы – используют энергию солнечного света.

10.Фотоорганотрофные микроорганизмы – для восстановления углекислого газа могут использовать водород органических соединений.

11.Хемолитотрофные микроорганизмы – способны усваивать углекислоту и синтезировать органические вещества за счет химической энергии, получаемой при окислении различных минеральных веществ.

12.Хемоорганотрофные микроорганизмы – нуждаются в готовых органических веществах.

В основе питания бактерий лежит осмотическое явление, кроме того, питание может осуществляться с помощью диффузии и стереохимического переноса питательных веществ с помощью особых белков называемых пермеазами.

  1. Типы дыхания микроорганизмов

Дыхание микроорганизмов это сложный биологический процесс, сопровождаемый окислением или восстановлением различных, преимущественно органических соединений с последующим выделением энергии в виде АТФ, необходимой микробам для физиологических нужд.

Дыхание микроорганизмов может осуществляться как в присутствие кислорода воздуха, так и без него. В связи с этим микроорганизмы разделяют на аэробы и анаэробы.



Аэробы это микроорганизмы, живущие и размножающиеся за счет свободного доступа кислорода воздуха.

Анаэробы это микроорганизмы, живущие и размножающие в условиях отсутствия кислорода.

Имеются и промежуточные формы. По типу дыхания (Рис.4) микроорганизмы подразделяют на 4 группы:



1. Облигатные или строгие аэробы – это микроорганизмы, которые живут при свободном доступе кислорода (уксуснокислые бактерии, туберкулезная палочка);

2. Микроаэрофильные бактерии – способны расти и размножаться в присутствие незначительного количества свободного кислорода воздуха до 1% (актиномицеты, бруцеллы);

3. Факультативные микроорганизмы – живущие как в присутствие, так и в отсутствие кислорода воздуха. (кандида, верховые дрожжи, энтеробактерии). Они имеют два набора ферментов.

4. Облигатные или строгие анаэробы развиваются при полном отсутствии кислорода в окружающей среде (маслянокислые бактерии, возбудитель столбняка, ботулизма).
Типы дыхания

Строгие аэробы

Строгие анаэробы

Микроаэрофилы

Факультативные анаэробы

Рисунок 4. Типы дыхания


Механизм дыхания. Первым этапом дыхательных процессов является отнятие водорода от субстрата с помощью ферментов – дегидрогеназ (НАД и НАДФ).

Отнимая водород от окисляемого субстрата они переходят в восстановительную форму (НАД х Н2 и НАДФ х Н2) и переносят водород на другое вещество (акцептор).

СУБСТРАТ-Н2 + НАД (НАДФ) → окисленный субстрат + НАД хН2(НАДФ хН2)

АКЦЕПТОРОМ водорода для аэробов служит кислород воздуха.

АКЦЕПТОРОМ водорода для анаэробов являются другие вещества (соли азотной, серной кислот, углекислоты).

Типы биологического окисления. Различают четыре типа биологического окисления (Рис.5). Прямое окисление, аэробное дегидрирование, анаэробное дегидрирование, брожение.

Наибольшее практическое значение из всех типов биологического окисления имеет брожение. Оно осуществляется только микроорганизмами. В промышленности с помощью брожения получают множество полезных химических веществ – спирты, молочную, щавелевую, уксусную кислоты, витамин В12. Кроме химических веществ брожение дает ценные продукты питания – кисломолочные (кефир, сметана, творог, йогурт, кумыз).

Аэробное дегидрирование

Брожение


Прямое окисление

Анаэробное дегидрирование


Рисунок 5. Типы биологического окисления


  1. Рост и размножение микроорганизмов

Под ростом понимают увеличение массы отдельной бактериальной клетки. Под размножением - увеличение числа особей микроорганизмов.

Бактерии размножаются преимущественно простым поперечным делением пополам, которое происходит в различных плоскостях. При этом образуются многообразные сочетания клеток (кисть винограда – стафилококки, цепочки - стрептококки, соединения по парам – диплококки, тюки, пакеты – сарцины др.). Процесс деления бактерии проходит ряд последовательных этапов. Сначала появляется перетяжка, состоящая из цитоплазматической мембраны, а затем происходит разъединение образовавшихся дочерних клеток. Параллельно с этим синтезируется клеточная стенка. Вместе с цитоплазмой в дочерние клетки переходит и нуклеоид, состоящий из ДНК. ДНК реплицируется в результате разрыва водородных связей, образуются две спирали ДНК, каждая из которых включается в состав новой клетки. Затем дочерние односпиральные ДНК восстанавливают водородные связи и вновь образуются двуспиральные ДНК. Грибы размножаются в основном в виде спор, дрожжи - почкованием.

Большинство клеток делится через 20-30 минут. Так, у кишечной палочки новое поколение образуется через 20-30 минут, у нитрифицирующих бактерий - через 5-10 ч, а у возбудителей туберкулеза только через 18-24 ч.

Микроорганизмы размножаются быстро, но не беспредельно. Это связано с нарушением оптимальных условий роста и размножения (истощение среды, неблагоприятная температура, свет, продукты жизнедеятельности). Процесс размножения микроорганизмов на не сменяемой среде (in vitro) протекает неравномерно (стадийно).

Различают восемь (четыре) стадий (разные авторы по-разному).


  1. Начальная фаза (лаг-фаза), или фаза покоя. Культура приспосабливается к питательной среде.

  2. Экспоненциальная (логарифмическая) фаза характеризуется максимальным увеличением клеток в культуре. Оно идет в геометрической прогрессии. Большинство клеток молодые и биологически активные. Питательная среда истощается, продукты обмена замедляют рост. Кривая роста постепенно принимает горизонтальное положение.

  3. Стационарная фаза, или период зрелости. Кривая идет параллельно оси абсцисс. Наступает равновесие между числом вновь образованных и погибших клеток. Количество питательной среды уменьшается, плотность клеток увеличивается, токсическое действие продуктов обмена усиливается. Все это ведет к гибели клеток.

  4. Фаза отмирания (фаза старости). Происходит уменьшение клеток и изменение их. Появляются деградированные формы, а также споры. Через несколько недель или месяцев культура погибает, из-за ядовитого действия продуктов жизнедеятельности. Знание закономерностей развития имеет практическое значение при выращивании и сохранении культур на жидких и плотных питательных средах.

Знание физиологических свойств микроорганизмов позволяет культивировать (выращивать) их на искусственных питательных средах, изучать их свойства, определять вид микроба.
Понятийный аппарат к лекциям 3-4 (Тезаурус)

1.Типы питания микроорганизмов (аутотрофные микроорганизмы, гетеротрофные микроорганизмы, метанотрофы, паратрофы, прототрофы, ауксотрофы, органотрофы, литотрофы, фотолитотрофы, фотоорганотрофные микроорганизмы, хемолитотрофные микроорганизмы, хемоорганотрофные микроорганизмы)

2. Типы дыхания микроорганизмов (облигатные (строгие, абсолютные) аэробы, микроаэрофилы, факультативные анаэробы, облигатные (строгие, абсолютные) анаэробы)

3. Пермеазы

4. Экзоферменты

5. Эндоферменты

6. Классификация ферментов (оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы)

7. Типы биологического окисления


ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

  1. Механизм и источники питания микроорганизмов.

  2. Классификация ферментов. Их значение в жизни микроорганизмов.

  3. Значение ферментативной активности микробов в лабораторной практике.

  4. Механизм дыхания микроорганизмов.

  5. Понятие «рост» и «размножение» микроорганизмов.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА:



Основная

  1. Бияшев Б.К. Ветеринарная микробиология и иммунология.- Алматы,2007. – 417 с.

  2. Скородумов Д.И., Родионова В.Б., Костенко Т.С. Практикум по ветеринарной микробиологии и иммунологии. М., 2008. – 224с.


Дополнительная

1. Мудрецова-Висс К.А., Дедюхина В.П. Микробиология санитария и гигиена: учебник – 4-е изд. – М.: ИД «Форум»: ИНФРА-М, 2014. – 400с.

2. Тлепов А.А. Микробиология. – Алматы,2011. – 314 с.

3. Колычев Н.М., Госманов Р.Г. Ветеринарная микробиология и иммунология. –М.: КолосС, 2003.-432 с.

4. Нетрусов А.И., Котова И.Б. Общая микробиология.-М: Издательский центр «Академия», 2007. – 288 с.

5. Сидоренко О.Д., Борисенко Е.Г. и др. Микробиология: Учебник для агротехнологов. – М.: ИНФРА-М, 2005. – 287 с.

6. Горохова С.С. Основы микробиологии, производственной санитарии и гигиены. – М.,2008.

7. Блейм Т.Н. Сборник тестов по микробиологии. Учебное пособие. – Семипалатинск: СГУ имени Шакарима,2005. – 112 с.

8.Ветеринарная микробиология и иммунология /Под ред.проф. Н.А.Радчука.-М.,1991.-С.3-10.

Лекция № 5


Каталог: ebook -> umkd
umkd -> Учебно-методический комплекс дисциплины «Эпизоотология и инфекционные болезни»
umkd -> Лекция № Лечебное голодание. Содержание 1 Классификации 2 Область применения Лечебное голодание метод
umkd -> Республики казахстан
umkd -> Программа дисциплины «Ветеринарная фитотерапия»
umkd -> Учебно-методический комплекс дисциплины
umkd -> Современные методы в биотехнологии
umkd -> Руководство по изучению рыб. М., 1966 Карташев Н. Н. и др. Практикум по зоологии позвоночных. М.,2004
umkd -> 4. Самостоятельная работа обучающегося
umkd -> Лекция № Концепция раздельного питания. Содержание Правила питания по Хэю Правила питания по Г. Шелтону
umkd -> Республики казакстан


Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   12


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница