Контрольная работа по "Биологии"

Содержание 

 

1. Морфологическая и физиологическая характеристика актиномицетов. Их значение в природе и практике. 

    Бактерии (от слова bacterion — палочка) — это  наиболее широко распространенная в  природе группа микроорганизмов, представляющих собой большой и чрезвычайно  разнообразный мир микроскопических существ.

    Бактерии, в широком смысле слова,— это  прокариотные организмы. К прокариотам  относятся такие группы микроорганизмов, как эубактерии, спирохеты, микоплазмы, миксобактерии, лучистые грибки (актиномицеты) и сине-зеленые водоросли (цианобактерии).

    Актиномицеты  относятся к порядку Actinomycetales, в который входят бактерии, имеющие тенденцию к образованию ветвящихся гиф, способных развиваться в мицелий.

Мицелиальный (в виде ветвящихся нитей) рост этих грамположительных бактерий придает им внешнее сходство с грибами. Гифы могут быть очень короткими или хорошо развитыми и в связи с этим мицелий может быть плотным, субстратным, врастающим в питательную среду или же рыхлым, воздушным на поверхности колонии.

    Различают мицелий стабильный и распадающийся на палочковидные или кокковидные элементы, некоторые из них обладают подвижностью за счет жгутиков. Мицелий может нести интеркалярные везикулы, не содержащие спор либо содержащие многочисленные споры. Кроме того, для актиномицетов характерно образование конидий (бесполых спор), которые похожи на бактериальные эндоспоры и служат для перенесения неблагоприятных условий внешней среды. Характер расположения конидий у разных групп актиномицетов отличается. Это могут быть одиночные конидии, пары конидий, короткие или длинные цепочки конидий, конидиенесущие гифы, соединенные в пучки гиф, из которых высвобождаются подвижные споры.

    Еще одним морфологическим критерием, который используется для идентификации актиномицетов, является образование спорангиев – мешков, содержащих споры. Они могут образовываться на хорошо развитых воздушных гифах или на поверхности конидий со слабо развитым воздушным мицелием либо без него, либо главным образом в толще агара.

    Кроме морфологических критериев, для  идентификации актиномицетов используются данные о химической структуре некоторых соединений:

• типе двухосновной аминокислоты, присутствующей в составе клеточной стенки (мезо- или L-диаминопимелиновая кислота);

• типе диагностических сахаров, содержащихся в гидролизате целых клеток.

    Культуры  актиномицетов по окраске делятся  на две группы: бесцветные и пигментированные. Первые при росте на питательных  средах не образуют никаких пигментов, колонии их бесцветные, беловатые. Актиномицеты второй группы образуют пигменты, поэтому формируют окрашенные колонии: синие, фиолетовые, красные, розовые, желтые, оранжевые, зеленые, коричневые, черные.

    Многие  актиномицеты могут синтезировать  одновременно несколько пигментов, причем на разных средах в различных количественных соотношениях. Пигменты актиномицетов разнообразны по своим химическим и физическим свойствам. Одни из них хорошо растворяются в воде и этиловом спирте, другие не растворяются в воде, но растворяются в спирте, эфире и других органических растворителях. Третьи не растворяются ни в воде, ни в органических растворителях.

    Актиномицеты  – грамположительные организмы, хотя реакция по Граму может изменяться с возрастом культуры. Большинство  аэробы, но некоторые роды представлены факультативными или облигатными анаэробами. Хемоорганогетеротрофы, использующие разнообразные источники энергии: углеводы, органические кислоты, спирты, крахмал, декстрин, клетчатку, различные углеводородные соединения (парафин и другие продукты переработки нефти), жиры, воски, лигнин, хитин и др. В большинстве случаев встречаются как свободноживущие в разнообразных местообитаниях. Однако есть актиномицеты, которые образуют симбиотические азотфиксирующие ассоциации с растениями (род Frankia).

    По  морфологическим и химических критериям  актиномицеты в девятом издании «Определителя бактерий Берджи» разделены на восемь групп родов:

1. Нокардиоформные  актиномицеты.

2. Роды  с многогнездными спорангиями.

3. Актинопланы.

4. Стрептомицеты  и близкие роды.

5. Мадуромицеты.

6. Thermomonospora и близкие виды.

7. Thermoactinomyces.

8. Другие  роды.

    Актиномицеты  широко распространены в природе. Они  встречаются на пищевых продуктах  и могут вызвать их порчу. При  этом продукты приобретают характерный  землистый запах. Существуют виды патогенные для человека (дифтерийная и туберкулезная палочка) и для растений.

    С некоторыми актиномицетами (например, стрептомицетами) связана способность  выработки антибиотиков.

 

2. Типы питания микроорганизмов.  Автотрофы (хемотрофы, фототрофы). Гетеротрофы (сапрофиты, паразиты). Примеры. 

    Пища  должна содержать такие вещества, которые удовлетворяли бы потребность  микроорганизма в химических элементах, необходимых для синтеза веществ  и структур клетки.

    В зависимости от того, какие химических элементы поступают из вещества питательной среды, последние называют их источниками.

    До  90% и более сухой массы клеток микроорганизмов составляют четыре химических элемента – водород, кислород, углерод и азот, входящие в состав важнейших веществ клетки.

    Кислород  и водород все микроорганизмы получают из воды. Потребности различных микроорганизмов в отношении источников углерода и азота весьма разнообразны.

    Источники углерода. В зависимости от используемого в конструктивном обмене источника углерода все микроорганизмы разделяются на автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы (от греч. autos – сам, trophe – пища, питание) – это микроорганизмы, способные усваивать или фиксировать углекислый газ воздуха в качестве единственного источника углерода и синтезировать из нее органические вещества своих клеток.

Гетеротрофы – это микроорганизмы, которые не могут использовать в качестве источника углерода только углекислый газ; они нуждаются в готовых органических веществах.

    Соответственно  по источнику углерода различают  и типы питания: автотрофный и  гетеротрофный.

    Автотрофы для превращения не имеющей энергетической ценности углекислоты в органические вещества нуждаются в постороннем источнике энергии.

    Автотрофы в основном представлены фототрофами — зелеными растениями, способными создавать органическое вещество, используя энергию солнечных лучей. К автотрофам также относятся и хемотрофы — бактерии, получающие энергию в результате окисления некоторых химических соединений, например нитрифицирующие бактерии, окисляющие аммоний в нитриты, а затем в нитраты.

    Таким образом, учитывая природу основного источника углерода и природу источника энергии,  используемой при синтезе органических веществ, микроорганизмы по типам питания можно подразделить на следующие группы:

Фотоавтотрофы для синтеза органических веществ используют световую энергию и неорганический источник углерода. К ним относятся цианобактерии, пурпурные и зеленые серные бактерии. Это преимущественно водные бактерии, в них содержатся различные пигменты, поглощающие свет.

Фотогетеротрофы для синтеза органических веществ используют световую энергию и простые органические соединения. Это живущие в водоемах пурпурные несерные бактерии.

Хемоавтотрофы в качестве источника углерода для синтеза органических веществ используют углекислоту, а в качестве источника энергии – реакции окисления неорганических соединений. Относящиеся к этой группе бактерии живут в водоемах, в почве: они специфичны в отношении окисляемого ими вещества. Это бактерии, окисляющие водород с образованием воды (водородные бактерии), аммиак до нитратов (нитрифицирующие  бактерии), сероводород до серной кислоты (бесцветные серобактерии), а также окисляющие закисное железо в окисное (железобактерии).

Хемоорганотрофы (хемегетеротрофы) в качестве источников энергии и углерода используют органические соединения. Таким типом питания обладают многочисленные бактерии, грибы, дрожжи.

    Одни  хемогетеротрофы непритязательны в отношении питательных веществ источников углерода, другие проявляют большую специфичность.

    Наиболее  специфичными являются микробы – паразиты, живущие в теле другого организма – хозяина, питающиеся веществами его тела. К паразитам относятся возбудители заболеваний человека, животных, растений.

    Большинство хемогетеротрофных микроорганизмов  живет за счет использования органических веществ различных субстратов животного и растительного происхождения. Такие микроорганизмы называют сапрофитами. К ним относятся микроорганизмы, которые разлагают различные органические вещества в природе (в почве, воде), вызывают порчу пищевых продуктов или используются в процессах переработки растительного и животного сырья.

    Многие  сапрофиты всеядны, т. е. способны использовать в качестве источника углерода разнообразные  органические соединения; некоторые проявляют выраженную специфичность в отношении источника углерода.

    Источники азота. Все автотрофные микроорганизмы усваивают азот из неорганических соединений.

    У хемогетеротрофов по отношению к  источнику азота, как и по отношению  к источнику  углерода, проявляется  избирательность. Паразиты используют органические  азотосодержащие вещества клеток хозяина. Источником азота для сапрофитов могут служить как органические, так и неорганические азотосодержащие соединения. Одни способны расти только на субстратах, содержащих сложные азотосодержащие вещества (азотистые основания, пептиды, большой выбор аминокислот), так как сами синтезировать их из более простых соединений не способны.

    Другие  могут развиваться при ограниченном числе органических соединений азота, например, в субстратах, содержащих только некоторые аминокислоты и  даже одну - две из них, а все остальные необходимые для синтеза белков клетки синтезируют сами. Они дезаминируют  взятые аминокислоты, а образующийся аммиак используют в реакциях аминирования оксикислот или чаще кетокислот.

    Многие  сапрофиты (бактерии, грибы, дрожжи) вообще не нуждаются в органических соединениях азота, используя неорганические его соединения, лучшими из которых являются соли аммония.

    Азот  в составе компонента клетки входит главным образом в восстановленной  форме. Используя в качестве источника  азота нитраты или нитриты, микроорганизмы восстанавливают эти окисленные формы азота с образованием аммиака, который и используется в биосинтетических процессах.

    Специфичностью  отношений микроорганизмов к  источникам углерода и азота определяется круговорот этих элементов в природе. Эта особенность гетеротрофов проявляется и при порче многих пищевых продуктов, при смене развития одних форм другими.

    Источники зольных элементов. Для синтеза клеточных веществ нужны и различные зольные элементы: сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо. Хотя потребность в них незначительная, но при недостатке в питательной среде даже одного из этих элементов микроорганизмы не будут развиваться и могут погибнуть.

    Потребность  микроорганизмов в витаминах. В составе каждой микробной клетки имеются различные витамины. Они необходимы для нормальной жизнедеятельности. Некоторые витамины входят в состав простейших групп ферментов.

    Одни  микроорганизмы должны получать витамины в готовом виде, и при отсутствии того или иного витамина в среде  у них резко нарушается обмен веществ. Добавление в питательную среду недостающего витамина ликвидирует задержку роста, поэтому витамины нередко называют ростовыми веществами.

    Другие  микроорганизмы, наоборот, хорошо развиваются  при отсутствии витаминов в среде. Они способны сами синтезировать витамины из веществ питательной среды, накапливать их и выделять из клетки наружу. Некоторые микроорганизмы синтезируют витамины в количествах, значительно превышающих собственные потребности. Такие микроорганизмы используют для промышленного производства витаминов.