Микробиология. Мир микроорганизмов

План: 

Введение

Предмет и задачи микробиологии

Основные  этапы развития микробиологии

Общая характеристика микроорганизмов

Рост  микроорганизмов

Условия роста

Поступление питательных веществ в клетку

Строение  клеток прокариотов и эукариотов; архебактерии

Классификация грибов, значение

Дрожжи

Классификация дрожжей

Размножение дрожжей

Строение  клетки эукариотов

Строение  клетки прокариотов

Бактерии

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

Классификация бактерий

Вирусы

Список  литературы 
 
 
 
 

 

Введение 

Различия во внешнем виде и строении животных и растений прослеживают четко. Эти различия вытекают из разницы в способе питания.

Животные относятся  к гетеротрофам, питающимися готовыми органическими веществами. Растения относятся к автотрофам. Они используют в качестве источника энергии солнечный свет.

Другие различия между животными и растениями наличие клеточных стенок, способность  к движению, к синтезу определенных веществ.

Отличительный признак  микроорганизмов - крайне малые размеры  отдельной особи.

Диаметр бактерий не превышает 0,001 мм. В микробиологии пользуются единицей измерения - микрон, 1 мкм = 10-3 мм). Детали структуры микроорганизмов измеряют в нанометрах (1 нм = 10-3 мкм = 10-6 мм).

Благодаря небольшим  размерам микроорганизмы легко перемещаются с током воздуха, по воде. Быстро распространяются.

Одной из важнейших  свойств микроорганизмов является их способностью к размножению. Возможности  м/организмов к быстрому размножению  намного превосходят животных и  растения. Некоторые бактерии могут  делится каждые 8-10 мин. Так из одной клетки массой 2,5• 10-12 гр. за 2-4 сутки в благоприятных условиях могла бы образоваться биомасса порядка 1010 тонн.

Другой отличительной  характеристикой м/организмов является разнообразие их физиологических и  биохимических свойств.

Некоторые м/организмы  могут расти в экстремальных  условиях. Значительное число м/организмов могут жить при температуре - 1960С (температура жидкого азота). Другие виды м/организмов- термофильные м/организмы, рост которых наблюдается при 800С  и выше.

Многие микроорганизмы устойчивы к высокому гидростатическому давлению (в глубинах морей и океанов; месторождениях нефти). Также многие м/организмы сохраняют жизнедеятельность в условиях глубокого вакуума. Некоторые м/организмы выдерживают высокие дозы ультрафиолетовой или ионизирующей радиации.

В контрольной  работе я хотела бы рассмотреть такие  организмы как бактерии и грибы.

 

Предмет и задачи микробиологии 

Микробиология (от греч. mikros – малый, bios – жизнь, logos – учение) изучает строение, жизнедеятельность, закономерности и условия развития мельчайших организмов, использование их полезных свойств и устранение вредных. Различают: общую (изучает основные закономерности развития и жизнедеятельности микробов и их роль в природе; является основой для других направлений), медицинскую (изучает патогенные для человека микробы, разрабатывает методы профилактики, диагностики и лечения болезней), ветеринарную, сельскохозяйственную (изучает роль микробов в почвообразовательных процессах, увеличение плодородия почвы и т.д.), техническую (изучает научные основы использования действия микробов в промышленности с целью создания полезных продуктов, разрабатывание методов предохранения различного сырья от порчи), водную (изучает микрофлору различных водоемов, питьевой воды, роль микробов 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 высокопродуктивных штаммов микроорганизмов (морозильная (-270^о), сушка, пересев). 

Основные этапы развития микробиологии 

1) Открытие  в 1676 г. Антонием ван Левенгуком; изготовление линз, увеличивающих в 200–300 раз. В книге «Тайны природы, открытые Антонием Левенгуком» описал и зарисовал многие микроорганизмы, 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. промышленности и с/х, господствующее в науке схоластическое направление препятствовали развитию естественных наук Þ долгое время наука о микробах носила описательный характер. Важное принципиальное значение имеют малоизвестные работы М.М. Тереховского (диссертация 1775 г.), он изучал влияние на микробы охлаждения и нагревания, действия различных хим. веществ; он считал, что микробы представляют собой особую группу живых существ, которые не способны самопроизвольно зарождаться.

2) Прогресс  промышленности в XIX в., вызвавший развитие техники и различных отраслей естествознания, обусловил развитие микробиологии, возросло ее практическое значение. Микробиология стала опытной наукой, изучающей роль «загадочных» организмов в природе и жизни человека. Появились более совершенные микроскопы. Луи Пастер (1822–1895) показал, что микробы различаются не только внешним видом, но и характером жизнедеятельности; они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах, на которых развиваются; он изучал различные виды брожения (спиртовое, маслянокислое), доказал существование анаэробных организмов, 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 питательные среды для выращивания микробов; это позволило разработать методы выделения (изолирования) микробов 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 микробов анилиновыми красителями. В 1905 – нобелевская премия.

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 микробами, 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 веществ. 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 микробов, а для др. нет). Бейеринк открыл клубеньковые бактерии. Они изучали микробы 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.

 

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 организмов, освобождает среду от токсичных в-в H₂S, CH₄ и др.) 3) Геохимические процессы (формирования месторождений нефти, Сu, железосодержащих руд, серы, фосфоритов). Место: Микробы 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 (1 мкм) – в 1г бактериальной массы – 10¹² бакт. клеток; 2) Быстрый обмен в-в через цитоплазматическую мембрану. Правило Рубмера: энергетический обмен клетки пропорционален поверхности клетки, а не объему. 3) Общие методы исследования и культивирования (микроскопические методы).

     III. Виды и размеры 

 

     IV. Распространение: Могут занимать любые экологические ниши, не связаны с ареалом: почва, вода, воздух.

 

Рост  микроорганизмов 

Рост  микробной клетки – это увеличение размера и массы одной особи  между двумя делениями. В результате обменных процессов с окружающей средой и внутриклеточного метаболизма  происходит рост и развитие организма. Конечная цель развития м/организма - размножение. Под ростом подразумевается не только рост отдельной клетки, но и большее увеличение числа клеток в результате размножения, т.е. рост культуры микроорганизмов.

Культура  представляет собой совокупность особей, которое занимает определенное жизненное пространство.

Культуру  называют чистой, если она представлена м/организиами одного вида.

Культуру, в которой содержится более чем  один вид микробов, называют смешанной  или гетерогенной.

Рост  микроорганизмов зависит в первую очередь от наличия воды: грибы способны расти на субстрате, содержащий 12% воды, бактериям требуется для роста более 20%.

По потребности  в воде для роста м/организмы  подразделяются на три группы: гидрофиты-влаголюбивые, мезофиты-средневлаголюбивые и ксерофиты-минимально потребляющие воду. Большинство бактерий являются гидрофитами.

В питательной  среде должны присутствовать все  элементы, из которых строится клетка, и в такой форме, которую микроорганизм  способен усваивать. В больших количествах необходимы макроэлементы: сера, фосфор, кислород и микроэлементы: цинк, никель, молибден и др.

Для роста  м/организмов требуется и ряд  дополнительных условий. микроорганизмы нуждаются:

     - в определенных концентрациях  некоторых хим. веществ, особенно  водородных ионов;

     - в совершенно определенном соотношении  разных ионов;

     - в поддержании определенного  окислительно-восстановительного потенциала  среды.

Некоторые требовательные м/организмы и мутанты  нуждаются кроме того, в отдельных  соединениях, которые сами синтезировать не могут. Такие необходимые дополнительные вещества называют факторами роста, их роль могут играть аминокислоты, витамины, пурины.