Микробиология. Мир микроорганизмов

В пищевой  промышленности наиболее широко используют два вида дрожжей рода Saccharomyces: Sacch. cerevisiae и Sacch. ellipsoi-deus, или Sacch. vini.

Сахаромицес церевизиа (Sacch. cerevisiae) имеют круглую  или овальную форму клетки. Их используют для получения этилового спирта, а также в пивоварении, квасоварении, хлебопечении Каждое производство использует свои специфические расы дрожжей, дающие возможность получить конечный продукт с заданными свойствами. 

Размножение дрожжей 

Размножаются  дрожжи почкованием, лишь немногие размножаются делением клетки.

Процесс почкования состоит в том, что  на клетке появляется бугорок (иногда их несколько), который постепенно увеличивается в размерах. Этот бугорок называют почкой. По мере роста почки между ней и производящей клеткой образуется перетяжка. Канал, соединяющий вновь формирующуюся дочернюю клетку со старой, материнской, клеткой, постепенно сужается и, наконец, молодая клетка отшнуровывается (отделяется). При благоприятных условиях этот процесс длится около двух часов.

Почкованию  предшествует ряд последовательно  протекающих в клетке биохимических  процессов; происходит деление ядра, и одно из образовавшихся ядер вместе с частью цитоплазмы и другими клеточными элементами переходит в молодую клетку. 

После завершения процесса почкования молодая клетка часто не отделяется от материнской, а остается на ней. Почкующиеся клетки обычно образуют не одну, а несколько  почек.

Вместе  с этим может начаться почкование и молодых клеток. Так постепенно образуются скопления из многих соединенных  между собой клеток, называемые сростками  почкования. В некоторых случаях, особенно на поверхности жидких сред, где клетки дрожжей всегда бывают более вытянуты, такие сростки почкования напоминают мицелий плесневых грибов. Однако это ложный мицелий, представляющий собой тонкую пленку, которая легко разрушается при взбалтывании жидкости. Только отдельные дикие (обитающие в природных условиях) так называемые пленчатые дрожжи образуют на поверхности жидкостей более или менее толстые морщинистые пленки, прочно удерживающиеся при взбалтывании. Такие дрожжи нередко вызывают порчу вина, пива, квашеных овощей.

При неблагоприятных  условиях почкование дрожжей замедляется или совсем приостанавливается, а некоторые клетки переходят в состояние покоя.

Покоящиеся  клетки (артроспоры) отличаются толстой  и плотной, большей частью двухслойной  оболочкой, а также значительным содержанием запасных веществ, например жира и гликогена. Они более устойчивы, чем вегетативные клетки, к повышенной температуре и высушиванию.

Попадая в благоприятные условия развития, покоящиеся клетки почкуются, как и  обычные вегетативные клетки.

Помимо  почкования многие дрожжи размножаются также с помощью спор. Споры образуются внутри клетки и находятся в ней, как в сумке, что и позволяет относить их к сумчатым грибам (аскомицетам). Число спор в клетке разных видов дрожжей различно. Их может быть две, четыре, а иногда восемь и даже двенадцать.

Споры большинства  дрожжей округлые или овальные, но у некоторых видов — игловидные, шляповидные, У многих на поверхности  спор имеются различные образования  типа выростов, бородавок, ободков и  др.Образование спор у дрожжей  может происходить бесполым и половым путями. При бесполом образовании спор ядро клетки делится на столько частей, сколько образуется спор у данного вида дрожжей. Каждое новое ядро окружается цитоплазмой и покрывается оболочкой. Образованию спор половым путем предшествует слияние (копуляция) клеток. У некоторых дрожжей копулируют прорастающие споры.

Споры дрожжей  несколько более устойчивы к  вредным воздействиям, чем вегетативные дрожжевые клетки, но менее стойки по сравнению с бактериальными спорами. Попав в благоприятные условия, споры прорастают в клетки.

У многих так называемых культурных дрожжей, т. е. культивируемых человеком для  производственно-хозяйственных целей, способность к спорообразованию в значительной степени ослаблена, а иногда полностью утрачена (аспорогенные расы).

Такие дрожжи можно вернуть к спорообразованию только принудительным путем. Для этого молодую культуру дрожжей переводят из условий обильного питания в условия голодания. При благоприятной аэрации и температуре дрожжи образуют споры.

Дрожжи, способные к спорообразованию, нередко называют истинными дрожжами, а не образующие спор (аспорогенные) — ложными дрожжами, или дрожжеподобными организмами. 

Строение  клетки эукариотов 

Цитоплазма – коллоидный р-р аминокислот, углеводов, минеральных 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 2^х несмешивающихся между собой фаз: водной (цитоплазма со всеми переходами) и мембранной сис-мой (относительно жидкая, липопротеиновая фаза, которая пронизывает всю цитоплазму). 

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 питательными 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). 

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. В благоприятных условиях споры набухают вследствие поглощения воды и прорастают в вегетативные клетки, происходит растворение или разрыв внешней 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). 

Грамположительные и грамотрицательные бактерии 

По строению клет. стенки и содержанию гликопептида бактерии делятся на грам+ и грам – (обеспечиваются)

Классификация бактерий 

ВидÞродÞсемействоÞпорядокÞкласс. 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 t^o, 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 внеклеточных 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) выщелачивание металлов 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. 

Вирусы 

Группа  микробов, не имеющих клеточной структуры, отсутствуют ядро, цитоплазма и оболочка; открыты в 1892 г. Д.И. Ивановским. Размеры очень 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 клеточного строения (внеклеточная 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) внутриклеточное 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 (самый передовой метод) Þ создание противовирусных вакцин.

Список  литературы: 
 

1. Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология 

2. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология 

3. Шлегель Г. Общая микробиология 

4. Чачина С.Б. Лекции по микробиологии и биотехнологии 

5. http://micro-biolog.ru/