Значение микроорганизмов в природе и жизни человека
Повсеместное распространение, быстрое размножение и особенности
метаболизма микроорганизмов накладывают отпечаток на жизнь всей
планеты.
Процессы, в которых принимают участие микроорганизмы, прежде
всего, являются определяющими и необходимыми звеньями круговорота
таких элементов, как углерод, азот, сера, фосфор, а также других биоген-
ных элементов. Без микроорганизмов приостановился бы круговорот
веществ в природе и жизнь на Земле стала бы невозможной.
Микроорганизмы первыми поселяются на материнской горной породе
и обусловливают почвообразовательные процессы. Образуя в результате
жизнедеятельности минеральные и органические кислоты, микроорга-
низмы ускоряют растворение и выветривание горных пород, вовлечение
освобожденных минералов в биологический круговорот.


кроорганиз-
мы участвуют и в образовании гумуса, определяющего основное свойст-
во почвы – плодородие. Кроме того, жизнедеятельность микроорганиз-
мов обеспечивает доступность гумуса для растений.
Особую роль в формировании и поддержании плодородия почвы иг-
рают бактерии, участвующие в круговороте азота в природе. Это азот-
фиксирующие бактерии, которые превращают недоступный для расте-
ний молекулярный азот атмосферного воздуха в связанный, обогащая
тем самым почву соединениями азота. Немаловажным этапом кругово-
рота азота в природе является возвращение минерального азота в атмо-
сферу, которое осуществляют денитрифицирующие бактерии в процессе
нитратного (анаэробного) дыхания. Если бы этот цикл не был замкнут,
то окисленные формы азота вымывались бы из почвы в моря и океаны,
оставаясь в них недоступными для растений. Кроме того, образующиеся
в процессе денитрификации оксиды азота участвуют в поддержании озо-
нового слоя планеты.
Многие микроорганизмы образуют в процессе метаболизма и выде-
ляют во внешнюю среду различные органические и неорганические ки-
слоты, под действием которых водонерастворимые соли переходят в рас-
творимую форму, в результате чего улучшается питание растений.
Микроорганизмы-редуценты – «санитары» природы. Они осуществ-
ляют разложение растительных и животных остатков и превращают их в
минеральные вещества.

нерализация органических веществ имеет
большое значение, так как при этом необходимые зеленым растениям
элементы переходят из недоступной для них формы в доступную. Кроме
того, микроорганизмы способны осуществлять деградацию отдельных
искусственно синтезированных человеком органических веществ (ксено-
биотиков) – пестицидов, гербицидов, поверхностно-активных веществ,
составляющих упаковочных материалов, нафталина, толуолов и др. Если
бы это не происходило, ксенобиотики бесконтрольно накапливались бы
в окружающей среде, загрязняя ее.
Микроорганизмы принимают активное участие в биологическом са-
моочищении водоемов, выполняя функцию по обезвреживанию и окис-
лительной переработке поступающих в водоем загрязняющих веществ.
Широко используются микроорганизмы и в системах биологической
очистки сточных вод. Биологическая очистка сточных вод производится
на полях орошения и полях фильтрации, куда поступают подлежащие
очистке воды. Просачиваясь через слои почвы, они подвергаются окис-
лительному воздействию целого комплекса почвенных микроорганиз-
мов, в результате чего содержащиеся органические вещества полностью
минерализуются. В настоящее время в связи с высоким уровнем разви-
тия промышленности и огромным количеством образующихся сточных
вод создаются специальные сооружения аэробной биологической очист-
ки – биотенки, биофильтры и аэротенки.
Человек с древних времен интуитивно использовал уникальные осо-
бенности микроорганизмов, даже не подозревая об этом.

давних пор
процессы брожения применялись при приготовлении теста для хлеба,
пива, вина, уксуса, кисломолочных продуктов, росяной мочке льна.
Только в настоящее время стало известно, что все эти процессы проис-
ходят при участии определенных микроорганизмов, которые присутст-
вуют на используемых для брожения субстратах.
Изучение биосинтетической деятельности микроорганизмов позволи-
ло установить их способность к синтезу самых разнообразных соедине-
ний, имеющих большое народнохозяйственное значение. В настоящее
время с помощью микроорганизмов в промышленных масштабах полу-
чают микробный белок, аминокислоты (глутаминовую, треонин, лизин,
пролин, глутамин), витамины (В12, рибофлавин), ферменты (амилазы,
пектиназы, протеазы, целлюлазы, липазы, изомеразы, трипсины, стрепто-
киназы, диастазы), интерферон, инсулин, гормон роста человека, органи-
ческие кислоты (лимонную, молочную, масляную, уксусную, глюконо-
вую), этанол, глицерин, ацетон, бутанол, пропанол, бутандиол, полиса-
хариды (декстраны, ксантаны, пуллулан, альгинаты), средства защиты
растений, антибиотики, стероиды, каротиноиды, рибонуклеотиды, корти-
зон, преднизолон, гидрокортизон и другие ценные продукты.
Достижения микробиологии находят практическое применение в ме-
таллургии для извлечения различных металлов из руд.

пример, уже
реализован способ микробиологического выщелачивания меди из суль-
фидной руды халькопирита. В перспективе возможно использование
микроорганизмов для получения цветных и редких металлов – золота,
свинца, германия, лития и др.
Особо следует отметить, что микробиология внедрилась в такие тра-
диционно небиологические производства, как получение энергетическо-
го сырья (биогаз метан), добыча нефти, что вносит существенный вклад
в решение топливно-энергетической проблемы. Микроорганизмы спо-
собны повышать прочность бетона. Установлено, что при добавлении на
тонну бетона нескольких килограммов биомассы микроорганизмов по-
вышается прочность и пластичность строительного материала.
Успехи в области микробиологии открыли новые возможности в про-
филактике и лечении многих инфекционных заболеваний, в борьбе с ко-
торыми ранее медицина была бессильна. За сравнительно небольшой пе-
риод времени почти полностью ликвидированы такие заболевания, как
чума, оспа, холера, малярия, являющиеся в прошлом бичом человечест-
ва. В настоящее время внимание микробиологов сосредоточено на про-
блеме злокачественных опухолей, птичьего гриппа и синдроме приобре-
тенного иммунодефицита. Изучение свойств патогенных микроорганиз-
мов позволило получать в промышленных масштабах вакцины, сыворот-
ки и другие лечебные препараты.
Таким образом, микробиология вносит существенный вклад в реше-
ние многих практических задач, проблем здравоохранения и сельского
хозяйства, способствует развитию определенных отраслей промышлен-
ности.
Следует отметить, что еще имеются большие возможности, основан-
ные на применении микроорганизмов, для расширения и совершенство-
вания биотехнологических процессов.

шение таких актуальных про-
блем, как обеспечение человечества продуктами питания, возобновление
энергетических ресурсов, охрана окружающей среды, так или иначе бу-
дет связано с использованием микроорганизмов.

Чашечный метод

Чашечный метод является одним из первых количественных методов в истории микробиологии. Перед посевом исследуемый образец разводят стерильной водопроводной водой. Для этого 1 г полуфабриката размешивают в стерильном сосуде (фарфоровая чашечка, химический стаканчик) с 9 мл стерильной воды и переносят в стерильную пробирку. После тщательного размешивания 1 мл исходного разведения (1: 10) переносят, стерильной пипеткой в следующую пробирку с 9 мл стерильной воды (1: 100) и т. д. до разведения 105-108

Выбор степени разведения зависит от предполагаемой обсемененное продукта и цели анализа. Нужно, чтобы на чашках вырастало не менее 10 и не более 300 колоний. Посев производят из выбранного разведения (обычно 104-107) или путем глубинной заливки (для учета общего количества молочнокислых бактерий), или поверхностным посевом (для учета только дрожжей). В первом случае 1 мл суспензии вносят в стерильную чашку Петри и заливают 10 мл расплавленного сусло-агара (12% СВ) с мелом. Путем осторожного покачивания чашки среда перемешивается с микробной суспензией.


После застывания агара чашки переворачивают вверх дном (чтобы конденсационная вода не скапливалась на поверхности агара и не дала роста микроорганизмов в виде сплошного газона). Выращивают чашки при оптимальной для данного вида бактерий температуре (30-35°С) в течение 48 ч. Выросшие колонии молочнокислых бактерий учитывают по зонам растворения мела вокруг колоний.

При поверхностном посеве чашки Петри предварительно заливают 10-15 мл сусло-агара (8% СВ) без мела. После застывания агаровой пластинки ее подсушивают в термостате. Затем наносят на поверхность среды 0,1 мл исследуемой суспензии и распределяют по всей площади стерильным шпателем Дригальского. Рекомендуется растирать пробу в течение 1 мин, чтобы на шпателе не осталось посевного материала. Затем чашки также переворачивают вверх дном и выращивают в термостате двое суток при 30°С.

Подсчитав количество выросших колоний на чашке Петри, делают пересчет количества микробов в 1 мл среды, учитывая разведение образца. Обычно посевы делают параллельно на 2 чашки Петри, а затем выводят среднеарифметическое.


Для подсчета выросших колоний можно использовать счетные пластинки Вольфлюгеля или электрические счетчики. Колонии подсчитывают через увеличительное стекло. Каждая колония регистрируется автоматически, когда к ней прикасаются электрической иглой.

Чашечный метод в отличие от прямого подсчета клеток позволяет учитывать только живые, неослабленные клетки микробов. Он имеет ряд принципиальных ошибок: нет уверенности, что выросшие колонии образуются во всех случаях из одной клетки; микроорганизмы неравномерно распределены во взвеси и дают сплошной рост на отдельных участках чашки Петри; не каждая живая клетка способна дать рост колонии; не существует универсальной среды, на которой росли бы все группы микроорганизмов, находящиеся в образце.

Кроме того, чашечный (метод достаточно трудоемкий, громоздкий и дорогостоящий. При массовых анализах он требует много стерильной посуды, питательных сред, времени на подготовку и выполнение анализов. Для получения результатов анализа нужно не менее 48 ч.

Источник: megalektsii.ru

Болезнетворные бактерии

Среди бактерий есть также немало паразитических видов, которые поселяясь в организме человека, растений и животных, провоцируют развитие разнообразных заболеваний. От больного в другой организм бактерии могут проникать вместе с едой, водой, воздухом, через покровы тела. Самый распространенный путь проникновения бактерий в организм человека – воздушно-капельный.

Болезнетворные бактерии могут переносить и кровососущие насекомые. Так, возбудителя чумы переносят блохи, а сыпного тифа – вши.


У человека бактерии вызывают такие заболевания, как ангину, дифтерию, туберкулез, тиф, дизентерию, холеру, и много других, у животных – бруцеллез, сибирскую язву, т.д. Бактериальные заболевания лечат с помощью антибиотиков и других лекарственных средств.

Бактерии широко используются в хозяйстве человека. Так, с древних времен человек применяет способность некоторых бактерий вызывать брожение для получения определенных продуктов: молочнокислой продукции (йогуртов, сыров, кефира), масляной и уксусной кислот, т.д. Без бактерий невозможно дубление кожи и изготовление льняного волокна.

Применяют определенные группы бактерий и в микробиологической промышленности для получения антибиотиков, витаминов и некоторых других веществ. В сельском хозяйстве их используют для силосования зеленых кормов.

Одна из важных проблем современности – это очищение сточных вод. В очистных сооружениях используют бактерии, которые разлагают органические остатки. Кроме того, изучая численность и видовой состав бактерий в воде можно определить степень загрязненности водоемов. С помощью некоторых бактерий человек борется с кровососущими животными, вредителями сельского и лесного хозяйства. Изобретены специальные бактериальные препараты, которые поражают только определенные виды вредных бактерий.


Бактерии могут наносить вред хозяйственной деятельности человека, к примеру, портить продукты питания. При этом бактерии вырабатывают ядовитые вещества, которые могут отравить организм человека или животного, если они будут употреблять в пищу испорченные продукты. Например, палочка ботулизма может развиваться в консервированных мясных и растительных продуктах, рыбе, колбасе, если при консервировании не придерживаться строгих правил технологического процесса. Чтобы полностью избавиться от бактерий в пищевых продуктах, предназначенных для длительного хранения, их стерилизуют либо пастеризуют

Источник: zen.yandex.ru

Болезнетворные бактерии

Среди бактерий есть также немало паразитических видов, которые поселяясь в организме человека, растений и животных, провоцируют развитие разнообразных заболеваний. От больного в другой организм бактерии могут проникать вместе с едой, водой, воздухом, через покровы тела. Самый распространенный путь проникновения бактерий в организм человека – воздушно-капельный.

Болезнетворные бактерии могут переносить и кровососущие насекомые. Так, возбудителя чумы переносят блохи, а сыпного тифа – вши.

У человека бактерии вызывают такие заболевания, как ангину, дифтерию, туберкулез, тиф, дизентерию, холеру, и много других, у животных – бруцеллез, сибирскую язву, т.д. Бактериальные заболевания лечат с помощью антибиотиков и других лекарственных средств.


Бактерии широко используются в хозяйстве человека. Так, с древних времен человек применяет способность некоторых бактерий вызывать брожение для получения определенных продуктов: молочнокислой продукции (йогуртов, сыров, кефира), масляной и уксусной кислот, т.д. Без бактерий невозможно дубление кожи и изготовление льняного волокна.

Применяют определенные группы бактерий и в микробиологической промышленности для получения антибиотиков, витаминов и некоторых других веществ. В сельском хозяйстве их используют для силосования зеленых кормов.

Одна из важных проблем современности – это очищение сточных вод. В очистных сооружениях используют бактерии, которые разлагают органические остатки. Кроме того, изучая численность и видовой состав бактерий в воде можно определить степень загрязненности водоемов. С помощью некоторых бактерий человек борется с кровососущими животными, вредителями сельского и лесного хозяйства. Изобретены специальные бактериальные препараты, которые поражают только определенные виды вредных бактерий.

Бактерии могут наносить вред хозяйственной деятельности человека, к примеру, портить продукты питания. При этом бактерии вырабатывают ядовитые вещества, которые могут отравить организм человека или животного, если они будут употреблять в пищу испорченные продукты. Например, палочка ботулизма может развиваться в консервированных мясных и растительных продуктах, рыбе, колбасе, если при консервировании не придерживаться строгих правил технологического процесса. Чтобы полностью избавиться от бактерий в пищевых продуктах, предназначенных для длительного хранения, их стерилизуют либо пастеризуют

Источник: zen.yandex.ru

Предмет и задачи микробиологии

1. Микробиология – наука о жизни микробов.

2. Роль микроорганизмов в природе и жизни человека. Микробиология – основа биотехнологии.

3. Краткий исторический очерк развития микробиологии.

 

1. Микробиология – наука о жизни микробов

Термин «микробиология» впервые был предложен Ж. Дюкло. Происходит он от греческих слов – микрос(малый), БИОС(жизнь), логос(учение). Микробиология – наука о мельчайших живых существах, их строении, физиологии, биохимии, росте, развитии, наследственности и изменчивости, а также их взаимоотношении с высшими организмами и неживой природой.

В настоящее время микробиология по уровню теоретических и прикладных исследований занимает ведущее место в биологии.

Микроорганизмы относят к третьему царству живых существ — протистам. Это в основном одноклеточные, слабо дифференцированные организмы, среди которых различают эукариоты, имеющие обособленное ядро (простейшие, водоросли, грибы) и прокариоты – не имеющие обособленного ядра (бактерии, сине-зеленые водоросли или цианобактерии, актиномицеты, риккетсии).

Вирусы, как неклеточные организмы, иногда относят к прокариотам, но чаще выделяют как самостоятельную группу организмов (рис.1).

Таким образом, по морфологии микроорганизмы представляют разнообразную группу. Однако существует ряд признаков и общих черт, которые позволяют объединить эти организмы:

1. Малые размеры – от нескольких десятков микрон до сотых долей микрона. Например, 1 г бактериальной культуры содержит 10бактериальных клеток.

2. Простата строения.

3. Широкое распространение в природе. Они поистине вездесущи: в воде, почве, воздухе, горячих источниках, нефтяных скважинах, атомных реакторах, организмах животных и т.д.

4. Высокая скорость адаптации за счет сильно выраженной метаболической изменчивости (особенность)

5. Высокая интенсивность обмена веществ. Пищи потребляют в 20 раз больше веса своего тела. Это связано с высокой активностью ферментных систем и большой площадью соприкосновения их тел с субстратом.

6. Высокая скорость размножения. Если бы 1 бактериальная клетка беспрепятственно делилась, то через 48 часов образовалась бы биомасса в 4000 раз больше массы Земли.

7. Общность культивирования и методов исследования.

 

В ПРИРОДЕ:

1. Биологическое выветривание горных пород (наряду с физическим и химическим) сыграло важную роль в становлении круговорота биогенных элементов (С, N, P, S), создавая тем самым условия для возникновения и развития высокоорганизованных организмов. Именно микроорганизмы способствовали формированию нового природного тела – почвы, которая явилась субстратом для всех наземных растений, и которая сыграла и играет большую роль в эволюции всех организмов.



2. Микроорганизмы преобразовали не только литосферу и гидросферу, но и атмосферу, которая стала более благоприятной для развития жизни. Они связали токсические соединения: NH4 (аммоний), H2 S(серо-водород), CO(угарный газ, оксид углерода) , CH4(метан) . В результате деятельности динитрофицирующих бактерий в атмосферу поступает значительное количество оксидов азота, которые поддерживают озоновый экран планеты.

3. Оказали прямое влияние на развитие живых систем через симбиоз прокариотических и эукариотических клеток (рис.2 . Симбиотическая теория образования эукариот). http://biotriton.narod.ru/text/smbgenes.htm

4. Микроорганизмы – важнейшее звено биогеоценозов. Они редуценты.

5. Симбиоз клубеньковых бактерий с высшими растениями обеспечивает накопление в почве минерального азота, который является важнейшим органогеном. Большой вклад в этот процесс вносят и свободно живущие азотофиксаторы.

6. Микроорганизмы вступили в симбиоз с животными. Они выполняют важную функцию при переваривании пищи (особенно клетчатки). В организме человека обитает около 400 видов бактерий (главный терапевт г. Москвы).

7. Играют важную роль в образовании природных ископаемых: нефти, газа, торфа, меди, марганца, железа, серы и др., которые во многом предопределили социальную эволюцию человека.

8. Микроорганизмы – ограничивающий фактор размножения других организмов (болезни).

 

В ЖИЗНИ ЧЕЛОВЕКА. МИКРОБИОЛОГИЯ – ОСНОВА БИОТЕХНОЛОГИИ

Биотехнология – это наука и отрасль промышленности, использующая живые организмы и биологические процессы в производстве.

На основе применения знаний и методов биохимии, микробиологии, генетики и химической техники биотехнология позволяет извлекать выгоду в технологических процессах из свойств микроорганизмов и клеточных культур.

1. Сельское хозяйство.

Животноводство: белок, аминокислоты, витамины, гормоны, синтетические вакцины, бактериальные и вирусные препараты (для лечения) — микроорганизмы; новые породы животных – генная инженерия.

Растениеводство: бактериальные удобрения (для фиксации N), биологические средства защиты от вредителей и болезней, борьба с сорняками – микроорганизмы. Клонирование и селекция новых сортов растений из клеточных и тканевых культур. Получение безвирусных сортов, выращивание искусственных «семян» – генная инженерия.

2. Здравоохранение:антибиотики, вакцины, инсулин, интерферон, гормоны роста человека – микробиология. Получение моноклональных антител (диагностический и лечебный препарат) – генная инженерия.

Источник: studopedia.su

Значение микроорганизмов в природе и жизни человека

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.