Мікробіологія - Конспект лекцій

Подождите немного. Документ загружается.

ДНІПРОПЕТРОВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ ТА ПРАВА

Н.П.Швидка

Мікробіологія

Конспект лекцій

для напряму підготовки

6.030510 «Товарознавство і торговельне підприємництво»

Дніпропетровськ

2007

Рецензент:

А.І.Вінніков, доктор біологічних наук, професор

Швидка Н.П.

Мікробіологія. Конспект лекцій.- Д.: ДУЕП, 2007.- 150 с.

Структура конспекту лекцій обумовлена послідовністю викладання

курсу „Мікробіологія”. Цей конспект лекцій має за мету створити надійну

базу знань для успішного вивчення методів дослідження сировини і

матеріалів.

У виданні розглянуто основні питання морфології та фізіології

мікроорганізмів, а також загальну характеристику основних

мікробіологічних показників якості харчових продуктів і методи їх

визначення.

Особливу увагу приділено основам санітарної мікробіології для

визначення якості товарів народного споживання і санітарного стану

навколишнього середовища з метою профілактики харчових захворювань

мікробної природи.

ЛЕКЦІЯ 1

ТЕМА: МОРФОЛОГІЯ ТА СИСТЕМАТИКА МІКРООРГАНІЗМІВ

Мета:вивчення морфології та систематики мікроорганізмів.

План

1. Мікробіологія як наука, її значення.

2. Мікроорганізми, їх місце у системі живих істот.

3. Класифікація мікроорганізмів.

4. Морфологічні властивості мікроорганізмів.

1. Мікробіологія як наука, її значення

Мікробіологія – наука, яка вивчає морфологію, фізіологію, екологію,

систематику мікроорганізмів, їх роль і значення в житті людини, тварин та

рослин. Крім того вона вивчає перетворення речовин в природі, інфекцію і

імунітет, збудників деяких інфекційних захворювань, мікробіологічні

процеси та інше.

Назва науки складається з трьох грецьких словосполучень: „мікрос” –

малий, „біос” – життя та „логос” – наука. Таким чином, мікробіологія

являється наукою про життя мікроскопічних істот – мікроорганізмів. До них

належать: бактерії, гриби та віруси.

Мікробіологія вміщує декілька самостійних дисциплін: загальну,

медичну, ветеринарну, сільськогосподарську, промислову та інші.

Загальна мікробіологія вивчає морфологію, фізіологію, генетику

мікроорганізмів, їх роль в перетворені речовин в природі, утворенні

біологічно активних сполук, що використовуються в різних галузях

народного господарства.

Промислова мікробіологія перетворилась в міцну виробничу силу. За

допомогою мікроорганізмів на виробництвах мікробіологічної промисловості

одержують продукти біологічного синтезу.

В середині 40-х років ХХ сторіччя використання живих істот, що

викликають процеси в виробництві біологічно активних сполук

(антибіотиків, ферментів, вітамінів, гармонів, амінокислот та інше) має назву

біотехнології.

Приведемо декілька прикладів використання мікроорганізмів в деяких

галузях.

Мікроорганізми – продуценти білка.

В останній час ефективно розвивається мікробіологічна промисловість.

Продукти біологічного синтезу мають велике значення, вносять відчутний

скарб в економіку багатьох країн. Сучасні підприємства біологічного синтезу

– це величезні промислові підприємства з високою культурою виробництва.

Продуцентами таких широко відомих антибіотиків, як пеніцилін,

стрептоміцин, тетрациклін та інші є плесняві гриби та актиноміцети.

Більшість ефективних антибіотиків (з широким спектром дії) одержано за

допомогою актиноміцетів.

2. Мікроорганізми, їх місце у системі живих істот

Мікроорганізми широко розповсюджені в природі. Академік

В.Л.Омельянський писав про мікроби: „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 мы дышим.”

Мікроорганізми були першими мешканцями на нашій планеті. Біля 3

млрд. років тому вони сформували мікробіосферу – найдавнішню оболонку

біосфери Землі. Біомаса таких істот перевищує сумарну біомасу рослин та

тварин. Накопичена органічна сполука має великий енергетичний потенціал,

оскільки з нього утворюються сховища нафти, газу, вугілля та інших

корисних копалин. Енергетика і в наш час здебільш визначає прогрес науки,

техніки, а також благополуччя мешкаючи на Землі. Мікроорганізми беруть

активну участь у перетворенні речовин. Вони підвищують плодоносність

ґрунту. Так, амоніфікатори розлагають білкові речовини. Продукти їх

життєдіяльності (аміак) окислюються нитрифіцирующими бактеріями

спочатку до азотистої, а потім до азотної кислоти. Солі азотної кислоти –

нітрати – засвоюються вищими рослинами. Мікроорганізми фіксують азот з

повітря, збагачують цим елементом грунт, що забезпечує підвищення

врожайності сільськогосподарських культур.

Мікроорганізми бувають корисними та шкідливими: деякі з них

розлагають засмуки рослин і тварин, очищуючі нашу Землю, інші після

проникнення до живого організму, викликають хвороби, що причиняють

велику шкоду людині, тваринам і рослинам. Мікроби являються не тільки

причиною інфекцій, а й засобом їх лікування. Всі вакцини – біологічні

препарати, що використовуються для профілактики захворювань, які

складаються з мікробів або продуктів їх життєдіяльності. Не випадково

засновник мікробіології Луї Пастер писав: „Микробы – бесконечно малые

существа, играющие в природе бесконечно большую роль”.

3.Класифікація мікроорганізмів

в основу мікробіології покладена класифікація. До недавнього часу всі

живі істоти клітинного складу в залежності від взаємозв’язку ядра та органом

з цитоплазмою, складу клітинної стінки та інших ознак розподіляють на дві

групи: прокаріоти і евкаріоти. Необхідно, перш за все, усвідомити різницю

між прокаріотами ( доядерними організмами, роль ядерного апарату в яких

виконує нуклеотид), еукаріотами (мікроорганізмами, в яких чітко виділене

ядро з ядерцем).

Для означення мікроорганізмів прийнята бінарна номенклатура, яка

включає в себе назву роду та виду.

Система класифікації мікроорганізмів:

Вид Род Сімейство Порядок Клас

Відділ Царство

Вид – це сукупність популяцій, які мають загальне походження та

генотип, а також морфологічні, фізіологічні та інші ознаки, що здатні в

окремих умовах викликати однакові процеси.

Культура – мікроорганізми, що одержані від (тваринного) людини,

тварини, рослини або субстрата зовнішнього середовища і вирощені на

поживному середовищі. Чисті культури складаються з особів одного виду,

змішані уявляють собою накопичення клітин різних видів.

Штам – це культура одного й того ж виду, що виділена з різних

середовищ і відрізняється незначними змінами властивостей (неоднакова

біохімічна активність, чутливість до лікарських речовин і таке інше.

Наприклад, кишкова паличка, що виділена від крупного рогатого скота і така

ж паличка виділена від свиней, можуть бути різними штамами).

Клон – культура мікроорганізмів, що виділена з одної клітини.

Мікроорганізми розподіляють на декілька окремих класів:

– бактерії:

– мікроскопічні гриби;

– дріжджі;

– ультрамікроби.

Систематика бактерій – складна проблема. Нема єдиної класифікації,

яка б відображала еволюційний розвиток окремих видів бактерій. Положення

багатьох бактерій в системі організмів ще точно не встановлено.

4. Морфологічні властивості мікроорганізмів

Мікроби – це одноклітинні безхлорофільні організми прокаріотичного

типу. За формою розрізнюють коло видні, палочковидні та ізвитні мікроби.

Це було початком розвитку морфологічного періоду в мікробіології. Свої

спостереження голандський вчений Левенгук описав в роботі під назвою

„Тайны природы, открытые Антики ван Левгуком” (1695).

Коловидні (кокові) мікроби за формою нагадують коло, але бувають

овальні, плоскі, односторонні, вогнуті або злегка витягнуті. Коловидні

форми з’являються у разі розділення клітин в одній, двох, трьох

взаємоперпендикулярних або різних площинах. При розділенні клітин в

одній площині клітині можуть розподілятися попарно, в зв’язку з чим такі

форми мають пару діплококов. Якщо розділення має місце в одній площині

та клітини з’єднані між собою у виді ланцюгів, - це стрептококи.

Розгалужене розподілення клітин або утворення скопищ має місце при

розподіленні коків в різних площинах; такі форми мають назву стафілококи.

Паличковидні бактерії уявляють собою окремі палички,звязані між

собою в лінії або системи. Серед паличковидних форм, що образують спори,

розподіляють бацили та клостридії. Бацили – аероби. Клостридії – анаероби.

Палички, як і коки, розташовуються попарно або ланцюгами.

Ізвиті форми мікробів визначають не тільки по довжині та діаметру,

але й по кількості завитків. Вібріони нагадують по формі кому. Спіріли –

ізвиті форми, які образують до 3-5 завитків. Спірохети – тонкі довгі ізвиті

форми з кількома завитками.

Їх розміри визначаються в мікрометрах (мкм) (10

-6

м за системою СІ).

Діаметр коловидних форм 0,7-1,2 мкм; довжина паличковидних 1,6-10 мкм,

ширина 0,3-1мкм. Віруси мають ще менші розміри. Їх розміри визначають у

нанометрах (1 нм = 10

-9

м). Нитчасті форми мікробів досягають довжини в

декілька десятків мікрометрів. Для того щоб уявити розміри цих істот,

достатньо сказати, що в одній краплі води може вміститися декілька

мільйонів або міліардів мікробів.

Розміри деяких мікробів, мкм

Мікроби Довжина Ширина

Картопляна бацила 3,0-10,0 0,7-1,0

Ацидофільна

бактерія

4,0-9,0 0,6-0,9

Туберкульозні

бактерії

2,4-4,0 0,3-0,5

Стафілококи 0,9 0,9

Контрольні питання

1. Що вивчає мікробіологія?

2. З яких словосполучень складається назва науки „мікробіологія”?

3. Які самостійні дисципліни входять до складу мікробіології?

4. Мікроорганізми як живі істоти.

5. Класифікація мікробів.

6. Основні класи мікроорганізмів.

7. Морфологічні властивості мікробів.

ЛЕКЦІЯ 2.ТЕМА: ФІЗІОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ

Мета:вивчення фізіологічних властивостей мікроорганізмів та обміну

Речовин у мікробній клітині.

План

1. Фізіологічні властивості мікроорганізмів

2. Хімічний склад мікробної клітини

3. Обмін речовин у мікробів

4. Засоби біологічного окислення, що використовують мікроорганізми

1,Фізіологічні властивості мікроорганізмів.

Процеси, збудниками яких являються мікроорганізми, люди знали і

використовували з давніх давен. Вони навчились виготовляти виноградне

вино, квас, кумис, кисле молоко, сир та інші продукти.

Так більш ніж 2000 років назад в Індії і Китаї володіли мистецтвом

лікування деяких хвороб. В той час щеплення проти оспи робили приблизно

так, як в наш час. Матеріали для щеплення використовували розтерті стінки

пустул, в котрих вміщувався збудник захворювання.

Фізіологія – наука, яка вивчає обмін речовин, процеси харчування, тип

дихання мікроорганізмів, їх зв’язок з навколишнім середовищем.

Враховуючи оптимальні умови існування кожного виду

мікроорганізмів можна цілеспрямовано регулювати їхню життєдіяльність,

тобто створювати справжні умови для їх існування (коли це необхідно), і,

навпаки, - гальмувати або зовсім припиняти їх розвиток, продовжуючи тим

самим термін зберігання харчових продуктів.

Харчові речовини, які надходять у клітину, використовуються для

побудови складових структур (конструктивний обмін) та забезпечення

клітини енергією (енергетичний обмін).

Процеси асиміляції й дисиміляції складають обмін речовин у цілому.

Надходження речовин в клітину та виділення продуктів обміну в

оточуюче середовище проходять у мікроорганізмів через всю поверхню тіла.

Завдяки величезній поверхні клітини порівняно з її об’ємом мікроорганізму

обумовлюється дуже активний обмін речовин. Надходження питомих

речовин у клітину складний та недостатньо ще вивчений процес. Можливість

проникнення речовин із зовні в клітину обумовлена багатьма факторами

здатністю розчинятися в компонентах цитоплазматичної мембрани або

вступати з ними в хімічну взаємодію, концентрацією речовин в клітині,

електричним зарядом клітини та інше.

Найбільш відомі два засоби проникнення речовин в клітину: осмос та

адсорбція (специфічний перенос). Активна роль в цих процесах належить

цитоплазматичній мембрані.

Осмос представляє собою дифузію речовин в розчинах через

напівпровідну перепонку (мембрану).

Відомо, що через такі мембрани можуть дифундувати речовини, які

знаходяться в стані розчину. Виникає осмос під дією різниці осматичного

тиску в розчинах по обидві сторони напівпровідної мембрани.

Цитоплазматична мембрана є осматичним бар’єром, який регулює

потрапляння до клітини та вихід з неї розчинених речовин. Білки та

крохмаль, що не розчинюються водою, утворюють колоїдні розчини, які

можуть бути засвоєні клітиною. Вони проникають до неї лише після

розщеплення на більш прості речовини (вуглекислий газ та воду).

Таким чином при осматичному проникненні питомих речовин до

клітини двигомою силою є різниця осматичних тисків між середовищем та

клітиною.

1. Хімічний склад мікробної клітини

Вода складає основну масу мікробної клітини в капсульних бактеріях її

більше, в бацилах – менше. Кількість води у мікробних клітинах в

середньому коливається від 75 до 85 відсотків (%). В ущільненні цитоплазми

мікробної клітини вода знаходиться в зв’язаному стані, у вегетативній формі

– у вільному стані. Зв’язана вода обумовлює більш високий склад кальцію та

магнію. В такому середовищі білки не коагулюють, що підвищує їх стійкість

до високих температур. Зв’зана вода входить до складу молекул білків,

вуглеводів, жирів та інших сполук. Вільна вода являється середовищем, в

якому відбувається рух іонів та електричних зарядів. За участю води

відбуваються біохімічні та фізіологічні процеси в клітині. Зменшення її веде

до затримки життєдіяльності (анабіоз), зневожування клітини веде до

загибелі вегетативних форм. Отже, вода – один з головних компонентів. З

котрим пов’язана життєдіяльність мікробної клітини.

Сухої речовини в мікробній клітині вміщується в середньому 15-25%

(органічні зєднання і зальні елементи). Органічні з’єднання представлені

білками, нуклеїновими кислотами, вуглеводами, ліпідами. До їх складу

належать: вуглець (45-55%), кисень (30-40%), азот (8-10%), водень (6-8%),

що складають 90-97% сухої речовини.

Білки серед органічних речовин займають перше місце: в тім

потогенних мікробів їх кількість складає більш половини сухої речовини, у

інших мікробів – досягає 80%. Вміст білків залежить від виду мікроба і

складу поживного середовища. Такі речовини, як актигени, токсини,

ферменти уявляють собою білки, що вказують на велике значення їх в житті

мікробної клітини. Розділяють прості білки або протеїни, та складні або

протеїди. Протеїди при гідролізі дають амінокислоти. В білках патогенних

мікроорганізмів вміщуються дев’ять амінокислот: лізін, аргінін, гістідін,

триптофан, тірозін, валін, фенілаланін та лейцин. До складу інших мікробів

вміщується біля 15-20 амінокислот. Протеїди – комплекси простих білків

(протеїнів) з небілковими групами. При зєднанні протеїнів з нуклеїновою