Шпаргалка

1. Предмет и задачи микробиологии.

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

3. 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 орг-ов, освобождает среду от токсичных в-в H₂S, CH₄ и др.) 3) Геохимические процессы (формирования месторождений нефти, Сu, железосодержащих руд, серы, фосфоритов). Место: М/о 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) Protista (простейшие – 900 млн. лет) 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 (1мкм) – в 1г бактериальной массы – 10¹² бакт. клеток; 2) Быстрый обмен в-в через цитоплазматическую мембрану. Правило Рубмера: энергетический обмен клетки пропорционален пов-ти 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.

2. Основные этапы развития микробиологии.

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

2) Прогресс пром-ти в XIX в., вызвавший развитие техники и разл. отраслей естествознания, обусловил развитие микробиологии, возросло ее практическое значение. Она стала опытной наукой, изучающей роль «загадочных» орг-ов в природе и жизни человека. Появились более совершенные микроскопы. Луи Пастер (1822-1895) показал, что м/о различаются не только внешним видом, но и хар-ром жизнедеятельности; они вызывают разнообразные хим. превращения в субстратах, на которых развиваются; он изучал разл. виды брожения (спиртовое, маслянокислое), доказал существование анаэробных орг-ов, 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 пит. среды для выращивания м/о; это позволило разработать методы выделения (изолирования) м/о 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 м/о 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 м/о, 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 в-в. 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 м/о, а для др. нет). Бейеринк открыл клубеньковые бактерии. Они изучали м/о 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.

4. Строение клеток прокариотов и эукариотов; архебактерии

Архебактерии не относятся ни к прокариотам, ни к эукариотам: нет муреинового слоя: другой способ фиксации углекислоты (Z.B. метанобразующие, галобактерии, сероокисляющие, серовосстанавливающие бактерии).

5. Простейшие (protozoa).

Оформленное ядро, органеллы (эндоплазм. сеть, митохондрии, лизосомы, аппарат Гольджи и т.д.) Размеры 100 мкм; не имеют тв. клет. стеоболочку, она эластична, не содержит целлюлозу, а содержит хитин. (наз. кутикулой). Обитают в разных биоценозах. Размножаются и половым, и бесполым путем (слияние и деление). Присущи все три типа питания (фототрофное, осмотрофное, фаготрофное). Образуют покоющиеся формы – цисты (если условия неблагоприятны). Все простейшие подвижны, некоторые всегда, некоторые на опред. стадиях развития. Классификация по способу передвижения: 1) Саркодовые (Amoeba); 2) Жгутиковые (Euglena); 3) Споровики (Plasmodium); 4) Ресничные (Paramecium caudatum). Питание амёбы фаготрофное, фагоцитарное. Для plasmodium хар-но бесполое и половое размножение (в человеке и комаре) – происходит чередование. Инфузория-туфелька имеет более сложное строение, содержит много белка, уже похоже на настоящее животное, есть сократительные вакуоли для вывода жидкости. Tetrahynema выделено в 1923 году А. Львовом: показывает токсичность воды (в токсичной воде погибает). Значение простейших: 1) Отрицательное, т.к. часть из них является паразитами. 2) Экологическое, т.к. явл. представителями почвы, участвуют в круговороте в-в. 3) Биотехнологическое: очистка сточных вод, для корма малька и др. рыб (инфузория-туфелька).

6. Микроводоросли

Это микроскопические растения. Эукариоты, клет. стенка из целлюлозы, имеют хлоропласты, содержащих набор пигментов для фотосинтеза CO₂ + H₂O  (CH₂O)_n + O₂ . 1) Дешевый источник белка и витаминов. 2) Удобная модель для изучения фотосинтеза. В природе встречаются в пресной и соленой воде, в основном это свободноживущие орг-мы, некоторые образуют симбиоз (водоросли + беспозвоночные ≈ губки, коралловые полипы); встречаются на суше: поверхностные слои почвы и кора деревьев. Составляют основную массу планктона. 4 цвета хлоропластов: хлорофилл – зеленый, фикоциан – синий, фикаэритрин – красный, фикокеантит – золотисто-бурый. 1) Зеленые водоросли Chlorella и Scenedesmus. 2) Красные 3) Бурые 4) Золотистые и др. Dunaliella (накапливает много глицерина и белка – для корма крабов, моллюсков…) Spirulina (цианобактерия). Водоросли выращивают в прудах 1-1,5 м глубиной, добавляют соли азота, продувают CO₂ – для получения белка (Эффективен для жарких стран). Значение: 1) Отрицательное – цветение водоемов. 2) Экологическое – участие в процессах самоочищения (Выделяют O₂ для бактерий, поглощающих орг-ое в-во; поля фильтрации и орошение). 3) Получение биомассы и биологически активных в-в (планктон). 4) Жизнеобеспечение в замкнутом пр-ве (600 грамм биомассы в сутки – пища, кислород).

7. Грибы. Fungi (лат.); Mices (греч.)

Распространение; повсеместно, споры грибов встречаются в любых экосистемах. Почвенные, водные, паразиты животных, человека, растений. Наибольшее кол-во грибов встречается в почве. Способны разлагать биополимеры, питаются продуктами их гидролиза, поэтому выполняют очень большую работу в биохим. цикле, особенно С, по минерализации орг. в-в. Цитология: эукариоты, имеют общие черты и с растениями и с животными (есть вакуоли, не способны к движению, но явл. гетеротрофами, т. к. нет хлорофилла). Состав клет. стенки: хитин, целлюлоза. Морфология форма клеток - нитевидная (гифы, в совокупности образуют мицелий). Гифы бывают вегетативные и плодоносящие. Мицелий может быть как с перегородками, так и без них (одноклеточный и многоклеточный). Толщина 5-50 мкм. Размножение: 1) вегетативное (верхушечный рост или обрывками мицелия); 2) бесполое (Споры образуются на плодоносящих гифах (конидиеносцах). Спороношение – важный таксономический признак. Споры могут быть эндоспорами (у более примитивных) и экзоспорами). 3) Половое (спорообразованию предшествует половой процесс, в кач-ве органа размножения у многоклеточных образуются базидии со спорами или сумки со спорами; у одноклеточных – зигота (зигоспора))

8. Классификация грибов, значение.

1) Архимицеты – наиболее примитивные, микроскопических размеров; зачаточный мицелий или нет мицелия; тело представляет собой голый комочек протоплазмы, который покрывается оболочкой в процессе превращения в спорангий; размножаются бесполым путем посредством подвижных спор – зооспор, развивающихся в спорангие. Явл. внутриклеточными паразитами низших и высших растений. Z.B. Ольпидиум Olpidium brassicae; Синхитриум Synchytrium endobioticum.

2) Фикомицеты – хорошо развитый одноклеточный, многоядерный мицелий; бесполое размножение происходит при помощи неподвижных спорангиеспор или подвижных зооспор, при половом процессе образуется зигота. Z.B. Фитофтора Phytophthora infenstans; Мукор Mucor; Ризопус Rhizopus/

3) Аскомицеты – сумчатые грибы, мицелий многоклеточный, состоит из многоядерных клеток. Бесполым путем размножаются при помощи конидий; при половом процессе образуются аскоспоры в сумках (асках). Голосумчатые – не образуют плодовые тела Z.B. эндомицес Enlomyces. Плодосумчатые - образуют плодовые тела Z.B. пенициллиум Penicillium; аспергилловые Aspergillus niger, awamori.

4) Базидиомицеты – бесполое размножение редко; основными органами размножения являются базидии с базидиоспорами. а) Одноклеточные базидии: базидии развиваются слоями на плодовых телах Z.B. шляпочные, трутовики, домовые грибы. б) Многоклеточные базидии – большинство не имеет плодовых тел; Z.B. головневые грибы; ржавчинные грибы. Явл. основной массой съедобных грибов р. Boletus, Вешенки, шампиньоны – немикаридные, не нуждаются в симбиозе с высшими растениями, могут выращиваться на экстрактах.

5) Несовершенные грибы – многоклет. грибы, половое размножение не обнаружено; боль-во размножается конидиями, некоторые образуют оидии, другие способны к почкованию или не имеют спец. органов размножения. Z.B. фузариум, ботритис, оидиум и др.

Применение: 1) экологическое (цикл С); 2) отрицательная роль: многие грибы вызывают биоразрушения, выделяя экзоферменты (резина, древесина), 3) биотехнологическое: получение орг. к-т, антибиотиков, сыров, ферментов.