Реферат Физиологический период развития микробиологии
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Контрольная Микробиология
1.
Физиологический период развития микробиологии. Открытия Л. Пастера
Микробиология (от греч. micros – малый, bios – жизнь, logos – наука) – наука о микроскопически малых существах, называемых микроорганизмами. Микробиология изучает морфологию, физиологию, биохимию, систематику, генетику и экологию микроорганизмов, их роль и значение в круговороте веществ, патологии человека, животных и растений, в экономике.
К микроорганизмам относятся преимущественно одноклеточные организмы – бактерии, микроскопические грибы и водоросли, простейшие, а также организмы с неклеточной организацией – вирусы. Предметом изучения микробиологии традиционно служат в основном бактерии, а также в общем плане организации рассматриваются вирусы.
Микробиология прошла длительный путь развития, исчисляющийся многими тысячелетиями. Уже в V.VI тысячелетии до н.э. человек пользовался плодами деятельности микроорганизмов, не зная об их существовании. Виноделие, хлебопечение, сыроделие, выделка кож . не что иное, как процессы, проходящие с участием микроорганизмов. Тогда же, в древности, ученые и мыслители предполагали, что многие болезни вызываются какими-то посторонними невидимыми причинами, имеющими живую природу.
Следовательно, микробиология зародилась задолго до нашей эры. В своем развитии она прошла несколько этапов, не столько связанных хронологически, сколько обусловленных основными достижениями и открытиями.
Историю развития микробиологии можно 'разделить на пять этапов: эвристический, морфологический, физиологический, иммунологический и молекулярно-генетический.
Открытие новых микроорганизмов сопровождалось изучением не только их строения, но и жизнедеятельности. Поэтому XIX в., особенно его вторую половину, принято называть физиологическим периодом в развитии микробиологии. Этот этап связан с именем Л. Пастера, который стал основоположником медицинской микробиологии, а также иммунологии и биотехнологии.
Начало изучению физиологии и биохимии микроорганизмов, выяснению их роли в природе и жизни человека положил французский ученый Луи Пастер (1822– 1895). С его работ начался физиологический период микробиологии. Л.
Пастер впервые в противоположность мнению химиков показал, что процессы брожения и гниения обусловливаются жизнедеятельностью ми-кроорганизмов, специфических для каждого вида брожения. Он установил, что эти процессы могут осуществляться без доступа молекулярного кислорода в анаэробных условиях. Таким образом, Пастер открыл принципиально новое биологическое явление – анаэробиоз. Благодаря своим исследованиям Пастер смог установить природу «болезней» вина и пива, показав, что их скисание и прогоркание также являются результатом жизнедеятельности микроорганизмов. Он предложил способ предохранения вина и пива от скисания и прогоркания (способ борьбы с контаминацией пищевых продуктов): их кратковременный прогрев до температуры 70–80 °С, названный впоследствии пастеризацией.
К области теоретических открытий Пастера относятся его работы о невозможности самозарождения жизни. Оппоненты Пастера утверждали, что в субстратах, подвергающихся брожению или гниению, их возбудители самозарождаются. Безупречными экспериментами Пастер показал, что в сосудах со стерильным бульоном, закрытых ватными пробками во избежание контакта с воздухом, самозарождение микроорганизмов невозможно. Рост микроорганизмов наблюдается тогда, когда в сосуд с питательной средой попадает воздух, содержащий микроорганизмы, или питательная среда подвергается недостаточной термической обработке, при которой устойчивые к температуре споры бактерий не погибают.
Неоценимый вклад внес Пастер в медицинскую микробиологию. В процессе исследований он установил, что не только брожение, болезни пива и вина, шелковичных червей обусловлены жизнедеятельностью микроорганизмов, но и многие болезни человека и животных также вызываются микроорганизмами. Они, подобно возбудителям брожения, очень специфичны: каждый вид патогенных микроорганизмов вызвает строго определенное заболевание. Пастер доказал микробную природу таких заболеваний человека и животных, как сибирская язва, куриная холера, бешенство. Кроме того, он разработал способ борьбы с возбудителями этих заболеваний с помощью вакцин – культур патогенных микроорганизмов с ослабленными вирулентными свойствами.
Л. Пастер с полным основанием может считаться основоположником общей, промышленной, медицинской и ветеринарной микробиологии.
2.
Процесс денитрификации. Химизм. Возбудители. Особенности энергетического обмена у них. Значение этого процесса в объединении почвы азотом, методы регулирования агротехническими приемами.
Денитрификация [от лат. de - приставка, означающая здесь завершение действия, nitr(ogenium) - азот и facio - делаю], широко распространённый в природе процесс восстановления нитратов до молекулярного азота, вызываемый бактериями. Денитрификация протекает с образованием нитритов и закиси азота по схеме:
2HNO3→2HNO2→N2O→N2.
Энергию, необходимую для восстановления нитратов, бактерии получают в результате окисления органических веществ (углеводы, спирты, органические кислоты), а кислород нитратов является акцептором электрона и водорода. Денитрификация, происходящая при окислении глюкозы, может быть выражена уравнением:
5C6H12O6+24KNO3→24КНСО3+6CO2+12N2+18H2O.
Существуют также особые виды денитрифицирующих бактерий, восстанавливающие нитраты при окислении серы или молекулярного водорода. Денитрификация сильно угнетается и прекращается полностью в присутствии молекулярного кислорода. С денитрификацией не следует смешивать восстановление нитратов до аммиака, связанное с ассимиляцией микроорганизмами нитратов как источника азота. Такой способностью обладают многие бактерии, а также актиномицеты и грибы, которые вообще не способны вызывать денитрификацию. От денитрификации следует отличать ложную денитрификацию, при которой в культуре бактерий или в природе происходит чисто химическое взаимодействие нитритов с аммонийными солями, аминами или амидами, сопровождаемое выделением молекулярного азота. Например, NH4CI + HNO2 →N2 + HCl + 2H2O. В
Процесс денитрификации в почвах.
Процессы денитрификации в почве нежелательны, так как они приводят к обеднению почвы азотом. Плохая аэрация, высокая влажность и щелочная реакция почвы (рН 7,0— 8,2) способствуют развитию денитрифицирующих бактерий, а рыхление почвы угнетает их. В окультуренных почвах Д. не приносит большого ущерба, так как в них обеспечена аэрация, а растворимых органических веществ содержится немного. Поэтому повышение окуль-туренности почвы — лучший метод борьбы с Д. В связи с этим для сохранения большего количества азота в почве прудов необходимо ее ежегодно во время осушения прудов рыхлить (верхний слой толщиной 20—
В земной коре общие запасы азота составляют десятки миллиардов тонн. В основном он присутствует в виде органических соединений. В почвах Нечерноземной зоны в среднем содержится общего азота: в супесчаной — 0,05-0,07%, в суглинистой — 0,1- 0,2%, в глинистой — 0,1-0,23%, в торфянистой — 0,6-1%. Общий запас азота в супесчаной дерново-подзолистой почве — 1,5 т/га, а в черноземной-15 т/га. Это валовое содержание азота, а в минеральных соединениях его около 1% от общего. Скорость минерализации азота имеет важное значение.
Разложение органических азотистых веществ в почве происходит следующим путем: белки, гуминовые вещества — аминокислоты, амиды — аммиак — нитриты — нитраты. В результате процесса аммонификации образуются органические кислоты, спирты, углекислота и аммиак. Органические кислоты и спирты разлагаются до углекислого газа, водорода, воды, метана. Аммиак с кислотами образует соли, аммоний поглощается почвенными коллоидами и глинистыми минералами. Процесс аммонификации идет в аэробных и анаэробных условиях, но в анаэробных условиях при сильнокислой и щелочной реакциях замедляется. В аэробных условиях соли аммония окисляются до нитратов, образуется азотная кислота, которая нейтрализуется бикарбонатом кальция и поглощенными основаниями почвы. При влажности почвы 60-70%, 25-32 °С и рН 6,2-8,2 нитрификация идет интенсивно. Содержание нитратов (обычно 2-20 мг/кг почвы) зависит от состояния почвы. Например, под паром или под какой-либо культурой содержание нитратов может различаться в десятки раз.
В дерново-подзолистой почве при кислой реакции, избыточной влажности, плохой аэрации и низкой температуре процесс минерализации останавливается на стадии образования аммиака. Нитрификация подавляется осенью и ранней весной, летом этот процесс протекает интенсивно. Улучшение аэрации в результате обработки почвы усиливает нитрификацию; известкование также улучшает протекание данного процесса. Внесение органических и минеральных удобрений обогащает почву элементами питания, усиливая минерализацию.
В паровых полях происходит не только обогащение почвы нитратами; велики также потери. Чтобы избежать больших потерь азота при поливах, необходимо рассчитать количество поливной воды таким образом, чтобы почвенные воды не смыкались с грунтовыми. Большие потери азота происходят в результате процесса денитрификации — восстановления нитратов до газообразного азота. Особенно интенсивна денитрификация при анаэробных условиях, в щелочной среде и большом количестве органического вещества. Бактерии-денитрификаторы наиболее интенсивно окисляют органическое вещество, используя кислород нитратов, при температуре 28-30 °С и рН 7,0-7,5. Процесс денитрификации идет и в обычных условиях, поскольку всегда внутри агрегатов почвы могут создаваться анаэробные условия. Часть азота почвы и внесенных удобрений теряется в виде аммиака, например, при внесении аммонийных солей в карбонатные почвы или мочевины поверхностно. При внесении аммиака нужна глубокая заделка удобрений. Известкование усиливает потери аммиачного азота из мочевины и солей аммония. Солома или соломистый навоз закрепляют азот (иммобилизация) в телах микроорганизмов. Отношение азота к углероду в телах микроорганизмов 1:5-1:7, а в органических остатках (солома бобовых) 1:20-1:25, (солома злаковых) 1:80-1:100. Микроорганизмы дополнительно используют минеральный азот, содержащийся в почве. После отмирания микроорганизмов азот, закрепленный в их телах, минерализуется и может быть использован растениями.
Д. Н. Прянишников считал, что «... главным условием, определяющим среднюю высоту урожая в разные эпохи, была степень обеспеченности сельскохозяйственных растений азотом». Без применения удобрений за 30-50 лет запасы гумуса и азота, например, в дерново-подзолистой почве снижаются на 25-50%.
3.
Практическое использование характера взаимоотношений между микроорганизмами для регулирования их жизнедеятельности при производстве и хранении пищевых продуктов.
Хранение пищевых продуктов.
Микробиологические процессы снижают пищевую ценность, делают продукты непригодными к употреблению. К этим процессам относят брожение, гниение и плесневение.
Брожение - это расщепление безазотистых органических веществ (углеводов, этилового спирта, молочной кислоты) под действием ферментов, выделяемых микроорганизмами. В процессе хранения пищевых продуктов могут возникать спиртовое, молочно-кислое, уксусно-кислое, масляно-кислое брожение и др.
Спиртовое брожение лежит в основе виноделия, пивоварения, получения спирта. Однако этот вид брожения часто является причиной' порчи многих пищевых продуктов - варенья, джемов, компотов, соков.
При молочно-кислом брожении под действием молочно-кислых бактерий происходит разложение cахаров с образованием молочной кислоты. Этот процесс используют при производстве кисло-молочных продуктов, сыра, ржаного хлеба, квашеных овощей. Вместе с тем молочно-кислое брожение вызывает прокисание пива, вина, молока.
Уксусно-кислое брожение вызывается уксусно-кислыми бактериями, которые превращают спирт в уксусную кислоту. Это брожение является причиной порчи вин, пива, кваса.
Масляно-кислое брожение возникает при участии мас-ляно-кислых бактерий. Образующаяся при этом масляная кислота придает горечь и неприятный запах квашеной капусте, молочным продуктам, тесту. Выделяющиеся при этом газы обусловливают бомбаж консервов.
Гниение - глубокий процесс распада белков под влиянием протеолитических ферментов, выделяемых гнилостными микроорганизмами. Конечными продуктами распада являются сероводород, углекислый газ, аммиак, метан, индол, меркаптаны и другие вещества, которые придают продуктам крайне неприятный запах и могут стать причиной отравления. Чаще всего загнивают продукты, богатые белком, - мясо, рыба, яйца и др.
Плесневение вызывают плесневые грибы, выделяющие различные ферменты, расщепляющие углеводы, белки и жиры. При плесневении продукты покрываются налетами различного цвета, приобретают неприятные вкус и запах. Плесень вызывает порчу плодов, овощей, хлеба, мяса, масла, яиц.
Консервирование пищевых продуктов
Квашение и мочение как методы консервирования основаны на образовании молочной кислоты в результате сбраживания имеющегося в продуктах сахара под влиянием молочнокислых бактерий. Консервирующим действием обладает также поваренная соль, добавляемая при этих видах переработки. Квашение и мочение являются широко распространёнными в домашних условиях методами консервирования продуктов (мочение яблок, квашение капусты).
Соление основано на обезвоживании продукта и микробов под действием гипертонических 15—20-процентных растворов поваренной соли.
Для повышения осмотического давления с целью консервирования пищевых продуктов применяют сахар или поваренную соль. Сахар или сахарный сироп используют для выработки из плодов и ягод варенья, джема, повидла, желе, цукатов и других изделий. Концентрация сахара доводится до 65 %
Поваренную соль широко применяют для консервирования рыбы, мяса, грибов. Развитие гнилостных бактерий прекращается при концентрации соли 10 %, а при 20-25 % задерживается рост всех микробов. Сильносоленые продукты имеют низкие вкусовые качества. При солении овощей, грибов, рыбы потери растворимых веществ достигают 20-50 %. Различают сухой, мокрый и смешанный способы посола.
К биохимическим методам консервированияотносят 'консервирование пищевых продуктов молочной кислотой (квашение, соление, мочение) и этиловым спиртом. Эти вещества, образующиеся в продуктах в результате биохимических процессов, подавляют деятельность гнилостных микроорганизмов, вызывающих порчу продуктов.
При квашении овощей и плодов содержащиеся в них сахара сбраживаются молочно-кислыми бактериями в молочную кислоту. Молочная кислота в количестве 0,6-1,4 %, придает продукту специфические приятные вкус и аромат. В квашении плодов и овощей помимо молочно-кислых бактерий участвуют дрожжи, сбраживающие сахара в спирт и углекислый газ. Содержание этилового спирта в квашеных продуктах не должно превышать 0,5-0,7%, в моченых яблоках - 0,8-1,8%,.
Качество квашеных продуктов зависит от содержания сахара, количества добавленной соли, условий хранения и других факторов.
Химические методы консервированияоснованы на добавлении к пищевым продуктам небольшого количества химических веществ - консервантов, которые обладают бактерицидным или антисептическим действием и должны быть безвредными, не изменять вкус, запах и цвет продукта. К таким веществам относят уксусную, бензойную, сорбиновую, борную, пропионовую кислоты, сернистый ангидрид, метабисульфит калия, уротропин, некоторые антибиотики.
Маринованные продукты содержат уксусную кислоту в количестве 0,6-1,2 %. При такой концентрации задерживается развитие микроорганизмов в продуктах, и они приобретают специфический вкус. Маринуют овощи, плоды, грибы, сельдь и др.
Копчение относится к комбинированному методу консервирования. Суть его в том, что продукт после соления обрабатывают дымом или коптильной жидкостью. В их составе содержатся антисептические вещества - фенол, фурфурол, альдегиды, смолы и другие, которые предохраняют продукты от развития в них микроорганизмов. При копчении продукты приобретают особые вкус и аромат, поверхность их окрашивается в коричнево-золотистые тона. Этому процессу подвергают мясные и рыбные продукты.
4.
Заполнить таблицу 2, по использованию в пищевой промышленности биологических препаратов.
Таблица 2 - Биологические препараты, используемые в пищевой промышленности
| Биологические препараты | Используемые организмы | Механизм действия | Назначение |
| Закваска, кефирный грибок | 22 вида микроорганизмов:vмолочнокислые стрептококки, молочнокислые палочки, уксуснокилые бактерии, дрожжи и др. | Закваска способствует молочнокислому брожению в молоке и частично спиртовому. Сочетание молочной кислоты, углекислоты и спирта обуславдивают специфический вкус кефира | Приготовление кефира из молока |
| Пекарские дрожжи | Сахаромицеты – одноклеточные грибы класса сумчатых грибов (S.Serevisiae) | Сахаромицеты преобразуют сахара, содержащиеся в муке в углекислый газ, который позволяет поднятся тесту | Приготовление хлебобулочных изделий и кондитерской промышленности |
| Грибы | Aspergillus orysae | Ферменты продуцируют грибы. Неочищенные ферментные препараты получают высушиванием мицелия вместе с субстратом с дальнейшим изменением. Далее при необходимости проводят чистку препарата | Получение ферментов α-амилазы и липазы для гидролиза углеводов и жиров |
| Закваска для йогурта | Болгарская палочка, термофильный стрептококк | При внесении этих культур в пастеризованное молоко сложные вещества распадаются на более простые, образуется молочная кислота при расщеплении молочного сахара | Приготовление йогурта из молока |
| Бифидобактерии | Виды: B.Bifidum, B.longum, B.brive, B.infantis | Бактерии вводят в молоко с молочнокислыми культурами | Приготовление Бифилайфа, повышающего иммунитет, нормализующего работу кишечника, улучшающего обмен веществ |
5.
Заполнить таблицы 3, 4 и представить рисунки 1,2:
Таблица 3 - Типы питания микроорганизмов
| Типы питания | Источник энергии | Источник углерода | Микробы |
| Фотоавтотрофы | Фотосинтез (солнечный свет) | Углекислый газ | Зеленые серные бактерии, красные серные бактерии и красные несерные бактерии |
| Фотогетеротрофы | Фотосинтез (солнечный свет) | Органические соединения | Пурпурные несерные бактерии |
| Хемоавтотрофы | Хемосинтез (энергия окисления неорганических веществ) | Углекислый газ | Железобактерии, бесцветные серобактерии, нитрифицирующие бактерии |
| Хемогетеротрофы сапрофиты паразиты | Хемосинтез (энергия химических связей) | Органические соединения: органические вещества синтезированные другими организмами после смерти Органические вещества живого организма | Грибы, актиномицеты,хламидомонадовыеипротококковыеводоросли Бактерии(риккетсии,хламидии),вирусы |
Таблица 4 - Способы получения энергии микроорганизмами
| Источники энергии | Исходные вещества | Конечные продукты | Источники кислорода (свободный, связанный) | Представители |
| Аэробное дыхание: Полное окислениеорганических веществ Неполноеокислениеорганическихвеществ Окисление неорганическихсоединений | Углеводы Углеводы Аммиак | Углекислый газ и вода Органическиекислоты Неорганические кислоты | Свободный Свободный Свободный | Актиномицеты Плесневые грибы, уксуснокислые бактерии Nitrosospina, Nitrosicoccus,Thiobacillus |
| Анаэробноедыхание Сульфатное Нитратное Брожение | Окисление неорганическихсоединений Сульфаты Нитраты Органические углеродсодержащиесоединения | Сероводород сульфидных материалов Аммиак, молекулярный азот Сложные органические соединения (спирты, кислоты) | Связанный Связанный Связанный | Бактерии родов Desulfovibrio. Desulfotomaculum, Desulfococcus, Desulfosarcina, Desulfonema Грибы Молочнокислые бактерии, дрожжи |
Список использованной литературы
1. Асонов Н. Р. Микробиология. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 2001. - 352 с.
2. Гусев М.В., Микробиология. - М.: Издат. центр «Академия», 2003. - 464 с.
3. Емцев В.Т., Мишустин Е.Н. Микробиология. - М.: Колос, 1998. - 448 с.
4. Жарикова Г.Г. Микробиология продовольственных товаров. Санитария и гигиена. М.: «Академия», 2005. - 304 с.
5. Ирьянова Е.М. Микробиология: Краткий курс лекций. - Ижевск: РИО
ИжГСХА, 2004.-156 с.
6. Умаров М. М., Кураков А. В., Степанов А. Л. Микробиологическая трансформация азота в почве. — М.: ГЕОС, 2007.
7. Лысак, В.В. Микробиология : учеб. пособие / В. В. Лысак. – Минск : БГУ, 2007.
1. Представьте рисунок 1 морфологические признаки грибов: Мукор, Пенициллиум, Аспер-гиллус, Триходерма; отметьте соответствующие обозначения цифрами: 1. Одноклеточный мицелий. 2.-Многоклеточный мицелий. 3. Спорангий со спорами. 4. Спорангиеносец. 5. Конидии. 6. Конидиеносец.
Изобразите на рисунке 2 разнообразие шаровидных, палочковидных, извитых и нитчатых форм.
