Wie werden Mikroorganismen verwendet? Bakterien sind gefährlich und nützlich, ihre Rolle im menschlichen Leben

Mikrobiologische Verfahren sind in verschiedenen Bereichen der Volkswirtschaft weit verbreitet. Viele Prozesse basieren auf Stoffwechselreaktionen, die während des Wachstums und der Vermehrung bestimmter Mikroorganismen ablaufen.

Mit Hilfe von Mikroorganismen werden Futterproteine, Enzyme, Vitamine, Aminosäuren, organische Säuren etc. hergestellt.

Die Hauptgruppen von Mikroorganismen, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden, sind Bakterien, Hefen und Schimmelpilze.

Bakterien. Verwendet als Erreger von Milchsäure, Essigsäure, Buttersäure, Aceton-Butyl-Fermentation.

Kulturelle Milchsäurebakterien werden bei der Herstellung von Milchsäure, beim Backen und manchmal bei der Alkoholherstellung verwendet. Sie wandeln Zucker gemäß der Gleichung in Milchsäure um

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ

An der Herstellung von Roggenbrot sind echte (homofermentative) und nicht-echte (heterofermentative) Milchsäurebakterien beteiligt. Homofermentative sind nur an der Säurebildung beteiligt, während heterofermentative zusammen mit Milchsäure flüchtige Säuren (hauptsächlich Essigsäure), Alkohol und Kohlendioxid bilden.

In der Alkoholindustrie wird die Milchsäuregärung verwendet, um Hefewürze zu säuern. Wilde Milchsäurebakterien beeinträchtigen die technologischen Prozesse von Fermentationsanlagen, verschlechtern die Qualität der Endprodukte. Die entstehende Milchsäure hemmt die lebenswichtige Aktivität fremder Mikroorganismen.

Durch Buttersäuregärung, hervorgerufen durch Buttersäurebakterien, wird Buttersäure hergestellt, deren Ester als Aromastoffe verwendet werden.

Buttersäurebakterien wandeln Zucker gemäß der Gleichung in Buttersäure um

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Essigsäurebakterien werden zur Herstellung von Essig (Essigsäurelösung) verwendet, weil. Sie sind in der Lage, Ethylalkohol gemäß der Gleichung zu Essigsäure zu oxidieren

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ

Essigsäuregärung ist schädlich für die Alkoholproduktion, weil. führt zu einer Verringerung der Alkoholausbeute und beim Brauen zum Verderben des Bieres.

Hefe. Sie werden als Fermentationsmittel bei der Herstellung von Alkohol und Bier, bei der Weinherstellung, bei der Herstellung von Brotkwas, beim Backen verwendet.

Für die Lebensmittelproduktion ist Hefe wichtig - Saccharomyceten, die Sporen bilden, und unvollkommene Hefe - Nicht-Saccharomyceten (hefeähnliche Pilze), die keine Sporen bilden. Die Familie der Saccharomyces ist in mehrere Gattungen unterteilt. Die wichtigste ist die Gattung Saccharomyces (Saccharomyceten). Die Gattung wird in Arten unterteilt, und einzelne Varietäten einer Art werden Rassen genannt. In jeder Industrie werden separate Heferassen verwendet. Unterscheiden Sie Hefe pulverisiert und flockig. In staubähnlichen Zellen sind sie voneinander isoliert, während sie in flockigen Zellen zusammenkleben, Flocken bilden und sich schnell absetzen.

Kulturhefe gehört zur S. cerevisiae-Familie der Saccharomyceten. Das Temperaturoptimum für die Hefevermehrung beträgt 25-30 0 С und die Mindesttemperatur etwa 2-3 0 С. Bei 40 0C stoppt das Wachstum, die Hefe stirbt ab und bei niedrigen Temperaturen stoppt die Reproduktion.

Es gibt obergärige und untergärige Hefen.

Von den Kulturhefen umfassen untergärige Hefen die meisten Wein- und Bierhefen, und obergärige Hefen umfassen Alkohol-, Bäcker- und einige Rassen von Bierhefe.

Bekanntlich werden bei der alkoholischen Gärung aus Glucose zwei Hauptprodukte gebildet - Ethanol und Kohlendioxid sowie sekundäre Zwischenprodukte: Glycerin, Bernstein-, Essig- und Brenztraubensäure, Acetaldehyd, 2,3-Butylenglykol, Acetoin , Ester und Fuselöle (Isoamyl-, Isopropyl-, Butyl- und andere Alkohole).

Die Fermentation einzelner Zucker erfolgt in einer bestimmten Reihenfolge aufgrund der Geschwindigkeit ihrer Diffusion in die Hefezelle. Glukose und Fruktose werden von Hefe am schnellsten vergoren. Saccharose als solche verschwindet (invertiert) im Medium zu Beginn der Fermentation unter der Wirkung des Hefeenzyms b - Fructofuranosidase, unter Bildung von Glucose und Fructose, die von der Zelle leicht verwertet werden. Wenn im Medium keine Glukose und Fruktose mehr vorhanden ist, verbraucht die Hefe Maltose.

Hefen sind in der Lage, sehr hohe Zuckerkonzentrationen zu vergären – bis zu 60 %, sie vertragen auch hohe Alkoholkonzentrationen – bis zu 14-16 vol. %.

In Gegenwart von Sauerstoff stoppt die alkoholische Gärung und die Hefe gewinnt Energie aus der Sauerstoffatmung:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ

Da der Prozess energiereicher ist als der Fermentationsprozess (118 kJ), verbraucht die Hefe viel sparsamer Zucker. Das Abbrechen der Gärung unter dem Einfluss von Luftsauerstoff wird als Pasteur-Effekt bezeichnet.

Bei der Alkoholherstellung wird Oberhefe der Art S. cerevisiae verwendet, die die höchste Gärenergie besitzt, ein Maximum an Alkohol bildet und Mono- und Disaccharide, sowie einen Teil von Dextrine vergärt.

Bei der Bäckerhefe werden schnellwüchsige Rassen mit guter Tragkraft und Lagerstabilität geschätzt.

Beim Brauen wird untergärige Hefe verwendet, die an relativ niedrige Temperaturen angepasst ist. Sie müssen mikrobiologisch rein sein, ausflocken können, sich schnell am Boden des Fermenters absetzen. Gärtemperatur 6-8 0С.

Bei der Weinbereitung werden Hefen geschätzt, die sich schnell vermehren, die Fähigkeit besitzen, andere Hefearten und Mikroorganismen zu unterdrücken und dem Wein ein entsprechendes Bukett zu verleihen. Die bei der Weinbereitung verwendeten Hefen sind S. vini und vergären Glukose, Fruktose, Saccharose und Maltose kräftig. In der Weinbereitung werden aus Jungweinen in verschiedenen Bereichen fast alle Produktionshefekulturen isoliert.

Zygomyceten- Schimmelpilze, sie spielen eine wichtige Rolle als Enzymproduzenten. Pilze der Gattung Aspergillus produzieren amylolytische, pektolytische und andere Enzyme, die in der Alkoholindustrie anstelle von Malz zur Stärkeverzuckerung, beim Brauen, wenn Malz teilweise durch ungemälzte Rohstoffe ersetzt wird, usw. verwendet werden.

Bei der Herstellung von Zitronensäure ist A. niger der Erreger der Citratfermentation, bei der Zucker in Zitronensäure umgewandelt wird.

Mikroorganismen spielen in der Lebensmittelindustrie eine Doppelrolle. Einerseits handelt es sich um Kulturmikroorganismen, andererseits gelangt eine Infektion in die Lebensmittelproduktion, d.h. fremde (wilde) Mikroorganismen. Wilde Mikroorganismen kommen in der Natur (auf Beeren, Früchten, in der Luft, im Wasser, im Boden) häufig vor und gelangen aus der Umwelt in die Produktion.

Um das korrekte Hygiene- und Hygieneregime in Lebensmittelunternehmen einzuhalten, ist die Desinfektion ein wirksames Mittel, um die Entwicklung fremder Mikroorganismen zu zerstören und zu unterdrücken.

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Bedeutung von Bakterien in unserem Leben. Die Entdeckung des Penicillins und die Entwicklung der Medizin. Die Ergebnisse des Einsatzes von Antibiotika in der Pflanzen- und Tierwelt. Was sind Probiotika, das Prinzip ihrer Wirkung auf den Körper von Menschen und Tieren, Pflanzen, die Vorteile der Verwendung.

Studenten, Doktoranden, junge Wissenschaftler, die die Wissensbasis in ihrem Studium und ihrer Arbeit nutzen, werden Ihnen sehr dankbar sein.

Die Verwendung von Mikroorganismen in der Medizin, Landwirtschaft; Vorteile von Probiotika

Rodnikowa Inna

EINLEITUNG

Jahrtausendelang waren Menschen Biotechnologen: Sie backten Brot, brauten Bier, stellten Käse und andere Milchsäureprodukte aus verschiedenen Mikroorganismen her, ohne sich ihrer Existenz bewusst zu sein.

Tatsächlich tauchte in unserer Sprache vor nicht allzu langer Zeit der Begriff „Biotechnologie“ selbst auf, stattdessen wurden die Wörter „industrielle Mikrobiologie“, „technische Biochemie“ usw. verwendet.Wahrscheinlich war die Fermentation das älteste biotechnologische Verfahren. Dies wird durch die Beschreibung des Prozesses der Bierherstellung belegt, der 1981 entdeckt wurde.

bei den Ausgrabungen von Babylon auf einer Tafel, die etwa auf das 6. Jahrtausend v. Chr. datiert wird. e. Im 3. Jahrtausend v. e. Die Sumerer stellten bis zu zwei Dutzend Biersorten her. Nicht weniger alte biotechnologische Verfahren sind die Weinbereitung, das Backen und die Gewinnung von Milchsäureprodukten.

Aus dem Vorhergehenden sehen wir, dass das menschliche Leben seit langem untrennbar mit lebenden Mikroorganismen verbunden ist. Und wenn Menschen seit so vielen Jahren erfolgreich, wenn auch unbewusst, mit Bakterien „zusammengearbeitet“ haben, wäre es logisch, die Frage zu stellen – warum müssen Sie Ihr Wissen auf diesem Gebiet eigentlich erweitern?

Immerhin scheint sowieso alles in Ordnung zu sein, wir wissen, wie man Brot backt und Bier braut, Wein und Kefir herstellt, was braucht man noch? Warum brauchen wir Biotechnologie? Einige Antworten finden Sie in diesem Abstract.

Medizin und Bakterien

Im Laufe der Menschheitsgeschichte (bis Anfang des 20. Jahrhunderts) haben Familien viele Kinder bekommen, weil.

Sehr oft erreichten Kinder das Erwachsenenalter nicht, sie starben an einer Vielzahl von Krankheiten, sogar an Lungenentzündungen, die in unserer Zeit leicht heilbar sind, ganz zu schweigen von so schweren Krankheiten wie Cholera, Wundbrand und Pest. Alle diese Krankheiten werden durch Krankheitserreger verursacht und galten als unheilbar, aber schließlich erkannten Mediziner, dass andere Bakterien oder ein Extrakt aus ihren Enzymen die „bösen“ Bakterien besiegen könnten.

Dies wurde erstmals von Alexander Fleming am Beispiel des Elementarschimmels bemerkt.

Es stellte sich heraus, dass einige Arten von Bakterien gut mit Schimmelpilzen zurechtkommen, aber Streptokokken und Staphylokokken entwickelten sich nicht in Gegenwart von Schimmelpilzen.

Zahlreiche frühere Experimente mit der Vermehrung schädlicher Bakterien haben gezeigt, dass einige von ihnen in der Lage sind, andere zu zerstören und ihre Entwicklung in der allgemeinen Umgebung nicht zulassen. Dieses Phänomen wurde aus dem Griechischen „anti“ – gegen und „bios“ – Leben „Antibiose“ genannt. Fleming war sich dessen bewusst, als er an der Suche nach einem wirksamen antimikrobiellen Mittel arbeitete. Er zweifelte nicht daran, dass er auf der Tasse mit dem mysteriösen Schimmelpilz auf das Phänomen der Antibiose gestoßen war. Er begann, die Form sorgfältig zu untersuchen.

Nach einiger Zeit gelang es ihm sogar, eine antimikrobielle Substanz aus dem Schimmelpilz zu isolieren. Da der Schimmelpilz, mit dem er es zu tun hatte, den spezifischen lateinischen Namen Penicilium notatum hatte, nannte er den daraus resultierenden Stoff Penicillin.

So wurde 1929 im Labor des Londoner Krankenhauses St. Mary wurde das bekannte Penicillin geboren.

Vorläufige Tests der Substanz an Versuchstieren zeigten, dass sie selbst bei Injektion in das Blut keinen Schaden verursacht und gleichzeitig in schwachen Lösungen Streptokokken und Staphylokokken perfekt unterdrückt.

Die Rolle von Mikroorganismen in der Lebensmittelproduktionstechnik

Flemings Assistent Dr. Stuart Greddock, der an einer eitrigen Entzündung der sogenannten Kieferhöhle erkrankte, war der erste, der sich für die Einnahme eines Penicillin-Extrakts entschied.

Ihm wurde eine kleine Menge Extrakt aus der Form in die Kavität injiziert und nach drei Stunden konnte man sehen, dass sich sein Gesundheitszustand deutlich verbessert hatte.

Damit begann die Ära der Antibiotika, die sowohl in Friedens- als auch in Kriegszeiten Millionen von Menschenleben rettete, als die Verwundeten nicht an der Schwere der Wunde starben, sondern an den damit verbundenen Infektionen. In Zukunft wurden neue Antibiotika entwickelt, basierend auf Penicillin, Verfahren zu ihrer Herstellung für den breiten Einsatz.

BIOTECHNOLOGIE UND LANDWIRTSCHAFT

Das Ergebnis eines Durchbruchs in der Medizin war ein rascher demografischer Anstieg.

Die Bevölkerung nahm stark zu, was bedeutete, dass mehr Nahrung benötigt wurde, und aufgrund der Verschlechterung der Umwelt durch Atomtests, der Entwicklung der Industrie, der Erschöpfung des Humus von Kulturland traten viele Pflanzen- und Viehkrankheiten auf.

Zuerst behandelten die Menschen Tiere und Pflanzen mit Antibiotika und dies brachte Ergebnisse.

Werfen wir einen Blick auf diese Ergebnisse. Ja, wenn Sie Gemüse, Obst, Kräuter usw. während der Vegetationsperiode mit starken Fungiziden behandeln, hilft dies, die Entwicklung einiger Krankheitserreger (nicht alle und nicht vollständig) zu unterdrücken, aber dies führt erstens zur Ansammlung von Giften und Giftstoffe in den Früchten, was bedeutet, dass die positiven Eigenschaften des Fötus verringert werden, und zweitens entwickeln schädliche Mikroben schnell eine Immunität gegen Substanzen, die sie vergiften, und nachfolgende Behandlungen sollten mit immer stärkeren Antibiotika durchgeführt werden.

Das gleiche Phänomen wird in der Tierwelt und leider auch beim Menschen beobachtet.

Darüber hinaus verursachen Antibiotika eine Reihe negativer Folgen im Körper von Warmblütern, wie z. B. Dysbakteriose, fetale Missbildungen bei schwangeren Frauen usw.

Wie sein? Diese Frage beantwortet die Natur selbst! Und diese Antwort lautet PROBIOTIKA!

Die führenden Institute für Biotechnologie und Gentechnik beschäftigen sich seit langem mit der Entwicklung neuer und der Auswahl bekannter Mikroorganismen, die eine erstaunliche Lebensfähigkeit und die Fähigkeit haben, im Kampf gegen andere Mikroben zu „gewinnen“.

Diese Elite-Stämme wie "Bacillus subtilis" und "Licheniformis" werden weithin verwendet, um Menschen, Tiere und Pflanzen unglaublich effektiv und absolut sicher zu behandeln.

Wie ist das möglich? Und so geht's: Im Körper von Menschen und Tieren sind notwendigerweise viele notwendige Bakterien enthalten. Sie sind an den Prozessen der Verdauung, der Bildung von Enzymen beteiligt und machen fast 70 % des menschlichen Immunsystems aus. Wenn aus irgendeinem Grund (Einnahme von Antibiotika, Mangelernährung) das bakterielle Gleichgewicht einer Person gestört ist, ist sie vor neuen schädlichen Mikroben ungeschützt und wird in 95% der Fälle erneut krank.

Gleiches gilt für Tiere. Und Elitestämme, die in den Körper gelangen, beginnen sich aktiv zu vermehren und die pathogene Flora zu zerstören, weil. bereits oben erwähnt, haben sie eine größere Lebensfähigkeit. Mit Hilfe von Stämmen von Elite-Mikroorganismen ist es also möglich, einen Makroorganismus ohne Antibiotika und im Einklang mit der Natur gesund zu erhalten, da diese Stämme allein im Körper nur Nutzen und keinen Schaden bringen.

Sie sind besser als Antibiotika, auch weil:

Die Antwort des Mikrokosmos auf die Einführung von Superantibiotika in die Unternehmenspraxis liegt auf der Hand und ergibt sich aus dem den Wissenschaftlern bereits zur Verfügung stehenden Versuchsmaterial - die Geburt einer Supermikrobe.

Mikroben sind überraschend perfekte, sich selbst entwickelnde und selbstlernende biologische Maschinen, die in der Lage sind, sich in ihrem genetischen Gedächtnis die Schutzmechanismen zu merken, die sie gegen die schädlichen Wirkungen von Antibiotika geschaffen haben, und Informationen an ihre Nachkommen weiterzugeben.

Bakterien sind eine Art „Bioreaktor“, in dem Enzyme, Aminosäuren, Vitamine und Bacteriocine produziert werden, die wie Antibiotika Krankheitserreger neutralisieren.

Es besteht jedoch weder eine Abhängigkeit noch Nebenwirkungen, die für die Verwendung chemischer Antibiotika typisch sind. Im Gegenteil, sie sind in der Lage, die Darmwände zu reinigen, ihre Durchlässigkeit für essentielle Nährstoffe zu erhöhen, das biologische Gleichgewicht der Darmflora wiederherzustellen und das gesamte Immunsystem zu stimulieren.

Wissenschaftler nutzten den natürlichen Weg der Natur, um die Gesundheit des Makroorganismus zu erhalten, nämlich aus der natürlichen Umgebung isolierte Bakterien - Saprophyten, die die Fähigkeit haben, das Wachstum und die Entwicklung pathogener Mikroflora, einschließlich im Magen-Darm-Trakt, zu unterdrücken warmblütige Tiere.

Millionen von Jahren der Evolution der Lebewesen auf dem Planeten haben so wunderbare und perfekte Mechanismen geschaffen, um pathogene Mikroflora durch nicht pathogene zu unterdrücken, dass es keinen Grund gibt, am Erfolg dieses Ansatzes zu zweifeln.

Die apathogene Mikroflora gewinnt im Konkurrenzkampf in der unbestrittenen Mehrheit der Fälle, und wenn es nicht so wäre, würden wir heute nicht auf unserem Planeten leben.

Auf der Grundlage des Vorhergehenden haben auch Wissenschaftler, die Düngemittel und Fungizide für landwirtschaftliche Zwecke herstellen, versucht, von einer chemischen zu einer biologischen Sichtweise überzugehen.

Und die Ergebnisse ließen nicht lange auf sich warten! Es stellte sich heraus, dass derselbe Bacillus subtilis bis zu siebzig Arten von pathogenen Vertretern erfolgreich bekämpft, die Krankheiten von Gartenbaukulturen wie Bakterienkrebs, Fusariumwelke, Wurzel- und Wurzelfäule usw. verursachen, die früher als unheilbare Pflanzenkrankheiten galten, die nicht behandelt werden konnten .KEIN EINZELNES FUNGIZID VERWENDEN!

Darüber hinaus wirken sich diese Bakterien deutlich positiv auf die Pflanzenvegetation aus: Die Füll- und Reifezeit der Früchte wird verkürzt, die Nutzqualität der Früchte nimmt zu, der Nitratgehalt in ihnen nimmt ab usw.

Giftstoffe und vor allem - der Bedarf an Mineraldünger wird deutlich reduziert!

Präparate, die Stämme von Elitebakterien enthalten, nehmen bereits den ersten Platz auf russischen und internationalen Ausstellungen ein, sie gewinnen Medaillen für Effizienz und Umweltfreundlichkeit. Kleine und große Agrarproduzenten haben bereits mit dem aktiven Einsatz begonnen, Fungizide und Antibiotika gehören nach und nach der Vergangenheit an.

Die Produkte von Bio-Ban sind Flora-S und Fitop-Flora-S, die trockene Torfhumindünger mit konzentrierten Huminsäuren (und gesättigter Humus ist ein Garant für eine hervorragende Ernte) und einen Bakterienstamm „Bacillus subtilis“ zur Krankheitsbekämpfung anbieten. Dank dieser Vorbereitungen ist es möglich, erschöpftes Land in kurzer Zeit wiederherzustellen, die Bodenproduktivität zu steigern, Ihre Ernte vor Krankheiten zu schützen und vor allem in riskanten Anbaugebieten hervorragende Erträge zu erzielen!

Ich denke, die obigen Argumente reichen aus, um die Vorteile von Probiotika zu würdigen und zu verstehen, warum Wissenschaftler sagen, dass das zwanzigste Jahrhundert das Jahrhundert der Antibiotika und das einundzwanzigste das Jahrhundert der Probiotika ist!

Die Hauptgruppen von Mikroorganismen, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden

Es sollte maximal sein, wenn Sie Medikamente und Chemikalien erhalten. Die Anforderungen an die Sterilität bei der Herstellung von alkoholischen Getränken sind weniger streng.

Solche Fermentationsprozesse werden als „geschützt“ bezeichnet, weil die Bedingungen, die in der Umgebung geschaffen werden, so sind, dass nur bestimmte Mikroorganismen darin wachsen können. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Bier das Wachstumsmedium einfach gekocht und nicht sterilisiert; der Fermenter wird ebenfalls sauber, aber nicht steril verwendet.

Kultur bekommen. Vor Beginn des Fermentationsprozesses muss eine hochproduktive Reinkultur gewonnen werden. Reinkulturen von Mikroorganismen werden in sehr kleinen Mengen und unter Bedingungen gelagert, die ihre Lebensfähigkeit und Produktivität gewährleisten; Dies wird normalerweise durch Lagerung bei niedriger Temperatur erreicht.

Der Fermenter kann mehrere hunderttausend Liter Kulturmedium aufnehmen, und der Prozess wird gestartet, indem Kultur (Inokulum) hineingegeben wird, die 1-10 % des Volumens ausmacht, in dem die Fermentation stattfinden wird. Daher sollte die Anfangskultur Schritt für Schritt (mit Subkultivierung) gezüchtet werden, bis das Niveau der mikrobiellen Biomasse erreicht ist, das ausreicht, damit der mikrobiologische Prozess mit der erforderlichen Produktivität ablaufen kann.

Es ist absolut notwendig, die Kultur während dieser ganzen Zeit sauber zu halten, um zu verhindern, dass sie durch fremde Mikroorganismen kontaminiert wird.

Die Aufrechterhaltung aseptischer Bedingungen ist nur bei sorgfältiger mikrobiologischer und chemisch-technologischer Kontrolle möglich.

Wachstum in einem industriellen Fermenter (Bioreaktor). Industrielle Mikroorganismen müssen im Fermenter unter optimalen Bedingungen wachsen, um das gewünschte Produkt zu bilden.

Diese Bedingungen werden streng kontrolliert, um mikrobielles Wachstum und Produktsynthese sicherzustellen. Das Design des Fermenters sollte es Ihnen ermöglichen, die Wachstumsbedingungen zu kontrollieren - eine konstante Temperatur, pH (Säure oder Alkalität) und die Konzentration des im Medium gelösten Sauerstoffs.

Ein herkömmlicher Fermenter ist ein geschlossener zylindrischer Tank, in dem Medium und Mikroorganismen mechanisch vermischt werden.

Luft, teilweise mit Sauerstoff gesättigt, wird durch das Medium gepumpt. Die Temperatur wird durch Wasser oder Dampf geregelt, das durch die Rohre des Wärmetauschers strömt. Ein solcher gerührter Fermenter wird dort eingesetzt, wo der Fermentationsprozess viel Sauerstoff benötigt. Einige Produkte entstehen dagegen unter anoxischen Bedingungen, und in diesen Fällen werden Fermenter anderer Bauart verwendet. Somit wird Bier mit sehr niedrigen Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff gebraut, und der Inhalt des Bioreaktors wird nicht belüftet oder gerührt.

Einige Brauer verwenden traditionell noch offene Behälter, aber in den meisten Fällen findet der Prozess in geschlossenen, nicht belüfteten zylindrischen Behältern statt, die sich nach unten verjüngen, was zur Sedimentation der Hefe beiträgt.

Die Herstellung von Essig basiert auf der Oxidation von Alkohol zu Essigsäure durch Bakterien.

Acetobacter. Der Fermentationsprozess findet in Behältern, sogenannten Acetern, mit intensiver Belüftung statt. Luft und Medium werden durch ein rotierendes Rührwerk angesaugt und treten in die Wände des Fermenters ein.

Isolierung und Reinigung von Produkten. Am Ende der Fermentation enthält die Brühe Mikroorganismen, ungenutzte Nährstoffbestandteile des Mediums, verschiedene Abfallprodukte von Mikroorganismen und das Produkt, das sie im industriellen Maßstab erhalten wollten. Daher wird dieses Produkt von anderen Bestandteilen der Brühe gereinigt.

Beim Empfang von alkoholischen Getränken (Wein und Bier) reicht es aus, die Hefe einfach durch Filtration abzutrennen und das Filtrat auf Standard zu bringen. Einzelne durch Fermentation gewonnene Chemikalien werden jedoch aus einer komplexen Brühe extrahiert.

Obwohl industrielle Mikroorganismen aufgrund ihrer genetischen Eigenschaften gezielt ausgewählt werden, um die Ausbeute des gewünschten Stoffwechselprodukts (im biologischen Sinne) zu maximieren, ist ihre Konzentration im Vergleich zu der durch chemische Synthese erzielten Produktion immer noch gering.

Daher muss man auf komplexe Isolierungsmethoden zurückgreifen – Lösungsmittelextraktion, Chromatographie und Ultrafiltration. Aufbereitung und Entsorgung von Gärresten. Bei allen industriellen mikrobiologischen Prozessen entstehen Abfälle: Brühe (Flüssigkeit, die nach der Extraktion des Produktionsprodukts zurückbleibt); Zellen gebrauchter Mikroorganismen; schmutziges Wasser, das die Anlage gewaschen hat; zum Kühlen verwendetes Wasser; Wasser, das Spuren von organischen Lösungsmitteln, Säuren und Laugen enthält.

Flüssiger Abfall enthält viele organische Verbindungen; Wenn sie in Flüsse geleitet werden, stimulieren sie das intensive Wachstum der natürlichen mikrobiellen Flora, was zu einem Sauerstoffmangel im Flusswasser und zur Schaffung anaerober Bedingungen führt. Daher wird der Abfall vor der Entsorgung einer biologischen Behandlung unterzogen, um den Gehalt an organischem Kohlenstoff zu reduzieren. Industrielle mikrobiologische Prozesse können in 5 Hauptgruppen eingeteilt werden: 1) Kultivierung mikrobieller Biomasse; 2) Gewinnung von Stoffwechselprodukten von Mikroorganismen; 3) Gewinnung von Enzymen mikrobiellen Ursprungs; 4) Erhalt rekombinanter Produkte; 5) Biotransformation von Substanzen.

mikrobielle Biomasse. Mikrobielle Zellen selbst können als Endprodukt des Herstellungsprozesses dienen. Im industriellen Maßstab werden hauptsächlich zwei Arten von Mikroorganismen produziert: Hefe, die zum Backen benötigt wird, und einzellige Mikroorganismen, die als Quelle von Proteinen verwendet werden, die menschlichen und tierischen Lebensmitteln zugesetzt werden können.

Bäckerhefe wird seit Anfang des 20. Jahrhunderts in großen Mengen angebaut. und wurde in Deutschland während des Ersten Weltkriegs als Lebensmittel verwendet.

Die Technologie zur Produktion mikrobieller Biomasse als Quelle für Lebensmittelproteine wurde jedoch erst in den frühen 1960er Jahren entwickelt. Eine Reihe europäischer Unternehmen machte auf die Möglichkeit aufmerksam, Mikroben auf einem solchen Substrat wie Kohlenwasserstoffe zu züchten, um das sogenannte zu erhalten.

Protein einzelliger Organismen (BOO). Ein technologischer Triumph war die Entwicklung eines Produkts, das Viehfutter zugesetzt wurde und aus getrockneter mikrobieller Biomasse bestand, die auf Methanol gezüchtet wurde.

Das Verfahren wurde kontinuierlich in einem Fermenter mit einem Arbeitsvolumen von 1,5 Millionen Litern durchgeführt

Aufgrund der gestiegenen Preise für Öl und seine Verarbeitungsprodukte wurde dieses Projekt jedoch wirtschaftlich unrentabel und wich der Produktion von Sojabohnen und Fischmehl. Ende der 1980er Jahre wurden die BOO-Anlagen abgebaut, was der turbulenten, aber kurzen Entwicklungszeit dieses Zweigs der mikrobiologischen Industrie ein Ende setzte. Ein anderes Verfahren erwies sich als vielversprechender – die Gewinnung von Pilzbiomasse und Pilzmykoproteinprotein unter Verwendung von Kohlenhydraten als Substrat.

Stoffwechselprodukte. Nach dem Einbringen der Kultur in das Nährmedium wird eine Verzögerungsphase beobachtet, in der kein sichtbares Wachstum von Mikroorganismen auftritt; dieser Zeitraum kann als Anpassungszeit betrachtet werden. Dann nimmt die Wachstumsrate allmählich zu und erreicht einen konstanten Maximalwert für die gegebenen Bedingungen; eine solche Periode maximalen Wachstums wird als exponentielle oder logarithmische Phase bezeichnet.

Allmählich verlangsamt sich das Wachstum und die sogenannte. stationäre Phase. Außerdem nimmt die Anzahl lebensfähiger Zellen ab und das Wachstum stoppt.

Wenn man der oben beschriebenen Kinetik folgt, ist es möglich, die Bildung von Metaboliten in verschiedenen Stadien zu verfolgen.

In der logarithmischen Phase werden Produkte gebildet, die für das Wachstum von Mikroorganismen lebenswichtig sind: Aminosäuren, Nukleotide, Proteine, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate usw. Sie werden Primärmetaboliten genannt.

Viele primäre Metaboliten sind von erheblichem Wert. Glutaminsäure (genauer gesagt ihr Natriumsalz) ist also Bestandteil vieler Lebensmittel; Lysin wird als Lebensmittelzusatzstoff verwendet; Phenylalanin ist die Vorstufe des Zuckeraustauschstoffs Aspartam.

Primäre Metaboliten werden von natürlichen Mikroorganismen in Mengen synthetisiert, die nur zur Deckung ihres Bedarfs erforderlich sind. Daher besteht die Aufgabe industrieller Mikrobiologen darin, mutierte Formen von Mikroorganismen zu schaffen - Superproduzenten der entsprechenden Substanzen.

Auf diesem Gebiet wurden erhebliche Fortschritte erzielt: So konnten beispielsweise Mikroorganismen gewonnen werden, die Aminosäuren bis zu einer Konzentration von 100 g/l synthetisieren (zum Vergleich: Wildtyp-Organismen reichern Aminosäuren in Milligrammmengen an).

In der Wachstumsverzögerungsphase und in der stationären Phase synthetisieren einige Mikroorganismen Substanzen, die in der logarithmischen Phase nicht gebildet werden und keine eindeutige Rolle im Stoffwechsel spielen. Diese Stoffe werden Sekundärmetaboliten genannt. Sie werden nicht von allen Mikroorganismen synthetisiert, sondern hauptsächlich von Fadenbakterien, Pilzen und sporenbildenden Bakterien. Somit gehören Produzenten von Primär- und Sekundärmetaboliten zu unterschiedlichen taxonomischen Gruppen. Wenn die Frage der physiologischen Rolle von Sekundärmetaboliten in Produzentenzellen Gegenstand ernsthafter Diskussionen war, dann ist ihre industrielle Produktion zweifellos von Interesse, da diese Metaboliten biologisch aktive Substanzen sind: Einige von ihnen haben antimikrobielle Aktivität, andere sind spezifische Inhibitoren von Enzymen , und andere sind Wachstumsfaktoren. , viele haben pharmakologische Aktivität.

Die Gewinnung solcher Substanzen diente als Grundlage für die Schaffung einer Reihe von Zweigen der mikrobiologischen Industrie. Die erste dieser Reihe war die Herstellung von Penicillin; Das mikrobiologische Verfahren zur Herstellung von Penicillin wurde in den 1940er Jahren entwickelt und legte den Grundstein für die moderne industrielle Biotechnologie.

Die pharmazeutische Industrie hat hochkomplexe Methoden zum Screening (Massentests) von Mikroorganismen auf die Fähigkeit zur Produktion wertvoller Sekundärmetaboliten entwickelt.

Ziel des Screenings war zunächst die Gewinnung neuer Antibiotika, doch bald stellte sich heraus, dass Mikroorganismen auch andere pharmakologisch aktive Substanzen synthetisieren.

In den 1980er Jahren wurde die Produktion von vier sehr wichtigen Sekundärmetaboliten etabliert. Diese waren: Cyclosporin, ein immunsuppressives Medikament, das als Mittel verwendet wird, um die Abstoßung von implantierten Organen zu verhindern; Imipenem (eine der Modifikationen von Carbapenem) - eine Substanz mit dem breitesten Spektrum an antimikrobieller Aktivität aller bekannten Antibiotika; Lovastatin – ein Medikament, das den Cholesterinspiegel im Blut senkt; Ivermectin ist ein Anthelminthikum, das in der Medizin zur Behandlung von Onchozerkose oder "Flussblindheit" sowie in der Veterinärmedizin verwendet wird.

Enzyme mikrobiellen Ursprungs. Im industriellen Maßstab werden Enzyme aus Pflanzen, Tieren und Mikroorganismen gewonnen. Die Verwendung des letzteren hat den Vorteil, dass es die Produktion von Enzymen in großen Mengen unter Verwendung von Standard-Fermentationsverfahren erlaubt.

Außerdem ist es ungleich einfacher, die Produktivität von Mikroorganismen zu steigern als die von Pflanzen oder Tieren, und der Einsatz von rekombinanter DNA-Technologie ermöglicht es, tierische Enzyme in Mikroorganismenzellen zu synthetisieren.

Auf diese Weise gewonnene Enzyme werden hauptsächlich in der Lebensmittelindustrie und verwandten Bereichen eingesetzt. Die Synthese von Enzymen in Zellen ist genetisch kontrolliert, und daher wurden die verfügbaren industriellen Mikroorganismen-Produzenten als Ergebnis einer gerichteten Veränderung in der Genetik von Wildtyp-Mikroorganismen erhalten.

rekombinante Produkte. Die rekombinante DNA-Technologie, besser bekannt als "Gentechnik", ermöglicht es, die Gene höherer Organismen in das bakterielle Genom einzubauen. Dadurch erwerben Bakterien die Fähigkeit, „fremde“ (rekombinante) Produkte zu synthetisieren – Verbindungen, die zuvor nur von höheren Organismen synthetisiert werden konnten.

Auf dieser Grundlage wurden viele neue biotechnologische Verfahren zur Herstellung von menschlichen oder tierischen Proteinen geschaffen, die bisher nicht verfügbar waren oder mit großen gesundheitlichen Risiken verwendet wurden.

Der Begriff „Biotechnologie“ selbst wurde in den 1970er Jahren im Zusammenhang mit der Entwicklung von Verfahren zur Herstellung rekombinanter Produkte populär. Dieses Konzept ist jedoch viel umfassender und umfasst alle industriellen Verfahren, die auf der Verwendung von lebenden Organismen und biologischen Prozessen basieren.

Das erste im industriellen Maßstab hergestellte rekombinante Protein war das menschliche Wachstumshormon. Zur Behandlung von Hämophilie eines der Proteine des Blutgerinnungssystems, nämlich der Faktor

VIII. Bevor Methoden entwickelt wurden, dieses Protein gentechnisch zu gewinnen, wurde es aus menschlichem Blut isoliert; Die Anwendung eines solchen Arzneimittels wurde mit dem Risiko einer Infektion mit dem humanen Immunschwächevirus (HIV) in Verbindung gebracht.

Diabetes mellitus wird seit langem erfolgreich mit tierischem Insulin behandelt. Die Wissenschaftler glaubten jedoch, dass das rekombinante Produkt weniger immunologische Probleme verursachen würde, wenn es in seiner reinen Form ohne Verunreinigungen durch andere von der Bauchspeicheldrüse produzierte Peptide erhalten werden könnte.

Darüber hinaus wurde erwartet, dass die Zahl der Diabetiker im Laufe der Zeit aufgrund von Faktoren wie Änderungen der Ernährungsgewohnheiten, einer verbesserten medizinischen Versorgung schwangerer Frauen mit Diabetes (und als Folge einer Zunahme der Häufigkeit genetischer Prädispositionen für Diabetes) zunehmen würde. , und schließlich die erwartete Erhöhung der Lebenserwartung von Diabetikern.

Das erste rekombinante Insulin kam 1982 auf den Markt und hatte bis Ende der 1980er Jahre tierisches Insulin praktisch verdrängt.

Viele andere Proteine werden im menschlichen Körper in sehr geringen Mengen synthetisiert, und der einzige Weg, sie in einem für den klinischen Einsatz ausreichenden Maßstab zu erhalten, ist die rekombinante DNA-Technologie. Zu diesen Proteinen gehören Interferon und Erythropoetin.

Erythropoietin reguliert zusammen mit dem myeloiden Kolonie-stimulierenden Faktor die Bildung von Blutzellen beim Menschen. Erythropoietin wird zur Behandlung von Anämie im Zusammenhang mit Nierenversagen eingesetzt und kann als Thrombozyten-Booster in der Krebs-Chemotherapie Verwendung finden.

Biotransformation von Substanzen. Mithilfe von Mikroorganismen lassen sich bestimmte Verbindungen in strukturell ähnliche, aber wertvollere Stoffe umwandeln. Da Mikroorganismen ihre katalytische Wirkung nur auf bestimmte Stoffe ausüben können, sind die unter ihrer Beteiligung ablaufenden Prozesse spezifischer als rein chemische. Der bekannteste Biotransformationsprozess ist die Herstellung von Essig durch Umwandlung von Ethanol in Essigsäure.

Aber unter den Produkten, die während der Biotransformation entstehen, gibt es auch so wertvolle Verbindungen wie Steroidhormone, Antibiotika, Prostaglandine. siehe auch GENTECHNIK. Industrielle Mikrobiologie und Fortschritte in der Gentechnik(Sonderausgabe von Scientific American).

M., 1984
Biotechnologie. Grundsätze und Anwendung. M., 1988

Produktion Verwendung von Mikroorganismen durch den Menschen.

Mikroorganismen werden in der Lebensmittelindustrie, im Haushalt und in der mikrobiologischen Industrie häufig zur Herstellung von Aminosäuren, Enzymen, organischen Säuren, Vitaminen usw. verwendet.

Zu den klassischen mikrobiologischen Industrien gehören Weinherstellung, Brauen, Brotbacken, Milchsäureprodukte und Speiseessig. So sind beispielsweise die Weinbereitung, das Brauen und die Herstellung von Hefeteig ohne den Einsatz der in der Natur weit verbreiteten Hefe nicht möglich.

Die Geschichte der industriellen Produktion von Hefe begann in Holland, wo 1870 ᴦ. Die erste Hefefabrik wurde gegründet. Das Hauptprodukt war Presshefe mit einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 70 %, die nur wenige Wochen lagerfähig war.

Eine Langzeitlagerung war nicht möglich, da die gepressten Hefezellen am Leben blieben und ihre Aktivität beibehielten, was zu ihrer Autolyse und ihrem Tod führte. Das Trocknen ist zu einer der Methoden der industriellen Konservierung von Hefe geworden. In Trockenhefe bei niedriger Luftfeuchtigkeit befindet sich die Hefezelle in einem anabiotischen Zustand und kann lange bestehen bleiben.

Die erste Trockenhefe erschien 1945 ᴦ. 1972 ᴦ. die zweite Generation von Trockenhefe erschien, die sogenannte Instanthefe.

Der Einsatz von Mikroorganismen in der Lebensmittelindustrie

Seit Mitte der 1990er Jahre ist eine dritte Generation von Trockenhefe entstanden: die Bäckerhefe. Saccharomyces cerevisiae, die die Vorzüge der Instanthefe mit einem hochkonzentrierten Komplex spezialisierter Backenzyme in einem Produkt vereinen.

Diese Hefe ermöglicht nicht nur die Verbesserung der Brotqualität, sondern auch einen aktiven Widerstand gegen den Prozess der Altbackenheit.

Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae werden auch bei der Herstellung von Ethylalkohol verwendet.

Bei der Weinherstellung werden viele verschiedene Hefestämme verwendet, um eine einzigartige Weinmarke mit einzigartigen Qualitäten herzustellen.

Milchsäurebakterien sind an der Zubereitung von Lebensmitteln wie Sauerkraut, eingelegten Gurken, eingelegten Oliven und vielen anderen eingelegten Speisen beteiligt.

Milchsäurebakterien wandeln Zucker in Milchsäure um, die Lebensmittel vor Fäulnisbakterien schützt.

Mit Hilfe von Milchsäurebakterien wird ein großes Sortiment an Milchsäureprodukten, Hüttenkäse und Käse hergestellt.

Gleichzeitig spielen viele Mikroorganismen eine negative Rolle im menschlichen Leben, da sie Krankheitserreger von Menschen-, Tier- und Pflanzenkrankheiten sind; sie können zum Verderben von Lebensmitteln, zur Zerstörung verschiedener Materialien usw. führen.

Um solche Mikroorganismen zu bekämpfen, wurden Antibiotika entdeckt - Penicillin, Streptomycin, Gramicidin usw., die Stoffwechselprodukte von Pilzen, Bakterien und Actinomyceten sind.

Mikroorganismen versorgen den Menschen mit den notwendigen Enzymen.

So wird Amylase in der Lebensmittel-, Textil- und Papierindustrie eingesetzt. Die Protease bewirkt den Abbau von Proteinen in verschiedenen Materialien. Im Osten wird Pilzprotease seit Jahrhunderten zur Herstellung von Sojasauce verwendet.

Heute wird es zur Herstellung von Waschmitteln verwendet. Bei der Konservierung von Fruchtsäften wird ein Enzym wie Pektinase verwendet.

Mikroorganismen werden für die Abwasserbehandlung und die Verarbeitung von Abfällen aus der Lebensmittelindustrie verwendet. Die anaerobe Zersetzung organischer Abfallstoffe erzeugt Biogas.

In den letzten Jahren sind neue Produktionen erschienen.

Carotinoide und Steroide werden aus Pilzen gewonnen.

Bakterien synthetisieren viele Aminosäuren, Nukleotide und andere Reagenzien für die biochemische Forschung.

Die Mikrobiologie ist eine sich schnell entwickelnde Wissenschaft, deren Errungenschaften weitgehend mit der Entwicklung der Physik, Chemie, Biochemie, Molekularbiologie usw.

Für ein erfolgreiches Studium der Mikrobiologie sind Kenntnisse in den aufgeführten Wissenschaften erforderlich.

Dieser Kurs konzentriert sich auf die Lebensmittelmikrobiologie.

Viele Mikroorganismen leben auf der Körperoberfläche, im Darm von Menschen und Tieren, auf Pflanzen, auf Lebensmitteln und auf allen Gegenständen um uns herum. Mikroorganismen verbrauchen eine Vielzahl von Lebensmitteln und passen sich äußerst leicht an sich ändernde Lebensbedingungen an: Hitze, Kälte, Feuchtigkeitsmangel usw.

n. Οʜᴎ vermehren sich sehr schnell. Ohne Kenntnisse der Mikrobiologie ist es unmöglich, biotechnologische Prozesse kompetent und effektiv zu verwalten, die hohe Qualität von Lebensmitteln in allen Phasen ihrer Herstellung aufrechtzuerhalten und den Verzehr von Produkten zu verhindern, die Krankheitserreger und Vergiftungen durch Lebensmittel enthalten.

Es sollte betont werden, dass mikrobiologische Untersuchungen von Lebensmitteln nicht nur im Hinblick auf technologische Merkmale, sondern auch, nicht weniger wichtig, im Hinblick auf ihre hygienische und mikrobiologische Sicherheit das schwierigste Objekt der sanitären Mikrobiologie sind.

Dies erklärt sich nicht nur durch die Vielfalt und Fülle der Mikroflora in Lebensmitteln, sondern auch durch die Verwendung von Mikroorganismen bei der Herstellung vieler von ihnen.

In diesem Zusammenhang sind bei der mikrobiologischen Analyse der Lebensmittelqualität und -sicherheit zwei Gruppen von Mikroorganismen zu unterscheiden:

- spezifische Mikroflora;

- unspezifische Mikroflora.

Spezifisch- ϶ᴛᴏ Kulturrassen von Mikroorganismen, die zur Herstellung eines bestimmten Produkts verwendet werden und ein unverzichtbares Bindeglied in der Technologie seiner Herstellung sind.

Eine solche Mikroflora wird in der Technologie zur Herstellung von Wein, Bier, Brot und allen fermentierten Milchprodukten verwendet.

Unspezifisch- ϶ᴛᴏ Mikroorganismen, die aus der Umwelt in Lebensmittel gelangen und diese kontaminieren.

Unter dieser Gruppe von Mikroorganismen werden saprophytische, pathogene und bedingt pathogene sowie Mikroorganismen unterschieden, die den Verderb von Produkten verursachen.

Der Grad der Verschmutzung hängt von vielen Faktoren ab, zu denen die richtige Beschaffung von Rohstoffen, ihre Lagerung und Verarbeitung, die Einhaltung technologischer und hygienischer Bedingungen für die Herstellung von Produkten, ihre Lagerung und ihr Transport gehören.

Bakterielle Infektionen gelten als eine der gefährlichsten – seit mehr als einem Jahrhundert kämpft die Menschheit gegen pathogene Mikroorganismen. Allerdings sind nicht alle Bakterien eindeutige Feinde für den Menschen. Viele Arten sind lebensnotwendig – sie sorgen für eine gute Verdauung und helfen sogar dem Immunsystem, sich gegen andere Mikroorganismen zu wehren. MedAboutMe erklärt Ihnen, wie Sie zwischen schlechten und guten Bakterien unterscheiden, was zu tun ist, wenn sie in der Analyse gefunden werden, und wie Sie die von ihnen verursachten Krankheiten richtig behandeln.

Bakterien und Mensch

Es wird angenommen, dass Bakterien vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren auf der Erde erschienen sind. Sie waren es, die zu aktiven Teilnehmern an der Schaffung geeigneter Bedingungen für das Leben auf dem Planeten wurden, und während ihrer gesamten Existenz waren sie aktiv an wichtigen Prozessen beteiligt. Zum Beispiel ist es Bakterien zu verdanken, dass die organischen Überreste von Tieren und Pflanzen zerfallen. Sie schufen auch fruchtbaren Boden auf der Erde.

Und da Bakterien buchstäblich überall leben, ist der menschliche Körper keine Ausnahme. Auf der Haut, den Schleimhäuten, im Magen-Darm-Trakt, Nasopharynx, Urogenitaltrakt gibt es viele Mikroorganismen, die auf unterschiedliche Weise mit dem Menschen interagieren.

Im Mutterleib schützt die Plazenta den Fötus vor dem Eindringen von Bakterien, die Besiedlung des Körpers erfolgt in den ersten Lebenstagen:

Die ersten Bakterien, die das Kind erhält, passieren den Geburtskanal der Mutter.
Durch das Stillen gelangen Mikroorganismen in den Magen-Darm-Trakt. Hier überwiegen unter mehr als 700 Arten Laktobazillen und Bifidobakterien (die Vorteile sind in der Bakterientabelle am Ende des Artikels beschrieben).
Die Mundhöhle wird von Staphylokokken, Streptokokken und anderen Mikroben bewohnt, die das Kind auch mit der Nahrung und im Kontakt mit Gegenständen aufnimmt.
Auf der Haut wird die Mikroflora aus Bakterien gebildet, die in der Umgebung des Kindes vorherrschen.

Die Rolle von Bakterien für eine Person ist von unschätzbarem Wert, wenn sich die Mikroflora bereits in den ersten Monaten nicht normal bildet, das Kind in der Entwicklung zurückbleibt und oft krank wird. Denn ohne Symbiose mit Bakterien kann der Körper nicht funktionieren.

Nützliche und schädliche Bakterien

Jeder kennt das Konzept der Dysbakteriose - ein Zustand, bei dem die natürliche Mikroflora im menschlichen Körper gestört ist. Dysbakteriose ist ein schwerwiegender Faktor bei der Senkung der Immunabwehr, der Entwicklung verschiedener Entzündungen, Störungen des Verdauungstrakts und anderen Dingen. Das Fehlen nützlicher Bakterien trägt zur Vermehrung pathogener Organismen bei, und Pilzinfektionen entwickeln sich häufig vor dem Hintergrund einer Dysbakteriose.

Gleichzeitig leben viele pathogene Mikroben in der Umwelt, die schwere Krankheiten verursachen können. Am gefährlichsten sind jene Bakterienarten, die im Laufe des Lebens Toxine (Exotoxine) produzieren können. Es sind diese Substanzen, die heute als eines der stärksten Gifte gelten. Solche Mikroorganismen verursachen gefährliche Infektionen:

Botulismus.
Gasbrand.
Diphtherie.
Tetanus.

Darüber hinaus kann die Krankheit auch durch Bakterien hervorgerufen werden, die unter normalen Bedingungen im menschlichen Körper leben, und wenn das Immunsystem geschwächt ist, werden sie aktiver. Die beliebtesten Erreger dieser Art sind Staphylokokken und Streptokokken.

Bakterienleben

Bakterien sind vollwertige Lebewesen mit einer Größe von 0,5-5 Mikrometer, die sich in einer geeigneten Umgebung aktiv vermehren können. Einige von ihnen brauchen Sauerstoff, andere nicht. Es gibt bewegliche und nicht bewegliche Arten von Bakterien.

Bakterienzelle

Die meisten auf der Erde lebenden Bakterien sind Einzeller. Obligatorische Bestandteile jeder Mikrobe:

Nukleoid (kernähnliche Region, die DNA enthält).
Ribosomen (führen die Synthese von Proteinen durch).
Cytoplasmatische Membran (trennt die Zelle von der äußeren Umgebung, hält die Homöostase aufrecht).

Außerdem haben einige Bakterienzellen eine dicke Zellwand, die sie zusätzlich vor Schäden schützt. Solche Organismen sind resistenter gegen Medikamente und Antigene, die das menschliche Immunsystem produziert.

Es gibt Bakterien mit Flagellen (Mototrichia, Lophotrichia, Peritrichia), aufgrund derer sich Mikroorganismen bewegen können. Wissenschaftler haben aber auch eine andere für Mikroben charakteristische Bewegungsart aufgezeichnet – das Gleiten von Bakterien. Darüber hinaus zeigen neuere Studien, dass es jenen Arten eigen ist, die zuvor als unbeweglich galten. Wissenschaftler der Universitäten Nottingham und Sheffield haben beispielsweise gezeigt, dass sich Methicillin-resistenter Staphylococcus aureus (einer der Hauptvertreter der Klasse der Superbugs) ohne die Hilfe von Flagellen und Zotten fortbewegen kann. Und dies wiederum wirkt sich erheblich auf das Verständnis der Mechanismen der Ausbreitung einer gefährlichen Infektion aus.

Bakterienzellen können folgende Formen haben:

Rund (Kokken, von anderen griechischen κόκκος - "Korn").
Stäbchenförmig (Bazillen, Clostridien).
Geschlängelt (Spirochäten, Spirilla, Vibrios).

Viele Mikroorganismen können in Kolonien zusammenhalten, daher isolieren Wissenschaftler und Ärzte Bakterien häufiger nicht nach der Struktur des Elements, sondern nach der Art der Verbindungen:

Diplokokken sind paarweise verbundene Kokken.
Streptokokken sind Kokken, die Ketten bilden.
Staphylokokken sind Kokken, die Cluster bilden.
Streptobakterien sind stäbchenförmige Mikroorganismen, die in einer Kette verbunden sind.

Vermehrung von Bakterien

Die überwiegende Mehrheit der Bakterien reproduziert sich durch Teilung. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Kolonie hängt von den äußeren Bedingungen und der Art des Mikroorganismus selbst ab. Im Durchschnitt kann sich also alle 20 Minuten ein Bakterium teilen – es bildet 72 Generationen von Nachkommen pro Tag. Für 1-3 Tage kann die Anzahl der Nachkommen eines Mikroorganismus mehrere Millionen erreichen. In diesem Fall ist die Vermehrung von Bakterien möglicherweise nicht so schnell. Beispielsweise dauert der Teilungsprozess von Mycobacterium tuberculosis 14 Stunden.

Gelangen die Bakterien in eine günstige Umgebung und haben keine Konkurrenten, wächst die Population sehr schnell. Ansonsten wird seine Anzahl durch andere Mikroorganismen reguliert. Aus diesem Grund ist die menschliche Mikroflora ein wesentlicher Faktor für ihren Schutz vor verschiedenen Infektionen.

Bakteriensporen

Eines der Merkmale stäbchenförmiger Bakterien ist ihre Fähigkeit zur Sporulation. Diese Mikroorganismen werden Bazillen genannt und umfassen solche pathogenen Bakterien:

Die Gattung Clostridium (verursachen Gasbrand, Botulismus, verursachen häufig Komplikationen während der Geburt und nach Abtreibung).
Die Gattung Bacillus (verursachen Anthrax, eine Reihe von Lebensmittelvergiftungen).

Bakteriensporen sind in der Tat eine konservierte Zelle eines Mikroorganismus, die lange Zeit ohne Schaden überleben kann und praktisch keinen verschiedenen Einflüssen ausgesetzt ist. Sporen sind insbesondere hitzebeständig und werden nicht durch Chemikalien beschädigt. Oft ist die einzig mögliche Wirkung UV-Strahlung, unter der die getrockneten Bakterien absterben können.

Bakteriensporen bilden sich, wenn der Mikroorganismus ungünstigen Bedingungen ausgesetzt ist. Es dauert ungefähr 18-20 Stunden, um sich in der Zelle zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt verliert das Bakterium Wasser, nimmt an Größe ab, wird leichter und eine dichte Hülle bildet sich unter der äußeren Membran. In dieser Form kann der Mikroorganismus Hunderte von Jahren einfrieren.

Wenn die Spore eines Bakteriums geeigneten Bedingungen ausgesetzt wird, beginnt sie zu einem lebensfähigen Bakterium zu keimen. Der Vorgang dauert etwa 4-6 Stunden.

Arten von Bakterien

Nach dem Einfluss von Bakterien auf den Menschen können sie in drei Arten eingeteilt werden:

Pathogen.
Bedingt pathogen.
Nicht pathogen.

Nützliche Bakterien

Nicht pathogene Bakterien - solche, die niemals zu Krankheiten führen, selbst wenn ihre Anzahl groß genug ist. Unter den bekanntesten Arten lassen sich Milchsäurebakterien unterscheiden, die vom Menschen in der Lebensmittelindustrie aktiv genutzt werden – zur Herstellung von Käse, Sauermilchprodukten, Teig und vielem mehr.

Eine weitere wichtige Spezies sind Bifidobakterien, die die Grundlage der Darmflora bilden. Bei gestillten Säuglingen machen sie bis zu 90 % aller im Magen-Darm-Trakt lebenden Arten aus. Diese Bakterien für den Menschen erfüllen die folgenden Funktionen:

Bieten einen physiologischen Schutz des Darms vor dem Eindringen von Krankheitserregern.
Sie produzieren organische Säuren, die die Vermehrung pathogener Mikroben verhindern.
Sie helfen bei der Synthese von Vitaminen (K, Gruppe B) sowie von Proteinen.
Verbessern Sie die Aufnahme von Vitamin D.

Die Rolle von Bakterien dieser Art ist schwer zu überschätzen, denn ohne sie ist eine normale Verdauung und damit die Aufnahme von Nährstoffen unmöglich.

Opportunistische Bakterien

Als Teil einer gesunden Mikroflora gibt es Bakterien, die als opportunistische Krankheitserreger eingestuft werden. Diese Mikroorganismen können jahrelang auf der Haut, im Nasenrachenraum oder im Darm einer Person existieren und keine Infektionen verursachen. Unter allen günstigen Bedingungen (geschwächte Immunität, Störungen der Mikroflora) wächst ihre Kolonie jedoch und wird zu einer echten Bedrohung.

Ein klassisches Beispiel für ein opportunistisches Bakterium ist Staphylococcus aureus, eine Mikrobe, die über 100 verschiedene Krankheiten verursachen kann, von Furunkeln auf der Haut bis hin zu tödlichen Blutvergiftungen (Sepsis). Gleichzeitig wird dieses Bakterium bei den meisten Menschen in verschiedenen Analysen gefunden, aber es verursacht immer noch keine Krankheit.

Unter anderen Vertretern der Art opportunistischer Mikroben:

Streptokokken.
Escherichia coli.
Helicobacter pylori (kann Geschwüre und Gastritis verursachen, lebt aber bei 90 % der Menschen als Teil einer gesunden Mikroflora).

Solche Bakterien loszuwerden, ist nicht sinnvoll, da sie in der Umwelt weit verbreitet sind. Die einzig adäquate Vorbeugung gegen Infektionen ist die Stärkung des Immunsystems und der Schutz des Körpers vor Dysbakteriose.

Pathogene Bakterien verhalten sich anders – ihre Anwesenheit im Körper bedeutet immer die Entwicklung einer Infektion. Auch eine kleine Kolonie kann Schaden anrichten. Die meisten dieser Mikroorganismen scheiden zwei Arten von Toxinen aus:

Endotoxine sind Gifte, die bei der Zerstörung von Zellen entstehen.
Exotoxine sind Gifte, die Bakterien während ihres Lebens produzieren. Die gefährlichsten Stoffe für den Menschen, die zu tödlichen Vergiftungen führen können.

Die Behandlung solcher Infektionen zielt nicht nur auf die Zerstörung pathogener Bakterien ab, sondern auch auf die Beseitigung der durch sie verursachten Vergiftung. Darüber hinaus ist im Falle einer Infektion mit Mikroben wie Tetanusbazillus die Einführung von Toxoid die Grundlage der Therapie.

Andere bekannte pathogene Bakterien sind:

Salmonellen.
Pseudomonas aeruginosa.
Gonokokken.
Blasses Treponema.
Shigella.
Tuberkulose-Bazillus (Kochstäbchen).

Klassen von Bakterien

Heute gibt es viele Klassifikationen von Bakterien. Wissenschaftler teilen sie nach der Art der Struktur, der Bewegungsfähigkeit und anderen Merkmalen ein. Die Gram-Klassifikation und die Art der Atmung bleiben jedoch die wichtigsten.

Anaerobe und aerobe Bakterien

Unter der Vielfalt der Bakterien werden zwei große Klassen unterschieden:

Anaerob - diejenigen, die ohne Sauerstoff auskommen.
Aerob - diejenigen, die Sauerstoff zum Leben brauchen.

Ein Merkmal anaerober Bakterien ist ihre Fähigkeit, in Umgebungen zu leben, in denen andere Mikroorganismen nicht überleben. Am gefährlichsten sind in dieser Hinsicht tief kontaminierte Wunden, in denen sich Mikroben schnell entwickeln. Die charakteristischen Anzeichen für das Bevölkerungswachstum und das Leben von Bakterien im menschlichen Körper sind wie folgt:

Progressive Gewebenekrose.
Subkutane Eiterungen.
Abszesse.
Innere Läsionen.

Anaerobier umfassen pathogene Bakterien, die Tetanus, Gasbrand und toxische Läsionen des Gastrointestinaltrakts verursachen. Auch die anaerobe Bakterienklasse umfasst viele opportunistische Mikroben, die auf der Haut und im Darmtrakt leben. Gefährlich werden sie, wenn sie in eine offene Wunde geraten.

Zu den krankheitsverursachenden aeroben Bakterien gehören:

Tuberkulose-Bazillus.
Vibrio cholerae.
Tularämie-Stick.

Das Leben von Bakterien kann sogar mit einer kleinen Menge Sauerstoff fortgesetzt werden. Solche Mikroben werden fakultativ aerob genannt, Salmonellen und Kokken (Streptokokken, Staphylokokken) sind ein markantes Beispiel für die Gruppe.

1884 entdeckte der dänische Arzt Hans Gram, dass sich verschiedene Bakterien unterschiedlich färbten, wenn sie Methylenviolett ausgesetzt wurden. Einige behalten die Farbe nach dem Waschen, andere verlieren sie. Darauf aufbauend wurden folgende Bakterienklassen identifiziert:

Gramnegativ (Gram-) - Verfärbung.
Gram-positiv (Gram +) - Färbung.

Die Färbung mit Anilinfarbstoffen ist eine einfache Technik, die es ermöglicht, die Eigenschaften der bakteriellen Membranwand schnell aufzudecken. Für die Mikroben, die nicht von Gram gefärbt werden, ist es stärker und haltbarer, was bedeutet, dass es schwieriger ist, mit ihnen umzugehen. Gramnegative Bakterien sind vor allem resistenter gegen Antikörper, die vom menschlichen Immunsystem produziert werden. Diese Klasse umfasst Mikroben, die solche Krankheiten verursachen:

Syphilis.
Leptospirose.
Chlamydien.
Meningokokken-Infektion.
Hämophilus-Infektion
Brucellose.
Legionellose.

Die Bakterienklasse Gram+ umfasst die folgenden Mikroorganismen:

Staphylokokken.
Streptokokken.
Clostridien (Erreger von Botulismus und Tetanus).
Listerien.
Diphtherie-Stick.

Diagnose bakterieller Infektionen

Die richtige und rechtzeitige Diagnose spielt eine wichtige Rolle bei der Behandlung von bakteriellen Infektionen. Es ist möglich, die Krankheit erst nach der Analyse genau zu bestimmen, aber sie kann bereits durch die charakteristischen Symptome vermutet werden.

Bakterien und Viren: Merkmale von Bakterien und Unterschiede bei Infektionen

Am häufigsten ist eine Person mit akuten Atemwegserkrankungen konfrontiert. In der Regel werden Husten, Schnupfen, Fieber und Halsschmerzen durch Bakterien und Viren verursacht. Und obwohl sie sich in bestimmten Stadien der Krankheit auf die gleiche Weise manifestieren können, wird ihre Therapie dennoch radikal anders sein.

Bakterien und Viren verhalten sich im menschlichen Körper unterschiedlich:

Bakterien sind vollwertige lebende Organismen, groß genug (bis zu 5 Mikron), die sich in einer geeigneten Umgebung (auf Schleimhäuten, Haut, in Wunden) vermehren können. Pathogene Mikroben scheiden Gifte aus, die zu Vergiftungen führen. Die gleichen Bakterien können Infektionen unterschiedlicher Lokalisation verursachen. Beispielsweise befällt Staphylococcus aureus die Haut, die Schleimhäute und kann zu einer Blutvergiftung führen.
Viren sind nicht-zelluläre Infektionserreger, die sich nur innerhalb einer lebenden Zelle vermehren können und sich in der äußeren Umgebung nicht als lebende Organismen manifestieren. Gleichzeitig sind Viren immer hochspezialisiert und können nur einen bestimmten Zelltyp infizieren. Beispielsweise können Hepatitis-Viren nur die Leber infizieren. Viren sind viel kleiner als Bakterien, ihre Größe übersteigt 300 nm nicht.

Heute wurden wirksame Medikamente gegen Bakterien entwickelt – z. Aber diese Medikamente wirken nicht auf Viren, außerdem verschlechtert die antibakterielle Therapie für ARVI laut Weltgesundheitsorganisation den Zustand des Patienten.

Symptome bakterieller Infektionen

Am häufigsten entwickeln sich saisonale Atemwegsinfektionen unter dem Einfluss von Bakterien und Viren nach folgendem Schema:

Die ersten 4-5 Tage manifestieren eine Virusinfektion.
Am 4-5. Tag tritt eine bakterielle Läsion auf, wenn die Regeln für die Behandlung akuter respiratorischer Virusinfektionen nicht befolgt wurden.

Symptome einer bakteriellen Infektion sind in diesem Fall:

Verschlechterung des Zustands des Patienten nach Besserung.
Hohe Temperatur (38°C und höher).
Starke Schmerzen in der Brust (ein Zeichen für die Entwicklung einer Lungenentzündung).
Verfärbung des Schleims - grünlicher, weißer oder gelblicher Ausfluss aus der Nase und im ausgehusteten Auswurf.
Ausschlag auf der Haut.

Wenn eine Behandlung ohne ärztliche Hilfe möglich ist, da eine Virusinfektion in 4-7 Tagen komplikationslos abklingt, müssen Erkrankungen, die durch pathogene Bakterien verursacht werden, von einem Therapeuten oder Kinderarzt aufgesucht werden.

Andere bakterielle Infektionen sind durch folgende Symptome gekennzeichnet:

Allgemeine Verschlechterung.
Ein ausgeprägter Entzündungsprozess - Schmerzen im betroffenen Bereich, Hyperämie, Fieber.
Eiterung.

Übertragungswege bakterieller Infektionen

Schädliche Bakterien gelangen auf vielen Wegen in den menschlichen Körper. Die häufigsten Infektionswege:

In der Luft.

Bakterien finden sich in der ausgeatmeten Luft, im Auswurf des Patienten, verbreitet durch Husten, Niesen und sogar Sprechen. Dieser Übertragungsweg ist typisch für Infektionen der Atemwege, insbesondere Keuchhusten, Diphtherie, Scharlach.

Haushalt kontaktieren.

Mikroben gelangen durch Geschirr, Türgriffe, Möbeloberflächen, Handtücher, Telefone, Spielzeug und mehr zu einer Person. Außerdem können lebende Bakterien und Bakteriensporen lange im Staub verbleiben. So werden Tuberkulose, Diphtherie, Ruhr, Krankheiten, die durch Aureus und andere Arten von Staphylococcus aureus verursacht werden, übertragen.

Nahrungsmittel (fäkal-oral).

Bakterien gelangen durch kontaminierte Nahrung oder Wasser in den Körper. Der Übertragungsweg ist charakteristisch für Magen-Darm-Infektionen, insbesondere Typhus, Cholera, Ruhr.

Sexuell.

Die Ansteckung erfolgt beim Geschlechtsverkehr, so werden STIs übertragen, darunter auch Syphilis und Tripper.

Vertikal.

Das Bakterium dringt während der Schwangerschaft oder Geburt in den Fötus ein. So kann sich das Kind mit Tuberkulose, Syphilis, Leptospirose infizieren.

Tiefe Wunden sind gefährlich für die Entwicklung von Infektionen - hier vermehren sich anaerobe Bakterien, einschließlich Tetanusbazillus, aktiv. Menschen mit geschwächtem Immunsystem erkranken auch häufiger an einer bakteriellen Infektion.

Bei Verdacht auf pathogene Bakterien kann der Arzt folgende diagnostische Möglichkeiten anbieten:

Abstrich auf Flora.

Bei Verdacht auf eine Atemwegsinfektion wird es aus den Schleimhäuten von Nase und Rachen entnommen. Auch zum Nachweis sexuell übertragbarer Infektionen ist die Analyse beliebt. In diesem Fall wird das Material aus der Vagina, dem Viszeralkanal, der Harnröhre entnommen.

Bakteriologische Kultur.

Sie unterscheidet sich von einem Abstrich dadurch, dass das entnommene Biomaterial nicht sofort untersucht, sondern in eine für die Vermehrung von Bakterien günstige Umgebung gebracht wird. Nach einigen Tagen oder Wochen, je nach vermeintlichem Erreger, wird das Ergebnis ausgewertet – waren schädliche Bakterien im Biomaterial, wachsen sie zu einer Kolonie heran. Bakposev ist auch gut, weil bei der Analyse nicht nur der Erreger bestimmt wird, sondern auch seine Menge sowie die Empfindlichkeit der Mikrobe gegenüber Antibiotika.

Blut Analyse.

Eine bakterielle Infektion kann durch das Vorhandensein von Antikörpern, Antigenen im Blut und durch die Leukozytenformel nachgewiesen werden.

Biomaterial wird heute häufig mittels PCR (Polymerase-Kettenreaktion) untersucht, bei der bereits mit einer geringen Anzahl von Mikroben eine Infektion nachgewiesen werden kann.

Positiver Test und bakterielle Infektionen

Da viele Bakterien opportunistisch sind und gleichzeitig im Körper, auf den Schleimhäuten und der Haut des Großteils der Bevölkerung leben, müssen die Ergebnisse der Analyse richtig interpretiert werden können. Es muss daran erinnert werden, dass das bloße Vorhandensein von Bakterien bei einer Person kein Anzeichen einer bakteriellen Infektion und kein Grund für den Beginn einer Behandlung ist. Beispielsweise ist die Norm für Staphylococcus aureus 103–104. Bei diesen Indikatoren ist keine Therapie erforderlich. Da die Mikroflora jeder Person individuell ist, können die Indikatoren auch als normal angesehen werden, selbst wenn die Werte höher sind, aber keine Krankheitssymptome auftreten.

Bei Anzeichen einer Infektion ist eine Analyse auf verschiedene Bakterienarten vorgeschrieben:

Nicht gut fühlen.
Eitriger Ausfluss.
Entzündungsprozess.
Grünlicher, weißer oder gelber Schleim aus der Nase und im ausgespuckten Sputum.

Eine positive Analyse auf Bakterien ohne Symptome wird zur Kontrolle herangezogen, wenn Mikroben bei Personen aus Risikogruppen nachgewiesen werden: Schwangere, Kinder, Personen in der postoperativen Phase, Patienten mit verminderter Immunität und Begleiterkrankungen. In diesem Fall wird empfohlen, mehrere Tests durchzuführen, um die Wachstumsdynamik der Kolonie zu sehen. Ändern sich die Werte nicht, ist das Immunsystem in der Lage, die Vermehrung von Bakterien zu kontrollieren.

Bakterien im Nasopharynx

Bakterien im Nasopharynx können Infektionen der Atemwege verursachen. Sie sind insbesondere die Ursache für Mandelentzündungen, bakterielle Mandelentzündungen und Rachenentzündungen sowie Sinusitis. Laufende Infektionen können viele Unannehmlichkeiten, chronische Entzündungen, anhaltende Rhinitis, Kopfschmerzen und mehr verursachen. Solche Krankheiten sind besonders gefährlich, weil schädliche Bakterien durch die Atemwege nach unten gelangen und die Lunge befallen und eine Lungenentzündung verursachen können.

Bakterien im Urin

Idealerweise sollte Urin frei von verschiedenen Mikroorganismen sein. Das Vorhandensein von Bakterien im Urin kann auf eine falsch bestandene Analyse hinweisen (bei der Mikroben von der Hautoberfläche und den Schleimhäuten in das Material gelangt sind). In diesem Fall bittet der Arzt um eine erneute Untersuchung. Wenn das Ergebnis bestätigt wird und der Indikator 104 KBE / ml überschreitet, weist Bakteriurie (Bakterien im Urin) auf solche Krankheiten hin:

Nierenschäden, insbesondere Pyelonephritis.
Zystitis.
Urethritis.
Entzündungsprozess im Harnkanal, zum Beispiel als Folge einer Verstopfung mit einem Konkrement. Bei Urolithiasis beobachtet.
Prostatitis oder Prostataadenom.

In einigen Fällen werden Bakterien im Urin bei Krankheiten gefunden, die nicht mit einer lokalen Infektion verbunden sind. Eine positive Analyse kann sowohl bei Diabetes mellitus als auch bei einer generalisierten Läsion - Sepsis - erfolgen.

Normalerweise wird der Magen-Darm-Trakt von Kolonien verschiedener Bakterien besiedelt. Insbesondere gibt es:

Bifidobakterien.
Milchsäurebakterien (Laktobazillen).
Enterokokken.
Clostridien.
Streptokokken.
Staphylokokken.
Escherichia coli.

Die Rolle der Bakterien, aus denen die normale Mikroflora besteht, besteht darin, den Darm vor Infektionen zu schützen und eine normale Verdauung sicherzustellen. Daher wird das Biomaterial aus dem Darm oft gerade wegen des Verdachts auf Dysbakteriose untersucht und nicht auf das Vorhandensein von pathogenen Mikroorganismen.

Einige krankheitserregende Bakterien können jedoch schwere Erkrankungen verursachen, nämlich wenn sie in den Magen-Darm-Trakt gelangen. Unter diesen Krankheiten:

Salmonellose.
Cholera.
Botulismus.
Ruhr.

Bakterien auf der Haut

Auf der Haut sowie auf den Schleimhäuten des Nasopharynx, im Darm und in den Geschlechtsorganen stellt sich normalerweise das Gleichgewicht der Mikroflora ein. Hier leben Bakterien - mehr als 100 Arten, darunter häufig Epidermis und Staphylococcus aureus, Streptokokken. Bei reduzierter Immunität und insbesondere bei Kindern können sie Hautläsionen hervorrufen, Eiterung, Furunkel und Karbunkel, Streptodermie, Panaritium und andere Krankheiten verursachen.

Im Jugendalter führt die aktive Vermehrung von Bakterien zu Akne und Akne.

Die Hauptgefahr von Mikroben auf der Haut ist die Möglichkeit ihres Eindringens in den Blutkreislauf, Wunden und andere Schäden an der Epidermis. In diesem Fall können harmlose Mikroorganismen auf der Haut schwere Erkrankungen bis hin zu Sepsis verursachen.

Durch Bakterien verursachte Krankheiten

Bakterien sind die Ursache von Infektionen im ganzen Körper. Sie beeinflussen die Atemwege, verursachen entzündliche Prozesse auf der Haut, verursachen Erkrankungen des Darms und des Urogenitalsystems.

Erkrankungen der Atemwege und der Lunge

Angina

Angina ist eine akute Läsion der Mandeln. Die Krankheit ist typisch für die Kindheit.

Erreger:

Streptokokken, selten Staphylokokken und andere Bakterienformen.

Typische Symptome:

Mandelentzündung mit weißlichem Belag, Schmerzen beim Schlucken, Heiserkeit, hohes Fieber, kein Schnupfen.

Krankheitsrisiko:

Werden Halsschmerzen nicht gut genug behandelt, kann eine rheumatoide Herzerkrankung zu einer Komplikation werden – schädliche Bakterien breiten sich über das Blut aus und führen zu Herzklappenfehlern. Als Folge kann sich eine Herzinsuffizienz entwickeln.

Keuchhusten ist eine gefährliche Infektionskrankheit, die vor allem Kinder betrifft. Das Bakterium ist hoch ansteckend und wird durch Tröpfchen in der Luft übertragen. Ohne ausreichende Immunisierung der Bevölkerung können daher leicht Epidemien verursacht werden.

Erreger:

Bordetella pertussis.

Typische Symptome:

Die Krankheit verläuft zunächst wie eine Erkältung, später tritt ein charakteristischer paroxysmaler bellender Husten auf, der möglicherweise 2 Monate lang nicht verschwindet, nach einem Anfall kann sich das Kind übergeben.

Krankheitsrisiko:

Keuchhusten ist für Kinder im ersten Lebensjahr am gefährlichsten, da er Atemstillstand und Tod verursachen kann. Typische Komplikationen sind Lungenentzündung, Bronchitis, falsche Kruppe. Bei schweren Hustenanfällen kommt es äußerst selten zu einer Hirnblutung oder einem Pneumothorax.

Lungenentzündung

Eine Lungenentzündung kann durch Bakterien und Viren sowie einige Pilze verursacht werden. Bakterielle Lungenentzündung, die häufigste Komplikation viraler Atemwegsinfektionen, kann sich nach der Grippe entwickeln. Auch die Vermehrung von Bakterien in der Lunge ist typisch für bettlägerige Patienten, ältere Menschen, Patienten mit chronischen Lungenerkrankungen und Atemwegserkrankungen mit Dehydrierung.

Erreger:

Staphylokokken, Pneumokokken, Pseudomonas aeruginosa und andere.

Typische Symptome:

starkes Fieber (bis 39 °C und darüber), Husten mit reichlich feuchtem grünlichem oder gelblichem Auswurf, Brustschmerzen, Atemnot, Kurzatmigkeit.

Krankheitsrisiko:

hängt vom Erreger ab. Bei unzureichender Behandlung sind Atemstillstand und Tod möglich.

Tuberkulose

Tuberkulose ist eine der gefährlichsten Lungenkrankheiten, die schwer zu behandeln ist. In Russland ist Tuberkulose seit 2004 eine gesellschaftlich bedeutsame Krankheit, da die Zahl der Infizierten viel höher ist als in Industrieländern. Noch im Jahr 2013 wurden bis zu 54 Infektionsfälle pro 100.000 Einwohner registriert.

Erreger:

Mycobacterium, Kochs Bacillus.

Typische Symptome:

die Krankheit kann sich lange Zeit nicht manifestieren, dann tritt ein Husten auf, ein allgemeines Unwohlsein, eine Person verliert an Gewicht, eine subfebrile Temperatur (37-38 ° C) wird für einen Monat oder länger beobachtet, eine schmerzhafte Röte. Später treten Bluthusten und starke Schmerzen auf.

Krankheitsrisiko:

Merkmale der Tuberkulose verursachenden Bakterien ist die Entwicklung von Resistenzen gegen Antibiotika. Daher ist die Infektion schwer zu behandeln und kann zum Tod oder zu einer Behinderung führen. Häufige Komplikationen sind Herzerkrankungen.

Diphtherie ist eine Infektionskrankheit, die in 90 % der Fälle die oberen Atemwege betrifft. Diphtherie ist besonders gefährlich für Kleinkinder.

Erreger:

Corynebacterium diphtheriae (Leffler-Bazillus).

Typische Symptome:

Schmerzen beim Schlucken, Hyperämie der Mandeln und spezifische weiße Beläge auf ihnen, geschwollene Lymphknoten, Atemnot, hohes Fieber, allgemeine Vergiftung des Körpers.

Krankheitsrisiko:

Ohne rechtzeitige Behandlung ist Diphtherie tödlich. Die Bakterienzelle ist in der Lage, Exotoxin zu produzieren, sodass der Erkrankte an einer Vergiftung sterben kann, bei der Herz und Nervensystem in Mitleidenschaft gezogen werden.

Darminfektionen

Salmonellose

Salmonellose ist eine der häufigsten Darminfektionen, die in unterschiedlichen Formen auftreten kann. Manchmal verursachen Bakterien schwere Läsionen, aber es gibt Zeiten, in denen die Krankheit mild ist oder überhaupt keine Symptome aufweist.

Erreger:

Salmonellen.

Typische Symptome:

hohe Temperatur (bis zu 38-39 ° C), Schüttelfrost, Bauchschmerzen, Erbrechen, Durchfall, schwere Vergiftung des Körpers, bei der eine Person stark schwächt.

Krankheitsrisiko:

Je nach Verlaufsform können Bakteriengifte bei schweren Infektionen zu Nierenversagen oder Bauchfellentzündung führen. Kinder sind von Austrocknung bedroht.

Ruhr

Ruhr ist eine Darminfektion, die Menschen jeden Alters betrifft. Am häufigsten in der heißen Sommerzeit aufgezeichnet.

Erreger:

4 Arten von Shigella-Bakterien.

Typische Symptome:

Weicher Stuhl von dunkelgrüner Farbe mit Verunreinigungen von Blut und Eiter, Übelkeit, Kopfschmerzen, Appetitlosigkeit.

Krankheitsrisiko:

Austrocknung, die zur Anhaftung verschiedener Entzündungen sowie zur Vergiftung des Körpers führt. Bei richtiger Behandlung, guter Immunität und ausreichender Flüssigkeitsaufnahme endet das Leben von Shigella-Bakterien in 7-10 Tagen. Andernfalls ist eine ernsthafte Komplikation möglich - Darmperforation.

Tripper

Gonorrhoe wird ausschließlich durch sexuellen Kontakt übertragen, aber in seltenen Fällen kann die Infektion während der Geburt von der Mutter auf das Kind übertragen werden (das Baby entwickelt eine Bindehautentzündung). Die Bakterien, die Gonorrhoe verursachen, können im Anus oder Rachen wachsen, aber am häufigsten sind die Genitalien betroffen.

Erreger:

Gonokokken.

Typische Symptome:

möglicher asymptomatischer Krankheitsverlauf: bei Männern in 20%, bei Frauen - mehr als 50%. In der akuten Form treten Schmerzen beim Wasserlassen, weiß-gelber Ausfluss aus Penis und Scheide, Brennen und Juckreiz auf.

Krankheitsrisiko:

Unbehandelt kann die Infektion zu Unfruchtbarkeit führen und auch Haut, Gelenke, Herz-Kreislauf-System, Leber und Gehirn schädigen.

Syphilis

Syphilis ist durch ein langsames Fortschreiten gekennzeichnet, die Symptome treten allmählich auf und entwickeln sich nicht schnell. Der charakteristische Krankheitsverlauf ist ein Wechsel von Exazerbationen und Remissionen. Haushaltsinfektionen werden von vielen Ärzten bezweifelt, in den allermeisten Fällen werden Bakterien sexuell auf den Menschen übertragen.

Erreger:

Blasses Treponema.

Typische Symptome:

im ersten Stadium tritt ein Geschwür an den Genitalien auf, das in 1-1,5 Monaten von selbst heilt, eine Zunahme der Lymphknoten wird beobachtet. Nach 1-3 Monaten tritt am ganzen Körper ein blasser Ausschlag auf, der Patient fühlt sich schwach, die Temperatur kann steigen, die Symptome ähneln einer Grippe.

Krankheitsrisiko:

pathogene Bakterien führen schließlich zur Entwicklung einer tertiären Syphilis (30 % aller Infizierten), die Aorta, Gehirn und Rücken, Gehirn, Knochen und Muskeln betrifft. Vielleicht die Entwicklung einer Schädigung des Nervensystems - Neurosyphilis.

Chlamydien

Chlamydia ist eine sexuell übertragbare Infektion, die oft asymptomatisch ist. Zudem sind pathogene Bakterien schwer nachweisbar, zur Diagnose ist eine PCR-Analyse vorgeschrieben.

Erreger:

Chlamydien.

Typische Symptome:

in der akuten Form werden Ausfluss aus den Geschlechtsorganen (normalerweise durchsichtig), Schmerzen beim Wasserlassen, Blutausfluss beobachtet.

Krankheitsrisiko:

bei Männern - Entzündung der Nebenhoden, bei Frauen - Entzündung der Gebärmutter und Anhängsel, Unfruchtbarkeit, Reiter-Syndrom (Entzündung der Harnröhre).

Meningokokken-Infektion

Meningokokken-Infektion ist eine Gruppe von Krankheiten, die durch einen Erreger verursacht werden, aber in unterschiedlichen Formen auftreten. Eine Person kann ein asymptomatischer Träger des Bakteriums sein, und in anderen Fällen verursacht die Mikrobe eine generalisierte Infektion, die zum Tod führt.

Erreger:

Meningokokken.

Typische Symptome:

variieren je nach Schwere der Erkrankung. Die Infektion kann sich als leichte Erkältung äußern, in schweren Fällen entwickelt sich eine Meningokokkämie, die durch einen akuten Ausbruch der Krankheit gekennzeichnet ist, das Auftreten eines roten Ausschlags (verschwindet nicht mit Druck), die Temperatur steigt, Verwirrung wird beobachtet.

Krankheitsrisiko:

in schwerer Form entwickeln sich Gewebenekrose, Gangrän der Finger und Extremitäten und Hirnschäden sind möglich. Mit der Entwicklung eines infektiös-toxischen Schocks tritt schnell der Tod ein.

Tetanus

Tetanus ist eine gefährliche Infektion, die sich in Wunden auf der Haut entwickelt. Der Erreger bildet Bakteriensporen, in deren Form er in der äußeren Umgebung vorkommt. Wenn es in die Wunde eindringt, keimt es schnell. Daher erfordert jede schwere Verletzung die Verhinderung einer Infektion - die Einführung von Tetanus-Toxoid.

Erreger:

Tetanus-Stick.

Typische Symptome:

Tetanus betrifft das Zentralnervensystem, äußert sich zunächst durch tonische Spannung der Kiefermuskulatur (es ist schwierig für eine Person zu sprechen, den Mund zu öffnen), später breitet es sich auf den ganzen Körper aus, der Patient wölbt sich aufgrund von Muskelhypertonie, und am Ende entwickelt sich Atemversagen.

Krankheitsrisiko:

Die Hauptgefahr ist das Toxin, das das Bakterium absondert. Er führt zu schweren Symptomen. Als Folge einer Vergiftung kommt es zu einer tonischen Spannung aller Muskeln, einschließlich des Zwerchfells und der Zwischenrippenmuskulatur, wodurch eine Person nicht atmen kann und an Hypoxie stirbt.

Behandlung bakterieller Erkrankungen

Jede bakterielle Infektion erfordert eine geplante Behandlung, da Bakterien den Körper ernsthaft schädigen können. Nur der Arzt wählt das geeignete Behandlungsschema, das nicht nur von der Art der Erkrankung, sondern auch von der Schwere des Verlaufs abhängt.

Antibiotika

Antibiotika gelten als die Hauptstütze der Behandlung aller Infektionen, die durch schädliche Bakterien verursacht werden. Seit der Entdeckung des Penicillins in den 1920er Jahren wurden viele Krankheiten von tödlich zu heilbar. Die Zahl der Komplikationen nach Operationen ist zurückgegangen und blieb nur für Menschen aus Risikogruppen eine gefährliche Krankheit, an der jeder Vierte starb.

Moderne Antibiotika lassen sich in zwei Gruppen einteilen:

Bakterizid - tötet pathogene Bakterien ab.
Bakteriostatisch - verlangsamt das Wachstum, stoppt die Vermehrung von Bakterien.

Erstere haben eine stärkere Wirkung, jedoch werden die Medikamente aus der zweiten Gruppe häufiger verschrieben, da sie in der Regel weniger Komplikationen verursachen.

Es ist auch üblich, Medikamente nach dem Wirkungsspektrum zu unterteilen:

Breitbandantibiotika (Penicilline, Tetrazykline, Makrolide) werden verwendet, um verschiedene Arten von Bakterien abzutöten. Sie sind wirksam, wenn die Behandlung dringend begonnen werden muss, noch vor den Tests. Penicilline werden am häufigsten bei bakteriellen Infektionen der Atemwege verschrieben.
Antibiotika, die gegen eine begrenzte Anzahl von Bakterienarten wirksam sind (häufig bei Tuberkulose und anderen spezifischen Infektionen verschrieben).

Alle Antibiotika müssen in einem Kurs eingenommen werden, denn wenn die Behandlung unterbrochen wird, stellen die verbleibenden lebenden Bakterien die Kolonie schnell wieder her.

Probleme beim Einsatz von Antibiotika

Trotz des weit verbreiteten Einsatzes von Antibiotika suchen Ärzte heute nach alternativen Medikamenten zur Behandlung bakterieller Infektionen. Dies liegt an mehreren wesentlichen Nachteilen dieser Medikamente:

Resistenzentwicklung bei Bakterien.

Viele Mikroorganismen haben Abwehrmechanismen gegen Medikamente entwickelt und der Einsatz klassischer Antibiotika greift nicht mehr. Beispielsweise werden Penicilline der ersten Generation, die Staphylokokken und Streptokokken aktiv bekämpften, heute nicht mehr verwendet. Staphylococcus aureus hat gelernt, das Enzym Penicillinase zu synthetisieren, das das Antibiotikum zerstört. Besonders gefährlich sind neue Bakterienstämme, die Resistenzen gegen Medikamente der neuesten Generation entwickelt haben – die sogenannten Superbugs. Der bekannteste unter ihnen ist der Methicillin-resistente Staphylococcus aureus. Auch Pseudomonas aeruginosa und Enterokokken entwickeln schnell Resistenzen.

Der Einsatz von Breitbandantibiotika führt zu Dysbakteriose.

Nach einer solchen Behandlung ist das Gleichgewicht der Mikroflora erheblich gestört, es treten häufig Komplikationen auf, der Körper wird nicht nur durch die Krankheit, sondern auch durch die Wirkung von Medikamenten geschwächt. Die Verwendung von Arzneimitteln ist auf bestimmte Bevölkerungsgruppen beschränkt: schwangere Frauen, Kinder, Patienten mit Leber- und Nierenschäden und andere Kategorien.

Bakteriophagen

Eine Alternative zu Antibiotika könnten Bakteriophagen sein, Viren, die eine bestimmte Klasse von Bakterien abtöten. Zu den Vorteilen solcher Medikamente:

Geringe Wahrscheinlichkeit, Resistenzen zu entwickeln, da Bakteriophagen Organismen sind, die seit mehreren Milliarden Jahren auf der Erde leben und weiterhin Bakterienzellen infizieren.
Sie verletzen die Mikroflora nicht, da es sich um spezialisierte Arzneimittel handelt, die nur in Bezug auf eine bestimmte Art von Mikroorganismen wirksam sind.
Kann von gefährdeten Personen verwendet werden.

Bereits heute sind Präparate mit Bakteriophagen in Apotheken erhältlich. Aber immer noch verliert eine solche Therapie gegenüber Antibiotika. Viele Krankheiten erfordern eine sofortige Behandlung, was bedeutet, dass Breitbandmedikamente benötigt werden, während Bakteriophagen hochspezialisiert sind – sie können erst verschrieben werden, nachdem der Erreger identifiziert wurde. Außerdem sind derzeit bekannte Viren nicht in der Lage, eine so große Liste pathogener Bakterien zu zerstören wie Antibiotika.

Andere Behandlungen

Die WHO empfiehlt den Einsatz von Antibiotika nicht für alle Arten von bakteriellen Infektionen. Für den Fall, dass die Mikrobe keine hohe Pathogenität aufweist und die Krankheit ohne Komplikationen verläuft, ist eine symptomatische Behandlung ausreichend - die Verwendung von Antipyretika, Schmerzmitteln, Vitaminkomplexen, starkem Trinken und anderen Dingen. Oft kann das Immunsystem selbst die Vermehrung einer Kolonie pathogener Mikroorganismen unterdrücken. In diesem Fall muss der Patient jedoch unter der Aufsicht eines Arztes stehen, der über die Angemessenheit einer bestimmten Therapiemethode entscheidet.

Für viele tödliche bakterielle Infektionen wurden wirksame Impfstoffe entwickelt. Bei folgenden Krankheiten werden Impfungen empfohlen:

Tuberkulose.
Haemophilus-Infektion.
Pneumokokken-Infektion.
Diphtherie (Toxoid wird verwendet - ein Impfstoff, der hilft, Antikörper gegen das Toxin des Bakteriums zu produzieren).
Tetanus (Toxoid wird verwendet).

Bakterien, Ernährung und Verdauung

Allein die lebenden Bakterien in Lebensmitteln können die Darmflora wiederherstellen, dem Verdauungstrakt helfen und Giftstoffe loswerden. Andere hingegen, die mit Nahrung in den Verdauungstrakt gelangen, verursachen gefährliche Infektionen und schwere Vergiftungen.

Pathogene Bakterien vermehren sich häufig in Produkten mit Verstößen gegen die Aufbewahrungsvorschriften. Besonders gefährlich ist hier die Vermehrung anaerober Bakterien, die sich auch in versiegelten Waren und Konserven leicht vermehren.
Eine weitere Möglichkeit der Lebensmittelkontamination sind ungewaschene Hände oder Geräte (Messer, Schneidebretter usw.). Daher ist eine Lebensmittelvergiftung nach Straßenessen, das ohne Einhaltung der Hygienestandards zubereitet wurde, leicht zu bekommen.
Eine unzureichende Wärmebehandlung oder deren Abwesenheit erhöht auch die Wahrscheinlichkeit der Vermehrung verschiedener pathogener Bakterienformen.

Arzneimittel mit lebenden Bakterien

Präparate mit nützlichen lebenden Bakterien werden häufig von Ernährungswissenschaftlern bei verschiedenen Erkrankungen des Magen-Darm-Traktes empfohlen. Sie helfen bei Blähungen, Blähungen, Schweregefühl, schlechter Nahrungsverdauung, häufigen Vergiftungen.

Im Falle einer schweren Dysbakteriose kann der Arzt eine Reihe von Medikamenten zur Wiederherstellung der Mikroflora empfehlen.

Probiotika sind Produkte, die lebende nützliche Bakterien enthalten.

Das Medikament ist in Kapseln mit einer Hülle erhältlich, die die Kolonien von Mikroorganismen schützt und hilft, sie in lebender Form in den Darm zu bringen.

Präbiotika sind Kohlenhydratpräparate, die Nährstoffe für nützliche Bakterien enthalten.

Solche Medikamente werden verschrieben, wenn der Darm von Bifidus und Laktobazillen bewohnt wird, ihre Kolonien jedoch nicht groß genug sind.

Milchsäurebakterien sind eine umfangreiche Gruppe von Mikroorganismen, die in der Lage sind, Glucose unter Freisetzung von Milchsäure zu verarbeiten. Tatsächlich sind also genau diese Mikroben am Fermentationsprozess von Milch beteiligt – mit ihrer Hilfe entstehen alle fermentierten Milchprodukte. Lebensmittel verderben gerade dank Milchsäurebakterien nicht länger – das saure Milieu, das sie schaffen, verhindert das Wachstum von Krankheitserregern. Die gleichen Schutzfunktionen üben sie im menschlichen Darm aus.

Die wichtigsten Produkte, in denen Milchsäurebakterien enthalten sind:

Joghurt ohne Zusatzstoffe.
Starterkulturen, Kefir und andere fermentierte Milchgetränke.
Acidophilus-Milch.
Hartkäse.
Sauerkraut.

Tabellen der wichtigsten Bakterien

Pathogenen Bakterien

Die Bakterien in der Tabelle werden nach den Haupttypen von Mikroben dargestellt, die Krankheiten verursachen können. Viele von ihnen enthalten jedoch auch apathogene oder opportunistische Bakterien.

Name	Bakterien	Art des Atems	Durch Bakterien verursachte Krankheiten
Staphylokokken		Fakultative Anaerobier	Staphylococcus aureus provoziert am meisten eitrige Krankheiten. Einschließlich: Hautläsionen, Lungenentzündung, Sepsis. Staphylococcus epidermidis verursacht in der postoperativen Phase eitrige Komplikationen und saprophytisch - Zystitis und Urethritis (Bakterien werden im Urin gefunden).
Streptokokken		Fakultative Anaerobier	Scharlach, Rheuma (akutes rheumatisches Fieber), Tonsillitis, Pharyngitis, Lungenentzündung, Endokarditis, Meningitis, Abszess.
Clostridien		Anaerobe Bakterien	Bakterien können Teil einer gesunden Mikroflora sein. Gleichzeitig sind einige Arten in der Lage, das stärkste bekannte Gift abzusondern - das Exotoxin Botulinumtoxin. Clostridien sind die Erreger von Tetanus, Gasbrand und Botulismus.
		Aerobier, fakultative Anaerobier	Bestimmte Arten von Bakterien verursachen Milzbrand und Darminfektionen. Die Gattung umfasst auch Escherichia coli - ein Vertreter der gesunden Mikroflora.
Enterokokken		Fakultative Anaerobier	Harnwegsinfektionen, Endokarditis, Meningitis, Sepsis.

Nützliche Bakterien

Die Bakterientabelle stellt die Arten von Mikroben dar, die für den Menschen lebenswichtig sind.

Name	Bakterien formen	Art des Atems	Vorteile für den Körper
Bifidobakterien		Anaerobier	Menschliche Bakterien, die Teil der Darm- und Vaginalflora sind, helfen bei der Normalisierung der Verdauung (Medikamente mit Bifidobakterien werden gegen Durchfall verschrieben) und assimilieren Vitamine. Die Besonderheit von Bakterien besteht darin, dass sie die Vermehrung von Staphylokokken, Shigella und Candida-Pilz verhindern.
	Kokken, Stöcke	Aerobier, die eine reduzierte Sauerstoffkonzentration benötigen (mikroaerophile Bakterien)	Eine Gruppe von Bakterien, die durch ein Merkmal vereint ist - die Fähigkeit, Milchsäuregärung zu verursachen. Verwendet in der Lebensmittelindustrie, sind Teil der Probiotika.
Streptomyceten	Bakterien können Filamente ähnlich wie Pilzmyzel bilden		Mikroorganismen leben im Boden und im Meerwasser. Bakterien spielen eine wichtige Rolle in der Pharmakologie. Vom Menschen zur Herstellung von Antibiotika verwendet: Streptomycin, Erythromycin, Tetracyclin, Vancomycin. Insbesondere Streptomycin ist seit langem das wichtigste Medikament gegen Tuberkulose. Wird auch zur Herstellung von Antimykotika (Nystatin) und Antikrebsmitteln (Daunorubicin) verwendet.

Die moderne Biotechnologie basiert auf vielen Wissenschaften: Genetik, Mikrobiologie, Biochemie, Naturwissenschaften. Das Hauptobjekt ihrer Untersuchung sind Bakterien und Mikroorganismen. Es ist der Einsatz von Bakterien, der viele Probleme in der Biotechnologie löst. Heute ist der Anwendungsbereich ihrer Verwendung im menschlichen Leben so breit und vielfältig, dass sie einen unschätzbaren Beitrag zur Entwicklung solcher Industrien leistet wie:

Medizin und Gesundheitswesen;
Tierhaltung;
Pflanzenbau;
Fischindustrie;
Lebensmittelindustrie;
Bergbau und Energie;
Schwer- und Leichtindustrie;
Klärgrube;
Ökologie.

Das Anwendungsgebiet von Bakterien in Pharmakologie und Medizin ist so breit und bedeutend, dass ihre Rolle bei der Behandlung vieler Krankheiten beim Menschen einfach unschätzbar ist. In unserem Leben werden sie benötigt, um Blutersatzstoffe, Antibiotika, Aminosäuren, Enzyme, antivirale und Krebsmedikamente, DNA-Proben für die Diagnostik und Hormonpräparate herzustellen.

Wissenschaftler haben einen unschätzbaren Beitrag zur Medizin geleistet, indem sie das für das Hormon Insulin verantwortliche Gen identifiziert haben. Durch die Implantation in die Kolibakterien wurde die Produktion von Insulin angeregt, was vielen Patienten das Leben rettete. Japanische Wissenschaftler haben Bakterien entdeckt, die eine Substanz absondern, die Plaque zerstört und so das Auftreten von Karies beim Menschen verhindert.

Von thermophilen Bakterien wird ein Gen abgeleitet, das für Enzyme kodiert, die für die wissenschaftliche Forschung von Wert sind, da sie gegenüber hohen Temperaturen unempfindlich sind. Bei der Produktion von Vitaminen in der Medizin wird der Mikroorganismus Clostridium verwendet, während Riboflavin gewonnen wird, das eine wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit spielt.

Die Fähigkeit von Bakterien, antibakterielle Substanzen zu produzieren, wurde zur Herstellung von Antibiotika genutzt, die das Problem der Behandlung vieler Infektionskrankheiten lösten und dadurch mehr als einer Person das Leben retteten.

Auch in der Pharmakologie ist die Herstellung von Medikamenten und synthetischen Impfstoffen, zu denen Immunregulatoren, Alkaloide, Nukleotide und Enzyme gehören, ohne Mikroorganismen nicht möglich.

Tierhaltung

Um die Gewichtszunahme zu steigern und die Wachstumsrate junger Menschen zu steigern, werden Protein-Vitamin-Ergänzungen und Enzyme verwendet, deren Produzenten photosynthetische Bakterien sind. Dadurch wird der Futterverbrauch reduziert und die Produktivität gesteigert. Bei der Herstellung von Silage werden E. coli commune, Lactis aerogenes, Milchsäuremikroorganismen, verwendet. Die essentielle Aminosäure Lysin, die als Lebensmittelzusatzstoff in der Tierhaltung verwendet wird, wird von Bakterien wie Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp und Escherichia coli produziert.

Die Verwendung von Bakterien ist bei der Schaffung von hochproduktiven Rassen, Wachstumshormonen und der Transplantation einer befruchteten Zelle üblich. Zubereitungen auf Basis von Bac. subtilis und Bac. Licheniformis werden in der Veterinärmedizin zur Behandlung vieler Krankheiten eingesetzt.

Landwirtschaftliche Industrie

Der Einsatz von Pestiziden und Düngemitteln in der Landwirtschaft wirkt sich negativ auf die Mikroflora des Bodens aus. Zur Zerstörung von Schadstoffen werden aerobe und anaerobe Bakterien eingesetzt.

Der Einsatz von Bakteriendünger trägt zur Ertragssteigerung bei. Aus Klebsiella- und Chromatium-Zellen werden stickstoffspeichernde Bakterienpräparate gewonnen. Dadurch können die Pflanzen den in der Luft enthaltenen Stickstoff aufnehmen. Phosphobacterin wird aus Bacillus megathrtium gewonnen, das den Phosphorgehalt im Boden und Stickstoff in der grünen Masse erhöht. Als Bioschutz von Pflanzen vor verschiedenen Schädlingen wurden mikrobiologische Präparate auf Basis von Bakterien entwickelt, die dem Menschen nicht schaden.

Fischindustrie

Biotechnologien, die in Fischfarmen eingesetzt werden, ermöglichen es, Fischrassen zu schaffen, die gegen viele Krankheiten und Rassen mit hohen Wachstumsraten resistent sind. Auch Futtermittelzusatzstoffe, Enzyme und Medikamente werden aus den Bakterien hergestellt, die in der Fischereiindustrie produziert werden.

Nahrungsmittelindustrie

Breiter Einsatz der Biotechnologie in der Fermentations- und Lebensmittelindustrie. Die Verwendung von Milchsäurebakterien bei der Herstellung von Kefir, Koumiss und fermentierten Milchprodukten verbessert deren Geschmack und Verdaulichkeit. Dies wird dadurch erreicht, dass die ausgeschiedenen Enzyme Milchzucker in Alkohol und Kohlendioxid zersetzen. Um die Qualität von Süßwaren zu verbessern und die Frische von Backwaren in der Lebensmittelindustrie zu erhalten, werden aus Bac. subtilis hergestellte Enzyme verwendet.

Gewinnung und Verarbeitung von Mineralien

Durch den Einsatz von Biotechnologien in der Rohstoffindustrie können Kosten und Energiekosten erheblich gesenkt werden. Daher wird die Verwendung von lithotrophen Bakterien (Thiobacillus ferrooxidous) mit ihrer Fähigkeit, Eisen zu oxidieren, in der Hydrometallurgie verwendet. Durch bakterielle Auslaugung werden Edelmetalle aus ertragsarmen Gesteinen abgebaut. Methanhaltige Bakterien werden zur Steigerung der Ölförderung eingesetzt. Bei der herkömmlichen Ölgewinnung werden dem Darm nicht mehr als die Hälfte der natürlichen Reserven entzogen und mit Hilfe von Mikroorganismen eine effizientere Freisetzung der Reserven erreicht.

Leicht- und Schwerindustrie

Mikrobiologisches Auslaugen wird in alten Minen verwendet, um Zink, Nickel, Kupfer, Kobalt zu gewinnen. Im Bergbau werden Bakteriensulfate für Reduktionsreaktionen in alten Bergwerken eingesetzt, da Schwefelsäurerückstände zerstörerisch auf Stützen, Materialien und die Umwelt wirken. Anaerobe Mikroorganismen tragen zum gründlichen Abbau organischer Stoffe bei. Diese Eigenschaft wird zur Wasserreinigung in der metallurgischen Industrie genutzt.

Eine Person verwendet Bakterien bei der Herstellung von Wolle, Kunstleder, Textilrohstoffen, für Parfümerie- und Kosmetikzwecke.

Abfall- und Wasserbehandlung

Die an der Zersetzung beteiligten Bakterien werden zur Reinigung von Klärgruben verwendet. Grundlage dieser Methode ist, dass sich Mikroorganismen von Abwässern ernähren. Dieses Verfahren gewährleistet die Geruchsbeseitigung und Desinfektion des Abwassers. Mikroorganismen, die in Klärgruben verwendet werden, werden in Labors gezüchtet. Das Ergebnis ihrer Wirkung wird durch den Abbau organischer Stoffe in einfache, für die Umwelt unschädliche Substanzen bestimmt. Je nach Art der Klärgrube werden anaerobe oder aerobe Mikroorganismen ausgewählt. Aerobe Mikroorganismen werden neben Klärgruben in Biofiltern verwendet.

Mikroorganismen werden auch benötigt, um die Wasserqualität in Stauseen und Abflüssen aufrechtzuerhalten, um die verschmutzte Oberfläche der Meere und Ozeane von Ölprodukten zu reinigen.

Mit der Entwicklung der Biotechnologie in unserem Leben hat die Menschheit in fast allen Bereichen ihrer Tätigkeit Fortschritte gemacht.

Bakterien sind einzellige nichtnukleare Mikroorganismen, die zur Klasse der Prokaryoten gehören. Bis heute gibt es mehr als 10.000 untersuchte Arten (es wird angenommen, dass es etwa eine Million davon gibt), viele von ihnen sind pathogen und können verschiedene Krankheiten bei Menschen, Tieren und Pflanzen verursachen.

Für ihre Vermehrung sind eine ausreichende Menge an Sauerstoff und eine optimale Luftfeuchtigkeit notwendig. Die Größe der Bakterien variiert von Zehntel Mikrometer bis zu mehreren Mikrometern, in ihrer Form sind sie in kugelförmige (Kokken), stäbchenförmige, fadenförmige (Spirilla) in Form gebogener Stäbchen (Vibrios) unterteilt.

Die ersten Organismen, die vor Milliarden von Jahren auftauchten

(Bakterien und Mikroben unter dem Mikroskop)

Bakterien spielen eine sehr wichtige Rolle auf unserem Planeten, da sie ein wichtiger Teilnehmer in jedem biologischen Stoffkreislauf sind, der Grundlage für die Existenz allen Lebens auf der Erde. Die meisten organischen und anorganischen Verbindungen verändern sich unter dem Einfluss von Bakterien erheblich. Bakterien, die vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren auf unserem Planeten erschienen, standen an den primären Quellen der Basis der lebenden Hülle des Planeten und verarbeiten immer noch aktiv unbelebte und lebende organische Materie und beziehen die Ergebnisse des Stoffwechselprozesses in den biologischen Kreislauf ein .

(Die Struktur eines Bakteriums)

Saprophytische Bodenbakterien spielen eine große Rolle im Bodenbildungsprozess, sie verarbeiten die Überreste pflanzlicher und tierischer Organismen und helfen bei der Bildung von Humus und Humus, die ihre Fruchtbarkeit erhöhen. Die wichtigste Rolle bei der Verbesserung der Bodenfruchtbarkeit spielen stickstoffbindende symbiotische Knöllchenbakterien, die auf den Wurzeln von Leguminosen „leben“, dank ihnen wird der Boden mit wertvollen Stickstoffverbindungen angereichert, die für das Pflanzenwachstum notwendig sind. Sie nehmen Stickstoff aus der Luft auf, binden ihn und stellen Verbindungen in pflanzenverfügbarer Form her.

Die Bedeutung von Bakterien im Stoffkreislauf der Natur

Bakterien haben hervorragende hygienische Eigenschaften, sie entfernen Schmutz im Abwasser, bauen organische Stoffe ab und verwandeln sie in harmlose anorganische Stoffe. Die einzigartigen Cyanobakterien, die vor 2 Milliarden Jahren in den Urmeeren und Ozeanen entstanden, waren in der Lage, Photosynthese zu betreiben, sie versorgten die Umwelt mit molekularem Sauerstoff, bildeten so die Erdatmosphäre und schufen eine Ozonschicht, die unseren Planeten vor den schädlichen Auswirkungen ultravioletter Strahlen schützt . Viele Mineralien sind über viele tausend Jahre durch die Einwirkung von Luft, Temperatur, Wasser und Bakterien auf Biomasse entstanden.

Bakterien sind die häufigsten Organismen auf der Erde, sie definieren die oberen und unteren Grenzen der Biosphäre, dringen überall ein und zeichnen sich durch große Ausdauer aus. Gäbe es keine Bakterien, würden tote Tiere und Pflanzen nicht weiterverarbeitet, sondern einfach in riesigen Mengen angesammelt, ohne sie wäre der biologische Kreislauf unmöglich, und Stoffe könnten nicht wieder in die Natur zurückkehren.

Bakterien sind ein wichtiges Glied in den trophischen Nahrungsketten, sie wirken als Zersetzer, legen die Überreste toter Tiere und Pflanzen aus und reinigen so die Erde. Viele Bakterien spielen im Körper von Säugetieren die Rolle von Symbionten und helfen ihnen beim Abbau von Ballaststoffen, die sie nicht verdauen können. Der Lebensprozess von Bakterien ist eine Quelle von Vitamin K und B-Vitaminen, die eine wichtige Rolle für das normale Funktionieren ihres Organismus spielen.

Nützliche und schädliche Bakterien

Eine große Anzahl pathogener Bakterien kann der menschlichen Gesundheit, Haustieren und Kulturpflanzen großen Schaden zufügen, nämlich Infektionskrankheiten wie Ruhr, Tuberkulose, Cholera, Bronchitis, Brucellose und Anthrax (Tiere), Bakteriose (Pflanzen) verursachen.

Es gibt Bakterien, die einem Menschen und seiner wirtschaftlichen Tätigkeit Vorteile bringen. Die Menschen haben gelernt, Bakterien in der industriellen Produktion einzusetzen, indem sie Aceton, Ethyl- und Butylalkohol, Essigsäure, Enzyme, Hormone, Vitamine, Antibiotika, Protein- und Vitaminpräparate herstellen. Die Reinigungskraft von Bakterien wird in Wasseraufbereitungsanlagen genutzt, um Abwässer zu reinigen und organische Stoffe in unschädliche anorganische Stoffe umzuwandeln. Moderne Errungenschaften der Gentechnik haben es ermöglicht, Medikamente wie Insulin, Interferon aus Escherichia coli-Bakterien, Futter- und Nahrungseiweiß aus einigen Bakterien zu gewinnen. In der Landwirtschaft werden spezielle Bakteriendünger verwendet und mit Hilfe von Bakterien bekämpfen die Landwirte verschiedene Unkräuter und Schadinsekten.

(Bakterien-Lieblingsgericht Wimpertierchen Pantoffeln)

Bakterien sind an der Gerbung von Leder und dem Trocknen von Tabakblättern beteiligt, sie werden zur Herstellung von Seide, Gummi, Kakao, Kaffee, zum Einweichen von Hanf, Leinen und zum Auslaugen von Metallen verwendet. Sie sind am Herstellungsprozess von Medikamenten beteiligt, von so starken Antibiotika wie Tetracyclin und Streptomycin. Ohne Milchsäurebakterien, die den Fermentationsprozess verursachen, ist die Herstellung von Milchprodukten wie Joghurt, fermentierter Backmilch, Acidophilus, Sauerrahm, Butter, Kefir, Joghurt und Hüttenkäse unmöglich. Auch beim Einlegen von Gurken, Sauerkraut und Silierfutter sind Milchsäurebakterien beteiligt.

Mikroorganismen und ihre Stoffwechselprodukte werden heute in großem Umfang in Industrie, Landwirtschaft und Medizin eingesetzt.

Geschichte der Verwendung von Mikroorganismen

Bereits um 1000 v. Chr. haben die Römer, Phönizier und Menschen anderer früher Hochkulturen Kupfer aus Grubenwässern oder durch Erzvorkommen sickerndes Wasser gewonnen. Im 17. Jahrhundert Walisisch in England (Grafschaft Wales) und im 18. Jahrhundert. Die Spanier in der Lagerstätte Rio Tinto nutzten diesen „Laugungsprozess“, um Kupfer aus den Kupfer enthaltenden Mineralien zu extrahieren. Diese alten Bergleute ahnten nicht einmal, dass Bakterien bei solchen Metallgewinnungsprozessen eine aktive Rolle spielten. Derzeit wird dieses als Bakterienlaugung bekannte Verfahren weltweit in großem Umfang eingesetzt, um Kupfer aus armen Erzen zu extrahieren, die dieses und andere wertvolle Metalle in geringen Mengen enthalten. Biologisches Auslaugen wird auch (wenn auch weniger weit verbreitet) zur Freisetzung von Uran verwendet. Es wurden zahlreiche Studien über die Natur der an den Prozessen der Metallauslaugung beteiligten Organismen, ihre biochemischen Eigenschaften und Anwendungsmöglichkeiten auf diesem Gebiet durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Studien zeigen insbesondere, dass die Bakterienlaugung in der Bergbauindustrie breit eingesetzt werden kann und den Bedarf an energiesparenden, umweltfreundlichen Technologien offenbar vollständig decken kann.

Etwas weniger bekannt, aber ebenso wichtig, ist der Einsatz von Mikroorganismen im Bergbau, um Metalle aus Lösungen zu extrahieren. Einige fortschrittliche Technologien beinhalten bereits biologische Prozesse, um Metalle in gelöstem Zustand oder in Form fester Partikel „aus den Waschwässern, die bei der Verarbeitung von Erzen übrig bleiben, zu gewinnen. Die Fähigkeit von Mikroorganismen, Metalle anzureichern, ist seit langem bekannt, und Enthusiasten haben lange davon geträumt, Mikroben zu verwenden, um wertvolle Metalle aus Meerwasser zu extrahieren. Die durchgeführten Forschungen zerstreuten einige Hoffnungen und bestimmten weitgehend die Anwendungsgebiete von Mikroorganismen. Die Metallrückgewinnung mit ihrer Beteiligung bleibt ein vielversprechender Weg, um metallkontaminierte Industrieabwässer kostengünstig zu behandeln und wertvolle Metalle wirtschaftlich zu gewinnen.

Die Fähigkeit von Mikroorganismen, polymere Verbindungen zu synthetisieren, ist seit langem bekannt; Tatsächlich sind die meisten Komponenten einer Zelle Polymere. Heutzutage wird jedoch weniger als 1 % der Gesamtmenge an Polymermaterialien von der mikrobiologischen Industrie produziert; die restlichen 99 % werden aus Erdöl gewonnen. Bisher hat die Biotechnologie die Polymertechnologie nicht entscheidend beeinflusst. Vielleicht lassen sich in Zukunft mit Hilfe von Mikroorganismen neue Materialien für spezielle Zwecke herstellen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt der Verwendung von Mikroorganismen in der chemischen Analyse sollte beachtet werden - die Konzentration und Isolierung von Spurenelementen aus verdünnten Lösungen. Durch den Verbrauch und die Assimilation von Mikroelementen im Laufe ihrer Lebenstätigkeit können Mikroorganismen einige davon selektiv in ihren Zellen anreichern, während sie Nährlösungen von Verunreinigungen reinigen. Beispielsweise werden Pilze verwendet, um Gold aus Chloridlösungen selektiv auszufällen.

Moderne Anwendungen

Mikrobielle Biomasse wird als Viehfutter verwendet. Die mikrobielle Biomasse einiger Kulturpflanzen wird in Form verschiedener Starterkulturen verwendet, die in der Lebensmittelindustrie verwendet werden. Also die Zubereitung von Brot, Bier, Wein, Spirituosen, Essig, fermentierten Milchprodukten, Käse und vielen Produkten. Eine weitere wichtige Richtung ist die Nutzung von Abfallprodukten von Mikroorganismen. Aufgrund der Art dieser Stoffe und ihrer Bedeutung für den Hersteller lassen sich Abfallprodukte in drei Gruppen einteilen.

1 Gruppe sind große Moleküle mit einem Molekulargewicht. Dazu gehören verschiedene Enzyme (Lipasen etc.) und Polysaccharide. Ihr Einsatz ist extrem breit - von der Lebensmittel- und Textilindustrie bis zur Ölindustrie.

2 Gruppe- Dies sind primäre Methanobolite, die Substanzen enthalten, die für das Wachstum und die Entwicklung der Zelle selbst notwendig sind: Aminosäuren, organische Säuren, Vitamine und andere.

3 Gruppe- sekundäre Methanobolite. Dazu gehören: Antibiotika, Toxine, Alkaloide, Wachstumsfaktoren usw. Ein wichtiger Bereich der Biotechnologie ist die Nutzung von Mikroorganismen als biotechnische Mittel zur Umwandlung oder Umwandlung bestimmter Stoffe, Reinigung von Wasser, Boden oder Luft von Schadstoffen. Auch bei der Ölförderung spielen Mikroorganismen eine wichtige Rolle. Auf traditionelle Weise werden nicht mehr als 50 % des Öls aus der Öllagerstätte gefördert. Die Abfallprodukte von Bakterien, die sich im Reservoir ansammeln, tragen zur Verdrängung des Öls und seiner vollständigeren Freisetzung an die Oberfläche bei.

Die große Rolle von Mikroorganismen bei der Erhaltung und Erhaltung der Bodenfruchtbarkeit. Sie beteiligen sich an der Bildung von Bodenhumus - Humus. Sie werden verwendet, um die Ernteerträge zu steigern.

In den letzten Jahren hat sich eine weitere grundlegend neue Richtung in der Biotechnologie entwickelt - die zellfreie Biotechnologie.

Die Auswahl der Mikroorganismen basiert auf der Tatsache, dass Mikroorganismen in der Industrie, in der Landwirtschaft, in der Tier- und Pflanzenwelt von großem Nutzen sind.

Andere Anwendungen

In Behandlung

Herkömmliche Methoden der Impfstoffherstellung basieren auf der Verwendung abgeschwächter oder abgetöteter Krankheitserreger. Derzeit werden viele neue Impfstoffe (z. B. zur Vorbeugung von Influenza, Hepatitis B) gentechnisch gewonnen. Antivirale Impfstoffe werden erhalten, indem die Gene viraler Proteine, die die größte Immunogenität aufweisen, in die Mikrobenzelle eingeführt werden. Bei der Kultivierung synthetisieren solche Zellen eine große Menge viraler Proteine, die anschließend in die Zusammensetzung von Impfstoffpräparaten aufgenommen werden. Effizientere Produktion viraler Proteine in tierischen Zellkulturen basierend auf rekombinanter DNA-Technologie.

Bei der Ölförderung:

In den letzten Jahren wurden Verfahren zur verbesserten Ölgewinnung unter Verwendung von Mikroorganismen entwickelt. Ihre Perspektive ist vor allem mit einfacher Umsetzung, minimaler Kapitalintensität und Umweltsicherheit verbunden. In den 1940er Jahren begann in vielen erdölproduzierenden Ländern die Forschung über den Einsatz von Mikroorganismen zur Stimulierung der Produktion in Produktionsbohrungen und zur Wiederherstellung der Injektionsfähigkeit von Injektionsbohrungen.

In Lebensmitteln und Chemikalien Industrie:

Zu den bekanntesten industriellen Produkten der mikrobiellen Synthese gehören: Aceton, Alkohole (Ethanol, Butanol, Isopropanol, Glycerin), organische Säuren (Citronen-, Essig-, Milch-, Glucon-, Itacon-, Propionsäure), Aromen und geruchsverstärkende Substanzen (Mononatriumglutamat). ). Durch den Trend zu kalorienarmen und pflanzenbasierten Lebensmitteln, um Geschmack und Geruch der Speisen abwechslungsreicher zu gestalten, steigt die Nachfrage nach letzteren stetig. Aromastoffe pflanzlichen Ursprungs können durch die Expression von Pflanzengenen in Mikroorganismenzellen hergestellt werden.

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