Mikrobiologisia prosesseja käytetään laajasti kansantalouden eri sektoreilla. Monet prosessit perustuvat aineenvaihduntareaktioihin, jotka tapahtuvat tiettyjen mikro-organismien kasvun ja lisääntymisen aikana.

Mikro-organismien avulla tuotetaan rehuproteiineja, entsyymejä, vitamiineja, aminohappoja, orgaanisia happoja jne.

Elintarviketeollisuudessa käytetyt pääasialliset mikro-organismiryhmät ovat bakteerit, hiivat ja homeet.

bakteerit. Käytetään maitohapon, etikkahapon, voihapon, asetoni-butyylikäymisen aiheuttajina.

Kulttuurimaitohappobakteereita käytetään maitohapon valmistuksessa, leivonnassa ja joskus myös alkoholin valmistuksessa. Ne muuttavat sokerin maitohapoksi yhtälön mukaisesti

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ

Aidot (homofermentatiiviset) ja epätodelliset (heterofermentatiiviset) maitohappobakteerit osallistuvat ruisleivän valmistukseen. Homofermentatiiviset osallistuvat vain hapon muodostukseen, kun taas heterofermentatiiviset muodostavat yhdessä maitohapon kanssa haihtuvia happoja (pääasiassa etikkahappoa), alkoholia ja hiilidioksidia.

Alkoholiteollisuudessa maitohappokäymistä käytetään hiivavierteen happamoittamiseen. Luonnonvaraiset maitohappobakteerit vaikuttavat haitallisesti käymislaitosten teknologisiin prosesseihin, heikentävät valmiiden tuotteiden laatua. Syntynyt maitohappo estää vieraiden mikro-organismien elintärkeää toimintaa.

Voibakteerien aiheuttamaa voifermentaatiota käytetään voihapon tuottamiseen, jonka estereitä käytetään aromaattisina aineina.

Voihappobakteerit muuttavat sokerin voihapoksi yhtälön mukaisesti

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Etikkahappobakteereja käytetään etikan (etikkahappoliuoksen) valmistukseen, koska. ne pystyvät hapettamaan etyylialkoholin etikkahapoksi yhtälön mukaisesti

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ

Etikkahappokäyminen on haitallista alkoholin tuotannolle, koska. johtaa alkoholisaannon vähenemiseen, ja panimossa se aiheuttaa oluen pilaantumista.

Hiiva. Niitä käytetään käymisaineina alkoholin ja oluen valmistuksessa, viininvalmistuksessa, leipäkvassin valmistuksessa, leivonnassa.

Elintarvikkeiden tuotannossa hiiva on tärkeä - itiöitä muodostavat sakkaromykeetit ja epätäydellinen hiiva - ei-sakkaromykeetit (hiivan kaltaiset sienet), jotka eivät muodosta itiöitä. Saccharomyces-perhe on jaettu useisiin sukuihin. Tärkein on suku Saccharomyces (saccharomycetes). Suku on jaettu lajeihin, ja lajin yksittäisiä lajikkeita kutsutaan roduiksi. Jokaisella toimialalla käytetään erillisiä hiivarotuja. Erottele jauhettu ja hiutaleinen hiiva. Pölymäisissä soluissa ne ovat eristettyjä toisistaan, kun taas hiutaleisissa soluissa ne tarttuvat yhteen muodostaen hiutaleita ja laskeutuvat nopeasti.

Viljelmähiiva kuuluu Saccharomycetes-heimoon S. cerevisiae. Hiivan leviämisen optimilämpötila on 25-30 0С ja alin lämpötila noin 2-3 0 С. 40 0C:ssa kasvu pysähtyy, hiiva kuolee ja alhaisissa lämpötiloissa lisääntyminen pysähtyy.

On ylhäältä ja alhaalta käyviä hiivoja.

Kulttuurihiivoista pohjakäymishiivoja ovat useimmat viini- ja oluthiivat ja yläkäymishiivat alkoholi-, leipomo- ja jotkut panimohiivalajit.

Kuten tiedetään, glukoosista alkoholikäymisprosessissa muodostuu kaksi päätuotetta - etanoli ja hiilidioksidi sekä välituotteet: glyseroli, meripihka-, etikka- ja palorypälehappo, asetaldehydi, 2,3-butyleeniglykoli, asetoiini esterit ja fuselöljyt (isoamyyli, isopropyyli, butyyli ja muut alkoholit).

Yksittäisten sokerien käyminen tapahtuu tietyssä järjestyksessä, johtuen niiden diffuusionopeudesta hiivasoluun. Glukoosi ja fruktoosi fermentoituvat nopeimmin hiivan avulla. Sakkaroosi sellaisenaan katoaa (kääntyy) väliaineeseen käymisen alussa hiivaentsyymin b-fruktofuranosidaasin vaikutuksesta, jolloin muodostuu glukoosia ja fruktoosia, joita solu käyttää helposti. Kun väliaineessa ei ole enää glukoosia ja fruktoosia, hiiva kuluttaa maltoosia.

Hiivalla on kyky fermentoida erittäin korkeita sokeripitoisuuksia - jopa 60%, ne myös sietävät korkeita alkoholipitoisuuksia - jopa 14-16 tilavuutta. %.

Hapen läsnä ollessa alkoholikäyminen pysähtyy ja hiiva saa energiaa happihengityksestä:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ

Koska prosessi on energisesti rikkaampi kuin käymisprosessi (118 kJ), hiiva kuluttaa sokeria paljon taloudellisemmin. Käymisen lopettamista ilmakehän hapen vaikutuksesta kutsutaan Pasteur-ilmiöksi.

Alkoholin valmistuksessa käytetään S. cerevisiae -lajin huippuhiivaa, jolla on suurin käymisenergia, joka muodostaa enintään alkoholia ja fermentoi mono- ja disakkarideja sekä osan dekstriineistä.

Leipomohiivassa arvostetaan nopeasti kasvavia rotuja, joilla on hyvä nostovoima ja säilytyskestävyys.

Panimossa käytetään pohjakäytävää hiivaa, joka on mukautettu suhteellisen alhaisiin lämpötiloihin. Niiden on oltava mikrobiologisesti puhtaita, niillä on oltava kyky flokkuloitua, laskeutua nopeasti fermentorin pohjalle. Käymislämpötila 6-8 0С.

Viininvalmistuksessa arvostetaan hiivoja, jotka lisääntyvät nopeasti, joilla on kyky tukahduttaa muuntyyppisiä hiivoja ja mikro-organismeja ja antaa viinille sopiva tuoksu. Viininvalmistuksessa käytetyt hiivat ovat S. vini ja fermentoivat voimakkaasti glukoosia, fruktoosia, sakkaroosia ja maltoosia. Viininvalmistuksessa lähes kaikki tuotantohiivaviljelmät eristetään nuorista viineistä eri alueilla.

Tsygomykeetit- homesienet, niillä on tärkeä rooli entsyymien tuottajina. Aspergillus-suvun sienet tuottavat amylolyyttisiä, pektolyyttisiä ja muita entsyymejä, joita käytetään alkoholiteollisuudessa maltaiden sijasta tärkkelyksen sokerointiin, panimossa, kun mallas korvataan osittain mallastamattomilla raaka-aineilla jne.

Sitruunahapon tuotannossa A. niger on sitraattikäymisen aiheuttaja, joka muuttaa sokerin sitruunahapoksi.

Mikro-organismeilla on kaksinkertainen rooli elintarviketeollisuudessa. Toisaalta nämä ovat kulttuurimikro-organismeja, toisaalta ruoantuotantoon pääsee infektio, ts. vieraita (villi) mikro-organismeja. Villit mikro-organismit ovat yleisiä luonnossa (marjoissa, hedelmissä, ilmassa, vedessä, maaperässä) ja ympäristöstä pääsevät tuotantoon.

Desinfiointi on tehokas tapa tuhota ja estää vieraiden mikro-organismien kehittyminen, jotta elintarvikealan yrityksissä noudatetaan oikeaa saniteetti- ja hygieniajärjestelyä.

Lue myös:

II. TYÖN SUOJAUSVAATIMUKSET KALAN JA KALAN TUOTANNON JA KÄSITTELYN TYÖJEN (TUOTANTOPROSESSIEN) ORGANISAATIOON
Teema: Tietotekniikka (tietotekniikka)
V. Tuonnin ja kotimaisen tuotannon välinen kilpailu
Automatisoitu tuotanto.
Aktiivinen osa kiinteää tuotantoomaisuutta
Tuotantolaitteiden käytön analyysi.
Tuotantokapasiteetin käytön analyysi.
Tuotantoalojen tärkeimpien taloudellisten indikaattoreiden analyysi
MAATALOUSORGANISAATIOJEN TUOTANNON JA TALOUDELLISEN TOIMINNAN ANALYYSI
Kursk JSC "Pribor" varastojen analyysi

Lue myös:

Bakteerien merkitys elämässämme. Penisilliinin löytäminen ja lääketieteen kehitys. Antibioottien käytön tulokset kasvi- ja eläinmaailmassa. Mitä probiootit ovat, niiden toiminnan periaate ihmisten ja eläinten kehoon, kasveihin, käytön edut.

Opiskelijat, jatko-opiskelijat, nuoret tutkijat, jotka käyttävät tietopohjaa opinnoissaan ja työssään, ovat sinulle erittäin kiitollisia.

Mikro-organismien käyttö lääketieteessä, maataloudessa; probioottien hyödyt

Rodnikova Inna

JOHDANTO

Ihmiset toimivat bioteknikon tehtävissä tuhansia vuosia: he leipoivat leipää, keittivät olutta, valmistivat juustoa ja muita maitohappotuotteita erilaisilla mikro-organismeilla eivätkä edes tienneet niiden olemassaolosta.

Itse asiassa itse termi "bioteknologia" ilmestyi kielellemme ei niin kauan sitten, sen sijaan käytettiin sanoja "teollinen mikrobiologia", "tekninen biokemia" jne. Todennäköisesti käyminen oli vanhin biotekninen prosessi. Tämän todistaa vuonna 1981 löydetty kuvaus oluen valmistusprosessista.

Babylonin kaivausten aikana taululle, joka juontaa juurensa noin 6. vuosituhanneelta eKr. e. 3. vuosituhannella eKr. e. Sumerit tuottivat jopa kaksi tusinaa olutta. Yhtä vanhoja bioteknisiä prosesseja ovat viininvalmistus, leivonta ja maitohappotuotteiden valmistus.

Edellisen perusteella näemme, että ihmiselämä on jo pitkään ollut erottamattomasti sidoksissa eläviin mikro-organismeihin. Ja jos niin monta vuotta ihmiset ovat onnistuneesti, vaikkakin tiedostamatta, "yhteistyöhön" tehneet bakteerien kanssa, olisi loogista esittää kysymys - miksi itse asiassa sinun täytyy laajentaa tietämystäsi tällä alalla?

Loppujen lopuksi kaikki näyttää olevan kunnossa, osataan leipoa leipää ja keittää olutta, tehdä viiniä ja kefiiriä, mitä muuta tarvitset? Miksi tarvitsemme bioteknologiaa? Jotkut vastaukset löytyvät tästä abstraktista.

LÄÄKET JA BAKTERIT

Koko ihmiskunnan historian ajan (1900-luvun alkuun asti) perheillä on ollut monia lapsia, koska.

hyvin usein lapset eivät eläneet täysi-ikäisiksi, he kuolivat moniin sairauksiin, jopa keuhkokuumeeseen, joka on nykyään helposti parannettavissa, puhumattakaan sellaisista vakavista sairauksista kuin kolera, kuolio ja rutto. Kaikki nämä sairaudet ovat patogeenien aiheuttamia, ja niitä pidettiin parantumattomina, mutta lopulta lääketieteen tiedemiehet ymmärsivät, että muut bakteerit tai niiden entsyymeistä saatu uute voi voittaa "pahat" bakteerit.

Tämän huomasi ensimmäisenä Alexander Fleming alkeishomeen esimerkissä.

Kävi ilmi, että tietyntyyppiset bakteerit tulevat hyvin toimeen homeen kanssa, mutta streptokokit ja stafylokokit eivät kehittyneet homeen läsnä ollessa.

Lukuisat aiemmat kokeet haitallisten bakteerien lisääntymiselle ovat osoittaneet, että jotkut niistä pystyvät tuhoamaan muita eivätkä salli niiden kehittymistä yleisessä ympäristössä. Tätä ilmiötä kutsuttiin "antibioosiksi" kreikan sanasta "anti" - vastaan ​​ja "bios" - elämä. Etsiessään tehokasta mikrobilääkkeitä Fleming tiesi tämän hyvin. Hänellä ei ollut epäilystäkään siitä, että salaperäisen homeen sisältävässä kupissa hän oli kohdannut antibioosin. Hän alkoi tutkia muottia huolellisesti.

Jonkin ajan kuluttua hän onnistui jopa eristämään homeesta antimikrobisen aineen. Koska hänen käsittelemällään homeella oli erityinen latinankielinen nimi Penicilium notatum, hän antoi tuloksena olevan aineen nimeksi penisilliini.

Siten vuonna 1929 Lontoon Pietarin sairaalan laboratoriossa. Mary syntyi tunnettu penisilliini.

Aineen alustavat testit koe-eläimillä osoittivat, että edes vereen ruiskutettuna se ei aiheuta haittaa, ja samalla heikoissa liuoksissa se tukahduttaa täydellisesti streptokokit ja stafylokokit.

Mikro-organismien rooli

Flemingin assistentti, tohtori Stuart Greddock, joka sairastui ns. yläleuan märkivään tulehdukseen, oli ensimmäinen henkilö, joka päätti ottaa penisilliiniuutteen.

Hänelle injektoitiin onteloon pieni määrä uutetta muotista, ja kolmen tunnin kuluttua oli mahdollista nähdä hänen terveydentilansa parantuneen merkittävästi.

Siten alkoi antibioottien aikakausi, joka pelasti miljoonia ihmishenkiä sekä rauhan- että sodan aikana, kun haavoittuneet eivät kuolleet haavan vakavuuteen, vaan niihin liittyviin infektioihin. Jatkossa kehitettiin uusia penisilliiniin perustuvia antibiootteja, menetelmiä niiden valmistamiseksi laajaan käyttöön.

BIOTEKNOLOGIA JA MAATALOUS

Lääketieteen läpimurron tulos oli nopea väestönkasvu.

Väestö kasvoi jyrkästi, mikä tarkoittaa, että tarvittiin lisää ruokaa, ja ydinkokeiden aiheuttaman ympäristön heikkenemisen, teollisuuden kehityksen, viljelymaan humuksen ehtymisen vuoksi ilmaantui monia kasvien ja karjan sairauksia.

Aluksi ihmiset hoidettiin eläimiä ja kasveja antibiooteilla ja tämä toi tuloksia.

Katsotaanpa näitä tuloksia. Kyllä, jos käsittelet vihanneksia, hedelmiä, yrttejä jne. kasvukauden aikana vahvoilla sienitautien torjunta-aineilla, tämä auttaa estämään joidenkin taudinaiheuttajien (ei kaikkien eikä kokonaan) kehittymisen, mutta ensinnäkin tämä johtaa myrkkyjen kerääntymiseen ja myrkkyjä hedelmissä, mikä tarkoittaa, että sikiön hyödylliset ominaisuudet vähenevät, ja toiseksi haitalliset mikrobit kehittävät nopeasti immuniteetin niitä myrkyttäville aineille, ja myöhemmät hoidot tulisi suorittaa yhä tehokkaammilla antibiooteilla.

Sama ilmiö havaitaan eläinmaailmassa ja valitettavasti ihmisissä.

Lisäksi antibiootit aiheuttavat useita negatiivisia seurauksia lämminveristen eläinten kehossa, kuten dysbakterioosia, raskaana olevien naisten sikiön epämuodostumia jne.

Kuinka olla? Luonto itse vastaa tähän kysymykseen! Ja vastaus on PROBIOTIT!

Johtavat biotekniikan ja geenitekniikan laitokset ovat jo pitkään kehittäneet uusia ja tunnettuja mikro-organismeja, joilla on hämmästyttävä elinkelpoisuus ja kyky "voittaa" taistelussa muita mikrobeja vastaan.

Näitä eliittikantoja, kuten "bacillus subtilis" ja "Licheniformis", käytetään laajalti ihmisten, eläinten ja kasvien hoitoon uskomattoman tehokkaasti ja täysin turvallisesti.

Kuinka tämä on mahdollista? Ja näin: ihmisten ja eläinten kehossa on välttämättä paljon tarpeellisia bakteereja. Ne osallistuvat ruoansulatusprosesseihin, entsyymien muodostumiseen ja muodostavat lähes 70 % ihmisen immuunijärjestelmästä. Jos ihmisen bakteeritasapaino jostain syystä (antibioottien käyttö, aliravitsemus) häiriintyy, hän on suojaton uusilta haitallisilta mikrobeilta ja 95 % tapauksista sairastuu uudelleen.

Sama koskee eläimiä. Ja eliitin kannat, jotka joutuvat kehoon, alkavat aktiivisesti lisääntyä ja tuhota patogeenisen kasviston, koska. jo edellä mainittiin, niillä on parempi elinkelpoisuus. Eliitin mikro-organismikantojen avulla on siis mahdollista pitää makro-organismi terveenä ilman antibiootteja ja sopusoinnussa luonnon kanssa, koska itse elimistöön ollessaan nämä kannat tuovat vain hyötyä eivätkä haittaa.

Ne ovat parempia kuin antibiootit myös siksi, että:

Mikrokosmoksen vastaus superantibioottien käyttöönottoon liiketoiminnassa on ilmeinen ja seuraa jo tiedemiesten käytössä olevasta koemateriaalista - supermikrobin synty.

Mikrobit ovat yllättävän täydellisiä itsekehittyviä ja itseoppivia biologisia koneita, jotka pystyvät muistamaan geneettiseen muistiinsa luomansa suojamekanismit antibioottien haitallisia vaikutuksia vastaan ​​ja välittämään tietoa jälkeläisilleen.

Bakteerit ovat eräänlainen "bioreaktori", jossa tuotetaan entsyymejä, aminohappoja, vitamiineja ja bakteriosiineja, jotka antibioottien tavoin neutraloivat taudinaiheuttajia.

Niistä ei kuitenkaan ole riippuvuutta eikä kemiallisten antibioottien käytölle tyypillisiä sivuvaikutuksia. Päinvastoin, ne pystyvät puhdistamaan suolen seinämiä, lisäämään niiden läpäisevyyttä välttämättömille ravintoaineille, palauttamaan suoliston mikroflooran biologisen tasapainon ja stimuloivat koko immuunijärjestelmää.

Tiedemiehet käyttivät hyväkseen luonnon luonnollista tapaa ylläpitää makro-organismin terveyttä, eli he eristivät luonnollisesta ympäristöstä bakteereja - saprofyyttejä, joilla on kyky tukahduttaa patogeenisen mikroflooran kasvua ja kehitystä, myös ruoansulatuskanavassa. lämminveriset eläimet.

Miljoonien vuosien evoluutio planeetalla on luonut niin upeita ja täydellisiä mekanismeja patogeenisen mikroflooran tukahduttamiseksi ei-patogeenisillä mikroflooralla, että ei ole syytä epäillä tämän lähestymistavan onnistumista.

Ei-patogeeninen mikrofloora kilpailussa voittaa kiistatta suurimmassa osassa tapauksia, ja jos se ei olisi niin, emme olisi planeetallamme tänään.

Edellä olevan perusteella myös maatalouden lannoitteita ja sienitautien torjunta-aineita valmistavat tiedemiehet ovat pyrkineet siirtymään kemiallisesta näkökulmasta biologiseen näkemykseen.

Ja tulokset eivät olleet hitaita näkymään! Kävi ilmi, että sama bacillus subtilis taistelee menestyksekkäästi jopa 70 eri patogeenisten edustajien kanssa, jotka aiheuttavat sellaisia ​​puutarhakasvien sairauksia, kuten bakteerisyöpä, fusarium-lakhtuminen, juuri- ja juurimätä jne., joita aiemmin pidettiin parantumattomina kasvisairauksina, joita ei voitu hoitaa. Käsittele EI YHTÄ FUNGICIDE!

Lisäksi näillä bakteereilla on selvästi positiivinen vaikutus kasvin kasvillisuuteen: hedelmien täyttö- ja kypsymisaika lyhenee, hedelmien hyödylliset ominaisuudet lisääntyvät, nitraattipitoisuus niissä vähenee jne.

myrkyllisiä aineita, ja mikä tärkeintä - mineraalilannoitteiden tarve vähenee merkittävästi!

Eliittibakteerikantoja sisältävät valmisteet ovat jo ykkössijalla Venäjän ja kansainvälisillä messuilla, mitaleja tehokkuudesta ja ympäristöystävällisyydestä. Pienet ja suuret maataloustuottajat ovat jo aloittaneet aktiivisen käytön, ja sienitautien torjunta-aineet ja antibiootit ovat vähitellen jäämässä menneisyyteen.

Bio-Banin tuotteet ovat Flora-S ja Fitop-Flora-S, jotka tarjoavat tiivistettyjä humushappoja sisältäviä kuivia turve-humuslannoitteita (ja kylläinen humus on tae erinomaisesta sadonkorjuusta) sekä bakteerikantaa "bacillus subtilis" tautien torjuntaan. Näiden valmisteiden ansiosta on mahdollista ennallistaa köyhdytettyä maata lyhyessä ajassa, lisätä maan tuottavuutta, suojata satoasi taudeilta ja mikä tärkeintä, riskialttiilla viljelyalueilla on mahdollista saada erinomaisia ​​satoja!

Luulen, että yllä olevat perustelut ovat riittäviä arvostamaan probioottien etuja ja ymmärtämään, miksi tiedemiehet sanovat, että 1900-luku on antibioottien vuosisata ja 21. vuosisata on probioottien vuosisata!

Samanlaisia ​​asiakirjoja

Mikro-organismien valinta

Jalostuksen käsite ja merkitys tieteenä uusien eläinrotujen, kasvilajikkeiden ja mikro-organismien luomiseksi ja parantamiseksi.

Mikro-organismien roolin ja merkityksen arviointi biosfäärissä ja niiden käytön piirteet. Maitohappobakteerien muodot.

esitys, lisätty 17.3.2015

eläinbiologia

Hämähäkkieläinten ja hyönteisten arvo lääketieteessä ja maataloudessa, tuholaistorjunta. Kriteerit selkärankaisten jakamiselle anamniaksi ja amnioteiksi. Malariaplasmodiumin elinkaari.

valvontatyö, lisätty 12.5.2009

Geneettisesti muokattuja organismeja. Hankinnan periaatteet, soveltaminen

Perusmenetelmät geneettisesti muunnettujen kasvien ja eläinten saamiseksi. Siirtogeeniset mikro-organismit lääketieteessä, kemianteollisuudessa, maataloudessa.

Geenimuunneltujen organismien haittavaikutukset: myrkyllisyys, allergiat, onkologia.

lukukausityö, lisätty 11.11.2014

Eläinten ja mikro-organismien valintamenetelmät

Erot eläinten ja kasvien välillä.

Jalostukseen tarkoitettujen eläinten valinnan ominaisuudet. Mikä on hybridisaatio, sen luokitus. Nykyaikaiset lajikkeet eläinjalostukseen. Mikro-organismien käyttöalueet, niiden hyödylliset ominaisuudet, menetelmät ja valintaominaisuudet.

esitys, lisätty 26.5.2010

Mikro-organismien luokitus. Bakteerimorfologian perusteet

Aineen opiskelu, päätehtävät ja lääketieteellisen mikrobiologian kehityshistoria.

Mikro-organismien systematiikka ja luokittelu. Bakteerimorfologian perusteet. Bakteerisolun rakenteellisten piirteiden tutkiminen. Mikro-organismien merkitys ihmisen elämässä.

luento, lisätty 12.10.2013

Biojäätelön valmistuksessa käytettyjen maitohapon, bifidobakteerien ja propionihappobakteerien ominaisuudet

Probiootit ei-patogeenisinä bakteereina ihmisille, joilla on antagonistista vaikutusta patogeenisiä mikro-organismeja vastaan.

Tutustuminen probioottisten laktobasillien ominaisuuksiin. Probioottisia ominaisuuksia omaavien fermentoitujen maitotuotteiden analyysi.

tiivistelmä, lisätty 17.4.2017

Moderni oppi mikro-organismien alkuperästä

Hypoteesit elämän alkuperästä maapallolla.

Mikro-organismien biokemiallisen toiminnan tutkimus, niiden rooli luonnossa, ihmisten ja eläinten elämässä L. Pasteurin teoksissa. Bakteerien ja virusten geneettiset tutkimukset, niiden fenotyyppinen ja genotyyppinen vaihtelu.

tiivistelmä, lisätty 26.12.2013

Probioottisten valmisteiden kuluttajaominaisuuksien parantaminen

Probioottien vaikutus ihmisten terveyteen.

Propionihappobakteerien immunostimuloivat, antimutageeniset ominaisuudet. Jodin vaikutus probioottisten bakteerien biokemiallisiin ominaisuuksiin. Jodattujen lääkkeiden laadulliset ominaisuudet, biokemialliset parametrit.

artikkeli, lisätty 24.8.2013

Biotekniikka - mikro-organismien, virusten, siirtogeenisten kasvien ja eläinten käyttö teollisessa synteesissä

Ensimmäisen ja toisen vaiheen mikrobisynteesituotteiden, aminohappojen, orgaanisten happojen, vitamiinien valmistus.

Antibioottien laajamittainen tuotanto. Alkoholien ja polyolien tuotanto. Bioprosessien päätyypit. Kasvien aineenvaihduntatekniikka.

lukukausityö, lisätty 22.12.2013

Hyödyllisten mikro-organismien käyttö

Mikro-organismien rooli luonnossa ja maataloudessa.

testi, lisätty 27.09.2009

MIKROBIOLOGINEN TEOLLISUUS, tuotteen tuotanto mikro-organismien avulla. Mikro-organismien suorittamaa prosessia kutsutaan käymiseksi; säiliötä, jossa se virtaa, kutsutaan fermentoriksi (tai bioreaktoriksi).

Ihminen on käyttänyt prosesseja, joissa on bakteereja, hiivoja ja homesieniä satoja vuosia ruoan ja juoman valmistukseen, tekstiilien ja nahan käsittelyyn, mutta mikro-organismien osallistuminen näihin prosesseihin näkyi selvästi vasta 1800-luvun puolivälissä.

1900-luvulla teollisuus on hyödyntänyt kaikkia mikro-organismien upeita biosynteettisiä kykyjä, ja nyt käyminen on keskeistä bioteknologiassa. Sen avulla saadaan erilaisia ​​erittäin puhtaita kemikaaleja ja lääkkeitä, valmistetaan olutta, viiniä ja fermentoituja ruokia.

Käymisprosessi on kaikissa tapauksissa jaettu kuuteen päävaiheeseen.

Ympäristön luominen. Ensinnäkin on tarpeen valita sopiva viljelyalusta. Mikro-organismit tarvitsevat kasvuunsa orgaanisia hiilen lähteitä, sopivaa typenlähdettä ja erilaisia ​​mineraaleja. Alkoholijuomien valmistuksessa alustan tulee sisältää mallasohraa, hedelmien tai marjojen puristemassaa.

Esimerkiksi olut valmistetaan yleensä mallasmehusta, kun taas viini valmistetaan rypälemehusta. Veden ja mahdollisesti joidenkin lisäaineiden lisäksi nämä uutteet muodostavat kasvualustan.

Ympäristöt kemikaalien ja lääkkeiden saamiseksi ovat paljon monimutkaisempia. Useimmiten hiilen lähteenä käytetään sokereita ja muita hiilihydraatteja, mutta usein öljyjä ja rasvoja ja joskus hiilivetyjä.

Typen lähteenä ovat yleensä ammoniakki ja ammoniumsuolat sekä erilaiset kasvi- tai eläinperäiset tuotteet: soijajauho, soijapavut, puuvillansiemenjauho, maapähkinäjauho, maissitärkkelyksen sivutuotteet, teurastamojätteet, kalajauho, hiivauute. Kasvualustan kokoaminen ja optimointi on erittäin monimutkainen prosessi, ja teolliset kasvualustan reseptit ovat tarkoin varjeltu salaisuus.

Sterilointi. Väliaine on steriloitava kaikkien saastuttavien mikro-organismien tappamiseksi. Myös itse fermentori ja apulaitteet steriloidaan. Sterilointimenetelmiä on kaksi: tulistetun höyryn suora ruiskutus ja lämmitys lämmönvaihtimella.

Haluttu steriiliysaste riippuu käymisprosessin luonteesta.

Tärkeimmät elintarviketeollisuudessa käytetyt mikro-organismien ryhmät

Sen tulee olla maksimissaan lääkkeitä ja kemikaaleja vastaanotettaessa. Steriilisyysvaatimukset alkoholijuomien valmistuksessa ovat lievempiä.

Tällaisten fermentaatioprosessien sanotaan olevan "suojattuja", koska ympäristöön syntyvät olosuhteet ovat sellaiset, että niissä voivat kasvaa vain tietyt mikro-organismit. Esimerkiksi oluen valmistuksessa kasvualusta yksinkertaisesti keitetään sen sijaan, että se steriloidaan; fermentoria käytetään myös puhtaana, mutta ei steriilinä.

Kulttuurin hankkiminen. Ennen käymisprosessin aloittamista on tarpeen saada puhdas, erittäin tuottava viljelmä. Puhtaita mikro-organismiviljelmiä varastoidaan hyvin pieninä määrinä ja olosuhteissa, jotka takaavat sen elinkelpoisuuden ja tuottavuuden; tämä saavutetaan yleensä varastoimalla alhaisessa lämpötilassa.

Fermentoriin mahtuu useita satoja tuhansia litraa viljelyalustaa, ja prosessi käynnistetään syöttämällä siihen viljelmää (inokulaattia), joka on 1-10 % tilavuudesta, jossa käyminen tapahtuu. Alkuviljelmää tulee siis kasvattaa vaiheittain (jatkoviljelmällä), kunnes mikrobibiomassan taso on saavutettu, jotta mikrobiologinen prosessi etenee vaaditulla tuottavuudella.

Viljelmä on ehdottomasti pidettävä puhtaana koko tämän ajan, jotta se ei saastuisi vierailla mikro-organismeilla.

Aseptisten olosuhteiden säilyttäminen on mahdollista vain huolellisella mikrobiologisella ja kemiallis-teknologisella valvonnalla.

Kasvu teollisessa fermentorissa (bioreaktorissa). Teollisten mikro-organismien on kasvattava fermentorissa optimaalisissa olosuhteissa halutun tuotteen muodostamiseksi.

Näitä olosuhteita valvotaan tiukasti mikrobien kasvun ja tuotesynteesin varmistamiseksi. Fermentorin suunnittelun tulisi antaa sinun hallita kasvuolosuhteita - vakiolämpötilaa, pH:ta (happamuus tai emäksisyys) ja alustaan ​​liuenneen hapen pitoisuutta.

Perinteinen fermentori on suljettu sylinterimäinen säiliö, jossa elatusaine ja mikro-organismit sekoitetaan mekaanisesti.

Väliaineen läpi pumpataan joskus hapella kyllästettyä ilmaa. Lämpötilaa säädetään lämmönvaihtimen putkien läpi kulkevalla vedellä tai höyryllä. Tällaista sekoitettua fermentoria käytetään tapauksissa, joissa käymisprosessi vaatii paljon happea. Jotkut tuotteet päinvastoin muodostuvat hapettomissa olosuhteissa, ja näissä tapauksissa käytetään erityyppisiä fermentoreita. Siten olut valmistetaan erittäin pienillä liuenneen hapen pitoisuuksilla, eikä bioreaktorin sisältöä ilmasta tai sekoita.

Jotkut panimot käyttävät edelleen perinteisesti avoimia astioita, mutta useimmissa tapauksissa prosessi tapahtuu suljetuissa, ilmastamattomissa sylinterimäisissä astioissa, jotka kapenevat alaspäin, mikä edistää hiivan sedimentoitumista.

Etikan tuotanto perustuu alkoholin hapettumiseen etikkahapoksi bakteerien toimesta.

asetobakteeri. Käymisprosessi tapahtuu asetaattereiksi kutsutuissa astioissa, joissa on intensiivinen ilmastus. Ilma ja väliaine imetään sisään pyörivällä sekoittimella ja ne tulevat fermentorin seiniin.

Tuotteiden eristäminen ja puhdistus. Käymisen lopussa liemi sisältää mikro-organismeja, väliaineen käyttämättömiä ravintokomponentteja, erilaisia ​​mikro-organismien jätetuotteita ja tuotetta, jota haluttiin saada teollisessa mittakaavassa. Siksi tämä tuote puhdistetaan muista liemen komponenteista.

Alkoholijuomia (viiniä ja olutta) vastaanotettaessa riittää, että hiiva erotetaan yksinkertaisesti suodattamalla ja suodos saatetaan standardiin. Yksittäiset fermentoimalla saadut kemikaalit uutetaan kuitenkin monimutkaisesta liemestä.

Vaikka teolliset mikro-organismit valitaan nimenomaan niiden geneettisten ominaisuuksien perusteella, jotta niiden aineenvaihdunnan halutun tuotteen saanto maksimoidaan (biologisessa mielessä), sen pitoisuus on silti pieni verrattuna kemialliseen synteesiin perustuvalla tuotannolla saavutettavaan.

Siksi on turvauduttava monimutkaisiin eristysmenetelmiin - liuotinuuttoon, kromatografiaan ja ultrasuodatukseen. Käymisjätteen käsittely ja hävittäminen. Kaikissa teollisissa mikrobiologisissa prosesseissa syntyy jätettä: liemi (tuotantotuotteen uuttamisen jälkeen jäljelle jäänyt neste); käytettyjen mikro-organismien solut; likainen vesi, joka pesi asennuksen; jäähdytykseen käytetty vesi; vettä, joka sisältää pieniä määriä orgaanisia liuottimia, happoja ja emäksiä.

Nestemäinen jäte sisältää monia orgaanisia yhdisteitä; jos ne upotetaan jokiin, ne stimuloivat luonnollisen mikrobiflooran intensiivistä kasvua, mikä johtaa hapen ehtymiseen jokivesistä ja anaerobisten olosuhteiden syntymiseen. Siksi jätteelle suoritetaan biologinen käsittely ennen hävittämistä orgaanisen hiilen pitoisuuden vähentämiseksi. Teolliset mikrobiologiset prosessit voidaan jakaa viiteen pääryhmään: 1) mikrobibiomassan viljely; 2) mikro-organismien aineenvaihduntatuotteiden saaminen; 3) mikrobialkuperää olevien entsyymien saaminen; 4) rekombinanttituotteiden saaminen; 5) aineiden biotransformaatio.

mikrobien biomassaa. Mikrobisolut itse voivat toimia valmistusprosessin lopputuotteena. Teollisessa mittakaavassa tuotetaan kahta päätyyppiä mikro-organismeja: hiivaa, jota tarvitaan leivontaan, ja yksisoluisia mikro-organismeja, joita käytetään proteiinien lähteenä, jota voidaan lisätä ihmisten ja eläinten ruokaan.

Leivinhiivaa on viljelty suuria määriä 1900-luvun alusta lähtien. ja sitä käytettiin elintarviketuotteena Saksassa ensimmäisen maailmansodan aikana.

Teknologia mikrobibiomassan tuottamiseksi elintarvikeproteiinin lähteeksi kehitettiin kuitenkin vasta 1960-luvun alussa. Useat eurooppalaiset yritykset kiinnittivät huomiota mahdollisuuteen kasvattaa mikrobeja sellaisella substraatilla kuin hiilivedyillä saadakseen ns.

yksisoluisten organismien proteiini (BOO). Teknologinen voitto oli karjan rehuun lisättävän tuotteen kehittäminen, joka koostui metanolilla kasvatetusta kuivatusta mikrobibiomassasta.

Prosessi suoritettiin jatkuvassa tilassa fermentorissa, jonka käyttötilavuus oli 1,5 miljoonaa litraa

Öljyn ja sen jalostustuotteiden hintojen nousun vuoksi tämä hanke kuitenkin muuttui taloudellisesti kannattamattomaksi ja väistyi soijapavun ja kalajauhon tuotannossa. 1980-luvun loppuun mennessä BOO-laitokset purettiin, mikä lopetti tämän mikrobiologisen teollisuuden alan myrskyisän mutta lyhyen kehityskauden. Toinen prosessi osoittautui lupaavammaksi - sienibiomassan ja sienten mykoproteiiniproteiinin saaminen hiilihydraatteja käyttämällä substraattina.

aineenvaihduntatuotteet. Viljelmän ravintoalustaan ​​viemisen jälkeen havaitaan viivevaihe, jolloin ei esiinny näkyvää mikro-organismien kasvua; tätä ajanjaksoa voidaan pitää sopeutumisaikana. Sitten kasvunopeus kasvaa vähitellen saavuttaen vakion maksimiarvon tietyissä olosuhteissa; tällaista maksimaalisen kasvun jaksoa kutsutaan eksponentiaaliseksi tai logaritmiksi vaiheeksi.

Vähitellen kasvu hidastuu ja ns. paikallaan oleva vaihe. Lisäksi elävien solujen määrä vähenee ja kasvu pysähtyy.

Edellä kuvattua kinetiikkaa noudattaen on mahdollista seurata metaboliittien muodostumista eri vaiheissa.

Logaritmisessa vaiheessa muodostuu mikro-organismien kasvulle tärkeitä tuotteita: aminohappoja, nukleotideja, proteiineja, nukleiinihappoja, hiilihydraatteja jne. Niitä kutsutaan ensisijaisiksi metaboliiteiksi.

Monet primaariset metaboliitit ovat merkittäviä. Joten glutamiinihappo (tarkemmin sanottuna sen natriumsuola) on osa monia elintarvikkeita; lysiiniä käytetään elintarvikelisäaineena; fenyylialaniini on aspartaamin sokerikorvikkeen esiaste.

Luonnolliset mikro-organismit syntetisoivat primaarisia metaboliitteja määrinä, jotka ovat tarpeen vain heidän tarpeidensa tyydyttämiseksi. Siksi teollisten mikrobiologien tehtävänä on luoda mikro-organismien mutanttimuotoja - vastaavien aineiden supertuottajia.

Tällä alueella on edistytty merkittävästi: esimerkiksi on saatu aikaan mikro-organismeja, jotka syntetisoivat aminohappoja 100 g/l:n pitoisuuteen asti (vertailun vuoksi, villityypin organismit keräävät aminohappoja milligrammoina).

Kasvun hidastumisvaiheessa ja stationäärivaiheessa jotkin mikro-organismit syntetisoivat aineita, jotka eivät muodostu logaritmisessa vaiheessa ja joilla ei ole selkeää roolia aineenvaihdunnassa. Näitä aineita kutsutaan toissijaisiksi metaboliiteiksi. Kaikki mikro-organismit eivät syntetisoi niitä, vaan pääasiassa rihmabakteerit, sienet ja itiöitä muodostavat bakteerit. Siten primaaristen ja sekundaaristen metaboliittien tuottajat kuuluvat eri taksonomisiin ryhmiin. Jos kysymys sekundaaristen aineenvaihduntatuotteiden fysiologisesta roolista tuottajasoluissa oli vakavan keskustelun kohteena, niin niiden teollinen tuotanto on epäilemättä kiinnostavaa, koska nämä metaboliitit ovat biologisesti aktiivisia aineita: joillakin niistä on antimikrobista vaikutusta, toisilla on spesifisiä entsyymien estäjiä. , ja toiset ovat kasvutekijöitä. Monilla on farmakologista aktiivisuutta.

Tällaisten aineiden saaminen toimi perustana useiden mikrobiologisen teollisuuden haarojen luomiselle. Ensimmäinen tässä sarjassa oli penisilliinin tuotanto; Mikrobiologinen menetelmä penisilliinin valmistamiseksi kehitettiin 1940-luvulla ja loi perustan nykyaikaiselle teolliselle bioteknologialle.

Lääketeollisuus on kehittänyt erittäin monimutkaisia ​​menetelmiä mikro-organismien seulomiseen (massatestaukseen) niiden kyvyn suhteen tuottaa arvokkaita sekundaarisia metaboliitteja.

Aluksi seulonnan tarkoituksena oli saada uusia antibiootteja, mutta pian havaittiin, että mikro-organismit syntetisoivat myös muita farmakologisesti vaikuttavia aineita.

1980-luvulla perustettiin neljän erittäin tärkeän sekundäärisen metaboliitin tuotanto. Näitä olivat: syklosporiini, immunosuppressiivinen lääke, jota käytetään estämään implantoitujen elinten hylkimistä; imipeneemi (yksi karbapeneemin muunnelmista) - aine, jolla on kaikista tunnetuista antibiooteista laajin antimikrobinen vaikutus; lovastatiini - lääke, joka alentaa veren kolesterolitasoa; Ivermektiini on anthelmintinen lääke, jota käytetään lääketieteessä onkoserkiaasin eli "jokisokeuden" hoitoon sekä eläinlääketieteessä.

Mikrobialkuperää olevat entsyymit. Teollisessa mittakaavassa entsyymejä saadaan kasveista, eläimistä ja mikro-organismeista. Jälkimmäisen käytöllä on se etu, että se mahdollistaa entsyymien tuotannon suuria määriä käyttämällä tavanomaisia ​​käymistekniikoita.

Lisäksi mikro-organismien tuottavuuden lisääminen on vertaansa vailla helpompaa kuin kasvien tai eläinten, ja yhdistelmä-DNA-tekniikan käyttö mahdollistaa eläinentsyymien syntetisoinnin mikro-organismisoluissa.

Tällä tavalla saatuja entsyymejä käytetään pääasiassa elintarviketeollisuudessa ja siihen liittyvillä aloilla. Entsyymien synteesi soluissa on geneettisesti kontrolloitua ja siksi saatavilla olevat teolliset mikro-organismit-tuottajat saatiin villityypin mikro-organismien genetiikassa suunnattujen muutosten seurauksena.

rekombinanttituotteet. Yhdistelmä-DNA-tekniikka, joka tunnetaan paremmin nimellä "geenitekniikka", mahdollistaa korkeampien organismien geenien sisällyttämisen bakteerien genomiin. Tämän seurauksena bakteerit hankkivat kyvyn syntetisoida "vieraat" (rekombinantti) tuotteet - yhdisteet, joita vain korkeammat organismit pystyivät aiemmin syntetisoimaan.

Tältä pohjalta on luotu monia uusia bioteknisiä prosesseja ihmisten tai eläinproteiinien tuotantoon, joita ei aiemmin ollut saatavilla tai joita käytettiin suurilla terveysriskeillä.

Itse termi "bioteknologia" tuli suosituksi 1970-luvulla rekombinanttituotteiden valmistusmenetelmien kehittämisen yhteydessä. Tämä käsite on kuitenkin paljon laajempi ja sisältää kaikki teolliset menetelmät, jotka perustuvat elävien organismien käyttöön ja biologisiin prosesseihin.

Ensimmäinen teollisessa mittakaavassa tuotettu rekombinanttiproteiini oli ihmisen kasvuhormoni. Hemofilian hoitoon yksi veren hyytymisjärjestelmän proteiineista, nimittäin tekijä

VIII. Ennen kuin kehitettiin menetelmiä tämän proteiinin saamiseksi geenitekniikan avulla, se eristettiin ihmisen verestä; tällaisen lääkkeen käyttöön on liitetty ihmisen immuunikatoviruksen (HIV) aiheuttama infektioriski.

Diabetes mellitusta on pitkään hoidettu menestyksekkäästi eläininsuliinilla. Tiedemiehet kuitenkin uskoivat, että yhdistelmä-DNA-tekniikalla valmistettu tuote aiheuttaisi vähemmän immunologisia ongelmia, jos se voitaisiin saada puhtaassa muodossaan ilman epäpuhtauksia muista haiman tuottamista peptideistä.

Lisäksi diabeetikkojen määrän odotettiin kasvavan ajan myötä johtuen muun muassa ruokailutottumusten muutoksista, diabetesta sairastavien raskaana olevien naisten sairaanhoidon parantumisesta (ja sen seurauksena diabeteksen geneettisen alttiuden lisääntymisestä). ja lopuksi odotettavissa oleva diabeetikkojen elinajanodote.

Ensimmäinen yhdistelmäinsuliini tuli markkinoille vuonna 1982, ja 1980-luvun loppuun mennessä se oli käytännössä korvannut eläininsuliinin.

Monia muita proteiineja syntetisoituu ihmiskehossa hyvin pieninä määrinä, ja ainoa tapa saada niitä kliiniseen käyttöön riittävässä mittakaavassa on yhdistelmä-DNA-teknologia. Näitä proteiineja ovat interferoni ja erytropoietiini.

Erytropoietiini yhdessä myeloidipesäkkeitä stimuloivan tekijän kanssa säätelee verisolujen muodostumista ihmisissä. Erytropoietiinia käytetään munuaisten vajaatoimintaan liittyvän anemian hoitoon, ja sitä voidaan käyttää verihiutaleiden nostajana syövän kemoterapiassa.

Aineiden biotransformaatio. Mikro-organismeilla voidaan muuttaa tiettyjä yhdisteitä rakenteellisesti samanlaisiksi, mutta arvokkaammiksi aineiksi. Koska mikro-organismit voivat kohdistaa katalyyttisen vaikutuksensa vain tiettyihin aineisiin, niiden mukana tapahtuvat prosessit ovat tarkempia kuin puhtaasti kemialliset. Tunnetuin biotransformaatioprosessi on etikan valmistus muuttamalla etanoli etikkahapoksi.

Mutta biotransformaation aikana muodostuneiden tuotteiden joukossa on myös sellaisia ​​erittäin arvokkaita yhdisteitä kuin steroidihormonit, antibiootit, prostaglandiinit. Katso myös GEENITEKNIIKKA. Teollinen mikrobiologia ja geenitekniikan kehitys(Scientific Americanin erikoisnumero).

M., 1984
Biotekniikka. Periaatteet ja soveltaminen. M., 1988

Tuotanto Mikro-organismien käyttö ihmisillä.

Mikro-organismeja käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa, kotitalouksissa, mikrobiologisessa teollisuudessa aminohappojen, entsyymien, orgaanisten happojen, vitamiinien jne.

Klassisia mikrobiologisia toimialoja ovat viininvalmistus, panimo, leivän, maitohappotuotteiden ja elintarvikeetikan valmistus. Esimerkiksi viininvalmistus, panimo ja hiivataikinan valmistus ovat mahdottomia ilman luonnossa laajalle levinneen hiivan käyttöä.

Hiivan teollisen tuotannon historia alkoi Hollannista, missä vuonna 1870 ᴦ. Ensimmäinen hiivatehdas perustettiin. Päätuotteena oli puristettu hiiva, jonka kosteuspitoisuus oli noin 70 %, joka säilyy vain muutaman viikon.

Pitkäaikainen varastointi oli mahdotonta, koska puristetut hiivasolut pysyivät elossa ja säilyttivät aktiivisuutensa, mikä johti niiden autolyysiin ja kuolemaan. Kuivauksesta on tullut yksi hiivan teollisista säilöntämenetelmistä. Kuivahiivassa alhaisessa kosteudessa hiivasolu on anabioottisessa tilassa ja voi säilyä pitkään.

Ensimmäinen kuivahiiva ilmestyi vuonna 1945 ᴦ. Vuonna 1972 ᴦ. ilmestyi kuivahiivan toinen sukupolvi, niin kutsuttu pikahiiva.

Mikro-organismien käyttö elintarviketeollisuudessa

1990-luvun puolivälistä lähtien kuivahiivan kolmas sukupolvi on syntynyt: leipomohiiva. Saccharomyces cerevisiae, jotka yhdistävät pikahiivan hyveet erittäin tiivistettyyn erikoistuneiden leivontaentsyymien kompleksiin yhdessä tuotteessa.

Tämän hiivan avulla ei vain voida parantaa leivän laatua, vaan myös vastustaa aktiivisesti vanhenemisprosessia.

leivinhiiva Saccharomyces cerevisiae käytetään myös etyylialkoholin valmistuksessa.

Viininvalmistuksessa käytetään monia eri hiivakantoja tuottaakseen ainutlaatuisen viinimerkin, jolla on ainutlaatuisia ominaisuuksia.

Maitohappobakteerit osallistuvat ruokien, kuten hapankaalin, marinoitujen kurkkujen, marinoitujen oliivien ja monien muiden marinoitujen ruokien valmistukseen.

Maitohappobakteerit muuttavat sokerin maitohapoksi, joka suojaa ruokaa putrefaktiivisilta bakteereilta.

Maitohappobakteerien avulla valmistetaan suuri valikoima maitohappotuotteita, raejuustoa ja juustoa.

Samaan aikaan monilla mikro-organismeilla on negatiivinen rooli ihmisen elämässä, koska ne ovat ihmisten, eläinten ja kasvien sairauksien patogeenejä; ne voivat aiheuttaa elintarvikkeiden pilaantumista, erilaisten materiaalien tuhoutumista jne.

Tällaisten mikro-organismien torjumiseksi löydettiin antibiootteja - penisilliini, streptomysiini, gramidiini jne., jotka ovat sienten, bakteerien ja aktinomykeettien aineenvaihduntatuotteita.

Mikro-organismit tarjoavat ihmisille tarvittavat entsyymit.

Siten amylaasia käytetään elintarvike-, tekstiili- ja paperiteollisuudessa. Proteaasi aiheuttaa proteiinien hajoamista eri materiaaleissa. Idässä sieniproteaasia on käytetty vuosisatojen ajan soijakastikkeen valmistukseen.

Nykyään sitä käytetään pesuaineiden valmistuksessa. Hedelmämehujen säilönnässä käytetään entsyymiä, kuten pektinaasia.

Mikro-organismeja käytetään jätevesien käsittelyyn, elintarviketeollisuuden jätteiden käsittelyyn. Orgaanisen jäteaineen anaerobinen hajoaminen tuottaa biokaasua.

Viime vuosina on ilmestynyt uusia tuotantoja.

Karotenoideja ja steroideja saadaan sienistä.

Bakteerit syntetisoivat monia aminohappoja, nukleotideja ja muita reagensseja biokemiallista tutkimusta varten.

Mikrobiologia on nopeasti kehittyvä tiede, jonka saavutukset liittyvät pitkälti fysiikan, kemian, biokemian, molekyylibiologian jne. kehitykseen.

Mikrobiologian menestyksellinen opiskelu edellyttää lueteltujen tieteiden tuntemusta.

Kurssi keskittyy elintarvikemikrobiologiaan.

Monet mikro-organismit elävät kehon pinnalla, ihmisten ja eläinten suolistossa, kasveissa, elintarvikkeissa ja kaikissa ympärillämme olevissa esineissä. Mikro-organismit kuluttavat monenlaista ruokaa, sopeutuvat erittäin helposti muuttuviin elinolosuhteisiin: lämpö, ​​kylmä, kosteuden puute jne.

n. Οʜᴎ lisääntyvät hyvin nopeasti. Ilman mikrobiologian tuntemusta on mahdotonta hallita pätevästi ja tehokkaasti bioteknisiä prosesseja, ylläpitää elintarvikkeiden korkeaa laatua sen kaikissa tuotantovaiheissa ja estää elintarvikevälitteisten sairauksien ja myrkytyksen patogeenejä sisältävien tuotteiden kulutusta.

On korostettava, että elintarvikkeiden mikrobiologiset tutkimukset, ei vain teknisten ominaisuuksien kannalta, vaan myös, yhtä tärkeitä myös niiden sanitaarisen ja mikrobiologisen turvallisuuden kannalta, ovat terveysmikrobiologian vaikein kohde.

Tämä ei selity pelkästään elintarvikkeiden mikroflooran monimuotoisuudella ja runsaudella, vaan myös mikro-organismien käytöllä monien niistä valmistuksessa.

Tässä suhteessa elintarvikkeiden laadun ja turvallisuuden mikrobiologisessa analyysissä tulisi erottaa kaksi mikro-organismien ryhmää:

- erityinen mikrofloora;

- epäspesifinen mikrofloora.

Erityinen- ϶ᴛᴏ kulttuuriset mikro-organismit, joita käytetään tietyn tuotteen valmistukseen ja jotka ovat välttämätön linkki sen tuotantoteknologiassa.

Tällaista mikroflooraa käytetään viinin, oluen, leivän ja kaikkien fermentoitujen maitotuotteiden tuotantoteknologiassa.

Epäspesifinen- ϶ᴛᴏ mikro-organismit, jotka pääsevät elintarvikkeisiin ympäristöstä saastuttaen ne.

Tästä mikro-organismien ryhmästä erotetaan saprofyyttiset, patogeeniset ja ehdollisesti patogeeniset sekä mikro-organismit, jotka aiheuttavat tuotteiden pilaantumista.

Saastumisaste riippuu monista tekijöistä, joihin kuuluvat raaka-aineiden oikea hankinta, niiden varastointi ja käsittely, teknisten ja hygieniaolosuhteiden noudattaminen tuotteiden valmistuksessa, niiden varastointi ja kuljetus.

Johdanto

Nykyaikainen biotekniikka perustuu luonnontieteen, tekniikan, tekniikan, biokemian, mikrobiologian, molekyylibiologian ja genetiikan saavutuksiin. Biologisia menetelmiä käytetään torjuttaessa ympäristön saastumista ja kasvi- ja eläinorganismien tuholaisia. Biotekniikan saavutuksiin voi kuulua myös immobilisoitujen entsyymien käyttö, synteettisten rokotteiden valmistus, soluteknologian käyttö jalostuksessa.

Bakteerit, sienet, levät, jäkälät, virukset, alkueläimet ovat merkittävässä roolissa ihmisten elämässä. Muinaisista ajoista lähtien ihmiset ovat käyttäneet niitä leivonnassa, viinin ja oluen valmistuksessa sekä eri teollisuudenaloilla.

Mikro-organismit auttavat ihmistä tuottamaan tehokkaita proteiiniravinteita ja biokaasua. Niitä käytetään bioteknisten menetelmien soveltamisessa ilman ja jäteveden puhdistamiseen, biologisten menetelmien käytössä maatalouden tuholaisten tuhoamiseen, lääkevalmisteiden valmistukseen, jätemateriaalien tuhoamiseen.

Tämän työn päätarkoituksena on tutkia mikro-organismien viljelymenetelmiä ja -olosuhteita

Tutustu mikro-organismien käyttöalueisiin

Opiskele mikro-organismien morfologiaa ja fysiologiaa

Tutkia ravinnealustojen päätyyppejä ja koostumusta

Kerro konsepti ja tutustu bioreaktoriin

Esitä tärkeimmät menetelmät mikro-organismien viljelyyn

Mikro-organismien morfologia ja fysiologia

Morfologia

Mikro-organismien luokitus

bakteerit

Bakteerit ovat yksisoluisia prokaryoottisia mikro-organismeja. Niiden arvo mitataan mikrometreinä (µm). On olemassa kolme päämuotoa: pallomaiset bakteerit - kokit, sauvan muotoiset ja kierteiset.

cocci(kreikaksi kokkos - vilja) ovat pallomaisia ​​tai hieman pitkänomaisia. Ne eroavat toisistaan ​​riippuen siitä, miten ne sijaitsevat jakamisen jälkeen. Yksinäisesti järjestetyt kokit ovat mikrokokkeja, pareittain järjestetyt diplokokit. Streptokokit jakautuvat samassa tasossa ja jakautumisen jälkeen eivät eroa muodostaen ketjuja (kreikaksi streptos - ketju). Tetrakokit muodostavat neljän kokin yhdistelmiä jakautumisen seurauksena kahteen keskenään kohtisuoraan tasoon, sarkiinit (latinaksi sarcio - sitoa) muodostuvat jakautuessaan kolmeen keskenään kohtisuoraan tasoon ja näyttävät 8-16 kokin klustereilta. Stafylokokit muodostavat satunnaisen jakautumisen seurauksena rypäleterttuja muistuttavia klustereita (kreikaksi staphyle - rypäleterttu).

sauvan muotoinen itiöitä muodostavia bakteereja (kreikaksi bakteerit - tikku) kutsutaan basilleiksi, jos itiö ei ole itse tikkua leveämpi, ja klostridiumiksi, jos itiön halkaisija ylittää tikun halkaisijan. Sauvan muotoiset bakteerit, toisin kuin kokki, ovat kooltaan, muodoltaan ja solujen sijoittelultaan erilaisia: lyhyitä (1-5 mikronia), paksuja, pyöreäpäisiä suolistoryhmän bakteereita; ohuet, hieman kaarevat tuberkuloosisauvat; ohuet kurkkumätäsauvat, jotka sijaitsevat kulmassa; suuret (3-8 mikronia) pernaruttosauvat, joissa on "leikatut" päät, jotka muodostavat pitkiä ketjuja - streptobasilleja.

Vastaanottaja monimutkainen bakteerien muotoja ovat vibriot, jotka ovat hieman kaarevia pilkun muodossa (kolera vibrio) ja spirilla, joka koostuu useista kiharoista. Poimutettuihin muotoihin kuuluu myös kampylobakteeri, joka mikroskoopilla näyttää lentävän lokin siiviltä.

Bakteerisolun rakenne.

Bakteerisolun rakenneosat voidaan jakaa:

a) pysyvät rakenneosat - ovat läsnä jokaisessa bakteerityypissä bakteerin koko elinkaaren ajan; se on soluseinä, sytoplasminen kalvo, sytoplasma, nukleoidi;

B) ei-pysyviä rakenneosia, joita kaikki bakteerityypit eivät pysty muodostamaan, mutta niitä muodostavat bakteerit voivat menettää ne ja hankkia ne uudelleen riippuen olemassaolon olosuhteista. Tämä on kapseli, sulkeumat, juomat, itiöt, flagella.

Riisi. 1.1. Bakteerisolun rakenne

soluseinän peittää koko solun pinnan. Gram-positiivisissa bakteereissa soluseinä on paksumpi: jopa 90 % on polymeeristä peptidoglykaania, joka liittyy teikoiinihappoihin ja proteiinikerrokseen. Gram-negatiivisissa bakteereissa soluseinä on ohuempi, mutta koostumukseltaan monimutkaisempi: se koostuu ohuesta kerroksesta peptidoglykaania, lipopolysakkarideja, proteiineja; se on peitetty ulkokalvolla.

Soluseinän toiminnotonko se se:

On osmoottinen este

Määrittää bakteerisolun muodon

Suojaa solua ympäristön vaikutuksilta

Sisältää erilaisia ​​reseptoreita, jotka edistävät faagien, kolisiinien sekä erilaisten kemiallisten yhdisteiden kiinnittymistä,

Ravinteet tulevat soluun soluseinän kautta ja kuona-aineet poistuvat.

O-antigeeni sijaitsee soluseinässä ja siihen liittyy bakteerien endotoksiini (lipidi A).

sytoplasminen kalvo

bakteerisolun seinämän vieressä sytoplasminen kalvo , jonka rakenne on samanlainen kuin eukaryoottikalvot ( koostuu kaksoiskerroksesta lipidejä, pääasiassa fosfolipidejä jossa on sisäänrakennettu pinta ja kiinteät proteiinit). Hän tarjoaa:

Selektiivinen läpäisevyys ja liuenneiden aineiden kulkeutuminen soluun,

elektronien kuljetus ja oksidatiivinen fosforylaatio,

Hydrolyyttisten eksoentsyymien eristäminen, erilaisten polymeerien biosynteesi.

Sytoplasman kalvon rajat bakteerien sytoplasma , joka edustaa rakeinen rakenne. Lokalisoituu sytoplasmaan ribosomit ja bakteeri nukleoidi, se voi sisältää myös sulkeumia ja plasmidit(kromosominulkoinen DNA). Tarvittavien rakenteiden lisäksi bakteerisoluissa voi olla itiöitä.

Sytoplasma- bakteerisolun sisäinen geelimäinen sisältö on läpäissyt kalvorakenteita, jotka luovat jäykän järjestelmän. Sytoplasma sisältää ribosomeja (joissa proteiinien biosynteesi suoritetaan), entsyymejä, aminohappoja, proteiineja, ribonukleiinihappoja.

Nukleoidi- se on bakteerikromosomi, kaksinkertainen DNA-juoste, rengasmaisesti suljettu, yhdistetty mesosomiin. Toisin kuin eukaryoottien tuma, DNA-juoste sijaitsee vapaasti sytoplasmassa, sillä ei ole tumakalvoa, nukleolusta tai histoniproteiineja. DNA-juoste on monta kertaa pidempi kuin itse bakteeri (esimerkiksi E. colissa kromosomin pituus on yli 1 mm).

Nukleoidin lisäksi sytoplasmasta löytyy ekstrakromosomaalisia perinnöllisyystekijöitä, joita kutsutaan plasmideiksi. Nämä ovat lyhyitä, pyöreitä DNA-säikeitä, jotka ovat kiinnittyneet mesosomeihin.

Sisällytykset joita löytyy joidenkin bakteerien sytoplasmasta jyvien muodossa, jotka voidaan havaita mikroskopialla. Suurimmaksi osaksi tämä on ravintoaineiden tarjontaa.

juominen(lat. pili - karvat) muuten väreet, fimbriat, hapsut, villit - lyhyet rihmamaiset prosessit bakteerien pinnalla.

Flagella. Monen tyyppiset bakteerit pystyvät liikkumaan flagellan läsnäolon vuoksi. Patogeenisista bakteereista vain sauvojen ja kierteisten muotojen joukossa on liikkuvia lajeja. Flagellat ovat ohuita elastisia filamentteja, joiden pituus on joissakin lajeissa useita kertoja itse bakteerin rungon pituus.

Siipien lukumäärä ja järjestys on bakteerien lajille ominaista piirre. Bakteerit erotetaan toisistaan: yksiosaiset - yksi siima kehon päässä, lophotrichous - jossa on nippu siimoja päässä, amfitrichous, jossa on siimot molemmissa päissä, ja peritrichous, joissa siimot sijaitsevat koko siiman pinnalla. kehon. Vibrio cholerae kuuluu monotricheihin ja lavantauti salmonella kuuluu peritricheihin.

Kapseli- ulompi limakalvo, joka löytyy monista bakteereista. Joissakin lajeissa se on niin ohut, että se löytyy vain elektronimikroskoopista - tämä on mikrokapseli. Muissa bakteereissa kapseli on hyvin määritelty ja näkyvä tavanomaisessa optisessa mikroskoopissa - tämä on makrokapseli.

Mykoplasmat

Mykoplasmat ovat prokaryootteja, niiden koko on 125-200 nm. Nämä ovat pienimpiä solumikrobeja, niiden koko on lähellä optisen mikroskoopin resoluutiorajaa. Heiltä puuttuu soluseinä. Mykoplasmojen ominaispiirteet liittyvät soluseinän puuttumiseen. Niillä ei ole pysyvää muotoa, joten ne ovat pallomaisia, soikeita, lankamaisia ​​muotoja.

Rickettsia

Klamydia

aktinomykeetit

Aktinomykeetit ovat yksisoluisia mikro-organismeja, jotka kuuluvat prokaryooteihin. Niiden soluilla on sama rakenne kuin bakteereilla: peptidoglykaania sisältävä soluseinä, sytoplasminen kalvo; nukleoidi, ribosomit, mesosomit, solunsisäiset sulkeumat sijaitsevat sytoplasmassa. Siksi patogeeniset aktinomykeetit ovat herkkiä antibakteerisille lääkkeille. Samanaikaisesti niillä on sienten kaltaisia ​​haarautuvia kietoutuvia filamentteja, ja jotkut strenomykeettien perheeseen kuuluvat aktinomykeetit lisääntyvät itiöillä. Muut aktinomykeettien perheet lisääntyvät fragmentoitumalla, toisin sanoen filamenttien hajoamisella erillisiksi fragmenteiksi.

Aktinomykeetit ovat laajalle levinneitä ympäristössä, erityisesti maaperässä, ja osallistuvat luonnon ainekiertoon. Aktinomykeettien joukossa on antibioottien, vitamiinien, hormonien tuottajia. Suurin osa tällä hetkellä käytetyistä antibiooteista on aktinomykeettien tuottamia. Näitä ovat streptomysiini, tetrasykliini ja muut.

Spirochetes.

Spirokeetit ovat prokaryootteja. Niillä on yhteisiä piirteitä sekä bakteerien että alkueläinten kanssa. Nämä ovat yksisoluisia mikrobeja, jotka ovat muodoltaan pitkiä ohuita spiraalimaisesti kaarevia soluja, jotka kykenevät liikkumaan aktiivisesti. Epäsuotuisissa olosuhteissa osa niistä voi muuttua kystaksi.

Elektronimikroskoopilla tehdyt tutkimukset mahdollistivat spirokeettasolujen rakenteen selvittämisen. Nämä ovat sytoplasmisia sylintereitä, joita ympäröi sytoplasminen kalvo ja peptidoglykaania sisältävä soluseinä. Sytoplasma sisältää nukleoidin, ribosomit, mesosomit ja sulkeumia.

Säikeet sijaitsevat sytoplasmisen kalvon alla ja tarjoavat erilaisia ​​spirokeettien liikettä - translaatiota, rotaatiota, fleksiota.

Spirokeettien patogeeniset edustajat: Treponema pallidum - aiheuttaa kuppaa, Borrelia recurrentis - uusiutuva kuume, Borrelia burgdorferi - Lymen tauti, Leptospira interrogans - leptospiroosi.

Sienet

Sienet (Fungi, Mycetes) ovat eukaryootteja, alempia kasveja, joista puuttuu klorofylli, ja siksi ne eivät syntetisoi orgaanisia hiiliyhdisteitä, eli ne ovat heterotrofeja, niillä on erilaistunut ydin, peitetty kitiiniä sisältävällä kuorella. Toisin kuin bakteerit, sienet eivät sisällä peptidoglykaania, joten ne eivät ole herkkiä penisilliineille. Sienten sytoplasmalle on ominaista suuri määrä erilaisia ​​sulkeumia ja vakuoleja.

Mikroskooppisten sienten (mikromykeettien) joukossa on yksisoluisia ja monisoluisia mikro-organismeja, jotka eroavat morfologialtaan ja lisääntymismenetelmiltään. Sienille on ominaista erilaiset lisääntymismenetelmät: jakautuminen, pirstoutuminen, orastuminen, itiöiden muodostuminen - aseksuaalinen ja seksuaalinen.

Mikrobiologisissa tutkimuksissa tavataan useimmiten homeita, hiivoja ja ns. epätäydellisten sienten yhdistetyn ryhmän edustajia.

Muotti muodostavat tyypillisen rihmaston, joka hiipii ravinnealustaa pitkin. Rihmastosta nousee ylöspäin ilmahaaroja, jotka päättyvät erimuotoisiin itiöitä kantaviin hedelmäkappaleisiin.

Mucor tai capitate homes (Mucor) ovat yksisoluisia sieniä, joiden pallomainen hedelmärunko on täynnä endosporeja.

Aspergillus-suvun homeet ovat monisoluisia sieniä, joilla on hedelmärunko, mikroskooppi muistuttaa kastelukannun kärkeä, joka suihkuttaa vesisuihkuja; tästä syystä nimi "vuotomuotti". Joitakin Aspergillus-lajeja käytetään teollisesti sitruunahapon ja muiden aineiden tuottamiseen. On lajeja, jotka aiheuttavat ihmisillä iho- ja keuhkosairauksia - aspergilloosia.

Penicillum-suvun homeet eli harjat ovat monisoluisia sieniä, joiden hedelmärunko on harjan muodossa. Joistakin viherhometyypeistä saatiin ensimmäinen antibiootti, penisilliini. Penisillien joukossa on ihmisille patogeenisiä lajeja, jotka aiheuttavat penisillioosia.

Erilaiset hometyypit voivat aiheuttaa elintarvikkeiden, lääkkeiden ja biologisten tuotteiden pilaantumista.

Hiiva - hiivasienillä (Saccharomycetes, Blastomycetes) on pyöreiden tai soikeiden solujen muoto, monta kertaa suurempi kuin bakteerit. Hiivasolujen keskimääräinen koko on suunnilleen yhtä suuri kuin punasolun halkaisija (7-10 mikronia).

Virukset

Virukset- (lat. virusmyrkky) - pienimmät mikro-organismit, joilla ei ole solurakennetta, proteiineja syntetisoivaa järjestelmää ja jotka kykenevät lisääntymään vain hyvin organisoituneiden elämänmuotojen soluissa. Ne ovat laajalle levinneitä luonnossa ja vaikuttavat eläimiin, kasveihin ja muihin mikro-organismeihin.

Kypsä viruspartikkeli, joka tunnetaan virionina, koostuu nukleiinihaposta - geneettisestä materiaalista (DNA tai RNA), joka kuljettaa tietoa useista proteiineista, joita tarvitaan uuden viruksen muodostamiseen - peitetty suojaavalla proteiinikuorella - kapsidilla. Kapsidi koostuu identtisistä proteiinialayksiköistä, joita kutsutaan nimellä kapsomeerit. Viruksilla voi myös olla lipidivaippa kapsidin päällä ( superkapsidi) muodostuu isäntäsolun kalvosta. Kapsidi koostuu virusgenomin koodaamista proteiineista, ja sen muoto on virusten morfologisen ominaisuuden luokittelun perusta. Monimutkaisesti organisoidut virukset koodaavat lisäksi erityisiä proteiineja, jotka auttavat kapsidin kokoamisessa. Proteiini- ja nukleiinihappokompleksit tunnetaan nimellä nukleoproteiinit, ja viruskapsidin proteiinien kompleksia viruksen nukleiinihapon kanssa kutsutaan nukleokapsidi.

Riisi. 1.4 Viruksen kaavamainen rakenne: 1 - ydin (yksijuosteinen RNA); 2 - proteiinikuori (Capsid); 3 - ylimääräinen lipoproteiinikuori; 4 - Kapsomeerit (kapsidin rakenteelliset osat).

Mikro-organismien fysiologia

Mikro-organismien fysiologia tutkii mikrobisolujen elintärkeää toimintaa, niiden ravitsemusprosesseja, hengitystä, kasvua, lisääntymistä, vuorovaikutusmalleja ympäristön kanssa.

Aineenvaihdunta

Aineenvaihdunta- joukko biokemiallisia prosesseja, joiden tarkoituksena on saada energiaa ja toistaa solumateriaalia.

Bakteerien aineenvaihdunnan ominaisuudet:

1) käytettyjen substraattien valikoima;

2) aineenvaihduntaprosessien intensiteetti;

4) hajoamisprosessien vallitsevuus synteesiprosesseihin verrattuna;

5) aineenvaihdunnan ekso- ja endoentsyymien läsnäolo.

Aineenvaihdunta koostuu kahdesta toisiinsa liittyvästä prosessista: katabolismista ja anabolismista.

katabolia(energia-aineenvaihdunta) on prosessi, jossa suuret molekyylit jaetaan pienemmiksi, minkä seurauksena vapautuu energiaa, joka kerääntyy ATP:n muodossa:

a) hengitys

b) käyminen.

Anabolismi(rakentava aineenvaihdunta) - tarjoaa makromolekyylien synteesin, joista solu on rakennettu:

a) anabolia (energiakustannuksineen);

b) katabolia (energian vapautumisen myötä);

Tässä tapauksessa käytetään kataboliaprosessissa saatua energiaa. Bakteerien aineenvaihdunnalle on ominaista nopea prosessi ja nopea sopeutuminen muuttuviin ympäristöolosuhteisiin.

Mikrobisoluissa entsyymit ovat biologisia katalyyttejä. Rakenteen mukaan ne erottavat:

1) yksinkertaiset entsyymit (proteiinit);

2) kompleksi; koostuu proteiinista (aktiivinen keskus) ja ei-proteiiniosista; tarvitaan entsyymien aktivoitumiseen.

Toimintapaikan mukaan on:

1) eksoentsyymit (toimivat solun ulkopuolella; osallistuvat suurten molekyylien hajoamisprosessiin, jotka eivät pääse tunkeutumaan bakteerisolun sisään; ominaista grampositiivisille bakteereille);

2) endoentsyymit (toimivat itse solussa, tarjoavat eri aineiden synteesiä ja hajottamista).

Katalysoitujen kemiallisten reaktioiden mukaan kaikki entsyymit jaetaan kuuteen luokkaan:

1) oksidoreduktaasit (katalysoivat redox-reaktioita kahden substraatin välillä);

2) transferaasit (suorittavat kemiallisten ryhmien molekyylien välisen siirron);

3) hydrolaasit (suorittavat molekyylinsisäisten sidosten hydrolyyttisen katkaisun);

4) lyaasit (kiinnittävät kemiallisia ryhmiä kahdessa sidoksessa ja suorittavat myös käänteisiä reaktioita);

5) isomeraasit (suorittaa isomerointiprosesseja, aikaansaa sisäisen muuntamisen eri isomeerien muodostuksella);

6) ligaasit tai syntetaasit (liittävät kaksi molekyyliä, mikä johtaa pyrofosfaattisidosten halkeamiseen ATP-molekyylissä).

Ravitsemus

Ravinnolla ymmärretään prosesseja, joilla ravinteet tulevat soluun ja poistuvat solusta. Ravinto varmistaa ensisijaisesti solun lisääntymisen ja aineenvaihdunnan.

Erilaiset orgaaniset ja epäorgaaniset aineet pääsevät bakteerisoluun ravitsemusprosessissa. Bakteereilla ei ole erityisiä ravintoelimiä. Aineet tunkeutuvat koko solun pintaan pienten molekyylien muodossa. Tätä ruokailutapaa kutsutaan holofyyttinen. Välttämätön edellytys ravinteiden kulkeutumiselle soluun on niiden vesiliukoisuus ja pieni arvo (eli proteiinit tulee hydrolysoida aminohappoiksi, hiilihydraatit di- tai monosakkarideiksi jne.).

Pääasiallinen säätelijä aineiden pääsyssä bakteerisoluun on sytoplasminen kalvo. Aineiden saannissa on neljä päämekanismia:

-passiivinen diffuusio- pitoisuusgradienttia pitkin, energiaintensiivinen, ilman substraattispesifisyyttä;

- helpotettu diffuusio- pitoisuusgradientin mukaan, substraattispesifinen, energiaintensiivinen, toteutettu erikoistuneiden proteiinien osallistuessa läpäisee;

- aktiivinen kuljetus- pitoisuusgradienttia vastaan, substraattispesifiset (erityiset sitovat proteiinit yhdessä permeaasien kanssa), energiaa kuluttavat (ATP:n vuoksi), aineet tulevat soluun kemiallisesti muuttumattomassa muodossa;

- translokaatio (ryhmien siirto) - pitoisuusgradienttia vastaan ​​fosfotransferaasijärjestelmän avulla energiaa kuluttavat aineet (pääasiassa sokerit) tulevat soluun forforyloidussa muodossa.

Tärkeimmät kemialliset alkuaineet ovat organogeeneja välttämätön orgaanisten yhdisteiden - hiili, typpi, vety, happi - synteesille.

Ruokatyypit. Bakteerien laajaa leviämistä helpottavat erilaiset ravitsemustyypit. Mikrobit tarvitsevat hiiltä, ​​happea, typpeä, vetyä, rikkiä, fosforia ja muita alkuaineita (organogeenejä).

Hiilen tuotannon lähteestä riippuen bakteerit jaetaan:

1) autotrofit (käytä epäorgaanisia aineita - CO2);

2) heterotrofit;

3) metatrofit (käytetään elottoman luonnon orgaanista ainesta);

4) paratrofit (käyttävät villieläinten orgaanisia aineita).

Ravitsemusprosessien on täytettävä bakteerisolun energiantarpeet.

Energialähteiden mukaan mikro-organismit jaetaan:

1) fototrofit (voivat käyttää aurinkoenergiaa);

2) kemotrofit (saavat energiaa redox-reaktioiden kautta);

3) kemolitotrofit (käyttää epäorgaanisia yhdisteitä);

4) kemoorganotrofit (käytä orgaanista ainetta).

Bakteerit sisältävät:

1) prototrofit (ne pystyvät syntetisoimaan tarvittavat aineet heikosti järjestäytyneistä itse);

2) auksotrofit (ne ovat prototrofien mutantteja, jotka ovat menettäneet geenit; ne ovat vastuussa tiettyjen aineiden - vitamiinien, aminohappojen - synteesistä, joten he tarvitsevat näitä aineita valmiissa muodossa).

Mikro-organismit imevät ravinteita pienten molekyylien muodossa, joten proteiinit, polysakkaridit ja muut biopolymeerit voivat toimia ravinnon lähteinä vasta sen jälkeen, kun eksoentsyymit ovat hajottaneet ne yksinkertaisemmiksi yhdisteiksi.

mikro-organismien hengitys.

Mikro-organismit saavat energiaa hengityksen kautta. Hengitys on biologinen prosessi, jossa elektroneja siirtyy hengitysketjun kautta luovuttajilta vastaanottajille ATP:n muodostamiseksi. Riippuen siitä, mikä on lopullinen elektronin vastaanottaja, emittoi aerobinen ja anaerobinen hengitys. Aerobisessa hengityksessä lopullinen elektronien vastaanottaja on molekyylihappi (O 2), anaerobisessa hengituksessa sitoutunut happi (-NO 3, \u003d SO 4, \u003d SO 3).

Aerobinen hengitys vedyn luovuttaja H2O

Anaerobinen hengitys

NO 3:n nitraattihapetus

(fakultatiiviset anaerobit) vedyn luovuttaja N 2

SO 4:n sulfaattihapetus

(pakolliset anaerobit) vedyn luovuttaja H2S

Hengityksen tyypin mukaan erotetaan neljä mikro-organismiryhmää.

1.velvoittaa(tiukka) aerobit. He tarvitsevat molekyylistä (ilmakehän) happea hengittääkseen.

2.mikroaerofiilit tarvitsevat pienennetyn vapaan hapen pitoisuuden (alhaisen osapaineen). Näiden olosuhteiden luomiseksi viljelykaasuseokseen lisätään tyypillisesti C02:ta, esimerkiksi 10 prosentin pitoisuutena.

3.Fakultatiiviset anaerobit voi kuluttaa glukoosia ja lisääntyä aerobisissa ja anaerobisissa olosuhteissa. Niiden joukossa on mikro-organismeja, jotka sietävät suhteellisen korkeita (lähellä ilmakehän) molekyylihappipitoisuuksia - ts. aerotolerantti,

sekä mikro-organismit, jotka pystyvät tietyissä olosuhteissa siirtymään anaerobisesta hengityksestä aerobiseen hengitykseen.

4.Tiukat anaerobit lisääntyvät vain anaerobisissa olosuhteissa, ts. erittäin pienillä molekyylihappipitoisuuksilla, mikä on niille haitallista korkeissa pitoisuuksissa. Biokemiallisesti anaerobinen hengitys etenee käymisprosessien tyypin mukaan, kun taas molekyylistä happea ei käytetä.

Aerobinen hengitys on energisesti tehokkaampaa (enemmän ATP:tä syntetisoituu).

Aerobisessa hengitysprosessissa muodostuu myrkyllisiä hapettumistuotteita (H 2 O 2 - vetyperoksidi, -O 2 - vapaat happiradikaalit), joilta suojaavat tietyt entsyymit, pääasiassa katalaasi, peroksidaasi, peroksididismutaasi. Anaerobeilta puuttuvat myös nämä entsyymit redox-potentiaalin säätöjärjestelmä (rH 2).

Bakteerien kasvu ja lisääntyminen

Bakteerikasvu on bakteerisolun koon kasvua lisäämättä yksilöiden määrää populaatiossa.

Bakteerien lisääntyminen on prosessi, joka varmistaa yksilöiden määrän kasvun populaatiossa. Bakteereille on ominaista korkea lisääntymisnopeus.

Kasvu edeltää aina lisääntymistä. Bakteerit lisääntyvät poikittainen binäärifissiolla, jossa yhdestä emosolusta muodostuu kaksi identtistä tytärsolua.

Bakteerisolujen jakautumisprosessi alkaa kromosomaalisen DNA:n replikaatiolla. Kromosomin kiinnittymiskohdassa sytoplasmakalvoon (replikaattoripiste) toimii initiaattoriproteiini, joka saa kromosomin renkaan katkeamaan ja sitten sen säikeet poistuvat spiraalista. Filamentit purkautuvat ja toinen filamentti kiinnittyy sytoplasmiseen kalvoon proreplikaattoripisteessä, joka on diametraalisesti replikaattorikohtaa vastapäätä. DNA-polymeraasien ansiosta sen tarkka kopio valmistuu kunkin juosteen matriisiin. Geneettisen materiaalin kaksinkertaistuminen on signaali organellien määrän kaksinkertaistumisesta. Väliseinän mesosomeissa rakennetaan väliseinää, joka jakaa solun kahtia. Kaksijuosteinen DNA kiertyy, kiertyy renkaaksi sytoplasmiseen kalvoon kiinnittymiskohdassa. Tämä on signaali solujen hajoamisesta septumissa. Muodostuu kaksi tytäryksityistä.

Bakteerien lisääntyminen määräytyy sukupolven ajan. Tämä on ajanjakso, jonka aikana solun jakautuminen tapahtuu. Sukupolven kesto riippuu bakteerityypistä, iästä, ravintoalustan koostumuksesta, lämpötilasta jne.

Ravintoaineet

Bakteerien viljelyyn käytetään ravintoalustaa, jolle asetetaan useita vaatimuksia.

1. Ravitsemus. Bakteerien tulee sisältää kaikki tarvittavat ravintoaineet.

2. Isotoninen. Bakteerien on sisällettävä joukko suoloja osmoottisen paineen ylläpitämiseksi, tietty natriumkloridipitoisuus.

3. Alustan optimaalinen pH (happamuus). Ympäristön happamuus varmistaa bakteerientsyymien toiminnan; useimmille bakteereille on 7,2-7,6.

4. Optimaalinen elektroninen potentiaali, joka ilmaisee liuenneen hapen pitoisuuden väliaineessa. Sen pitäisi olla korkea aerobeille ja alhainen anaerobeille.

5. Läpinäkyvyys (bakteerien kasvua havaittiin erityisesti nestemäisten väliaineiden kohdalla).

6. Steriiliys (muiden bakteerien puuttuminen).

Viljelyalustojen luokitus

1. Alkuperän mukaan:

1) luonnollinen (maito, gelatiini, perunat jne.);

2) keinotekoiset - väliaineet, jotka on valmistettu erityisesti valmistetuista luonnollisista ainesosista (peptoni, aminopeptidi, hiivauute jne.);

3) synteettiset - tunnetun koostumuksen omaavat väliaineet, jotka on valmistettu kemiallisesti puhtaista epäorgaanisista ja orgaanisista yhdisteistä (suolat, aminohapot, hiilihydraatit jne.).

2. Koostumuksen mukaan:

1) yksinkertainen - liha-peptoni-agar, liha-peptoniliemi, Hottinger-agar jne.;

2) monimutkainen - nämä ovat yksinkertaisia ​​lisäämällä lisäravinnekomponenttia (veri, suklaaagar): sokeriliemi,

sappiliemi, seerumiagar, keltuainen-suola-agar, Kitt-Tarozzi-elatusaine, Wilson-Blair-elatusaine jne.

3. Johdonmukaisuuden mukaan:

1) kiinteä aine (sisältää 3-5 % agar-agaria);

2) puolineste (0,15-0,7 % agar-agar);

3) nestemäinen (ei sisällä agar-agaria).

agar- Merilevästä peräisin oleva monimutkainen polysakkaridi, tiheiden (kiinteiden) väliaineiden tärkein kovetin.

4. PS:n tarkoituksesta riippuen on olemassa:

Differentiaalidiagnostiikka

valinnainen

valikoiva

estävä

Kulttuurimedia

Kumulatiivinen (kyllästyminen, rikastuminen)

Säilöntäaine

Ohjaus.

Differentiaalidiagnostiikka - nämä ovat monimutkaisia ​​ympäristöjä, joissa eri lajien mikro-organismit kasvavat eri tavoin viljelmän biokemiallisista ominaisuuksista riippuen. Ne on suunniteltu tunnistamaan mikro-organismilajit, niitä käytetään laajalti kliinisessä bakteriologiassa ja geneettisessä tutkimuksessa.

Selektiiviset, estävät ja elektiiviset PS:t on suunniteltu tiukasti määritellyn tyyppisten mikro-organismien kasvattamiseen. Nämä väliaineet eristävät bakteerit sekapopulaatioista ja erottavat ne samanlaisista lajeista. Niiden koostumukseen on lisätty erilaisia ​​aineita, jotka estävät joidenkin lajien kasvua eivätkä vaikuta toisten kasvuun.

Väliaine voidaan tehdä valikoivaksi pH-arvon vuoksi. Viime aikoina antimikrobisia aineita, kuten antibiootteja ja muita kemoterapeuttisia aineita, on käytetty väliaineselektiivisinä aineina.

Elektiiviset PS ovat löytäneet laajan sovelluksen suoliston infektioiden patogeenien eristämisessä. Lisäämällä malakiittia tai briljanttivihreää, sappisuoloja (erityisesti natriumtaurokolihappoa), merkittävää määrää natriumkloridi- tai sitraattisuoloja, Escherichia colin kasvu estyy, mutta suoliston patogeenisten bakteerien kasvu ei pahene . Jotkut valinnaiset alustat valmistetaan lisäämällä antibiootteja.

Viljelmän ylläpitoelatusaineet on formuloitu niin, että ne eivät sisällä selektiivisiä aineita, jotka voivat aiheuttaa viljelmän vaihtelua.

Kumulatiivinen PS (rikastus, kyllästyminen) ovat väliaineita, joilla tietyntyyppiset kasvit tai kasviryhmät kasvavat nopeammin ja intensiivisemmin kuin mukana olevat. Näillä alustoilla viljelyssä ei yleensä käytetä estäviä aineita, vaan päinvastoin luodaan suotuisat olosuhteet tietylle seoksessa esiintyvälle lajille. Akkumulaatioväliaineiden perustana ovat sappi ja sen suolat, natriumtetrationaatti, erilaiset väriaineet, seleniittisuolat, antibiootit jne.

Säilöntäaineita käytetään ensisijaiseen inokulaatioon ja testimateriaalin kuljetukseen.

On myös kontrolli-PS:iä, joita käytetään kontrolloimaan antibioottien steriiliyttä ja bakteerikontaminaation kokonaismäärää.

5. Ravintoainejoukon mukaan ne erottavat:

Vähimmäisalustat, jotka sisältävät vain kasvuun riittäviä ravintolähteitä;

Rikkaat ympäristöt, jotka sisältävät monia lisäaineita.

6. Käyttöasteen mukaan PS:t jaetaan:

> tuotanto (teknologinen);

> tieteellisen tutkimuksen ympäristöt, joiden käyttöalue on rajoitettu.

Tuotanto-PS:n tulee olla saatavilla, taloudellinen, helppo valmistaa ja käyttää laajamittaiseen viljelyyn. Tutkimusmateriaalit ovat yleensä synteettisiä ja runsaasti ravintoaineita.

Raaka-aineiden valinta viljelyalustojen rakentamiseen

PS:n laatu määräytyy suurelta osin ravinnesubstraattien ja niiden valmistukseen käytettyjen raaka-aineiden koostumuksen hyödyllisyyden perusteella. Laaja valikoima erityyppisiä raaka-aineita asettaa vaikean tehtävän valita lupaavimman, vaaditun laatuisen PS:n suunnitteluun sopiva. Ratkaiseva rooli tässä asiassa on ensisijaisesti raaka-aineiden koostumuksen biokemiallisilla indikaattoreilla, jotka määrittävät sen käsittelytavan ja -tapojen valinnan, jotta sisältämät ravinteet voidaan hyödyntää mahdollisimman täydellisesti ja tehokkaasti. sen sisällä.

Erityisen arvokkaita ominaisuuksia omaavan PS:n saamiseksi käytetään ensisijaisesti perinteisiä eläinproteiinilähteitä, nimittäin liha nautakarja (nauta), kaseiini, kala ja sen jalostustuotteet. Täysin kehitetty ja laajimmin käytetty naudanlihaan perustuva PS.

Viime aikoina laajalti käytetystä Kaspian kilohailipulasta johtuen kalatalouden halvempia ja helpommin saatavilla olevia non-food -tuotteita - kuivaa krilliä, krillilihan käsittelyjätettä, fileoitua kukkakuhaa ja sen ylikypsää kaviaaria - alettiin käyttää kalantuotantoon. ravitsemukselliset perusteet. Yleisin on kalanrehujauho (FCM), joka täyttää biologisen arvon, saatavuuden ja suhteellisen standardin vaatimukset.

Kaseiinipohjainen PS, joka sisältää kaikki maidosta löytyvät komponentit: rasvaa, laktoosia, vitamiineja, entsyymejä ja suoloja, on yleistynyt. On kuitenkin huomattava, että maidonjalostustuotteiden kustannusten nousun ja kaseiinin kysynnän kasvun vuoksi maailmanmarkkinoilla sen käyttö on jonkin verran rajoitettua.

Eläinperäisten proteiinien muista kuin elintarvikelähteistä, raaka-aineena täysimittaisen PS:n rakentamiseen, on tarpeen eristää teurastettujen eläinten veri, joka on runsaasti biologisesti aktiivisia aineita ja hivenaineita ja sisältää solu- ja kudosten aineenvaihdunta.

Maatalouseläinten verihydrolysaatteja käytetään peptonin korvikkeina differentiaalidiagnostisissa ravintoaineissa.

Muita proteiineja sisältäviä eläinperäisiä raaka-aineita, joita voidaan käyttää PS:n suunnittelussa, ovat: naudan istukka ja perna, kuiva proteiinitiiviste - lihajätteen prosessoinnin tuote, ihon käsittelystä saatu halkeama leikkaus, siipikarjan alkiot - rokotteiden tuotanto, verenkorvikkeet vanhentuneella, rahkahera, nilviäisten ja hyljeeläinten pehmytkudokset.

Lupaavaa on käyttää turkistarhojen turkiseläinten ruhoja, lihanjalostuslaitoksella saatua naudan verta, rasvatonta maitoa ja heraa (voitehtaiden jätettä).

Yleisesti ottaen eläinperäisistä raaka-aineista valmistetuissa PS:issä on korkea pääravintokomponenttien pitoisuus, se on aminohappokoostumukseltaan täydellistä ja tasapainoista ja melko hyvin tutkittua.

Kasvituotteista PS:n proteiinisubstraattina voidaan käyttää maissia, soijapapuja, herneitä, perunoita, lupiinia jne. Kasviperäiset maatalousraaka-aineet sisältävät kuitenkin myös proteiinia, jonka epätasapainoinen koostumus riippuu viljelyolosuhteista. lipideinä suurempia määriä kuin eläinperäisiä tuotteita.

Laajan ryhmän muodostavat mikrobiperäisistä proteiiniraaka-aineista (hiiva, bakteerit jne.) valmistettu PS. PS:n valmistuksen substraattina toimivien mikro-organismien aminohappokoostumus on hyvin tutkittu, ja käytettyjen mikro-organismien biomassa on ravinnekoostumuksen suhteen täydellinen ja sille on ominaista lisääntynyt lysiinin ja treoniinin pitoisuus.

On kehitetty useita yhdistetyn koostumuksen omaavia PS:itä eri alkuperää olevista proteiinisubstraateista. Näitä ovat hiivakaseiiniliemi, hiivaliha jne. Suurin osa tunnetuista PS:istä perustuu kaseiinin, naudanlihan ja kalan hydrolysaatteihin (jopa 80 %).

Non-food-raaka-aineiden ominaispaino PS-suunnitteluteknologiassa on vain 15 % ja sitä on lisättävä tulevaisuudessa.

Ravintopohjan (PS) saamiseksi käytettävien muiden kuin elintarvikkeiden raaka-aineiden on täytettävä tietyt vaatimukset, nimittäin:

^ täydellinen (raaka-aineiden määrällisen ja laadullisen koostumuksen tulisi pääasiassa tyydyttää niiden mikro-organismien ja solujen ravitsemustarpeet, joita varten PS:ää kehitetään);

^ edullinen (jolla on melko laaja raaka-ainepohja);

^ teknologinen (tuotannon käyttöönoton kustannukset tulisi suorittaa käyttämällä olemassa olevia laitteita tai olemassa olevaa tekniikkaa);

^ taloudellinen (teknologian käyttöönoton kustannukset uusiin raaka-aineisiin vaihtamisen ja sen käsittelyn yhteydessä eivät saa ylittää kohdetuotteen saamisen kustannusnormeja);

^ standardi (pitkä säilyvyysaika muuttamatta fysikaalis-kemiallisia ominaisuuksia ja ravintoarvoa)

Jaksollinen järjestelmä

Jaksollinen viljelyjärjestelmä on järjestelmä, jossa bakteerien syöttämisen (siirrostuksen) jälkeen ravintoalustaan ​​ei suoriteta muiden komponenttien kuin kaasufaasin lisäystä tai poistamista. Tästä seuraa, että jaksollinen järjestelmä voi tukea solujen lisääntymistä rajoitetun ajan, jonka aikana ravintoalustan koostumus muuttuu niiden kasvun kannalta suotuisasta (optimaalisesta) epäsuotuisaksi solujen kasvun täydelliseen lakkaamiseen asti.

Mikro-organismeja ja niiden aineenvaihduntatuotteita käytetään tällä hetkellä laajalti teollisuudessa, maataloudessa ja lääketieteessä.

Mikro-organismien käytön historia

Jo vuonna 1000 eKr. roomalaiset, foinikialaiset ja muiden varhaisten sivilisaatioiden ihmiset loivat kuparia kaivosvesistä tai malmikappaleiden läpi tihkuvasta vedestä. 1600-luvulla Walesin kieli Englannissa (Walesin kreivikunta) ja XVIII vuosisadalla. espanjalaiset Rio Tintossa käyttivät tätä "uuttoprosessia" kuparin uuttamiseen sitä sisältävistä mineraaleista. Nämä muinaiset kaivostyöläiset eivät edes epäilleet, että bakteereilla oli aktiivinen rooli tällaisissa metallien uuttoprosesseissa. Tällä hetkellä tätä prosessia, joka tunnetaan nimellä bakteeriliuotus, käytetään laajassa mittakaavassa kaikkialla maailmassa kuparin uuttamiseen köyhistä malmeista, jotka sisältävät tätä ja muita arvokkaita metalleja pieniä määriä. Biologista liuottamista käytetään myös (tosin harvemmin) uraanin vapauttamiseen. Metallin liuotusprosesseissa mukana olevien organismien luonteesta, biokemiallisista ominaisuuksista ja käyttömahdollisuuksista tällä alalla on tehty lukuisia tutkimuksia. Näiden tutkimusten tulokset osoittavat erityisesti, että bakteeriliuotusta voidaan käyttää laajalti kaivosteollisuudessa ja sillä voidaan ilmeisesti tyydyttää täysin energiaa säästävien ja ympäristöystävällisten teknologioiden tarve.

Hieman vähemmän tunnettu, mutta yhtä tärkeä on mikro-organismien käyttö kaivosteollisuudessa metallien erottamiseen liuoksista. Jotkut edistykselliset tekniikat sisältävät jo biologisia prosesseja metallien saamiseksi liuenneessa tilassa tai kiinteiden hiukkasten muodossa "malmien käsittelystä jääneistä pesuvesistä". Mikro-organismien kyky kerätä metalleja on ollut tiedossa jo pitkään, ja harrastajat ovat pitkään haaveilleet mikrobien käytöstä arvokkaiden metallien erottamiseen merivedestä. Toteutettu tutkimus hälvensi toiveita ja määritti suurelta osin mikro-organismien käyttöalueet. Metallien talteenotto heidän osallistumisellaan on edelleen lupaava tapa käsitellä metallin saastuttamia teollisuusjätevesiä halvalla sekä hankkia taloudellisesti arvokkaita metalleja.

Mikro-organismien kyvystä syntetisoida polymeeriyhdisteitä on tiedetty jo pitkään; itse asiassa suurin osa solun komponenteista on polymeerejä. Kuitenkin nykyään alle 1 % polymeeristen materiaalien kokonaismäärästä tuottaa mikrobiologinen teollisuus; loput 99 % saadaan öljystä. Toistaiseksi bioteknologialla ei ole ollut ratkaisevaa vaikutusta polymeeriteknologiaan. Ehkä tulevaisuudessa mikro-organismien avulla on mahdollista luoda uusia materiaaleja erityistarkoituksiin.

Toinen tärkeä näkökohta mikro-organismien käytössä kemiallisessa analyysissä on huomattava - hivenaineiden pitoisuus ja eristäminen laimeista liuoksista. Kuluttaessaan ja assimiloimalla mikroelementtejä elintärkeän toimintansa aikana, mikro-organismit voivat kerätä niitä selektiivisesti soluihinsa ja puhdistaa ravintoliuokset epäpuhtauksista. Esimerkiksi sieniä käytetään kullan saostamiseen selektiivisesti kloridiliuoksista.

Nykyaikaiset sovellukset

Mikrobibiomassaa käytetään karjan rehuna. Joidenkin viljelykasvien mikrobibiomassaa käytetään erilaisina elintarviketeollisuudessa käytettävien hapateviljelmien muodossa. Joten leivän, oluen, viinin, väkevien alkoholijuomien, etikan, fermentoitujen maitotuotteiden, juustojen ja monien tuotteiden valmistus. Toinen tärkeä suunta on mikro-organismien jätetuotteiden käyttö. Näiden aineiden luonteen ja niiden merkityksen perusteella tuottajalle jätetuotteet voidaan jakaa kolmeen ryhmään.

1 ryhmä ovat suuria molekyylejä, joilla on molekyylipaino. Näitä ovat erilaiset entsyymit (lipaasit jne.) ja polysakkaridit. Niiden käyttö on erittäin laaja - elintarvike- ja tekstiiliteollisuudesta öljyteollisuuteen.

2 ryhmää- nämä ovat primaarisia metanoboliitteja, jotka sisältävät itse solun kasvuun ja kehitykseen tarvittavia aineita: aminohappoja, orgaanisia happoja, vitamiineja ja muita.

3 ryhmää- sekundaariset metanoboliitit. Näitä ovat: antibiootit, toksiinit, alkaloidit, kasvutekijät jne. Tärkeä biotekniikan alue on mikro-organismien käyttö bioteknisinä aineina tiettyjen aineiden muuntamiseen tai muuntamiseen, veden, maaperän tai ilman puhdistamiseen saasteista. Mikro-organismeilla on myös tärkeä rooli öljyntuotannossa. Perinteisellä tavalla öljysäiliöstä uutetaan enintään 50 % öljystä. Säiliöön kerääntyvät bakteerijätteet edistävät öljyn syrjäytymistä ja sen täydellisempää vapautumista pintaan.

Mikro-organismien valtava rooli maaperän hedelmällisyyden ylläpitämisessä ja säilyttämisessä. Ne osallistuvat maaperän humuksen - humuksen - muodostumiseen. Niitä käytetään sadon lisäämiseen.

Viime vuosina biotekniikassa on alkanut kehittyä toinen täysin uusi suunta - soluton biotekniikka.

Mikro-organismien valinta perustuu siihen, että mikro-organismeista on suurta hyötyä teollisuudessa, maataloudessa, eläin- ja kasvimaailmassa.

Muut sovellukset

Lääketieteessä

Perinteiset rokotteiden valmistusmenetelmät perustuvat heikennettyjen tai tapettujen taudinaiheuttajien käyttöön. Tällä hetkellä monia uusia rokotteita (esim. influenssan, hepatiitti B:n ehkäisyyn) saadaan geenitekniikalla. Antiviraalisia rokotteita saadaan viemällä mikrobisoluun virusproteiinien geenit, joilla on suurin immunogeenisyys. Viljeltyinä tällaiset solut syntetisoivat suuren määrän virusproteiineja, jotka sisällytetään myöhemmin rokotevalmisteiden koostumukseen. Tehokkaampaa virusproteiinien tuotantoa eläinsoluviljelmissä yhdistelmä-DNA-tekniikalla.

Öljytuotannossa:

Viime vuosina on kehitetty menetelmiä öljyn talteenoton tehostamiseksi mikro-organismien avulla. Niiden näkökulma liittyy ennen kaikkea toteutuksen helppouteen, minimaaliseen pääomaintensiteettiin ja ympäristöturvallisuuteen. 1940-luvulla aloitettiin monissa öljyntuottajamaissa tutkimus mikro-organismien käytöstä tuotannon stimuloimiseen tuotantokaivoissa ja injektiokaivojen injektiokyvyn palauttamiseen.

Ruoassa ja kemiassa ala:

Tunnetuimpia teollisia mikrobisynteesin tuotteita ovat: asetoni, alkoholit (etanoli, butanoli, isopropanoli, glyseriini), orgaaniset hapot (sitruuna-, etikka-, maito-, glukoni-, itakoni-, propionihappo), aromit ja hajua vahvistavat aineet (mononatriumglutamaatti) ). Jälkimmäisten kysyntä kasvaa jatkuvasti, koska suuntaus käyttää vähäkalorisia ja kasviperäisiä ruokia monipuolistamaan ruoan makua ja tuoksua. Kasviperäisiä aromaattisia aineita voidaan tuottaa ilmentämällä kasvigeenejä mikro-organismisoluissa.



Yksi monista eläinkunnista on bakteerit. Tässä artikkelissa puhumme bakteerien roolista luonnossa ja ihmisen elämässä, esittelemme tämän valtakunnan patogeeniset edustajat.

Bakteerit luonnossa

Nämä elävät organismit olivat ensimmäisten joukossa, jotka ilmestyivät planeetallemme. Niitä jaetaan kaikkialle. Bakteerit elävät vesistöjen pohjalla, maaperässä ja kestävät sekä alhaisia ​​että korkeita lämpötiloja.

Näiden organismien merkitys luonnossa on kiistaton. Bakteerit tarjoavat luonnossa aineiden kiertokulkua, joka on olennaista elämälle maapallolla. Orgaaniset yhdisteet niiden vaikutuksesta muuttuvat ja hajoavat epäorgaanisiksi aineiksi.

Maaperän muodostavat prosessit tarjoavat maaperän mikro-organismit. Kasvien ja eläinten jäännökset hajoavat ja muuttuvat humukseksi ja humukseksi vain bakteerien ansiosta.

Vesiympäristössä tämän valtakunnan edustajia käytetään säiliöiden ja jäteveden puhdistamiseen. Elinvoimansa ansiosta bakteerit muuttavat vaaralliset orgaaniset aineet turvallisiksi epäorgaanisiksi aineiksi.

Riisi. 1. Bakteerien rooli luonnossa.

taudinaiheuttajia

On kuitenkin bakteereja, jotka vahingoittavat muita eläviä organismeja. Patogeenit voivat aiheuttaa sairauksia kasveissa, eläimissä ja ihmisissä. Esimerkiksi:

• Salmonella aiheuttaa lavantautia;
• Shigella - punatauti;
• Clostridium - tetanus ja kuolio;
• Tuberculosis bacillus - tuberkuloosi
• Stafylokokit ja streptokokit - märkiminen jne.

Lähetysreitit voivat vaihdella:

• aivastaessa, puhuessaan, yskiessään sairaalta henkilöltä;
• fyysisen kosketuksen aikana;
• kantajien (hyönteiset, jyrsijät) avulla;
• haavan tunkeutumisen kautta.

Monet sairaudet päättyvät kuolemaan, koska niiden kyky sopeutua lääkkeisiin, bakteerit eivät ole niin helppoja tuhota. Nykyaikainen tiede taistelee aktiivisesti taudinaiheuttajia vastaan ​​ja vapauttaa uusia lääkkeitä.

Riisi. 2. Patogeeniset mikro-organismit.

Louis Pasteur perusti bakteerien fysiologian tutkimuksen 1850-luvulla. Hänen tutkimustaan ​​jatkoivat M. V. Beyerink ja S. N. Vinogradsky, jotka tutkivat mikro-organismien merkitystä luonnossa.

Bakteerien käyttö

Ihmiskunta on oppinut käyttämään bakteereja omaksi hyödykseen, mm.

• lääkkeiden valmistuksessa;

On olemassa erityisiä bakteereja, jotka pystyvät tuottamaan vahvimpia antibiootteja, kuten tetrasykliiniä ja streptomysiiniä. Ne tappavat toiminnallaan monia taudinaiheuttajia.

• uusien elintarvikkeiden valmistus;
• orgaanisten aineiden vapautuminen;
• fermentoitujen maitotuotteiden (jogurttien, hapateviljelmien, kefirien, fermentoidun leivonnaisen maidon) saaminen;
• erilaisten juustojen tuotanto;
• viininteko;
• vihannesten marinointi ja fermentointi.

Riisi. 3. Bakteerien käyttö ihmisillä.

Bakteerit ovat eläneet maapallolla yli 3,5 miljardia vuotta. Tänä aikana he ovat oppineet paljon ja sopeutuneet moneen asiaan. Nyt he auttavat ihmisiä. Bakteerit ja ihminen tulivat erottamattomiksi. Bakteerien kokonaismassa on valtava. Se on noin 500 miljardia tonnia.

Hyödylliset bakteerit suorittavat kahta tärkeintä ekologista tehtävää - ne sitovat typpeä ja osallistuvat orgaanisten jäämien mineralisaatioon. Bakteerien rooli luonnossa on globaali. Ne osallistuvat kemiallisten alkuaineiden liikkumiseen, keskittymiseen ja leviämiseen maapallon biosfäärissä.

Ihmisille hyödyllisten bakteerien merkitys on suuri. He muodostavat 99% koko väestöstä, joka asuu hänen kehossaan. Niiden ansiosta ihminen elää, hengittää ja syö.

Tärkeä. Ne tarjoavat täydellisen elämäntuen.

Bakteerit ovat melko yksinkertaisia. Tiedemiehet ehdottavat, että ne ilmestyivät ensimmäisen kerran maapallolla.

Hyödylliset bakteerit ihmiskehossa

Ihmiskehossa asuu sekä hyödyllisiä että. Nykyistä tasapainoa ihmiskehon ja bakteerien välillä on hiottu vuosisatojen ajan.

Kuten tiedemiehet ovat laskeneet, ihmiskehossa on 500-1000 erityyppistä bakteeria tai biljoonia näitä hämmästyttäviä vuokralaisia, mikä on jopa 4 kg kokonaispainosta. Jopa 3 kiloa mikrobielimiä löytyy vain suolistosta. Loput niistä ovat virtsa- ja sukuelinten alueella, iholla ja muissa ihmiskehon onteloissa. Mikrobit täyttävät vastasyntyneen kehon hänen elämänsä ensimmäisistä minuuteista lähtien ja muodostavat lopulta suoliston mikroflooran koostumuksen 10-13 vuoden kuluttua.

Suolistossa elävät streptokokit, maitobasillit, bifidobakteerit, enterobakteerit, sienet, suoliston virukset, ei-patogeeniset alkueläimet. Laktobasillit ja bifidobakteerit muodostavat 60 % suolistofloorasta. Tämän ryhmän kokoonpano on aina vakio, niitä on eniten ja ne suorittavat päätehtävät.

bifidobakteerit

Tämän tyyppisten bakteerien merkitys on valtava.

• Niiden ansiosta tuotetaan asetaattia ja maitohappoa. Happamoittamalla elinympäristöään ne estävät kasvua, joka aiheuttaa rappeutumista ja käymistä.
• Bifidobakteerien ansiosta vauvojen ruoka-aineallergioiden riski pienenee.
• Ne tarjoavat antioksidanttisia ja kasvaimia estäviä vaikutuksia.
• Bifidobakteerit osallistuvat C-vitamiinin synteesiin.
• Bifido- ja laktobasillit osallistuvat D-vitamiinin, kalsiumin ja raudan imeytymiseen.

Riisi. 1. Kuvassa bifidobakteereja. Tietokonevisualisointi.

coli

Tämän tyyppisten bakteerien merkitys ihmisille on suuri.

• Erityistä huomiota kiinnitetään tämän suvun edustajaan Escherichia coli M17. Se pystyy tuottamaan cocilin-ainetta, joka estää useiden patogeenisten mikrobien kasvua.
• Osallistumalla syntetisoidaan K-vitamiinit, ryhmä B (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ja B12), fooli- ja nikotiinihappoja.

Riisi. 2. Kuvassa E. coli (3D-tietokonekuva).

Bakteerien positiivinen rooli ihmisen elämässä

• Bifido-, lakto- ja enterobakteerien, K-, C-, B-ryhmän (B1, B2, B5, B6, B7, B9 ja B12) vitamiinien, fooli- ja nikotiinihappojen kanssa syntetisoidaan.
• Johtuen sulamattomien ruoan komponenttien hajoamisesta yläsuolistosta - tärkkelyksestä, selluloosasta, proteiinista ja rasvafraktioista.
• Suoliston mikrofloora ylläpitää vesi-suola-aineenvaihduntaa ja ionien homeostaasia.
• Erityisten aineiden erittymisen ansiosta suoliston mikrofloora estää mädäntymistä ja käymistä aiheuttavien patogeenisten bakteerien kasvua.
• Bifido-, lakto- ja enterobakteerit osallistuvat ulkopuolelta sisään tulevien ja elimistön sisällä muodostuvien aineiden myrkkyjen poistoon.
• Suoliston mikroflooralla on tärkeä rooli paikallisen immuniteetin palauttamisessa. Sen ansiosta lymfosyyttien määrä, fagosyyttien aktiivisuus ja immunoglobuliini A:n tuotanto lisääntyvät.
• Suoliston mikroflooran ansiosta imukudoslaitteiston kehitystä stimuloidaan.
• Suoliston epiteelin vastustuskyky syöpää aiheuttaville aineille kasvaa.
• Mikrofloora suojaa suolen limakalvoa ja antaa energiaa suoliston epiteelille.
• Ne säätelevät suoliston motiliteettia.
• Suolistofloora hankkii taidot vangita ja poistaa viruksia isäntäorganismista, jonka kanssa se on ollut symbioosissa vuosia.
• Bakteerien merkitys kehon lämpötasapainon ylläpitämisessä on suuri. Suoliston mikrofloora ruokkii entsymaattisen järjestelmän pilkkomattomia aineita, jotka tulevat maha-suolikanavan yläosasta. Monimutkaisten biokemiallisten reaktioiden seurauksena syntyy valtava määrä lämpöenergiaa. Lämpö kulkeutuu koko kehoon verenkierron mukana ja pääsee kaikkiin sisäelimiin. Siksi ihminen jäätyy aina nälkäisenä.
• Suoliston mikrofloora säätelee sappihappokomponenttien (kolesteroli), hormonien jne. takaisin imeytymistä.

Riisi. 3. Kuvassa hyödyllisiä bakteereja ovat laktobasillit (3D-tietokonekuva).

Bakteerien rooli typen tuotannossa

ammonifioivat mikrobit(aiheuttaa hajoamista), ne pystyvät hajottamaan kuolleiden eläinten ja kasvien jäänteitä useiden heillä olevien entsyymien avulla. Kun proteiinit hajoavat, vapautuu typpeä ja ammoniakkia.

Urobakteerit hajottaa ureaa, jota ihminen ja kaikki planeetan eläimet erittävät päivittäin. Sen määrä on valtava ja saavuttaa 50 miljoonaa tonnia vuodessa.

Tietyntyyppiset bakteerit osallistuvat ammoniakin hapettumiseen. Tätä prosessia kutsutaan nitrofifikaatioksi.

Denitrifioivat mikrobit palauttaa molekyylisen hapen maaperästä ilmakehään.

Riisi. 4. Kuvassa hyödylliset bakteerit ovat ammonifioivia mikrobeja. Ne altistavat kuolleiden eläinten ja kasvien jäännökset hajoamiselle.

Bakteerien rooli luonnossa: typen sitominen

Bakteerien merkitys ihmisten, eläinten, kasvien, sienten ja bakteerien elämässä on valtava. Kuten tiedät, typpi on välttämätöntä niiden normaalille olemassaololle. Mutta bakteerit eivät pysty absorboimaan typpeä kaasumaisessa tilassa. Osoittautuu, että sinilevät voivat sitoa typpeä ja muodostaa ammoniakkia ( syanobakteerit), vapaasti elävät typen kiinnitysaineet ja erityistä . Kaikki nämä hyödylliset bakteerit tuottavat jopa 90 % sitoutuneesta typestä ja sisältävät jopa 180 miljoonaa tonnia typpeä maaperän typpivarastoon.

Kyhmybakteerit elävät hyvin rinnakkain palkokasvien ja tyrnin kanssa.

Kasveilla, kuten sinimailasella, herneillä, lupiineilla ja muilla palkokasveilla, on ns. "huoneistot" kyhmybakteerille juurissaan. Nämä kasvit istutetaan köyhdytettyyn maaperään rikastamaan niitä typellä.

Riisi. 5. Kuvassa kyhmybakteerit palkokasvin juurikarvojen pinnalla.

Riisi. 6. Kuva palkokasvin juuresta.

Riisi. 7. Kuvassa hyödylliset bakteerit ovat sinileviä.

Bakteerien rooli luonnossa: hiilikierto

Hiili on eläin- ja kasvimaailman sekä kasvimaailman tärkein soluaine. Se muodostaa 50 % solun kuiva-aineesta.

Eläinten syömissä kuiduissa on paljon hiiltä. Niiden mahassa kuitu hajoaa mikrobien vaikutuksesta ja pääsee sitten lannan muodossa ulos.

Hajota kuitua selluloosabakteerit. Heidän työnsä tuloksena maaperä rikastuu humuksella, mikä lisää merkittävästi sen hedelmällisyyttä, ja hiilidioksidia palautetaan ilmakehään.

Riisi. 8. Solunsisäiset symbiontit on värjätty vihreäksi, käsitellyn puun massa keltaiseksi.

Bakteerien rooli fosforin, raudan ja rikin muuntamisessa

Proteiinit ja lipidit sisältävät suuren määrän fosforia, jonka mineralisaatio tapahtuu Sinä. megaterium(putrefaktiivisten bakteerien suvusta).

rautabakteerit osallistua rautaa sisältävien orgaanisten yhdisteiden mineralisaatioprosesseihin. Heidän toimintansa seurauksena soihin ja järviin muodostuu suuri määrä rautamalmi- ja ferromangaaniesiintymiä.

Rikkibakteerit elää vedessä ja maaperässä. Niitä on monia lannassa. Ne osallistuvat orgaanista alkuperää olevien rikkiä sisältävien aineiden mineralisaatioprosessiin. Orgaanisten rikkipitoisten aineiden hajoamisprosessissa vapautuu rikkivetyä, joka on erittäin myrkyllistä ympäristölle, mukaan lukien kaikille eläville olennoille. Rikkibakteerit muuttavat tämän kaasun elintärkeän toimintansa seurauksena inaktiiviseksi, vaarattomaksi yhdisteeksi.

Riisi. 9. Näennäisestä elottomuudesta huolimatta Rio Tinto -joessa on vielä elämää. Nämä ovat erilaisia ​​rautaa hapettavia bakteereja ja monia muita lajeja, joita löytyy vain tästä paikasta.

Riisi. 10. Vihreät rikkibakteerit Winogradsky-kolonnissa.

Bakteerien rooli luonnossa: orgaanisten jäämien mineralisaatio

Bakteerit, jotka osallistuvat aktiivisesti orgaanisten yhdisteiden mineralisaatioon, katsotaan maapallon puhdistajiksi (järjestyksiksi). Heidän avullaan kuolleiden kasvien ja eläinten orgaaninen aines muuttuu humukseksi, jonka maaperän mikro-organismit muuttavat mineraalisuoloiksi, jotka ovat niin välttämättömiä kasvien juuri-, varsi- ja lehtijärjestelmien rakentamiseen.

Riisi. 11. Säiliöön joutuvien orgaanisten aineiden mineralisoituminen tapahtuu biokemiallisen hapettumisen seurauksena.

Bakteerien rooli luonnossa: pektiinien fermentaatio

Kasvieliöiden solut sitoutuvat toisiinsa (sementti) erityisellä aineella, jota kutsutaan pektiiniksi. Joillakin voihappobakteerityypeillä on kyky fermentoida tätä ainetta, joka kuumennettaessa muuttuu hyytelömäiseksi massaksi (pectis). Tätä ominaisuutta käytetään liotettaessa kasveja, jotka sisältävät paljon kuituja (pellava, hamppu).

Riisi. 12. Trusttien hankkimiseen on useita tapoja. Yleisin on biologinen menetelmä, jossa kuituosan yhteys ympäröiviin kudoksiin tuhoutuu mikro-organismien vaikutuksesta. Niinikasvien pektiiniaineiden käymisprosessia kutsutaan lohkoksi, ja liotettuja olkia kutsutaan luottamukseksi.

Bakteerien rooli vedenpuhdistuksessa

vettä puhdistavia bakteereja, vakauttaa sen happamuuden tasoa. Niiden avulla pohjasedimentit vähenevät, vedessä elävien kalojen ja kasvien terveys paranee.

Äskettäin joukko tutkijoita eri maista on löytänyt bakteereja, jotka tuhoavat pesuaineita, jotka ovat osa synteettisiä pesuaineita ja joitain lääkkeitä.

Riisi. 13. Ksenobakteerien toimintaa käytetään laajalti öljytuotteiden saastuttamien maa- ja vesistöjen puhdistamiseen.

Riisi. 14. Muoviset kupolit, jotka puhdistavat vettä. Ne sisältävät heterotrofisia bakteereja, jotka syövät hiiltä sisältäviä materiaaleja ja autotrofisia bakteereja, jotka syövät ammoniakkia ja typpeä sisältäviä materiaaleja. Putkijärjestelmä pitää heidät hengissä.

Bakteerien käyttö malmien rikastamisessa

Kyky tionisia rikkiä hapettavia bakteereja käytetään kupari- ja uraanimalmien rikastamiseen.

Riisi. 15. Kuvassa hyödyllisiä bakteereja ovat Thiobacilli ja Acidithiobacillus ferrooxidans (elektronimikroskooppikuva). Ne pystyvät erottamaan kupari-ioneja sulfidimalmien vaahdotusrikastuksen aikana syntyvien jätteiden liuottamiseksi.

Bakteerien rooli voipitoisessa käymisessä

Voihappomikrobit ovat kaikkialla. Näitä mikrobeja on yli 25 tyyppiä. Ne osallistuvat proteiinien, rasvojen ja hiilihydraattien hajoamisprosessiin.

Voihappokäymisen aiheuttavat anaerobiset itiöitä muodostavat bakteerit, jotka kuuluvat Clostridium-sukuun. Ne pystyvät käymään erilaisia ​​sokereita, alkoholeja, orgaanisia happoja, tärkkelystä, kuitua.

Riisi. 16. Kuvassa voipitoisia mikro-organismeja (tietokonevisualisointi).

Bakteerien rooli eläinten elämässä

Monet eläinmaailman lajit ruokkivat kasveja, jotka perustuvat kuituihin. Kuitujen (selluloosan) sulatuksessa eläimiä auttavat erityiset mikrobit, joiden asuinpaikka on tietyt ruuansulatuskanavan osat.

Bakteerien merkitys kotieläintaloudessa

Eläinten elintärkeää toimintaa seuraa valtava määrä lantaa. Siitä jotkut mikro-organismit voivat tuottaa metaania ("sokaasu"), jota käytetään polttoaineena ja raaka-aineena orgaanisessa synteesissä.

Riisi. 17. Metaanikaasu autojen polttoaineena.

Bakteerien käyttö elintarviketeollisuudessa

Bakteerien rooli ihmisen elämässä on valtava. Maitohappobakteereita käytetään laajalti elintarviketeollisuudessa:

• juoksevan maidon, juustojen, smetanan ja kefirin tuotannossa;
• hapatessa kaalia ja peittattaessa kurkkuja, ne osallistuvat omenoiden virtsaamiseen ja vihannesten peittaukseen;
• ne antavat viinille erityisen maun;
• tuottaa maitohappoa, joka fermentoi maitoa. Tätä ominaisuutta käytetään juoksevan maidon ja smetanan valmistukseen;
• juustojen ja jogurttien valmistukseen teollisessa mittakaavassa;
• maitohappo toimii säilöntäaineena suolausprosessin aikana.

Maitohappobakteerit ovat maitostreptokokit, kermaiset streptokokit, bulgarialaiset, asidofiiliset, termofiiliset viljat ja kurkkutangot. Streptococcus- ja Lactobacillus-suvun bakteerit antavat tuotteille paksumman koostumuksen. Niiden elintärkeän toiminnan seurauksena juustojen laatu paranee. Ne antavat juustolle tietyn juustomaun.

Riisi. 18. Kuvassa hyödyllisiä bakteereja ovat laktobasillit (vaaleanpunaiset), bulgarialainen tikku ja termofiilinen streptokokki.

Riisi. 19. Kuvassa hyödyllisiä bakteereja ovat kefiiri (tiibetiläinen tai maito) sieni ja maitohappopuikko ennen kuin ne viedään suoraan maitoon.

Riisi. 20. Maitotuotteet.

Riisi. 21. Termofiilisiä streptokokkeja (Streptococcus thermophilus) käytetään mozzarellajuuston valmistuksessa.

Riisi. 22. Homepenisilliinille on monia vaihtoehtoja. Juustojen samettinen kuori, vihertävät suonet, ainutlaatuinen maku ja lääkinnällinen ammoniakkiaromi ovat ainutlaatuisia. Juustojen sienimaku riippuu kypsytyspaikasta ja -kestosta.

Riisi. 23. Bifiliz - biologinen valmiste suun kautta annettavaksi, joka sisältää massan eläviä bifidobakteereja ja lysotsyymiä.

Hiivan ja sienten käyttö elintarviketeollisuudessa

Elintarviketeollisuudessa käytetään pääasiassa Saccharomyces cerevisiae -hiivaa. Ne suorittavat alkoholikäymisen, minkä vuoksi niitä käytetään laajasti leipomoalalla. Alkoholi haihtuu paistamisen aikana ja hiilidioksidikuplat muodostavat leivänmurun.

Vuodesta 1910 lähtien hiivaa on lisätty makkaroihin. Saccharomyces cerevisiae -lajin hiivaa käytetään viinien, oluen ja kvassin valmistukseen.

Riisi. 24. Kombucha on etikkatikkujen ja hiivan ystävällinen symbioosi. Se ilmestyi alueellemme viime vuosisadalla.

Riisi. 25. Kuiva- ja märkähiivaa käytetään laajasti leipomoteollisuudessa.

Riisi. 26. Mikroskooppinen näkymä Saccharomyces cerevisiae -hiivasoluista ja Saccharomyces cerevisiae - "todellisesta" viinihiivasta.

Bakteerien rooli ihmisen elämässä: etikkahapon hapettuminen

Pasteur osoitti myös, että erityiset mikro-organismit osallistuvat etikkahapon hapettumiseen - etikka tikkuja joita luonnossa esiintyy laajalti. Ne asettuvat kasveille, tunkeutuvat kypsiin vihanneksiin ja hedelmiin. Niitä on paljon marinoiduissa vihanneksissa ja hedelmissä, viinissä, oluessa ja kvassissa.

Etikkatikkujen kykyä hapettaa etyylialkoholia etikkahapoksi käytetään nykyään elintarvikeetikan valmistukseen ja rehujen valmistukseen - säilömiseen (säilyke).

Riisi. 27. Rehun säilömisprosessi. Säilörehu on mehevä rehu, jolla on korkea ravintoarvo.

Bakteerien rooli ihmisen elämässä: lääkkeiden tuotanto

Mikrobien elintärkeän toiminnan tutkimus on antanut tutkijoille mahdollisuuden käyttää joitakin bakteereja antibakteeristen lääkkeiden, vitamiinien, hormonien ja entsyymien synteesiin.

Ne auttavat torjumaan monia tartunta- ja virussairauksia. Suurin osa antibiooteista tuotetaan aktinomykeetit, ei niin usein ei-miselaariset bakteerit. Penisilliini, joka on peräisin sienistä, tuhoaa bakteerien soluseinän. Streptomykeetit tuottaa streptomysiiniä, joka inaktivoi mikrobisolujen ribosomit. heinätikkuja tai Bacillus subtilis happamoi ympäristöä. Ne estävät mätänevien ja ehdollisesti patogeenisten mikro-organismien kasvua useiden antimikrobisten aineiden muodostumisen vuoksi. Heinätikku tuottaa entsyymejä, jotka tuhoavat aineita, jotka syntyvät kudosten mädäntymisen seurauksena. Ne osallistuvat aminohappojen, vitamiinien ja immunoaktiivisten yhdisteiden synteesiin.

Geenitekniikan teknologian avulla tiedemiehet ovat nykyään oppineet käyttämään insuliinin ja interferonin tuotantoon.

Useita bakteereja on tarkoitus käyttää tuottamaan erityistä proteiinia, jota voidaan lisätä karjan rehuun ja ihmisten ruokaan.

Riisi. 28. Kuvassa heinäbacillus tai Bacillus subtilis (maalattu siniseksi) itiöitä.

Riisi. 29. Biosporin-Biopharma on kotimainen lääke, joka sisältää Bacillus-suvun apatogeenisiä bakteereja.

Bakteerien käyttö turvallisten rikkakasvien torjunta-aineiden tuottamiseen

Nykyään tekniikkaa käytetään laajasti fytobakteerit turvallisten rikkakasvien torjunta-aineiden tuotantoon. toksiineja Bacillus thuringiensis vapauttaa hyönteisille vaarallisia Cry-toksiineja, mikä mahdollistaa tämän mikro-organismien ominaisuuden käytön kasvintuholaisten torjunnassa.

Bakteerien käyttö pesuaineiden valmistuksessa

Proteaasit tai katkaisevat peptidisidoksia proteiinien muodostavien aminohappojen välillä. Amylaasi hajottaa tärkkelystä. heinätikku (B. subtilis) tuottaa proteaaseja ja amylaaseja. Bakteeriamylaaseja käytetään pyykinpesuaineiden valmistuksessa.

Riisi. 30. Mikrobien elintärkeän toiminnan tutkimus antaa tutkijoille mahdollisuuden soveltaa joitain niiden ominaisuuksia ihmisen hyödyksi.

Bakteerien merkitys ihmisen elämässä on valtava. Hyödylliset bakteerit ovat olleet ihmisen pysyviä kumppaneita vuosituhansien ajan. Ihmiskunnan tehtävänä ei ole häiritä tätä herkkää tasapainoa, joka on kehittynyt sisällämme ja ympäristössä elävien mikro-organismien välille. Bakteerien rooli ihmisen elämässä on valtava. Tiedemiehet löytävät jatkuvasti mikro-organismien hyödyllisiä ominaisuuksia, joiden käyttöä jokapäiväisessä elämässä ja tuotannossa rajoittavat vain niiden ominaisuudet.

Artikkelit osiossa "Mitä tiedämme mikrobeista"Suosituin