მიკრობიოლოგიური პროცესები ფართოდ გამოიყენება ეროვნული ეკონომიკის სხვადასხვა სექტორში. ბევრი პროცესი ეფუძნება მეტაბოლურ რეაქციებს, რომლებიც წარმოიქმნება გარკვეული მიკროორგანიზმების ზრდისა და რეპროდუქციის დროს.
მიკროორგანიზმების დახმარებით წარმოიქმნება საკვების ცილები, ფერმენტები, ვიტამინები, ამინომჟავები, ორგანული მჟავები და ა.შ.
კვების მრეწველობაში გამოყენებული მიკროორგანიზმების ძირითადი ჯგუფებია ბაქტერიები, საფუარი და ობის.
ბაქტერიები.გამოიყენება როგორც რძემჟავა, ძმარმჟავა, ბუტირი, აცეტონ-ბუტილის დუღილის გამომწვევი აგენტები.
კულტურული რძემჟავა ბაქტერიები გამოიყენება რძემჟავას წარმოებაში, საცხობში და ზოგჯერ ალკოჰოლის წარმოებაში. ისინი შაქარს რძემჟავად გარდაქმნიან განტოლების მიხედვით
C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ
ჭვავის პურის წარმოებაში მონაწილეობენ ჭეშმარიტი (ჰომოფერმენტული) და არაჭეშმარიტი (ჰეტეროფერმენტაციური) რძემჟავა ბაქტერიები. ჰომოფერმენტული მონაწილეობს მხოლოდ მჟავას წარმოქმნაში, ჰეტეროფერმენტული კი რძემჟავასთან ერთად წარმოქმნის აქროლად მჟავებს (ძირითადად ძმარმჟავას), ალკოჰოლს და ნახშირორჟანგს.
ალკოჰოლის მრეწველობაში, რძემჟავა დუღილი გამოიყენება საფუარის ვორის დასამჟავებლად. ველური რძემჟავა ბაქტერიები უარყოფითად მოქმედებს დუღილის მცენარეების ტექნოლოგიურ პროცესებზე, აუარესებს მზა პროდუქციის ხარისხს. მიღებული რძემჟავა აფერხებს უცხო მიკროორგანიზმების სასიცოცხლო აქტივობას.
ბუტირის დუღილი, რომელიც გამოწვეულია ბუტირის ბაქტერიებით, გამოიყენება ბუტირის მჟავის წარმოებისთვის, რომლის ეთერები გამოიყენება როგორც არომატიზატორები.
ბუტირიუმის მჟავა ბაქტერიები გარდაქმნის შაქარს ბუტირის მჟავად განტოლების მიხედვით
C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q
ძმარმჟავას ბაქტერიები გამოიყენება ძმრის (ძმრის მჟავას ხსნარის) წარმოებისთვის, რადგან. მათ შეუძლიათ ეთილის სპირტის დაჟანგვა ძმარმჟავამდე განტოლების მიხედვით
C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 კჯ
ძმარმჟავას დუღილი საზიანოა ალკოჰოლის წარმოებისთვის, რადგან. იწვევს ალკოჰოლის მოსავლიანობის შემცირებას, ხოლო ხარშვისას იწვევს ლუდის გაფუჭებას.
საფუარი.ისინი გამოიყენება როგორც დუღილის აგენტები ალკოჰოლისა და ლუდის წარმოებაში, მეღვინეობაში, პურის კვასის წარმოებაში, საცხობში.
საკვების წარმოებისთვის მნიშვნელოვანია საფუარი - საქარომიცეტები, რომლებიც წარმოქმნიან სპორებს და არასრულყოფილი საფუარი - არასაქარომიცეტები (საფუარის მსგავსი სოკოები), რომლებიც არ წარმოქმნიან სპორებს. Saccharomyces ოჯახი იყოფა რამდენიმე გვარად. ყველაზე მნიშვნელოვანია გვარი Saccharomyces (saccharomycetes). გვარი იყოფა სახეობებად და სახეობის ცალკეულ ჯიშებს რასები ეწოდება. თითოეულ ინდუსტრიაში გამოიყენება საფუარის ცალკეული რასები. განასხვავებენ დაფქულ და ფანტელ საფუარს. მტვრის მსგავს უჯრედებში ისინი იზოლირებულნი არიან ერთმანეთისგან, ხოლო ქერცლიან უჯრედებში ერთმანეთს ეწებება, წარმოქმნის ფანტელებს და სწრაფად წყდება.
კულტურული საფუარი მიეკუთვნება S. cerevisiae Saccharomycetes ოჯახს. საფუარის გამრავლებისთვის ოპტიმალური ტემპერატურაა 25-30 0С, ხოლო მინიმალური ტემპერატურა დაახლოებით 2-3 0С. 40 0C-ზე ზრდა ჩერდება, საფუარი კვდება, დაბალ ტემპერატურაზე კი რეპროდუქცია ჩერდება.
არსებობს ზედა და ქვედა დუღილის საფუარი.
კულტურული საფუვრებიდან ქვედა დუღილის საფუვრებში შედის ღვინისა და ლუდის საფუარის უმეტესობა, ხოლო ზედა დუღილის საფუვრებში შედის ალკოჰოლი, მცხობელი და ლუდის საფუარის ზოგიერთი სახეობა.
როგორც ცნობილია, გლუკოზისგან ალკოჰოლური დუღილის პროცესში წარმოიქმნება ორი ძირითადი პროდუქტი - ეთანოლი და ნახშირორჟანგი, ასევე შუალედური მეორადი პროდუქტები: გლიცეროლი, სუქცინის, ძმარმჟავა და პირუვინის მჟავები, აცეტალდეჰიდი, 2,3-ბუტილენ გლიკოლი, აცეტოინი. ეთერები და ფუზელის ზეთები (იზოამილი, იზოპროპილი, ბუტილი და სხვა სპირტები).
ცალკეული შაქრების დუღილი ხდება გარკვეული თანმიმდევრობით, საფუარის უჯრედში მათი დიფუზიის სიჩქარის გამო. გლუკოზა და ფრუქტოზა ყველაზე სწრაფად ფერმენტირებულია საფუარის მიერ. საქაროზა, როგორც ასეთი, საფუარის ფერმენტის b - ფრუქტოფურანოზიდაზას მოქმედებით, დუღილის დასაწყისში გარემოში ქრება (ინვერსია), გლუკოზისა და ფრუქტოზის წარმოქმნით, რომლებსაც ადვილად იყენებს უჯრედი. როდესაც არ არის გლუკოზა და ფრუქტოზა შუაში, საფუარი მოიხმარს მალტოზას.
საფუარს აქვს შაქრის ძალიან მაღალი კონცენტრაციის დუღილის უნარი - 60%-მდე, ასევე მოითმენს ალკოჰოლის მაღალ კონცენტრაციას - 14-16 ტომამდე. %
ჟანგბადის თანდასწრებით, ალკოჰოლური დუღილი ჩერდება და საფუარი იღებს ენერგიას ჟანგბადის სუნთქვისგან:
C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 კჯ
ვინაიდან პროცესი უფრო ენერგიულად მდიდარია, ვიდრე დუღილის პროცესი (118 კჯ), საფუარი გაცილებით ეკონომიურად ხარჯავს შაქარს. დუღილის შეწყვეტას ატმოსფერული ჟანგბადის გავლენით პასტერის ეფექტი ეწოდება.
ალკოჰოლის წარმოებაში გამოიყენება S. cerevisiae სახეობის ზედა საფუარი, რომელსაც აქვს ყველაზე მაღალი დუღილის ენერგია, ქმნის მაქსიმუმ ალკოჰოლს და ფერმენტულ მონო- და დისაქარიდებს, ასევე დექსტრინების ნაწილს.
მცხობელ საფუარში ფასდება სწრაფად მზარდი რბოლები კარგი ამწევი ძალით და შენახვის სტაბილურობით.
ლუდსახარშში გამოიყენება ქვედა დუღილის საფუარი, რომელიც ადაპტირებულია შედარებით დაბალ ტემპერატურაზე. ისინი უნდა იყვნენ მიკრობიოლოგიურად სუფთა, უნდა ჰქონდეთ ფლოკულაციის უნარი, სწრაფად დასახლდნენ დუღილის ფსკერზე. დუღილის ტემპერატურა 6-8 0С.
მეღვინეობაში ფასდება საფუარი, რომელიც სწრაფად მრავლდება, აქვს უნარი დათრგუნოს სხვა სახის საფუარი და მიკროორგანიზმები და ღვინოს მისცეს შესაბამისი ბუკეტი. მეღვინეობაში გამოყენებული საფუარია S. vini და ენერგიულად დუღს გლუკოზას, ფრუქტოზას, საქაროზას და მალტოზას. მეღვინეობაში თითქმის ყველა წარმოების საფუარის კულტურა იზოლირებულია ახალგაზრდა ღვინოებისგან სხვადასხვა სფეროში.
ზიგომიცეტები- ობის სოკოები, ისინი მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ, როგორც ფერმენტების მწარმოებლები. Aspergillus-ის გვარის სოკოები აწარმოებენ ამილოლიზურ, პექტოლიზურ და სხვა ფერმენტებს, რომლებიც გამოიყენება ალკოჰოლის მრეწველობაში ალაოს ნაცვლად სახამებლის საქარიფიკაციისთვის, დუღილის დროს, როდესაც ალაო ნაწილობრივ ჩანაცვლებულია უნალო ნედლეულით და ა.შ.
ლიმონმჟავას წარმოებისას A. niger არის ციტრატის დუღილის გამომწვევი აგენტი, რომელიც შაქარს ლიმონმჟავად გარდაქმნის.
მიკროორგანიზმები ორმაგ როლს ასრულებენ კვების მრეწველობაში. ერთის მხრივ, ეს არის კულტურული მიკროორგანიზმები, მეორეს მხრივ, ინფექცია ხვდება საკვების წარმოებაში, ე.ი. უცხო (ველური) მიკროორგანიზმები. ველური მიკროორგანიზმები გავრცელებულია ბუნებაში (კენკრაზე, ხილზე, ჰაერში, წყალში, ნიადაგში) და გარემოდან ხვდება წარმოებაში.
კვების საწარმოებში სწორი სანიტარიული და ჰიგიენური რეჟიმის დაცვის მიზნით, დეზინფექცია არის ეფექტური საშუალება უცხო მიკროორგანიზმების განადგურებისა და განვითარების ჩახშობის მიზნით.
ასევე წაიკითხეთ:
II. შრომის დაცვის მოთხოვნები თევზისა და ზღვის პროდუქტების წარმოებასა და გადამუშავებაში სამუშაოების ორგანიზებისთვის (საწარმოო პროცესები)
თემა: საინფორმაციო ტექნოლოგიები (ინფორმაციული ტექნოლოგია)
V. კონკურენცია იმპორტსა და შიდა წარმოებას შორის
ავტომატური წარმოება.
ძირითადი საწარმოო საშუალებების აქტიური ნაწილი
საწარმოო აღჭურვილობის გამოყენების ანალიზი.
საწარმოო სიმძლავრეების გამოყენების ანალიზი.
საწარმოო დარგების ძირითადი ეკონომიკური მაჩვენებლების ანალიზი
სასოფლო-სამეურნეო ორგანიზაციის საწარმოო და ეკონომიკური აქტივობების ანალიზი
კურსკის სს "პრიბორის" მარაგების ანალიზი
ასევე წაიკითხეთ:
ბაქტერიების მნიშვნელობა ჩვენს ცხოვრებაში. პენიცილინის აღმოჩენა და მედიცინის განვითარება. მცენარეთა და ცხოველთა სამყაროში ანტიბიოტიკების გამოყენების შედეგები. რა არის პრობიოტიკები, მათი მოქმედების პრინციპი ადამიანებისა და ცხოველების სხეულზე, მცენარეებზე, გამოყენების სარგებელი.
სტუდენტები, კურსდამთავრებულები, ახალგაზრდა მეცნიერები, რომლებიც იყენებენ ცოდნის ბაზას სწავლასა და მუშაობაში, ძალიან მადლობლები იქნებიან თქვენი.
მიკროორგანიზმების გამოყენება მედიცინაში, სოფლის მეურნეობაში; პრობიოტიკების სარგებელი
როდნიკოვა ინა
შესავალი
ხალხი მოქმედებდა როგორც ბიოტექნოლოგი ათასობით წლის განმავლობაში: ისინი აცხობდნენ პურს, ადუღებდნენ ლუდს, ამზადებდნენ ყველს და სხვა რძემჟავა პროდუქტებს სხვადასხვა მიკროორგანიზმების გამოყენებით და არც კი იცოდნენ მათი არსებობის შესახებ.
სინამდვილეში, ტერმინი „ბიოტექნოლოგია“ ჩვენს ენაში არც ისე დიდი ხნის წინ გაჩნდა, მის ნაცვლად გამოიყენებოდა სიტყვები „ინდუსტრიული მიკრობიოლოგია“, „ტექნიკური ბიოქიმია“ და ა.შ., ალბათ, დუღილი იყო უძველესი ბიოტექნოლოგიური პროცესი. ამას მოწმობს 1981 წელს აღმოჩენილი ლუდის დამზადების პროცესის აღწერა.
ბაბილონის გათხრების დროს ტაბლეტზე, რომელიც თარიღდება დაახლოებით ჩვენს წელთაღრიცხვამდე VI ათასწლეულით. ე. III ათასწლეულში ძვ.წ. ე. შუმერები აწარმოებდნენ ორ ათეულამდე სახეობის ლუდს. არანაკლებ უძველესი ბიოტექნოლოგიური პროცესებია მეღვინეობა, ცხობა და რძემჟავა პროდუქტების მიღება.
ზემოაღნიშნულიდან ვხედავთ, რომ საკმაოდ დიდი ხნის განმავლობაში ადამიანის სიცოცხლე განუყოფლად იყო დაკავშირებული ცოცხალ მიკროორგანიზმებთან. და თუ ამდენი წლის განმავლობაში ადამიანები წარმატებით, თუმცა არაცნობიერად, "თანამშრომლობდნენ" ბაქტერიებთან, ლოგიკური იქნებოდა დაისვა კითხვა - სინამდვილეში რატომ გჭირდებათ თქვენი ცოდნის გაფართოება ამ სფეროში?
ყოველივე ამის შემდეგ, როგორც ჩანს, ყველაფერი კარგადაა, ჩვენ ვიცით პურის გამოცხობა და ლუდის მოხარშვა, ღვინის და კეფირის გაკეთება, კიდევ რა გჭირდებათ? რატომ გვჭირდება ბიოტექნოლოგია? ზოგიერთი პასუხი შეგიძლიათ იხილოთ ამ აბსტრაქტში.
მედიცინა და ბაქტერიები
კაცობრიობის ისტორიის მანძილზე (მეოცე საუკუნის დასაწყისამდე) ოჯახებს ბევრი შვილი ჰყავდათ იმიტომ.
ძალიან ხშირად ბავშვები სრულწლოვანებამდე არ ცხოვრობდნენ, ისინი იღუპებოდნენ სხვადასხვა დაავადებით, თუნდაც პნევმონიით, რაც ჩვენს დროში ადვილად განკურნებადია, რომ არაფერი ვთქვათ ისეთ სერიოზულ დაავადებებზე, როგორიცაა ქოლერა, განგრენა და ჭირი. ყველა ეს დაავადება გამოწვეულია პათოგენებით და ითვლებოდა განუკურნებელად, მაგრამ საბოლოოდ, მედიცინის მეცნიერებმა გააცნობიერეს, რომ სხვა ბაქტერიებს, ან მათი ფერმენტების ამონაწერს შეეძლოთ გადალახონ "ბოროტი" ბაქტერიები.
ეს პირველად ალექსანდრე ფლემინგმა შენიშნა ელემენტარული ჩამოსხმის მაგალითზე.
აღმოჩნდა, რომ ზოგიერთი სახის ბაქტერია კარგად ერწყმის ობის, მაგრამ სტრეპტოკოკები და სტაფილოკოკები არ განვითარდა ობის არსებობისას.
მავნე ბაქტერიების გამრავლების მრავალი წინა ექსპერიმენტმა აჩვენა, რომ ზოგიერთ მათგანს შეუძლია სხვების განადგურება და არ აძლევს მათ განვითარებას ზოგად გარემოში. ამ ფენომენს ეწოდა "ანტიბიოზი" ბერძნულიდან "ანტი" - წინააღმდეგ და "ბიოს" - სიცოცხლე. ეფექტური ანტიმიკრობული აგენტის პოვნაზე მუშაობდა, ფლემინგმა ეს კარგად იცოდა. მას ეჭვი არ ეპარებოდა, რომ იდუმალი ყალიბით ფინჯანზე შეხვდა ანტიბიოზის ფენომენს. მან ყალიბის გულდასმით შესწავლა დაიწყო.
გარკვეული პერიოდის შემდეგ მან ყალიბიდან ანტიმიკრობული ნივთიერების გამოყოფაც კი მოახერხა. მას შემდეგ, რაც მას საქმე ჰქონდა სპეციფიკური ლათინური სახელწოდებით Penicilium notatum, მან მიღებულ ნივთიერებას პენიცილინი დაარქვა.
ამრიგად, 1929 წელს ლონდონის საავადმყოფოს ლაბორატორიაში წმ. მარიამს ცნობილი პენიცილინი შეეძინა.
ნივთიერების წინასწარმა ცდებმა ექსპერიმენტულ ცხოველებზე აჩვენა, რომ სისხლში შეყვანის შემთხვევაშიც კი არ იწვევს ზიანს და ამავდროულად სუსტ ხსნარებში შესანიშნავად თრგუნავს სტრეპტოკოკებსა და სტაფილოკოკებს.
მიკროორგანიზმების როლი საკვების წარმოების ტექნოლოგიაში
ფლემინგის ასისტენტი, ექიმი სტიუარტ გრედდოკი, რომელიც დაავადდა ეგრეთ წოდებული ყბის ღრუს ჩირქოვანი ანთებით, იყო პირველი ადამიანი, ვინც გადაწყვიტა პენიცილინის ექსტრაქტის მიღება.
მას ღრუში გაუკეთეს ყალიბის მცირე რაოდენობით ექსტრაქტი და სამი საათის შემდეგ შესაძლებელი გახდა იმის დარწმუნება, რომ მისი ჯანმრთელობის მდგომარეობა საგრძნობლად გაუმჯობესდა.
ასე დაიწყო ანტიბიოტიკების ეპოქა, რომელმაც მილიონობით სიცოცხლე გადაარჩინა, როგორც მშვიდობიან პერიოდში, ისე ომის დროს, როცა დაჭრილები იღუპებოდნენ არა ჭრილობის სიმძიმის, არამედ მათთან დაკავშირებული ინფექციებისგან. მომავალში შემუშავდა ახალი ანტიბიოტიკები, პენიცილინის საფუძველზე, მათი წარმოების მეთოდები ფართო გამოყენებისთვის.
ბიოტექნოლოგია და სოფლის მეურნეობა
მედიცინაში გარღვევის შედეგი იყო სწრაფი დემოგრაფიული ზრდა.
მოსახლეობა მკვეთრად გაიზარდა, რაც იმას ნიშნავს, რომ მეტი საკვები იყო საჭირო და ბირთვული ტესტების გამო გარემოს გაუარესების, მრეწველობის განვითარების, დამუშავებული მიწის ჰუმუსის ამოწურვის გამო, გაჩნდა მცენარეთა და პირუტყვის მრავალი დაავადება.
თავიდან ადამიანები ცხოველებს და მცენარეებს ანტიბიოტიკებით მკურნალობდნენ და ამან შედეგი გამოიღო.
მოდით შევხედოთ ამ შედეგებს. დიახ, თუ ვეგეტაციის პერიოდში ბოსტნეულს, ხილს, მწვანილს და ა.შ. მკურნალობთ ძლიერი ფუნგიციდებით, ეს ხელს შეუწყობს ზოგიერთი პათოგენის განვითარების ჩახშობას (არა ყველა და არა მთლიანად), მაგრამ, პირველ რიგში, ეს იწვევს შხამების დაგროვებას და ნაყოფში ტოქსინები, რაც ნიშნავს, რომ ნაყოფის სასარგებლო თვისებები მცირდება და მეორეც, მავნე მიკრობები სწრაფად ავითარებენ იმუნიტეტს მათ მომწამვლელ ნივთიერებებზე და შემდგომი მკურნალობა უნდა ჩატარდეს უფრო და უფრო ძლიერი ანტიბიოტიკებით.
იგივე ფენომენი შეინიშნება ცხოველთა სამყაროში და, სამწუხაროდ, ადამიანებშიც.
გარდა ამისა, ანტიბიოტიკები იწვევს მთელ რიგ ნეგატიურ შედეგებს თბილსისხლიანი ცხოველების ორგანიზმში, როგორიცაა დისბაქტერიოზი, ნაყოფის დეფორმაციები ორსულებში და ა.შ.
Როგორ უნდა იყოს? ამ კითხვაზე თავად ბუნება პასუხობს! და ეს პასუხი არის პრობიოტიკა!
ბიოტექნოლოგიისა და გენეტიკური ინჟინერიის წამყვანი ინსტიტუტები დიდი ხანია ჩართული არიან ახალი და ცნობილი მიკროორგანიზმების შერჩევით, რომლებსაც აქვთ საოცარი სიცოცხლისუნარიანობა და სხვა მიკრობებთან ბრძოლაში "გამარჯვების" უნარი.
ეს ელიტური შტამები, როგორიცაა "bacillus subtilis" და "Licheniformis", ფართოდ გამოიყენება ადამიანების, ცხოველების, მცენარეების წარმოუდგენლად ეფექტურად და სრულიად უსაფრთხოდ სამკურნალოდ.
Როგორ არის ეს შესაძლებელი? და აი, როგორ: ადამიანებისა და ცხოველების სხეულში აუცილებლად შეიცავს უამრავ საჭირო ბაქტერიას. ისინი მონაწილეობენ საჭმლის მონელების პროცესებში, ფერმენტების წარმოქმნაში და შეადგენენ ადამიანის იმუნური სისტემის თითქმის 70%-ს. თუ რაიმე მიზეზით (ანტიბიოტიკების მიღება, არასრულფასოვანი კვება) დაირღვა ადამიანის ბაქტერიული ბალანსი, მაშინ ის დაუცველია ახალი მავნე მიკრობებისგან და შემთხვევების 95%-ში კვლავ დაავადდება.
იგივე ეხება ცხოველებსაც. და ელიტური შტამები, ორგანიზმში მოხვედრისას, იწყებენ აქტიურად გამრავლებას და ანადგურებენ პათოგენური ფლორის, რადგან. ზემოთ უკვე აღვნიშნეთ, მათ უფრო მეტი სიცოცხლისუნარიანობა აქვთ. ამრიგად, ელიტარული მიკროორგანიზმების შტამების დახმარებით შესაძლებელია მაკროორგანიზმის ჯანმრთელობაში შენარჩუნება ანტიბიოტიკების გარეშე და ბუნებასთან ჰარმონიაში, რადგან თავისთავად, სხეულში ყოფნისას, ამ შტამებს მხოლოდ სარგებელი მოაქვს და არანაირი ზიანი.
ისინი უკეთესია ვიდრე ანტიბიოტიკები, რადგან:
მიკროკოსმოსის პასუხი სუპერანტიბიოტიკების ბიზნეს პრაქტიკაში დანერგვაზე აშკარაა და გამომდინარეობს მეცნიერთა ხელთ უკვე არსებული ექსპერიმენტული მასალისგან - სუპერმიკრობის დაბადება.
მიკრობები არის გასაოცრად სრულყოფილი თვითგანვითარებადი და თვითნასწავლი ბიოლოგიური მანქანები, რომლებსაც შეუძლიათ თავიანთ გენეტიკურ მეხსიერებაში დაიმახსოვრონ ანტიბიოტიკების მავნე ზემოქმედებისგან დაცვის მექანიზმები და გადასცენ ინფორმაცია მათ შთამომავლებს.
ბაქტერიები ერთგვარი „ბიორეაქტორია“, რომელშიც წარმოიქმნება ფერმენტები, ამინომჟავები, ვიტამინები და ბაქტერიოცინები, რომლებიც ანტიბიოტიკების მსგავსად ანეიტრალებს პათოგენებს.
თუმცა მათზე არც დამოკიდებულებაა და არც ქიმიური ანტიბიოტიკების გამოყენებისთვის დამახასიათებელი გვერდითი მოვლენები. პირიქით, მათ შეუძლიათ გაასუფთავონ ნაწლავის კედლები, გაზარდონ მათი გამტარიანობა აუცილებელი საკვები ნივთიერებების მიმართ, აღადგინონ ნაწლავის მიკროფლორას ბიოლოგიური წონასწორობა და ასტიმულირონ მთელი იმუნური სისტემა.
მეცნიერებმა ისარგებლეს ბუნების ბუნებრივი გზით მაკროორგანიზმის ჯანმრთელობის შესანარჩუნებლად, კერძოდ, ბუნებრივი გარემოდან, მათ გამოყო ბაქტერიები - საპროფიტები, რომლებსაც აქვთ უნარი დათრგუნონ პათოგენური მიკროფლორის ზრდა და განვითარება, მათ შორის კუჭ-ნაწლავის ტრაქტში. თბილი სისხლიანი ცხოველები.
პლანეტაზე ცოცხალი არსებების მილიონობით წლის ევოლუციამ შექმნა ისეთი მშვენიერი და სრულყოფილი მექანიზმები პათოგენური მიკროფლორის არაპათოგენებით ჩახშობისთვის, რომ ამ მიდგომის წარმატებაში ეჭვის შეტანის საფუძველი არ არსებობს.
არაპათოგენური მიკროფლორა კონკურენტულ ბრძოლაში იმარჯვებს შემთხვევების უდავო უმრავლესობაში და ასე რომ არა, დღეს ჩვენს პლანეტაზე არ ვიქნებოდით.
ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, მეცნიერები, რომლებიც აწარმოებენ სასუქებსა და ფუნგიციდებს სასოფლო-სამეურნეო გამოყენებისთვის, ასევე ცდილობდნენ ქიმიურიდან ბიოლოგიურ ხედვაზე გადასვლას.
და შედეგებმა არ დააყოვნა თავი! აღმოჩნდა, რომ იგივე bacillus subtilis წარმატებით ებრძვის სამოცდაათამდე სახეობის პათოგენურ წარმომადგენელს, რომლებიც იწვევენ მებაღეობის კულტურების ისეთ დაავადებებს, როგორიცაა ბაქტერიული კიბო, ფუსარიუმის ჭკნობა, ფესვებისა და ფესვების ლპობა და ა.შ. გაუმკლავდეს არც ერთ ფუნგიციდს!
გარდა ამისა, ეს ბაქტერიები აშკარად დადებითად მოქმედებს მცენარის ვეგეტაციაზე: მცირდება ნაყოფის შევსების და სიმწიფის პერიოდი, იზრდება ნაყოფის სასარგებლო თვისებები, მცირდება მათში ნიტრატების შემცველობა და ა.შ.
ტოქსიკური ნივთიერებები და რაც მთავარია - მინერალური სასუქების საჭიროება საგრძნობლად მცირდება!
ელიტური ბაქტერიების შტამების შემცველი პრეპარატები უკვე პირველ ადგილს იკავებენ რუსულ და საერთაშორისო გამოფენებზე, ისინი იგებენ მედლებს ეფექტურობისა და გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობისთვის. სოფლის მეურნეობის მცირე და მსხვილმა მწარმოებლებმა უკვე დაიწყეს მათი აქტიური გამოყენება და ფუნგიციდები და ანტიბიოტიკები თანდათან წარსულს ჩაბარდა.
Bio-Ban-ის პროდუქტებია Flora-S და Fitop-Flora-S, რომლებიც გვთავაზობენ მშრალ ტორფიან-ჰუმუსურ სასუქებს, რომლებიც შეიცავს კონცენტრირებულ ჰუმუსის მჟავებს (და გაჯერებული ჰუმუსი არის შესანიშნავი მოსავლის გარანტია) და ბაქტერიული შტამი "bacillus subtilis" დაავადების კონტროლისთვის. ამ პრეპარატების წყალობით შესაძლებელია მოკლე დროში გამოფიტული მიწების აღდგენა, მიწის პროდუქტიულობის გაზრდა, მოსავლის დაცვა დაავადებებისგან და რაც მთავარია, სარისკო მეურნეობის ადგილებში შესანიშნავი მოსავლის მიღებაა შესაძლებელი!
ვფიქრობ, ზემოთ მოყვანილი არგუმენტები საკმარისია იმისთვის, რომ შევაფასოთ პრობიოტიკების სარგებელი და გავიგოთ, რატომ ამბობენ მეცნიერები, რომ მეოცე საუკუნე ანტიბიოტიკების საუკუნეა, ხოლო ოცდამეერთე – პრობიოტიკების საუკუნე!
მსგავსი დოკუმენტები
მიკროორგანიზმების შერჩევა
მეცხოველეობის კონცეფცია და მნიშვნელობა, როგორც მეცნიერების შექმნა ახალი და არსებული ჯიშის ცხოველების, მცენარეების ჯიშების, მიკროორგანიზმების შტამების შესაქმნელად.
ბიოსფეროში მიკროორგანიზმების როლისა და მნიშვნელობის შეფასება და მათი გამოყენების თავისებურებები. რძემჟავა ბაქტერიების ფორმები.
პრეზენტაცია, დამატებულია 03/17/2015
ცხოველთა ბიოლოგია
არაქნიდების და მწერების ღირებულება მედიცინასა და სოფლის მეურნეობაში, მავნებლების კონტროლი. ხერხემლიანების ანამნიად და ამნიოტებად დაყოფის კრიტერიუმები. მალარიის პლაზმოდიუმის სასიცოცხლო ციკლი.
საკონტროლო სამუშაოები, დამატებულია 05/12/2009
გენმოდიფიცირებული ორგანიზმები. მოპოვების პრინციპები, განაცხადი
გენმოდიფიცირებული მცენარეებისა და ცხოველების მიღების ძირითადი მეთოდები. ტრანსგენური მიკროორგანიზმები მედიცინაში, ქიმიურ მრეწველობაში, სოფლის მეურნეობაში.
გენმოდიფიცირებული ორგანიზმების არასასურველი ეფექტები: ტოქსიკურობა, ალერგია, ონკოლოგია.
საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 11/11/2014
ცხოველთა და მიკროორგანიზმების შერჩევის მეთოდები
განსხვავებები ცხოველებსა და მცენარეებს შორის.
მეცხოველეობისთვის ცხოველების შერჩევის თავისებურებები. რა არის ჰიბრიდიზაცია, მისი კლასიფიკაცია. ცხოველთა მოშენების თანამედროვე ჯიშები. მიკროორგანიზმების გამოყენების სფეროები, მათი სასარგებლო თვისებები, შერჩევის მეთოდები და მახასიათებლები.
პრეზენტაცია, დამატებულია 05/26/2010
მიკროორგანიზმების კლასიფიკაცია. ბაქტერიების მორფოლოგიის საფუძვლები
საგნის შესწავლა, ძირითადი ამოცანები და სამედიცინო მიკრობიოლოგიის განვითარების ისტორია.
მიკროორგანიზმების სისტემატიკა და კლასიფიკაცია. ბაქტერიების მორფოლოგიის საფუძვლები. ბაქტერიული უჯრედის სტრუქტურული თავისებურებების შესწავლა. მიკროორგანიზმების მნიშვნელობა ადამიანის ცხოვრებაში.
ლექცია, დამატებულია 10/12/2013
ბიონაყინის წარმოებაში გამოყენებული რძემჟავას, ბიფიდობაქტერიების და პროპიონმჟავას ბაქტერიების მახასიათებლები
პრობიოტიკები, როგორც არაპათოგენური ბაქტერიები ადამიანებისთვის, ანტაგონისტური მოქმედებით პათოგენური მიკროორგანიზმების მიმართ.
პრობიოტიკური ლაქტობაცილების თვისებების გაცნობა. პრობიოტიკური თვისებების მქონე ფერმენტირებული რძის პროდუქტების ანალიზი.
რეზიუმე, დამატებულია 17/04/2017
თანამედროვე დოქტრინა მიკროორგანიზმების წარმოშობის შესახებ
ჰიპოთეზები დედამიწაზე სიცოცხლის წარმოშობის შესახებ.
მიკროორგანიზმების ბიოქიმიური აქტივობის, მათი როლის ბუნებაში, ადამიანისა და ცხოველის ცხოვრებაში შესწავლა ლ.პასტერის ნაშრომებში. ბაქტერიებისა და ვირუსების გენეტიკური კვლევები, მათი ფენოტიპური და გენოტიპური ცვალებადობა.
რეზიუმე, დამატებულია 26/12/2013
პრობიოტიკური პრეპარატების სამომხმარებლო თვისებების გაუმჯობესება
პრობიოტიკების გავლენა ადამიანის ჯანმრთელობაზე.
პროპიონის მჟავას ბაქტერიების იმუნოსტიმულატორული, ანტიმუტაგენური თვისებები. იოდის გავლენა პრობიოტიკური ბაქტერიების ბიოქიმიურ თვისებებზე. იოდიანი პრეპარატების ხარისხობრივი მახასიათებლები, ბიოქიმიური პარამეტრები.
სტატია, დამატებულია 24/08/2013
ბიოინჟინერია - მიკროორგანიზმების, ვირუსების, ტრანსგენური მცენარეებისა და ცხოველების გამოყენება სამრეწველო სინთეზში
პირველი და მეორე ფაზის მიკრობული სინთეზის პროდუქტების, ამინომჟავების, ორგანული მჟავების, ვიტამინების წარმოება.
ანტიბიოტიკების ფართომასშტაბიანი წარმოება. სპირტებისა და პოლიოლების წარმოება. ბიოპროცესების ძირითადი ტიპები. მცენარეთა მეტაბოლური ინჟინერია.
საკურსო ნაშრომი, დამატებულია 22/12/2013
სასარგებლო მიკროორგანიზმების გამოყენება
მიკროორგანიზმების როლი ბუნებასა და სოფლის მეურნეობაში.
ტესტი, დამატებულია 09/27/2009
მიკრობიოლოგიური მრეწველობა,პროდუქტის წარმოება მიკროორგანიზმების დახმარებით. მიკროორგანიზმების მიერ განხორციელებულ პროცესს დუღილი ეწოდება; კონტეინერს, რომელშიც ის მიედინება, ეწოდება ფერმენტატორი (ან ბიორეაქტორი).
ბაქტერიების, საფუარების და ობის სოკოების ჩართულ პროცესებს ადამიანები ასობით წლის განმავლობაში იყენებდნენ საკვებისა და სასმელის წარმოებისთვის, ქსოვილებისა და ტყავის დასამუშავებლად, მაგრამ მიკროორგანიზმების მონაწილეობა ამ პროცესებში ნათლად იყო ნაჩვენები მხოლოდ მე-19 საუკუნის შუა ხანებში.
მე-20 საუკუნეში ინდუსტრიამ გამოიყენა მიკროორგანიზმების შესანიშნავი ბიოსინთეზური შესაძლებლობები და ახლა დუღილი ბიოტექნოლოგიის ცენტრალურია. მისი დახმარებით მიიღება სხვადასხვა მაღალი სისუფთავის ქიმიკატები და წამლები, მზადდება ლუდი, ღვინო და ფერმენტირებული საკვები.
ყველა შემთხვევაში, დუღილის პროცესი დაყოფილია ექვს ძირითად ეტაპად.
გარემოს შექმნა.უპირველეს ყოვლისა, აუცილებელია აირჩიოს შესაბამისი კულტურის საშუალება. მიკროორგანიზმებს მათი ზრდისთვის ესაჭიროებათ ნახშირბადის ორგანული წყაროები, აზოტის შესაფერისი წყარო და სხვადასხვა მინერალები. ალკოჰოლური სასმელების წარმოებისას, საშუალო უნდა შეიცავდეს ალაოს ქერს, ხილის ან კენკრის ბოჭკოებს.
მაგალითად, ლუდი ჩვეულებრივ მზადდება ალაოს ტკბილისგან, ღვინო კი ყურძნის წვენისგან. წყლის და შესაძლოა ზოგიერთი დანამატის გარდა, ეს ექსტრაქტები ქმნიან ზრდის საშუალებას.
ქიმიკატებისა და წამლების მოპოვების გარემო გაცილებით რთულია. ყველაზე ხშირად, შაქარი და სხვა ნახშირწყლები გამოიყენება ნახშირბადის წყაროდ, მაგრამ ხშირად ზეთები და ცხიმები, ზოგჯერ კი ნახშირწყალბადები.
აზოტის წყაროა, როგორც წესი, ამიაკის და ამონიუმის მარილები, ასევე მცენარეული ან ცხოველური წარმოშობის სხვადასხვა პროდუქტები: სოიოს ფქვილი, სოია, ბამბის თესლის ფქვილი, არაქისის ფქვილი, სიმინდის სახამებლის ქვეპროდუქტები, სასაკლაოს ნარჩენები, თევზის ფქვილი, საფუარის ექსტრაქტი. ზრდის საშუალების შედგენა და ოპტიმიზაცია უაღრესად რთული პროცესია და ინდუსტრიული მედიის რეცეპტები მჭიდროდ დაცული საიდუმლოა.
სტერილიზაცია.გარემო უნდა იყოს სტერილიზებული ყველა დამაბინძურებელი მიკროორგანიზმის მოსაკლავად. თავად ფერმენტატორი და დამხმარე აღჭურვილობა ასევე სტერილიზებულია. არსებობს სტერილიზაციის ორი მეთოდი: ზედმეტად გახურებული ორთქლის პირდაპირი ინექცია და გათბობა თბოგამცვლელით.
სტერილობის სასურველი ხარისხი დამოკიდებულია დუღილის პროცესის ბუნებაზე.
კვების მრეწველობაში გამოყენებული მიკროორგანიზმების ძირითადი ჯგუფები
მაქსიმალური უნდა იყოს მედიკამენტების და ქიმიკატების მიღებისას. ალკოჰოლური სასმელების წარმოებაში სტერილობის მოთხოვნები ნაკლებად მკაცრია.
ამბობენ, რომ ასეთი დუღილის პროცესები "დაცულია", რადგან გარემოში შექმნილი პირობები ისეთია, რომ მათში მხოლოდ გარკვეული მიკროორგანიზმები იზრდება. მაგალითად, ლუდის წარმოებისას ზრდის საშუალება უბრალოდ ხარშავენ და არა სტერილიზაციას; ფერმენტატორი ასევე გამოიყენება სუფთა, მაგრამ არა სტერილური.
კულტურის მიღება.დუღილის პროცესის დაწყებამდე აუცილებელია სუფთა, მაღალპროდუქტიული კულტურის მიღება. მიკროორგანიზმების სუფთა კულტურები ინახება ძალიან მცირე მოცულობებში და იმ პირობებში, რომელიც უზრუნველყოფს მის სიცოცხლისუნარიანობას და პროდუქტიულობას; ეს ჩვეულებრივ მიიღწევა დაბალ ტემპერატურაზე შენახვით.
ფერმენტატორი იტევს რამდენიმე ასეული ათასი ლიტრი კულტივირების საშუალებას და პროცესი იწყება მასში კულტურის (ინოკულუმის) შეყვანით, რომელიც შეადგენს მოცულობის 1-10%-ს, რომელშიც მოხდება დუღილი. ამგვარად, საწყისი კულტურა უნდა გაიზარდოს ეტაპობრივად (სუბკულტურებით) მანამ, სანამ არ მიიღწევა მიკრობული ბიომასის დონე, რაც საკმარისი იქნება მიკრობიოლოგიური პროცესის საჭირო პროდუქტიულობის გასაგრძელებლად.
აბსოლუტურად აუცილებელია კულტურის შენარჩუნება მთელი ამ ხნის განმავლობაში, რათა არ მოხდეს მისი დაბინძურება უცხო მიკროორგანიზმებით.
ასეპტიკური პირობების შენარჩუნება შესაძლებელია მხოლოდ ფრთხილად მიკრობიოლოგიური და ქიმიურ-ტექნოლოგიური კონტროლით.
ზრდა სამრეწველო დუღილში (ბიორეაქტორი).საწარმოო მიკროორგანიზმები უნდა გაიზარდოს დუღილში ოპტიმალურ პირობებში სასურველი პროდუქტის შესაქმნელად.
ეს პირობები მკაცრად კონტროლდება მიკრობული ზრდისა და პროდუქტის სინთეზის უზრუნველსაყოფად. დუღილის დიზაინი საშუალებას მოგცემთ გააკონტროლოთ ზრდის პირობები - მუდმივი ტემპერატურა, pH (მჟავიანობა ან ტუტე) და გარემოში გახსნილი ჟანგბადის კონცენტრაცია.
ჩვეულებრივი ფერმენტატორი არის დახურული ცილინდრული ავზი, რომელშიც საშუალო და მიკროორგანიზმები მექანიკურად არის შერეული.
ჰაერი, ხანდახან ჟანგბადით გაჯერებული, ტუმბოს ჰაერი. ტემპერატურა კონტროლდება წყლის ან ორთქლის მეშვეობით, რომელიც გადის სითბოს გადამცვლელის მილებში. ასეთი გაღვივებული დუღილი გამოიყენება იმ შემთხვევებში, როდესაც დუღილის პროცესი მოითხოვს უამრავ ჟანგბადს. ზოგიერთი პროდუქტი, პირიქით, წარმოიქმნება ანოქსიურ პირობებში და ამ შემთხვევაში გამოიყენება სხვადასხვა დიზაინის ფერმენტები. ამრიგად, ლუდი იხარშება გახსნილი ჟანგბადის ძალიან დაბალი კონცენტრაციით და ბიორეაქტორის შიგთავსი არ არის აერირებული და არ ურევენ.
ზოგიერთი ლუდსახარში ჯერ კიდევ ტრადიციულად იყენებს ღია კონტეინერებს, მაგრამ უმეტეს შემთხვევაში, პროცესი მიმდინარეობს დახურულ არაგაზირებული ცილინდრულ კონტეინერებში, მცირდება ქვემოთ, რაც ხელს უწყობს საფუარის დალექვას.
ძმრის წარმოება ეფუძნება ბაქტერიების მიერ ალკოჰოლის დაჟანგვას ძმარმჟავად.
აცეტობაქტერი. დუღილის პროცესი მიმდინარეობს კონტეინერებში, რომელსაც ეწოდება აცეტატები, ინტენსიური აერაციით. ჰაერი და საშუალო იწოვება მბრუნავი აგიტატორით და შედის ფერმენტატორის კედლებში.
პროდუქტების იზოლაცია და გაწმენდა.დუღილის დასასრულს, ბულიონი შეიცავს მიკროორგანიზმებს, გარემოს გამოუყენებელ საკვებ კომპონენტებს, მიკროორგანიზმების სხვადასხვა ნარჩენ პროდუქტებს და პროდუქტს, რომლის მიღებაც მათ სურდათ სამრეწველო მასშტაბით. ამიტომ, ეს პროდუქტი გაწმენდილია ბულიონის სხვა კომპონენტებისგან.
ალკოჰოლური სასმელების (ღვინო და ლუდი) მიღებისას საკმარისია საფუარი უბრალოდ გამოვყოთ ფილტრაციით და ფილტრატი მივიყვანოთ სტანდარტამდე. თუმცა, დუღილის შედეგად მიღებული ინდივიდუალური ქიმიკატები ამოღებულია რთული ბულიონიდან.
მიუხედავად იმისა, რომ სამრეწველო მიკროორგანიზმები სპეციალურად შერჩეულია მათი გენეტიკური თვისებებისთვის, რათა მათი მეტაბოლიზმის სასურველი პროდუქტის გამოსავალი მაქსიმალურად იყოს (ბიოლოგიური გაგებით), მისი კონცენტრაცია მაინც მცირეა ქიმიურ სინთეზზე დაფუძნებული წარმოებით მიღწეულთან შედარებით.
ამიტომ, უნდა მივმართოთ იზოლაციის კომპლექსურ მეთოდებს - გამხსნელი ექსტრაქცია, ქრომატოგრაფია და ულტრაფილტრაცია. დუღილის ნარჩენების დამუშავება და განკარგვა.ნებისმიერი სამრეწველო მიკრობიოლოგიური პროცესის დროს წარმოიქმნება ნარჩენები: ბულიონი (წარმოების პროდუქტის მოპოვების შემდეგ დარჩენილი სითხე); გამოყენებული მიკროორგანიზმების უჯრედები; ჭუჭყიანი წყალი, რომელმაც ინსტალაცია გარეცხა; წყალი, რომელიც გამოიყენება გაგრილებისთვის; წყალი, რომელიც შეიცავს ორგანულ გამხსნელებს, მჟავებს და ტუტეებს.
თხევადი ნარჩენები შეიცავს ბევრ ორგანულ ნაერთს; თუ ისინი მდინარეებში ჩაყრიან, ისინი ხელს შეუწყობენ ბუნებრივი მიკრობული ფლორის ინტენსიურ ზრდას, რაც გამოიწვევს მდინარის წყლებში ჟანგბადის დაქვეითებას და ანაერობული პირობების შექმნას. ამიტომ ნარჩენები გატანამდე ექვემდებარება ბიოლოგიურ დამუშავებას ორგანული ნახშირბადის შემცველობის შემცირების მიზნით. სამრეწველო მიკრობიოლოგიური პროცესები შეიძლება დაიყოს 5 ძირითად ჯგუფად: 1) მიკრობული ბიომასის კულტივირება; 2) მიკროორგანიზმების მეტაბოლური პროდუქტების მიღება; 3) მიკრობული წარმოშობის ფერმენტების მიღება; 4) რეკომბინანტული პროდუქტების მიღება; 5) ნივთიერებების ბიოტრანსფორმაცია.
მიკრობული ბიომასა.თავად მიკრობული უჯრედები შეიძლება იყოს წარმოების პროცესის საბოლოო პროდუქტი. სამრეწველო მასშტაბით იწარმოება მიკროორგანიზმების ორი ძირითადი ტიპი: საფუარი, რომელიც აუცილებელია გამოცხობისთვის და ერთუჯრედიანი მიკროორგანიზმები, რომლებიც გამოიყენება როგორც ცილების წყარო, რომელიც შეიძლება დაემატოს ადამიანისა და ცხოველის საკვებს.
მცხობელის საფუარი დიდი რაოდენობით კულტივირებულია მე-20 საუკუნის დასაწყისიდან. და გამოიყენებოდა როგორც საკვები პროდუქტი გერმანიაში პირველი მსოფლიო ომის დროს.
ამასთან, მიკრობული ბიომასის, როგორც საკვები ცილების წყაროს წარმოების ტექნოლოგია შეიქმნა მხოლოდ 1960-იანი წლების დასაწყისში. არაერთმა ევროპულმა კომპანიამ ყურადღება გაამახვილა ისეთ სუბსტრატზე მიკრობების გაზრდის შესაძლებლობაზე, როგორიცაა ნახშირწყალბადები ე.წ.
უჯრედული ორგანიზმების ცილა (BOO). ტექნოლოგიური ტრიუმფი იყო პროდუქტის შემუშავება, რომელიც დაემატა პირუტყვის საკვებს, რომელიც შედგებოდა მეთანოლზე მოყვანილი გამხმარი მიკრობული ბიომასისგან.
პროცესი მიმდინარეობდა უწყვეტ რეჟიმში დუღილში 1,5 მილიონი ლიტრი სამუშაო მოცულობით
თუმცა ნავთობისა და მისი გადამუშავების პროდუქტებზე გაძვირების გამო ეს პროექტი ეკონომიკურად წამგებიანი გახდა, ადგილი დაუთმო სოიოსა და თევზის ფქვილის წარმოებას. 1980-იანი წლების ბოლოს BOO ქარხნები დაიშალა, რამაც ბოლო მოუღო მიკრობიოლოგიური ინდუსტრიის ამ დარგის განვითარების ტურბულენტურ, მაგრამ ხანმოკლე პერიოდს. კიდევ ერთი პროცესი უფრო პერსპექტიული აღმოჩნდა - სოკოვანი ბიომასისა და სოკოს მიკოპროტეინის ცილის მიღება ნახშირწყლების სუბსტრატის გამოყენებით.
მეტაბოლური პროდუქტები.მკვებავ გარემოში კულტურის შეყვანის შემდეგ შეინიშნება ჩამორჩენის ფაზა, როდესაც არ ხდება მიკროორგანიზმების ხილული ზრდა; ეს პერიოდი შეიძლება ჩაითვალოს ადაპტაციის დროდ. შემდეგ ზრდის ტემპი თანდათან იზრდება, მიაღწევს მუდმივ, მაქსიმალურ მნიშვნელობას მოცემული პირობებისთვის; მაქსიმალური ზრდის ასეთ პერიოდს ექსპონენციალური, ან ლოგარითმული ფაზა ეწოდება.
თანდათან ზრდა ნელდება და ე.წ. სტაციონარული ფაზა. გარდა ამისა, სიცოცხლისუნარიანი უჯრედების რაოდენობა მცირდება და ზრდა ჩერდება.
ზემოთ აღწერილი კინეტიკის მიხედვით შესაძლებელია სხვადასხვა სტადიაზე მეტაბოლიტების ფორმირების თვალყურის დევნება.
ლოგარითმულ ფაზაში წარმოიქმნება მიკროორგანიზმების ზრდისთვის აუცილებელი პროდუქტები: ამინომჟავები, ნუკლეოტიდები, ცილები, ნუკლეინის მჟავები, ნახშირწყლები და ა.შ. მათ პირველად მეტაბოლიტებს უწოდებენ.
ბევრ პირველად მეტაბოლიტს აქვს მნიშვნელოვანი მნიშვნელობა. ასე რომ, გლუტამინის მჟავა (უფრო ზუსტად, მისი ნატრიუმის მარილი) მრავალი საკვების ნაწილია; ლიზინი გამოიყენება როგორც საკვები დანამატი; ფენილალანინი არის შაქრის შემცვლელი ასპარტამის წინამორბედი.
პირველადი მეტაბოლიტები სინთეზირდება ბუნებრივი მიკროორგანიზმების მიერ იმ რაოდენობით, რაც საჭიროა მხოლოდ მათი მოთხოვნილებების დასაკმაყოფილებლად. ამიტომ, სამრეწველო მიკრობიოლოგების ამოცანაა მიკროორგანიზმების მუტანტური ფორმების შექმნა - შესაბამისი ნივთიერებების სუპერმწარმოებლები.
ამ სფეროში მნიშვნელოვანი პროგრესია: მაგალითად, შესაძლებელი გახდა მიკროორგანიზმების მიღება, რომლებიც ასინთეზირებენ ამინომჟავებს 100 გ/ლ კონცენტრაციამდე (შედარებისთვის, ველური ტიპის ორგანიზმები ამინომჟავებს აგროვებენ მილიგრამებში).
ზრდის შეფერხების ფაზაში და სტაციონარულ ფაზაში ზოგიერთი მიკროორგანიზმი ასინთეზირებს ნივთიერებებს, რომლებიც არ წარმოიქმნება ლოგარითმულ ფაზაში და არ თამაშობს მკაფიო როლს მეტაბოლიზმში. ამ ნივთიერებებს მეორადი მეტაბოლიტები ეწოდება. მათ სინთეზირებენ არა ყველა მიკროორგანიზმი, არამედ ძირითადად ძაფისებრი ბაქტერიები, სოკოები და სპორების წარმომქმნელი ბაქტერიები. ამრიგად, პირველადი და მეორადი მეტაბოლიტების მწარმოებლები მიეკუთვნებიან სხვადასხვა ტაქსონომიურ ჯგუფს. თუ მწარმოებელ უჯრედებში მეორადი მეტაბოლიტების ფიზიოლოგიური როლის საკითხი სერიოზული განხილვის საგანი იყო, მაშინ მათი სამრეწველო წარმოება უდავო ინტერესს იწვევს, რადგან ეს მეტაბოლიტები ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებებია: ზოგიერთ მათგანს აქვს ანტიმიკრობული აქტივობა, ზოგი კი ფერმენტების სპეციფიკური ინჰიბიტორებია. და სხვები ზრდის ფაქტორებია. ბევრს აქვს ფარმაკოლოგიური აქტივობა.
ასეთი ნივთიერებების მიღება საფუძვლად დაედო მიკრობიოლოგიური ინდუსტრიის მთელი რიგი დარგების შექმნას. ამ სერიის პირველი იყო პენიცილინის წარმოება; პენიცილინის წარმოების მიკრობიოლოგიური მეთოდი შეიქმნა 1940-იან წლებში და საფუძველი ჩაუყარა თანამედროვე ინდუსტრიულ ბიოტექნოლოგიას.
ფარმაცევტულმა ინდუსტრიამ შეიმუშავა მიკროორგანიზმების სკრინინგის (მასობრივი ტესტირების) უაღრესად რთული მეთოდები ღირებული მეორადი მეტაბოლიტების წარმოქმნის უნარისთვის.
თავდაპირველად სკრინინგის მიზანი იყო ახალი ანტიბიოტიკების მიღება, მაგრამ მალევე გაირკვა, რომ მიკროორგანიზმები ასინთეზირებენ სხვა ფარმაკოლოგიურად აქტიურ ნივთიერებებსაც.
1980-იანი წლების განმავლობაში შეიქმნა ოთხი ძალიან მნიშვნელოვანი მეორადი მეტაბოლიტის წარმოება. ეს იყო: ციკლოსპორინი, იმუნოსუპრესიული პრეპარატი, რომელიც გამოიყენება იმპლანტირებული ორგანოების უარყოფის თავიდან ასაცილებლად; იმიპენემი (კარბაპენემის ერთ-ერთი მოდიფიკაცია) - ნივთიერება ანტიმიკრობული მოქმედების ყველაზე ფართო სპექტრით ყველა ცნობილი ანტიბიოტიკიდან; ლოვასტატინი - პრეპარატი, რომელიც ამცირებს სისხლში ქოლესტერინის დონეს; ივერმექტინი არის ანტიჰელმინთური საშუალება, რომელიც გამოიყენება მედიცინაში ონკოცერკოზის, ანუ „მდინარის სიბრმავე“ სამკურნალოდ, ასევე ვეტერინარულ მედიცინაში.
მიკრობული წარმოშობის ფერმენტები.სამრეწველო მასშტაბით ფერმენტები მიიღება მცენარეებისგან, ცხოველებისა და მიკროორგანიზმებისგან. ამ უკანასკნელის გამოყენებას აქვს უპირატესობა, რომ იძლევა ფერმენტების დიდი რაოდენობით წარმოების საშუალებას სტანდარტული ფერმენტაციის ტექნიკის გამოყენებით.
გარდა ამისა, შეუდარებლად ადვილია მიკროორგანიზმების პროდუქტიულობის გაზრდა, ვიდრე მცენარეებისა და ცხოველების, და რეკომბინანტული დნმ-ის ტექნოლოგიის გამოყენება შესაძლებელს ხდის მიკროორგანიზმების უჯრედებში ცხოველური ფერმენტების სინთეზირებას.
ამ გზით მიღებული ფერმენტები ძირითადად გამოიყენება კვების მრეწველობაში და მასთან დაკავშირებულ სფეროებში. უჯრედებში ფერმენტების სინთეზი გენეტიკურად კონტროლდება და, შესაბამისად, ხელმისაწვდომი სამრეწველო მიკროორგანიზმების მწარმოებლები მიიღეს ველური ტიპის მიკროორგანიზმების გენეტიკაში მიმართული ცვლილებების შედეგად.
რეკომბინანტული პროდუქტები.რეკომბინანტული დნმ-ის ტექნოლოგია, რომელიც უფრო ცნობილია როგორც „გენეტიკური ინჟინერია“, საშუალებას აძლევს უმაღლესი ორგანიზმების გენებს ბაქტერიების გენომში ჩაერთოს. შედეგად, ბაქტერიები იძენენ "უცხო" (რეკომბინანტული) პროდუქტების სინთეზის უნარს - ნაერთებს, რომელთა სინთეზირება ადრე მხოლოდ უმაღლესი ორგანიზმების მიერ იყო შესაძლებელი.
ამის საფუძველზე შეიქმნა მრავალი ახალი ბიოტექნოლოგიური პროცესი ადამიანის ან ცხოველური ცილების წარმოებისთვის, რომლებიც ადრე არ იყო ხელმისაწვდომი ან იყენებდნენ ჯანმრთელობის დიდ რისკებს.
თავად ტერმინი „ბიოტექნოლოგია“ პოპულარული გახდა 1970-იან წლებში რეკომბინანტული პროდუქტების წარმოების მეთოდების შემუშავებასთან დაკავშირებით. თუმცა, ეს კონცეფცია ბევრად უფრო ფართოა და მოიცავს ნებისმიერ ინდუსტრიულ მეთოდს, რომელიც დაფუძნებულია ცოცხალი ორგანიზმებისა და ბიოლოგიური პროცესების გამოყენებაზე.
პირველი რეკომბინანტული ცილა წარმოებული სამრეწველო მასშტაბით იყო ადამიანის ზრდის ჰორმონი. ჰემოფილიის სამკურნალოდ, სისხლის კოაგულაციის სისტემის ერთ-ერთი ცილა, კერძოდ ფაქტორი
VIII. სანამ გენეტიკური ინჟინერიის გამოყენებით ამ ცილის მოპოვების მეთოდებს შეიმუშავებდნენ, ის იზოლირებული იყო ადამიანის სისხლიდან; ასეთი პრეპარატის გამოყენება დაკავშირებულია ადამიანის იმუნოდეფიციტის ვირუსით (აივ) ინფექციის რისკთან.
დიდი ხნის განმავლობაში შაქრიანი დიაბეტი წარმატებით მკურნალობდა ცხოველური ინსულინით. თუმცა, მეცნიერებს სჯეროდათ, რომ რეკომბინანტული პროდუქტი ნაკლებ იმუნოლოგიურ პრობლემებს შექმნიდა, თუკი მისი სუფთა სახით მიღება შეიძლებოდა, პანკრეასის მიერ წარმოებული სხვა პეპტიდების მინარევების გარეშე.
გარდა ამისა, მოსალოდნელი იყო დიაბეტით დაავადებულთა რიცხვის გაზრდა დროთა განმავლობაში ისეთი ფაქტორების გამო, როგორიცაა დიეტური ჩვევების ცვლილება, დიაბეტით დაავადებული ორსული ქალების სამედიცინო მომსახურების გაუმჯობესება (და, შედეგად, დიაბეტისადმი გენეტიკური მიდრეკილების სიხშირის მატება). და ბოლოს მოსალოდნელია დიაბეტის მქონე პაციენტების სიცოცხლის ხანგრძლივობის გაზრდა.
პირველი რეკომბინანტული ინსულინი ბაზარზე 1982 წელს გამოვიდა და 1980-იანი წლების ბოლოს მან პრაქტიკულად შეცვალა ცხოველური ინსულინი.
ბევრი სხვა ცილა სინთეზირდება ადამიანის ორგანიზმში ძალიან მცირე რაოდენობით და მათი კლინიკური გამოყენებისთვის საკმარისი მასშტაბით მოპოვების ერთადერთი გზა არის რეკომბინანტული დნმ ტექნოლოგია. ამ ცილებს მიეკუთვნება ინტერფერონი და ერითროპოეტინი.
ერითროპოეტინი მიელოიდური კოლონიის მასტიმულირებელ ფაქტორთან ერთად არეგულირებს ადამიანებში სისხლის უჯრედების წარმოქმნას. ერითროპოეტინი გამოიყენება თირკმელების უკმარისობასთან დაკავშირებული ანემიის სამკურნალოდ და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც თრომბოციტების ამაღლება კიბოს ქიმიოთერაპიაში.
ნივთიერებების ბიოტრანსფორმაცია.მიკროორგანიზმები შეიძლება გამოყენებულ იქნას გარკვეული ნაერთების სტრუქტურულად მსგავს, მაგრამ უფრო ღირებულ ნივთიერებებად გადაქცევისთვის. ვინაიდან მიკროორგანიზმებს შეუძლიათ განახორციელონ თავიანთი კატალიზური მოქმედება მხოლოდ გარკვეულ სპეციფიკურ ნივთიერებებთან მიმართებაში, მათი მონაწილეობით მიმდინარე პროცესები უფრო სპეციფიკურია, ვიდრე წმინდა ქიმიური. ყველაზე ცნობილი ბიოტრანსფორმაციის პროცესია ძმრის წარმოება ეთანოლის ძმარმჟავად გადაქცევით.
მაგრამ ბიოტრანსფორმაციის დროს წარმოქმნილ პროდუქტებს შორის ასევე არის ისეთი უაღრესად ღირებული ნაერთები, როგორიცაა სტეროიდული ჰორმონები, ანტიბიოტიკები, პროსტაგლანდინები. იხილეთ ასევეგენეტიკური ინჟინერია. სამრეწველო მიკრობიოლოგია და მიღწევები გენური ინჟინერიაში(Scientific American-ის სპეციალური ნომერი).
მ., 1984 წ
ბიოტექნოლოგია. პრინციპები და გამოყენება. მ., 1988 წ
წარმოება ადამიანის მიერ მიკროორგანიზმების გამოყენება.
მიკროორგანიზმები ფართოდ გამოიყენება კვების მრეწველობაში, საყოფაცხოვრებო, მიკრობიოლოგიურ მრეწველობაში ამინომჟავების, ფერმენტების, ორგანული მჟავების, ვიტამინების და ა.შ.
კლასიკური მიკრობიოლოგიური მრეწველობა მოიცავს მეღვინეობას, ლუდსახარშს, პურის დამზადებას, რძემჟავა პროდუქტების და საკვების ძმარს. მაგალითად, ბუნებაში ფართოდ გავრცელებული საფუარის გამოყენების გარეშე მეღვინეობა, ხარშვა და საფუარი ცომის დამზადება შეუძლებელია.
საფუარის სამრეწველო წარმოების ისტორია დაიწყო ჰოლანდიაში, სადაც 1870 წ. დაარსდა პირველი საფუარის ქარხანა. ძირითადი პროდუქტი იყო დაპრესილი საფუარი, რომლის ტენიანობა დაახლოებით 70% იყო, რომლის შენახვა მხოლოდ რამდენიმე კვირის განმავლობაში შეიძლებოდა.
გრძელვადიანი შენახვა შეუძლებელი იყო, ვინაიდან დაპრესილი საფუარის უჯრედები რჩებოდნენ ცოცხალი და ინარჩუნებდნენ აქტივობას, რამაც გამოიწვია მათი ავტოლიზი და სიკვდილი. გაშრობა გახდა საფუარის სამრეწველო შენარჩუნების ერთ-ერთი მეთოდი. მშრალ საფუარში დაბალი ტენიანობის დროს, საფუარის უჯრედი ანაბიოტურ მდგომარეობაშია და შეიძლება დიდხანს გაგრძელდეს.
პირველი მშრალი საფუარი გამოჩნდა 1945 წელს. 1972 წელს ᴦ. გაჩნდა მშრალი საფუარის მეორე თაობა, ე.წ.
მიკროორგანიზმების გამოყენება კვების მრეწველობაში
1990-იანი წლების შუა პერიოდიდან გაჩნდა მშრალი საფუარის მესამე თაობა: პურის საფუარი. Saccharomyces cerevisiae,რომელიც აერთიანებს მყისიერი საფუარის ღირსებებს ერთ პროდუქტში სპეციალიზებული საცხობი ფერმენტების მაღალ კონცენტრირებულ კომპლექსთან.
ეს საფუარი საშუალებას იძლევა არა მხოლოდ გააუმჯობესოს პურის ხარისხი, არამედ აქტიურად გაუძლოს გაფუჭების პროცესს.
მცხობელის საფუარი Saccharomyces cerevisiaeასევე გამოიყენება ეთილის სპირტის წარმოებაში.
მეღვინეობა იყენებს საფუარის სხვადასხვა შტამებს უნიკალური ბრენდის უნიკალური თვისებების მქონე ღვინის დასამზადებლად.
რძემჟავა ბაქტერიები მონაწილეობენ ისეთი საკვების მომზადებაში, როგორიცაა მჟავე კომბოსტო, კიტრის მწნილი, ზეთისხილი და მრავალი სხვა მწნილი საკვები.
რძემჟავა ბაქტერიები შაქარს რძემჟავად გარდაქმნის, რომელიც იცავს საკვებს დამპალი ბაქტერიებისგან.
რძემჟავა ბაქტერიების დახმარებით მზადდება რძემჟავა პროდუქტების დიდი ასორტიმენტი, ხაჭო და ყველი.
ამავდროულად, მრავალი მიკროორგანიზმი უარყოფით როლს თამაშობს ადამიანის ცხოვრებაში, ისინი წარმოადგენენ ადამიანის, ცხოველთა და მცენარეთა დაავადებების პათოგენებს; მათ შეუძლიათ გამოიწვიონ საკვები პროდუქტების გაფუჭება, სხვადასხვა მასალის განადგურება და ა.შ.
ასეთ მიკროორგანიზმებთან საბრძოლველად აღმოაჩინეს ანტიბიოტიკები - პენიცილინი, სტრეპტომიცინი, გრამიციდინი და სხვა, რომლებიც წარმოადგენენ სოკოების, ბაქტერიების და აქტინომიცეტების მეტაბოლურ პროდუქტებს.
მიკროორგანიზმები აწვდიან ადამიანებს საჭირო ფერმენტებით.
ამრიგად, ამილაზა გამოიყენება კვების, ტექსტილისა და ქაღალდის მრეწველობაში. პროტეაზა იწვევს ცილების დეგრადაციას სხვადასხვა მასალებში. აღმოსავლეთში სოკოს პროტეაზა საუკუნეების განმავლობაში გამოიყენება სოიოს სოუსის დასამზადებლად.
დღეს მას იყენებენ სარეცხი საშუალებების წარმოებაში. ხილის წვენების შენარჩუნებისას გამოიყენება ფერმენტი, როგორიცაა პექტინაზა.
მიკროორგანიზმები გამოიყენება ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად, კვების მრეწველობის ნარჩენების დასამუშავებლად. ნარჩენების ორგანული ნივთიერებების ანაერობული დაშლა წარმოქმნის ბიოგაზს.
ბოლო წლებში გამოჩნდა ახალი პროდუქცია.
კაროტინოიდები და სტეროიდები მიიღება სოკოდან.
ბაქტერიები ასინთეზირებენ ბევრ ამინომჟავას, ნუკლეოტიდს და სხვა რეაგენტებს ბიოქიმიური კვლევისთვის.
მიკრობიოლოგია არის სწრაფად განვითარებადი მეცნიერება, რომლის მიღწევები დიდწილად დაკავშირებულია ფიზიკის, ქიმიის, ბიოქიმიის, მოლეკულური ბიოლოგიის და ა.შ.
მიკრობიოლოგიის წარმატებით შესასწავლად საჭიროა ჩამოთვლილი მეცნიერებების ცოდნა.
ეს კურსი ფოკუსირებულია საკვების მიკრობიოლოგიაზე.
მრავალი მიკროორგანიზმი ცხოვრობს სხეულის ზედაპირზე, ადამიანებისა და ცხოველების ნაწლავებში, მცენარეებზე, საკვებზე და ჩვენს ირგვლივ არსებულ ყველა ობიექტზე. მიკროორგანიზმები მოიხმარენ მრავალფეროვან საკვებს, ძალიან ადვილად ეგუებიან ცხოვრების ცვალებად პირობებს: სიცხე, სიცივე, ტენიანობის ნაკლებობა და ა.შ.
n. Oʜᴎ მრავლდება ძალიან სწრაფად. მიკრობიოლოგიის ცოდნის გარეშე შეუძლებელია ბიოტექნოლოგიური პროცესების კომპეტენტურად და ეფექტურად მართვა, საკვები პროდუქტების მაღალი ხარისხის შენარჩუნება მისი წარმოების ყველა ეტაპზე და თავიდან აიცილოს საკვებისმიერი დაავადებებისა და მოწამვლის პათოგენების შემცველი პროდუქტების მოხმარება.
ხაზგასმით უნდა აღინიშნოს, რომ საკვები პროდუქტების მიკრობიოლოგიური კვლევები, არა მხოლოდ ტექნოლოგიური მახასიათებლების, არამედ არანაკლებ მნიშვნელოვანია მათი სანიტარული და მიკრობიოლოგიური უსაფრთხოების თვალსაზრისით, არის სანიტარული მიკრობიოლოგიის ყველაზე რთული ობიექტი.
ეს აიხსნება არა მხოლოდ საკვები პროდუქტების მიკროფლორის მრავალფეროვნებითა და სიმრავლით, არამედ მრავალი მათგანის წარმოებაში მიკროორგანიზმების გამოყენებით.
ამასთან დაკავშირებით, საკვების ხარისხისა და უსაფრთხოების მიკრობიოლოგიურ ანალიზში უნდა გამოიყოს მიკროორგანიზმების ორი ჯგუფი:
- სპეციფიკური მიკროფლორა;
- არასპეციფიკური მიკროფლორა.
კონკრეტული- ϶ᴛᴏ მიკროორგანიზმების კულტურული რასები, რომლებიც გამოიყენება კონკრეტული პროდუქტის მოსამზადებლად და წარმოადგენს შეუცვლელ რგოლს მისი წარმოების ტექნოლოგიაში.
ასეთი მიკროფლორა გამოიყენება ღვინის, ლუდის, პურის და ყველა ფერმენტირებული რძის პროდუქტების წარმოების ტექნოლოგიაში.
არასპეციფიკური- ϶ᴛᴏ მიკროორგანიზმები, რომლებიც საკვებში შედიან გარემოდან და აბინძურებენ მათ.
მიკროორგანიზმების ამ ჯგუფს შორის გამოიყოფა საპროფიტული, პათოგენური და პირობითად პათოგენური, აგრეთვე პროდუქტების გაფუჭების გამომწვევი მიკროორგანიზმები.
დაბინძურების ხარისხი დამოკიდებულია ბევრ ფაქტორზე, რომელიც მოიცავს ნედლეულის სწორ შესყიდვას, მათ შენახვას და გადამუშავებას, პროდუქციის წარმოების ტექნოლოგიურ და სანიტარიულ პირობებს, მათ შენახვას და ტრანსპორტირებას.
შესავალი
თანამედროვე ბიოტექნოლოგია ეფუძნება ბუნებისმეტყველების, ინჟინერიის, ტექნოლოგიების, ბიოქიმიის, მიკრობიოლოგიის, მოლეკულური ბიოლოგიის და გენეტიკის მიღწევებს. ბიოლოგიური მეთოდები გამოიყენება გარემოს დაბინძურებისა და მცენარეული და ცხოველური ორგანიზმების მავნებლების წინააღმდეგ ბრძოლაში. ბიოტექნოლოგიის მიღწევები ასევე შეიძლება მოიცავდეს იმობილიზებული ფერმენტების გამოყენებას, სინთეზური ვაქცინების წარმოებას, უჯრედული ტექნოლოგიის გამოყენებას მეცხოველეობაში.
ბაქტერიები, სოკოები, წყალმცენარეები, ლიქენები, ვირუსები, პროტოზოები მნიშვნელოვან როლს თამაშობენ ადამიანების ცხოვრებაში. უძველესი დროიდან ადამიანები მათ იყენებდნენ ცხობის, ღვინისა და ლუდის დამზადების პროცესში და სხვადასხვა ინდუსტრიაში.
მიკროორგანიზმები ეხმარებიან ადამიანებს ეფექტური ცილის საკვები ნივთიერებებისა და ბიოგაზის წარმოებაში. ისინი გამოიყენება ჰაერისა და ჩამდინარე წყლების გაწმენდის ბიოტექნიკური მეთოდების გამოყენებაში, სოფლის მეურნეობის მავნებლების განადგურების ბიოლოგიური მეთოდების გამოყენებაში, სამკურნალო პრეპარატების წარმოებაში, ნარჩენი მასალების განადგურებაში.
ამ სამუშაოს მთავარი მიზანია მიკროორგანიზმების გაშენების მეთოდებისა და პირობების შესწავლა
გაეცანით მიკროორგანიზმების გამოყენების სფეროებს
შეისწავლეთ მიკროორგანიზმების მორფოლოგია და ფიზიოლოგია
საკვები ნივთიერებების ძირითადი ტიპებისა და შემადგენლობის შესწავლა
მიეცით კონცეფცია და გაეცანით ბიორეაქტორს
გაამჟღავნეთ მიკროორგანიზმების გაშენების ძირითადი მეთოდები
მიკროორგანიზმების მორფოლოგია და ფიზიოლოგია
Მორფოლოგია
მიკროორგანიზმების კლასიფიკაცია
ბაქტერიები
ბაქტერიები ერთუჯრედიანი პროკარიოტული მიკროორგანიზმებია. მათი ღირებულება იზომება მიკრომეტრებში (მკმ). არსებობს სამი ძირითადი ფორმა: სფერული ბაქტერიები - კოკები, ღეროების ფორმის და ხვეული.
კოკები(ბერძნ. kokkos - მარცვალი) აქვთ სფერული ან ოდნავ წაგრძელებული ფორმა. ისინი განსხვავდებიან ერთმანეთისგან იმის მიხედვით, თუ როგორ განლაგდებიან გაყოფის შემდეგ. მარტოდ განლაგებული კოკები მიკროკოკებია, წყვილებად განლაგებული დიპლოკოკები. სტრეპტოკოკები იყოფა იმავე სიბრტყეში და გაყოფის შემდეგ არ განსხვავდებიან, წარმოქმნიან ჯაჭვებს (ბერძნული streptos - ჯაჭვი). ტეტრაკოკები ქმნიან ოთხი კოკის კომბინაციებს ორ ორმხრივ პერპენდიკულარულ სიბრტყეში გაყოფის შედეგად, სარცინები (ლათ. sarcio - შებოჭვა) წარმოიქმნება სამ ურთიერთ პერპენდიკულარულ სიბრტყეში დაყოფისას და ჰგავს 8-16 კოკების მტევანს. სტაფილოკოკები შემთხვევითი გაყოფის შედეგად წარმოქმნიან ყურძნის მტევნის მსგავს მტევნებს (ბერძნ. staphyle - ყურძნის მტევანი).
ღეროს ფორმისბაქტერიებს (ბერძნული ბაქტერიები - ჯოხი), რომლებსაც შეუძლიათ სპორების წარმოქმნა, ბაცილებს უწოდებენ, თუ სპორები არ არის უფრო ფართო ვიდრე თავად ჯოხი და კლოსტრიდიუმს, თუ სპორის დიამეტრი აღემატება ჯოხის დიამეტრს. ღეროს ფორმის ბაქტერიები, კოკებისგან განსხვავებით, მრავალფეროვანია ზომის, ფორმისა და უჯრედების განლაგებით: მოკლე (1-5 მიკრონი), სქელი, მომრგვალებული ბოლოებით ნაწლავის ჯგუფის ბაქტერიები; ტუბერკულოზის თხელი, ოდნავ მოხრილი წნელები; კუთხით განლაგებული დიფტერიის თხელი ჩხირები; დიდი (3-8 მიკრონი) ჯილეხის ღეროები "დაჭრილი" ბოლოებით, ქმნიან გრძელ ჯაჭვებს - სტრეპტობაქტერიებს.
TO დამღუპველიბაქტერიების ფორმებს მიეკუთვნება ვიბრიოები, რომლებსაც აქვთ ოდნავ მოხრილი ფორმა მძიმის (ქოლერა ვიბრიო) და სპირილას სახით, რომელიც შედგება რამდენიმე ხვეულისგან. შეკუმშულ ფორმებში ასევე შედის Campylobacter, რომელიც მიკროსკოპის ქვეშ მფრინავი თოლიას ფრთებს ჰგავს.
ბაქტერიული უჯრედის სტრუქტურა.
ბაქტერიული უჯრედის სტრუქტურული ელემენტები შეიძლება დაიყოს:
ა) მუდმივი სტრუქტურული ელემენტები - გვხვდება ბაქტერიების თითოეულ ტიპში, ბაქტერიის სიცოცხლის განმავლობაში; ეს არის უჯრედის კედელი, ციტოპლაზმური მემბრანა, ციტოპლაზმა, ნუკლეოიდი;
ბ) არამუდმივი სტრუქტურული ელემენტები, რომელთა ფორმირებაც ყველა ტიპის ბაქტერიას არ შეუძლია, მაგრამ მათ წარმოქმნილმა ბაქტერიებმა შეიძლება დაკარგონ და ხელახლა შეიძინონ, არსებობის პირობებიდან გამომდინარე. ეს არის კაფსულა, ჩანართები, დალია, სპორები, დროშები.
ბრინჯი. 1.1. ბაქტერიული უჯრედის სტრუქტურა
უჯრედის კედელიფარავს უჯრედის მთელ ზედაპირს. გრამდადებით ბაქტერიებში უჯრედის კედელი უფრო სქელია: 90%-მდე არის პოლიმერული ნაერთი პეპტიდოგლიკანი, რომელიც დაკავშირებულია ტეიქოის მჟავებთან და ცილოვან შრესთან. გრამუარყოფით ბაქტერიებში უჯრედის კედელი უფრო თხელია, მაგრამ შემადგენლობით უფრო რთული: შედგება პეპტიდოგლიკანის, ლიპოპოლისაქარიდების, ცილების თხელი ფენისგან; იგი დაფარულია გარე გარსით.
უჯრედის კედლის ფუნქციებიეს არის ეს:
არის ოსმოსური ბარიერი
განსაზღვრავს ბაქტერიული უჯრედის ფორმას
იცავს უჯრედს გარემოს გავლენისგან
ატარებს სხვადასხვა რეცეპტორებს, რომლებიც ხელს უწყობენ ფაგების, კოლიცინების, აგრეთვე სხვადასხვა ქიმიური ნაერთების მიმაგრებას.
ნუტრიენტები უჯრედში უჯრედის კედლის მეშვეობით შედის და ნარჩენი პროდუქტები გამოიყოფა.
O-ანტიგენი ლოკალიზებულია უჯრედის კედელში და მასთან ასოცირდება ბაქტერიების ენდოტოქსინი (ლიპიდი A).
ციტოპლაზმური მემბრანა
ბაქტერიული უჯრედის კედლის მიმდებარედ ციტოპლაზმური მემბრანა რომლის სტრუქტურა ეუკარიოტული მემბრანების მსგავსია ( შედგება ლიპიდების ორმაგი ფენისგანძირითადად ფოსფოლიპიდები ჩაშენებული ზედაპირით და ინტეგრალური პროტეინებით). ის უზრუნველყოფს:
უჯრედში ხსნარის შერჩევითი გამტარიანობა და ტრანსპორტირება,
ელექტრონის ტრანსპორტირება და ოქსიდაციური ფოსფორილირება,
ჰიდროლიზური ეგზოფერმენტების იზოლაცია, სხვადასხვა პოლიმერების ბიოსინთეზი.
ციტოპლაზმური მემბრანის საზღვრები ბაქტერიული ციტოპლაზმა , რომელიც წარმოადგენს მარცვლოვანი სტრუქტურა. ლოკალიზებულია ციტოპლაზმაში რიბოზომები და ბაქტერიული ნუკლეოიდი, ის ასევე შეიძლება შეიცავდეს ჩანართებს და პლაზმიდები(ექსტრაქრომოსომული დნმ). საჭირო სტრუქტურების გარდა, ბაქტერიულ უჯრედებს შეიძლება ჰქონდეთ სპორები.
ციტოპლაზმა- ბაქტერიული უჯრედის გელის მსგავსი შიდა შიგთავსი გაჟღენთილია მემბრანული სტრუქტურებით, რომლებიც ქმნიან ხისტ სისტემას. ციტოპლაზმა შეიცავს რიბოზომებს (რომლებშიც მიმდინარეობს ცილის ბიოსინთეზი), ფერმენტებს, ამინომჟავებს, ცილებს, რიბონუკლეინის მჟავებს.
ნუკლეოიდი- ეს არის ბაქტერიული ქრომოსომა, დნმ-ის ორმაგი ჯაჭვი, რგოლურად დახურული, დაკავშირებულია მეზოსომასთან. ევკარიოტების ბირთვისგან განსხვავებით, დნმ-ის ჯაჭვი თავისუფლად მდებარეობს ციტოპლაზმაში, არ გააჩნია ბირთვული გარსი, ბირთვი ან ჰისტონური ცილები. დნმ-ის ჯაჭვი მრავალჯერ გრძელია, ვიდრე თავად ბაქტერია (მაგალითად, E. coli-ში, ქრომოსომის სიგრძე 1 მმ-ზე მეტია).
ნუკლეოიდის გარდა, ციტოპლაზმაში შეიძლება აღმოჩნდეს მემკვიდრეობის ექსტრაქრომოსომული ფაქტორები, რომლებსაც პლაზმიდები ეწოდება. ეს არის დნმ-ის მოკლე, წრიული ძაფები, რომლებიც მიმაგრებულია მეზოზომებზე.
ჩართვებიგვხვდება ზოგიერთი ბაქტერიის ციტოპლაზმაში მარცვლების სახით, რომელთა აღმოჩენაც შესაძლებელია მიკროსკოპით. უმეტესწილად, ეს არის საკვები ნივთიერებების მარაგი.
სასმელი(ლათ. pili - თმები) წინააღმდეგ შემთხვევაში წამწამები, ფიმბრიები, ფარდები, ვილი - მოკლე ძაფისებრი პროცესები ბაქტერიების ზედაპირზე.
ფლაგელა.ბაქტერიების ბევრ სახეობას შეუძლია გადაადგილება ფლაგელას არსებობის გამო. პათოგენური ბაქტერიებიდან მხოლოდ ღეროებსა და დახრილ ფორმებს შორის არის მობილური სახეობები. Flagella არის თხელი ელასტიური ძაფები, რომელთა სიგრძე ზოგიერთ სახეობაში რამდენჯერმე აღემატება თავად ბაქტერიის სხეულის სიგრძეს.
ფლაგელას რაოდენობა და განლაგება ბაქტერიების დამახასიათებელი სახეობის თვისებაა. განასხვავებენ ბაქტერიებს: მონოტრიხულ - სხეულის ბოლოში ერთი ფლაგელებით, ლოფოტრიხებით - ბოლოში ფლაგელებით, ამფიტრიხებით, ორივე ბოლოში ფლაგელებით და პერიტრიქულებით, რომელშიც დროშები განლაგებულია მთელ ზედაპირზე. სხეული. Vibrio cholerae ეკუთვნის monotrichs-ს, ხოლო typhoid salmonella ეკუთვნის peritrichs-ს.
კაფსულა- გარე ლორწოვანი შრე, რომელიც გვხვდება ბევრ ბაქტერიაში. ზოგიერთ სახეობაში ის იმდენად თხელია, რომ მხოლოდ ელექტრონულ მიკროსკოპში გვხვდება - ეს არის მიკროკაფსულა. სხვა ტიპის ბაქტერიებში კაფსულა კარგად არის განსაზღვრული და ხილული ჩვეულებრივი ოპტიკური მიკროსკოპით - ეს არის მაკროკაფსულა.
მიკოპლაზმები
მიკოპლაზმები პროკარიოტებია, მათი ზომა 125-200 ნმ. ეს არის ყველაზე პატარა ფიჭური მიკრობები, მათი ზომა ახლოს არის ოპტიკური მიკროსკოპის გარჩევადობის ზღვართან. მათ აკლიათ უჯრედის კედელი. მიკოპლაზმების დამახასიათებელი ნიშნები დაკავშირებულია უჯრედის კედლის არარსებობასთან. მათ არ აქვთ მუდმივი ფორმა, ამიტომ არის სფერული, ოვალური, ძაფის მსგავსი ფორმები.
რიკეტცია
ქლამიდია
აქტინომიცეტები
აქტინომიცეტები არის ერთუჯრედიანი მიკროორგანიზმები, რომლებიც მიეკუთვნებიან პროკარიოტებს. მათ უჯრედებს აქვთ იგივე სტრუქტურა, რაც ბაქტერიებს: პეპტიდოგლიკანის შემცველი უჯრედის კედელი, ციტოპლაზმური მემბრანა; ციტოპლაზმაში განლაგებულია ნუკლეოიდი, რიბოსომები, მეზოსომები, უჯრედშიდა ჩანართები. ამიტომ, პათოგენური აქტინომიცეტები მგრძნობიარეა ანტიბაქტერიული პრეპარატების მიმართ. ამავდროულად, მათ აქვთ სოკოების მსგავსი განშტოებადი გადახლართული ძაფების ფორმა და ზოგიერთი აქტინომიცეტი, რომელიც მიეკუთვნება სტრენომიცეტების ოჯახს, მრავლდება სპორებით. აქტინომიცეტების სხვა ოჯახები მრავლდებიან ფრაგმენტაციის გზით, ანუ ძაფების ცალკეულ ფრაგმენტებად დაშლით.
აქტინომიცეტები ფართოდ არის გავრცელებული გარემოში, განსაკუთრებით ნიადაგში და მონაწილეობენ ბუნებაში არსებული ნივთიერებების ციკლში. აქტინომიცეტებს შორის არის ანტიბიოტიკების, ვიტამინების, ჰორმონების მწარმოებლები. ამჟამად გამოყენებული ანტიბიოტიკების უმეტესობა წარმოებულია აქტინომიცეტების მიერ. ეს არის სტრეპტომიცინი, ტეტრაციკლინი და სხვა.
სპიროქეტები.
სპიროქეტები პროკარიოტებია. მათ აქვთ საერთო თვისებები როგორც ბაქტერიებთან, ასევე პროტოზოებთან. ეს არის უჯრედული მიკრობები, რომლებსაც აქვთ გრძელი თხელი სპირალურად მოხრილი უჯრედების ფორმა, რომელსაც შეუძლია აქტიური მოძრაობა. არახელსაყრელ პირობებში, ზოგიერთი მათგანი შეიძლება გადაიზარდოს კისტაში.
ელექტრონულ მიკროსკოპში ჩატარებულმა კვლევებმა შესაძლებელი გახადა სპიროქეტა უჯრედების სტრუქტურის დადგენა. ეს არის ციტოპლაზმური ცილინდრები, რომლებიც გარშემორტყმულია ციტოპლაზმური მემბრანით და პეპტიდოგლიკანის შემცველი უჯრედის კედლით. ციტოპლაზმა შეიცავს ნუკლეოიდს, რიბოზომებს, მეზოზომებს და ჩანართებს.
ფიბრილები განლაგებულია ციტოპლაზმური მემბრანის ქვეშ, რაც უზრუნველყოფს სპიროქეტების მრავალფეროვან მოძრაობას - მთარგმნელობითი, ბრუნვითი, მოქნილი.
სპიროქეტების პათოგენური წარმომადგენლები: Treponema pallidum - იწვევს სიფილისს, Borrelia recurrentis - მორეციდივე ცხელებას, Borrelia burgdorferi - ლაიმის დაავადება, Leptospira interrogans - ლეპტოსპიროზი.
სოკო
სოკო (სოკოები, მიცეტები) არის ევკარიოტები, ქვედა მცენარეები, რომლებსაც აკლიათ ქლოროფილი და, შესაბამისად, ისინი არ სინთეზირებენ ნახშირბადის ორგანულ ნაერთებს, ანუ ისინი არიან ჰეტეროტროფები, აქვთ დიფერენცირებული ბირთვი, დაფარულია ქიტინის შემცველი გარსით. ბაქტერიებისგან განსხვავებით, სოკოები არ შეიცავს პეპტიდოგლიკანს და, შესაბამისად, არ არის მგრძნობიარე პენიცილინის მიმართ. სოკოების ციტოპლაზმა ხასიათდება სხვადასხვა ჩანართებისა და ვაკუოლების დიდი რაოდენობით არსებობით.
მიკროსკოპულ სოკოებს შორის (მიკრომიცეტები) არის უჯრედული და მრავალუჯრედიანი მიკროორგანიზმები, რომლებიც განსხვავდებიან მორფოლოგიით და გამრავლების მეთოდებით. სოკოებს ახასიათებთ გამრავლების სხვადასხვა ხერხი: დაყოფა, დაქუცმაცება, ყვავილობა, სპორების წარმოქმნა - ასექსუალური და სექსუალური.
მიკრობიოლოგიურ კვლევებში ყველაზე ხშირად გვხვდება ობის, საფუარი და ეგრეთ წოდებული არასრულყოფილი სოკოების გაერთიანებული ჯგუფის წარმომადგენლები.
ყალიბიქმნიან ტიპურ მიცელიუმს, რომელიც მცოცავია მკვებავი სუბსტრატის გასწვრივ. მიცელიუმიდან ზევით ამოდის საჰაერო ტოტები, რომლებიც მთავრდება სხვადასხვა ფორმის ნაყოფიერი სხეულებით, რომლებიც ატარებენ სპორებს.
Mucor ან capitate molds (Mucor) არის ერთუჯრედიანი სოკოები სფერული ნაყოფიერი სხეულით სავსე ენდოსპორებით.
Aspergillus-ის გვარის ყალიბები მრავალუჯრედიანი სოკოებია ნაყოფიერი სხეულით, მიკროსკოპით, რომელიც წააგავს წყლის ნაკადულებს სარწყავი ქირის წვერს; აქედან მომდინარეობს სახელწოდება "გაჟონვის ობის". ასპერგილუსის ზოგიერთი სახეობა გამოიყენება ინდუსტრიულად ლიმონმჟავას და სხვა ნივთიერებების წარმოებისთვის. არსებობს სახეობები, რომლებიც იწვევენ ადამიანში კანისა და ფილტვების დაავადებებს - ასპერგილოზს.
Penicillum-ის გვარის ყალიბები, ანუ ჯაგრისები, მრავალუჯრედიანი სოკოა, ნაყოფიერი სხეულით ჯაგრისის სახით. მწვანე ობის ზოგიერთი სახეობიდან მიიღეს პირველი ანტიბიოტიკი პენიცილინი. პენიცილებს შორის არის ადამიანებისთვის პათოგენური სახეობები, რომლებიც იწვევენ პენიცილიოზს.
სხვადასხვა სახის ობის შეიძლება გამოიწვიოს საკვების, მედიკამენტების, ბიოლოგიური ნივთიერებების გაფუჭება.
საფუარი - საფუარის სოკოებს (Saccharomycetes, Blastomicetes) აქვთ მრგვალი ან ოვალური უჯრედების ფორმა, ბაქტერიებზე მრავალჯერ დიდი. საფუარის უჯრედების საშუალო ზომა დაახლოებით უდრის ერითროციტის დიამეტრს (7-10 მიკრონი).
ვირუსები
ვირუსები- (ლათ. ვირუსის შხამი) - უმცირესი მიკროორგანიზმები, რომლებსაც არ აქვთ უჯრედული აგებულება, ცილის სინთეზირების სისტემა და შეუძლიათ გამრავლება მხოლოდ მაღალორგანიზებული სიცოცხლის ფორმების უჯრედებში. ისინი ფართოდ არიან გავრცელებული ბუნებაში, აზიანებენ ცხოველებს, მცენარეებს და სხვა მიკროორგანიზმებს.
მომწიფებული ვირუსული ნაწილაკი, რომელიც ცნობილია როგორც ვირიონი, შედგება ნუკლეინის მჟავისგან - გენეტიკური მასალისგან (დნმ ან რნმ), რომელიც ატარებს ინფორმაციას რამდენიმე ტიპის ცილების შესახებ, რომლებიც საჭიროა ახალი ვირუსის ფორმირებისთვის - დაფარული დამცავი ცილის გარსით - კაფსიდით. კაფსიდი შედგება იდენტური ცილის ქვედანაყოფებისგან ე.წ კაფსომერები. ვირუსებს ასევე შეიძლება ჰქონდეთ ლიპიდური გარსი კაფსიდის თავზე ( სუპერკაფსიდი) წარმოიქმნება მასპინძელი უჯრედის მემბრანიდან. კაფსიდი შედგება ვირუსის გენომის მიერ კოდირებული ცილებისგან და მისი ფორმა ემყარება ვირუსების კლასიფიკაციას მორფოლოგიური მახასიათებლების მიხედვით. გარდა ამისა, რთულად ორგანიზებული ვირუსები კოდირებენ სპეციალურ ცილებს, რომლებიც ხელს უწყობენ კაფსიდის შეკრებას. ცილების და ნუკლეინის მჟავების კომპლექსები ცნობილია როგორც ნუკლეოპროტეინები, და ვირუსული კაფსიდის ცილების კომპლექსს ვირუსულ ნუკლეინის მჟავასთან ე.წ ნუკლეოკაფსიდი.
ბრინჯი. 1.4. ვირუსის სქემატური სტრუქტურა: 1 - ბირთვი (ერთჯაჭვიანი რნმ); 2 - ცილის ჭურვი (კაფსიდი); 3 - დამატებითი ლიპოპროტეინის გარსი; 4 - კაფსომერები (კაფსიდის სტრუქტურული ნაწილები).
მიკროორგანიზმების ფიზიოლოგია
მიკროორგანიზმების ფიზიოლოგია შეისწავლის მიკრობული უჯრედების სასიცოცხლო აქტივობას, მათი კვების პროცესებს, სუნთქვას, ზრდას, გამრავლებას, გარემოსთან ურთიერთქმედების ნიმუშებს.
მეტაბოლიზმი
მეტაბოლიზმი- ბიოქიმიური პროცესების ერთობლიობა, რომელიც მიზნად ისახავს ენერგიის მიღებას და უჯრედული მასალის რეპროდუცირებას.
ბაქტერიებში მეტაბოლიზმის თავისებურებები:
1) გამოყენებული სუბსტრატების მრავალფეროვნება;
2) მეტაბოლური პროცესების ინტენსივობა;
4) დაშლის პროცესების უპირატესობა სინთეზურ პროცესებზე;
5) მეტაბოლიზმის ეგზო- და ენდოფერმენტების არსებობა.
მეტაბოლიზმიშედგება ორი ურთიერთდაკავშირებული პროცესისგან: კატაბოლიზმი და ანაბოლიზმი.
კატაბოლიზმი(ენერგეტიკული მეტაბოლიზმი) არის დიდი მოლეკულების უფრო მცირედ დაყოფის პროცესი, რის შედეგადაც გამოიყოფა ენერგია, რომელიც გროვდება ატფ-ის სახით:
ა) სუნთქვა
ბ) დუღილი.
ანაბოლიზმი(კონსტრუქციული მეტაბოლიზმი) - უზრუნველყოფს მაკრომოლეკულების სინთეზს, საიდანაც აგებულია უჯრედი:
ა) ანაბოლიზმი (ენერგეტიკული ხარჯებით);
ბ) კატაბოლიზმი (ენერგიის გამოყოფით);
ამ შემთხვევაში გამოიყენება კატაბოლიზმის პროცესში მიღებული ენერგია. ბაქტერიების მეტაბოლიზმი ხასიათდება პროცესის მაღალი ტემპით და ცვალებად გარემო პირობებთან სწრაფი ადაპტაციით.
მიკრობულ უჯრედში ფერმენტები ბიოლოგიური კატალიზატორები არიან. სტრუქტურის მიხედვით განასხვავებენ:
1) მარტივი ფერმენტები (ცილები);
2) კომპლექსი; შედგება ცილოვანი (აქტიური ცენტრი) და არაცილოვანი ნაწილებისგან; საჭიროა ფერმენტის გააქტიურებისთვის.
მოქმედების ადგილის მიხედვით გამოირჩევა:
1) ეგზოენზიმები (მოქმედებენ უჯრედის გარეთ; მონაწილეობენ დიდი მოლეკულების დაშლის პროცესში, რომლებიც ვერ შეაღწევენ ბაქტერიის უჯრედში; დამახასიათებელია გრამდადებითი ბაქტერიებისთვის);
2) ენდოენზიმები (მოქმედებენ თავად უჯრედში, უზრუნველყოფენ სხვადასხვა ნივთიერების სინთეზს და დაშლას).
კატალიზირებული ქიმიური რეაქციების მიხედვით, ყველა ფერმენტი იყოფა ექვს კლასად:
1) ოქსიდორედუქტაზები (აკატალიზებს რედოქს რეაქციებს ორ სუბსტრატს შორის);
2) ტრანსფერაზები (ახორციელებენ ქიმიური ჯგუფების ინტერმოლეკულურ გადაცემას);
3) ჰიდროლაზები (ახორციელებენ ინტრამოლეკულური ბმების ჰიდროლიზურ რღვევას);
4) ლიაზები (მიამაგრებენ ქიმიურ ჯგუფებს ორ ბმაზე და ასევე ახორციელებენ საპირისპირო რეაქციებს);
5) იზომერაზები (ახორციელებენ იზომერიზაციის პროცესებს, უზრუნველყოფენ შიდა გარდაქმნას სხვადასხვა იზომერების წარმოქმნით);
6) ლიგაზები, ან სინთეტაზები (აკავშირებს ორ მოლეკულას, რის შედეგადაც პიროფოსფატის ბმები იშლება ATP მოლეკულაში).
კვება
კვება გაგებულია, როგორც უჯრედში საკვები ნივთიერებების შეყვანისა და მოცილების პროცესები. კვება უპირველეს ყოვლისა უზრუნველყოფს უჯრედის რეპროდუქციას და მეტაბოლიზმს.
კვების პროცესში ბაქტერიულ უჯრედში შედიან სხვადასხვა ორგანული და არაორგანული ნივთიერებები. ბაქტერიებს არ აქვთ სპეციალური საკვები ორგანოები. ნივთიერებები შეაღწევენ უჯრედის მთელ ზედაპირზე მცირე მოლეკულების სახით. კვების ამ ხერხს ე.წ ჰოლოფიტური. საკვები ნივთიერებების უჯრედში გადასვლის აუცილებელი პირობაა მათი წყალში ხსნადობა და მცირე მნიშვნელობა (ანუ ცილები უნდა ჰიდროლიზდეს ამინომჟავებად, ნახშირწყლები დი- ან მონოსაქარიდებად და ა.შ.).
ბაქტერიულ უჯრედში ნივთიერებების შეყვანის მთავარი რეგულატორი არის ციტოპლაზმური მემბრანა. არსებობს ნივთიერებების მიღების ოთხი ძირითადი მექანიზმი:
-პასიური დიფუზია- კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ, ენერგო ინტენსიური, სუბსტრატის სპეციფიკის გარეშე;
- ხელი შეუწყო დიფუზიას- კონცენტრაციის გრადიენტის გასწვრივ, სუბსტრატზე სპეციფიკური, ენერგო ინტენსიური, ჩატარებული სპეციალიზებული ცილების მონაწილეობით გამჭოლი;
- აქტიური ტრანსპორტი-კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ, სუბსტრატზე სპეციფიკური (სპეციალური შემაკავშირებელი პროტეინები პერმეაზებთან ერთად), ენერგიის მომხმარებელი (ატფ-ის გამო), ნივთიერებები უჯრედში შედიან ქიმიურად უცვლელი სახით;
- ტრანსლოკაცია (ჯგუფების გადაცემა) -კონცენტრაციის გრადიენტის საწინააღმდეგოდ, ფოსფოტრანსფერაზას სისტემის დახმარებით, ენერგომოხმარებადი ნივთიერებები (ძირითადად შაქარი) უჯრედში შედიან ფორფორილირებული სახით.
ძირითადი ქიმიური ელემენტებია ორგანოგენებიაუცილებელია ორგანული ნაერთების - ნახშირბადის, აზოტის, წყალბადის, ჟანგბადის სინთეზისთვის.
საკვების ტიპები.ბაქტერიების ფართო გავრცელებას ხელს უწყობს სხვადასხვა სახის კვება. მიკრობებს სჭირდებათ ნახშირბადი, ჟანგბადი, აზოტი, წყალბადი, გოგირდი, ფოსფორი და სხვა ელემენტები (ორგანოგენები).
ნახშირბადის წარმოების წყაროდან გამომდინარე, ბაქტერიები იყოფა:
1) ავტოტროფები (გამოიყენეთ არაორგანული ნივთიერებები - CO2);
2) ჰეტეროტროფები;
3) მეტატროფები (გამოიყენეთ უსულო ბუნების ორგანული ნივთიერებები);
4) პარატროფები (გამოიყენეთ ველური ბუნების ორგანული ნივთიერებები).
კვების პროცესებმა უნდა უზრუნველყოს ბაქტერიული უჯრედის ენერგეტიკული საჭიროებები.
ენერგიის წყაროების მიხედვით მიკროორგანიზმები იყოფა:
1) ფოტოტროფები (შეუძლია მზის ენერგიის გამოყენება);
2) ქიმიოტროფები (ენერგიის მიღება რედოქს რეაქციებით);
3) ქიმიოლითოტროფები (არაორგანული ნაერთების გამოყენება);
4) ქიმიოორგანოტროფები (გამოიყენეთ ორგანული ნივთიერებები).
ბაქტერიები მოიცავს:
1) პროტოტროფები (მათ შეუძლიათ თავად მოახდინონ საჭირო ნივთიერებების სინთეზირება დაბალი ორგანიზებისგან);
2) აუქსოტროფები (ისინი არიან პროტოტროფების მუტანტები, რომლებმაც დაკარგეს გენები; ისინი პასუხისმგებელნი არიან გარკვეული ნივთიერებების - ვიტამინების, ამინომჟავების სინთეზზე, ამიტომ მათ ეს ნივთიერებები მზა სახით სჭირდებათ).
მიკროორგანიზმები ითვისებენ საკვებ ნივთიერებებს მცირე მოლეკულების სახით, ამიტომ ცილები, პოლისაქარიდები და სხვა ბიოპოლიმერები შეიძლება გახდეს საკვების წყარო მხოლოდ მას შემდეგ, რაც ეგზოენზიმებით დაიშლება უფრო მარტივ ნაერთებად.
მიკროორგანიზმების სუნთქვა.
მიკროორგანიზმები ენერგიას სუნთქვის გზით იღებენ. სუნთქვა არის ელექტრონის გადაცემის ბიოლოგიური პროცესი რესპირატორული ჯაჭვის მეშვეობით დონორიდან მიმღებამდე, რათა შეიქმნას ATP. იმის მიხედვით, თუ რა არის ელექტრონის საბოლოო მიმღები, ასხივებს აერობული და ანაერობული სუნთქვა.აერობული სუნთქვისას, ელექტრონის საბოლოო მიმღები არის მოლეკულური ჟანგბადი (O 2), ანაერობულ სუნთქვაში, შეკრული ჟანგბადი (-NO 3, \u003d SO 4, \u003d SO 3).
აერობული სუნთქვის წყალბადის დონორი H 2 O
ანაერობული სუნთქვა
NO 3-ის ნიტრატების დაჟანგვა
(ფაკულტატური ანაერობები) წყალბადის დონორი N 2
SO 4-ის სულფატური დაჟანგვა
(ავალდებული ანაერობები) წყალბადის დონორი H 2 S
სუნთქვის ტიპის მიხედვით გამოყოფენ მიკროორგანიზმების ოთხ ჯგუფს.
1.დავალდებულება(მკაცრი) აერობები. მათ სჭირდებათ მოლეკულური (ატმოსფერული) ჟანგბადი სუნთქვისთვის.
2.მიკროაეროფილებისაჭიროა თავისუფალი ჟანგბადის შემცირებული კონცენტრაცია (დაბალი ნაწილობრივი წნევა). ამ პირობების შესაქმნელად, CO 2 ჩვეულებრივ ემატება კულტურის გაზის ნარევს, მაგალითად 10 პროცენტამდე კონცენტრაციას.
3.ფაკულტატური ანაერობებიშეუძლია გლუკოზის მოხმარება და გამრავლება აერობულ და ანაერობულ პირობებში. მათ შორის არის მიკროორგანიზმები, რომლებიც ამტანები არიან მოლეკულური ჟანგბადის შედარებით მაღალი (ატმოსფერულთან ახლოს) კონცენტრაციების მიმართ – ე.ი. აეროტოლერანტული,
ასევე მიკროორგანიზმები, რომლებსაც შეუძლიათ, გარკვეულ პირობებში, გადავიდნენ ანაერობული სუნთქვის აერობულზე.
4.მკაცრი ანაერობებიგამრავლება მხოლოდ ანაერობულ პირობებში, ე.ი. მოლეკულური ჟანგბადის ძალიან დაბალი კონცენტრაციით, რაც მათთვის საზიანოა მაღალი კონცენტრაციით. ბიოქიმიურად, ანაერობული სუნთქვა მიმდინარეობს ფერმენტაციის პროცესების ტიპის მიხედვით, ხოლო მოლეკულური ჟანგბადი არ გამოიყენება.
აერობული სუნთქვა ენერგიულად უფრო ეფექტურია (მეტი ATP სინთეზირდება).
აერობული სუნთქვის პროცესში წარმოიქმნება ტოქსიკური დაჟანგვის პროდუქტები (H 2 O 2 - წყალბადის ზეჟანგი, -O 2 - თავისუფალი ჟანგბადის რადიკალები), საიდანაც იცავს სპეციფიკური ფერმენტები, პირველ რიგში კატალაზა, პეროქსიდაზა, პეროქსიდის დისმუტაზა. ანაერობებს აკლიათ ეს ფერმენტები, ასევე რედოქს პოტენციალის რეგულირების სისტემა (rH 2).
ბაქტერიების ზრდა და რეპროდუქცია
ბაქტერიების ზრდა არის ბაქტერიული უჯრედის ზომის ზრდა პოპულაციაში ინდივიდების რაოდენობის გაზრდის გარეშე.
ბაქტერიების რეპროდუქცია არის პროცესი, რომელიც უზრუნველყოფს პოპულაციაში ინდივიდების რაოდენობის ზრდას. ბაქტერიებს ახასიათებთ გამრავლების მაღალი სიჩქარე.
ზრდა ყოველთვის წინ უსწრებს რეპროდუქციას. ბაქტერიები მრავლდებიან განივი ორობითი დაშლით, რომლის დროსაც ერთი დედა უჯრედიდან წარმოიქმნება ორი იდენტური შვილობილი უჯრედი.
ბაქტერიული უჯრედების გაყოფის პროცესი იწყება ქრომოსომული დნმ-ის რეპლიკაციით. ქრომოსომის ციტოპლაზმურ მემბრანაზე მიმაგრების ადგილას (რეპლიკატორის წერტილი) მოქმედებს ინიციატორი ცილა, რომელიც იწვევს ქრომოსომის რგოლის გატეხვას და შემდეგ მისი ძაფების დესპირალიზაციას. ძაფები იხსნება და მეორე ძაფი ემაგრება ციტოპლაზმურ მემბრანას პრორეპლიკატორის წერტილში, რომელიც დიამეტრალურად ეწინააღმდეგება რეპლიკატორის წერტილს. დნმ პოლიმერაზების გამო, მისი ზუსტი ასლი სრულდება თითოეული ჯაჭვის მატრიცაში. გენეტიკური მასალის გაორმაგება არის ორგანელების რაოდენობის გაორმაგების სიგნალი. ძგიდის მეზოზომებში შენდება ძგიდე, რომელიც უჯრედს შუაზე ყოფს. ორჯაჭვიანი დნმ სპირალიზდება, ტრიალდება რგოლში ციტოპლაზმურ მემბრანაზე მიმაგრების ადგილზე. ეს არის სიგნალი ძგიდის გასწვრივ უჯრედების განსხვავების შესახებ. იქმნება ორი ქალიშვილი ინდივიდი.
ბაქტერიების რეპროდუქცია განისაზღვრება წარმოქმნის დროით. ეს არის პერიოდი, რომლის დროსაც ხდება უჯრედების დაყოფა. გამომუშავების ხანგრძლივობა დამოკიდებულია ბაქტერიის ტიპზე, ასაკზე, საკვები გარემოს შემადგენლობაზე, ტემპერატურაზე და ა.შ.
მკვებავი მედია
ბაქტერიების გასაშენებლად გამოიყენება მკვებავი საშუალებები, რომლებსაც მთელი რიგი მოთხოვნები ეკისრება.
1. კვება. ბაქტერია უნდა შეიცავდეს ყველა საჭირო საკვებ ნივთიერებას.
2. იზოტონური. ბაქტერიები უნდა შეიცავდეს მარილების კომპლექტს ოსმოსური წნევის შესანარჩუნებლად, ნატრიუმის ქლორიდის გარკვეული კონცენტრაციით.
3. გარემოს ოპტიმალური pH (მჟავიანობა). გარემოს მჟავიანობა უზრუნველყოფს ბაქტერიული ფერმენტების ფუნქციონირებას; ბაქტერიების უმეტესობისთვის არის 7.2–7.6.
4. ოპტიმალური ელექტრონული პოტენციალი, რომელიც მიუთითებს გარემოში გახსნილი ჟანგბადის შემცველობაზე. ის მაღალი უნდა იყოს აერობებისთვის და დაბალი ანაერობებისთვის.
5. გამჭვირვალობა (დაფიქსირდა ბაქტერიების ზრდა, განსაკუთრებით თხევადი მედიისთვის).
6. სტერილობა (სხვა ბაქტერიების არარსებობა).
კულტურის მედიის კლასიფიკაცია
1. წარმოშობის მიხედვით:
1) ნატურალური (რძე, ჟელატინი, კარტოფილი და ა.შ.);
2) ხელოვნური - სპეციალურად მომზადებული ბუნებრივი კომპონენტებისგან (პეპტონი, ამინოპეპტიდი, საფუარის ექსტრაქტი და ა.შ.) დამზადებული საშუალებები;
3) სინთეზური - ცნობილი შემადგენლობის მედია, მომზადებული ქიმიურად სუფთა არაორგანული და ორგანული ნაერთებისგან (მარილები, ამინომჟავები, ნახშირწყლები და ა.შ.).
2. შემადგენლობის მიხედვით:
1) მარტივი - ხორც-პეპტონ აგარი, ხორც-პეპტონის ბულიონი, ჰოტინგერის აგარი და სხვ.;
2) კომპლექსი - ეს მარტივია დამატებითი მკვებავი კომპონენტის დამატებით (სისხლი, შოკოლადის აგარი): შაქრის ბულიონი,
ნაღვლის ბულიონი, შრატის აგარი, იოკ-მარილის აგარი, კიტ-ტაროზის საშუალო, უილსონ-ბლერის საშუალო და ა.შ.
3. თანმიმდევრულობით:
1) მყარი (შეიცავს 3-5% აგარ-აგარს);
2) ნახევრად თხევადი (0,15-0,7% აგარ-აგარი);
3) თხევადი (არ შეიცავს აგარ-აგარს).
აგარი-კომპლექსური პოლისაქარიდი ზღვის მცენარეებიდან, მთავარი გამაგრება მკვრივი (მყარი) მედიისთვის.
4. PS-ის დანიშნულებიდან გამომდინარე გამოყოფენ:
დიფერენციალური დიაგნოსტიკა
არჩევითი
შერჩევითი
ინჰიბიტორული
კულტურის მედია
კუმულატიური (გაჯერება, გამდიდრება)
კონსერვანტი
კონტროლი.
დიფერენციალური დიაგნოსტიკა - ეს არის რთული გარემო, რომელზედაც სხვადასხვა სახეობის მიკროორგანიზმები იზრდება სხვადასხვა გზით, რაც დამოკიდებულია კულტურის ბიოქიმიურ თვისებებზე. ისინი შექმნილია მიკროორგანიზმების სახეობების იდენტიფიცირებისთვის, ფართოდ გამოიყენება კლინიკურ ბაქტერიოლოგიასა და გენეტიკურ კვლევებში.
შერჩევითი, ინჰიბიტორული და არჩევითი PS-ები განკუთვნილია მკაცრად განსაზღვრული ტიპის მიკროორგანიზმების გასაშენებლად. ეს მედია ემსახურება ბაქტერიების იზოლირებას შერეული პოპულაციებიდან და მათი დიფერენცირებას მსგავსი სახეობებისგან. მათ შემადგენლობას ემატება სხვადასხვა ნივთიერებები, რომლებიც აფერხებს ზოგიერთი სახეობის ზრდას და არ ახდენს გავლენას სხვების ზრდაზე.
საშუალო შეიძლება იყოს შერჩევითი pH მნიშვნელობის გამო. ბოლო დროს, ანტიმიკრობული აგენტები, როგორიცაა ანტიბიოტიკები და სხვა ქიმიოთერაპიული აგენტები, გამოიყენება როგორც მედიის სელექციური აგენტები.
არჩევითმა PS-მ იპოვა ფართო გამოყენება ნაწლავური ინფექციების პათოგენების იზოლაციაში. მალაქიტის ან ბრწყინვალე მწვანე, ნაღვლის მარილების (კერძოდ ნატრიუმის ტაუროქოლის მჟავა), მნიშვნელოვანი რაოდენობით ნატრიუმის ქლორიდის ან ციტრატის მარილების დამატებით, Escherichia coli-ს ზრდა თრგუნავს, მაგრამ ნაწლავის ჯგუფის პათოგენური ბაქტერიების ზრდა არ უარესდება. . ზოგიერთი არჩევითი მედია მზადდება ანტიბიოტიკების დამატებით.
კულტურის შემანარჩუნებელი საშუალებები შექმნილია ისე, რომ თავისუფალი იყოს სელექციური ნივთიერებებისგან, რომლებსაც შეუძლიათ გამოიწვიონ კულტურის ცვალებადობა.
კუმულაციური PS (გამდიდრება, გაჯერება) არის მედია, რომელზედაც კულტურების გარკვეული სახეობები ან კულტურების ჯგუფი იზრდება უფრო სწრაფად და უფრო ინტენსიურად, ვიდრე თანმხლები. ამ გარემოზე გაშენებისას, როგორც წესი, არ გამოიყენება ინჰიბიტორული ნივთიერებები, არამედ, პირიქით, ხელსაყრელი პირობები იქმნება ნარევში არსებული კონკრეტული სახეობისთვის. დაგროვების საშუალებების საფუძველია ნაღველი და მისი მარილები, ნატრიუმის ტეტრათიონატი, სხვადასხვა საღებავები, სელენიტის მარილები, ანტიბიოტიკები და ა.შ.
კონსერვანტული საშუალებები გამოიყენება საცდელი მასალის პირველადი ინოკულაციისა და ტრანსპორტირებისთვის.
ასევე არსებობს საკონტროლო PS, რომელიც გამოიყენება ანტიბიოტიკების სტერილობისა და ტოტალური ბაქტერიული დაბინძურების გასაკონტროლებლად.
5. საკვები ნივთიერებების ნაკრების მიხედვით განასხვავებენ:
მინიმალური მედია, რომელიც შეიცავს მხოლოდ ზრდისთვის საკმარის საკვებს;
მდიდარი გარემო, რომელიც შეიცავს ბევრ დამატებით ნივთიერებას.
6. გამოყენების მასშტაბის მიხედვით პს იყოფა:
> წარმოება (ტექნოლოგიური);
> მეცნიერული კვლევის გარემო, გამოყენების შეზღუდული მოცულობით.
წარმოების PS უნდა იყოს ხელმისაწვდომი, ეკონომიური, ადვილად მოსამზადებელი და გამოსაყენებელი ფართომასშტაბიანი კულტივირებისთვის. კვლევის საშუალებები, როგორც წესი, სინთეზური და მდიდარია საკვები ნივთიერებებით.
ნედლეულის შერჩევა კულტურის მედიის მშენებლობისთვის
PS-ის ხარისხს დიდწილად განსაზღვრავს მკვებავი სუბსტრატებისა და მათი მომზადებისთვის გამოყენებული ნედლეულის შემადგენლობის სარგებლიანობა. ნედლეულის სახეობების მრავალფეროვნება რთულ ამოცანას უქმნის ყველაზე პერსპექტიულის არჩევას, რომელიც შესაფერისია საჭირო ხარისხის PS დიზაინისთვის. ამ საკითხში გადამწყვეტ როლს თამაშობს, უპირველეს ყოვლისა, ნედლეულის შემადგენლობის ბიოქიმიური მაჩვენებლები, რომლებიც განსაზღვრავენ მისი დამუშავების მეთოდისა და რეჟიმების არჩევას, რათა მაქსიმალურად და ეფექტურად გამოიყენონ საკვები ნივთიერებები. მასში.
განსაკუთრებით ღირებული თვისებების მქონე PS-ს მისაღებად, ძირითადად გამოიყენება ცხოველური ცილების ტრადიციული წყაროები, კერძოდ ხორციპირუტყვი (მსხვილფეხა პირუტყვი), კაზეინი, თევზი და მისი გადამუშავების პროდუქტები. პირუტყვის ხორცზე დაფუძნებული ყველაზე სრულად განვითარებული და ფართოდ გამოყენებული PS.
ახლო წარსულში ფართოდ გამოყენებული კასპიის შპრიცის დეფიციტის გათვალისწინებით, თევზაობის მრეწველობის უფრო იაფი და ხელმისაწვდომი არასასურსათო პროდუქტები - მშრალი კრილი, კრილის ხორცის გადამამუშავებელი ნარჩენები, ფილე და მისი გადამწიფებული ხიზილალა - დაიწყეს თევზის მოსაპოვებლად. კვების ბაზები. ყველაზე გავრცელებულია თევზის საკვების ფქვილი (FCM), რომელიც აკმაყოფილებს ბიოლოგიური ღირებულების, ხელმისაწვდომობისა და შედარებითი სტანდარტის მოთხოვნებს.
საკმაოდ გავრცელებული PS კაზეინზე დაფუძნებული, რომელიც შეიცავს რძეში არსებულ ყველა კომპონენტს: ცხიმს, ლაქტოზას, ვიტამინებს, ფერმენტებს და მარილებს. თუმცა, აღსანიშნავია, რომ რძის გადამამუშავებელი პროდუქტების ღირებულების გაზრდის, ასევე მსოფლიო ბაზარზე კაზეინზე მოთხოვნის გაზრდის გამო, მისი გამოყენება გარკვეულწილად შეზღუდულია.
ცხოველური წარმოშობის ცილის არასასურსათო წყაროებიდან, როგორც ნედლეულის სრულფასოვანი PS-ის ასაშენებლად, აუცილებელია დაკლული ცხოველის სისხლის იზოლირება, რომელიც მდიდარია ბიოლოგიურად აქტიური ნივთიერებებით და მიკროელემენტებით და შეიცავს უჯრედულ და უჯრედულ პროდუქტებს. ქსოვილის მეტაბოლიზმი.
ფერმის ცხოველების სისხლის ჰიდროლიზატები გამოიყენება პეპტონის შემცვლელად დიფერენციალურ დიაგნოსტიკურ საკვებ ნივთიერებებში.
ცხოველური წარმოშობის პროტეინის შემცველი ნედლეულის სხვა ტიპები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას პს-ის დიზაინისთვის, მოიცავს: მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვის პლაცენტა და ელენთა, მშრალი ცილის კონცენტრატი - ხორცის ნარჩენების გადამუშავების პროდუქტი, კანის დამუშავების შედეგად მიღებული სპლიტ ტრიმი, ფრინველის ემბრიონები - ნარჩენები. ვაქცინის წარმოება, ვადაგასული სისხლის შემცვლელი, ხაჭოს შრატი, მოლუსკებისა და ქინძისთავების რბილი ქსოვილები.
იმედისმომცემია ბეწვის ფერმებიდან ბეწვის შემცველი ცხოველების, ხორცის გადამამუშავებელ ქარხანაში მოპოვებული პირუტყვის სისხლის, უცხიმო რძის და შრატის (ნარჩენები კარაქის ქარხნებიდან) გამოყენება.
ზოგადად, ცხოველური წარმოშობის ნედლეულისგან მომზადებულ პს-ს აქვს ძირითადი კვების კომპონენტების მაღალი შემცველობა, ამინომჟავების შემადგენლობის თვალსაზრისით სრული და დაბალანსებულია და საკმაოდ კარგად არის შესწავლილი.
მცენარეული პროდუქტებიდან სიმინდი, სოია, ბარდა, კარტოფილი, ლუპინი და ა.შ შეიძლება გამოვიყენოთ პს-ს ცილოვან სუბსტრატად, თუმცა მცენარეული სასოფლო-სამეურნეო ნედლეული შეიცავს პროტეინს, რომლის დაუბალანსებელი შემადგენლობა ასევე დამოკიდებულია მოსავლის მოყვანის პირობებზეც. როგორც ლიპიდები უფრო დიდი რაოდენობით, ვიდრე ცხოველური წარმოშობის პროდუქტები.
ფართო ჯგუფი შედგება PS-ისგან, რომელიც დამზადებულია მიკრობული წარმოშობის ცილოვანი ნედლეულისგან (საფუარი, ბაქტერიები და ა.შ.). კარგად არის შესწავლილი მიკროორგანიზმების ამინომჟავის შემადგენლობა, რომლებიც ემსახურება სუბსტრატს PS-ის მომზადებისთვის, ხოლო გამოყენებული მიკროორგანიზმების ბიომასა სრულია საკვები შემადგენლობის თვალსაზრისით და ხასიათდება ლიზინის და ტრეონინის გაზრდილი შემცველობით.
შემუშავებულია სხვადასხვა წარმოშობის ცილოვანი სუბსტრატების კომბინირებული შემადგენლობის მრავალი PS. ეს მოიცავს საფუარის კაზეინის ბულიონს, საფუარის ხორცს და ა.შ. ცნობილი PS-ების უმეტესობა დაფუძნებულია კაზეინის, პირუტყვის ხორცისა და თევზის ჰიდროლიზატებზე (80%-მდე).
არასასურსათო ნედლეულის ხვედრითი წონა PS დიზაინის ტექნოლოგიაში მხოლოდ 15%-ია და მომავალში უნდა გაიზარდოს.
კვების ბაზის (PS) მისაღებად გამოყენებული არასასურსათო ნედლეული უნდა აკმაყოფილებდეს გარკვეულ მოთხოვნებს, კერძოდ:
^ სრული (ნედლეულის რაოდენობრივი და ხარისხობრივი შემადგენლობა ძირითადად უნდა აკმაყოფილებდეს მიკროორგანიზმებისა და უჯრედების კვების საჭიროებებს, რომლებისთვისაც მუშავდება PS);
^ ხელმისაწვდომი (საკმაოდ ვრცელი ნედლეულის ბაზა);
^ ტექნოლოგიური (წარმოებაში შეყვანის ღირებულება უნდა განხორციელდეს არსებული აღჭურვილობის ან არსებული ტექნოლოგიის გამოყენებით);
^ ეკონომიური (ახალ ნედლეულზე გადასვლისა და მისი გადამუშავებისას ტექნოლოგიის დანერგვის ღირებულება არ უნდა აღემატებოდეს სამიზნე პროდუქტის მოპოვების ღირებულების ნორმებს);
^ სტანდარტი (აქვს ხანგრძლივი შენახვის ვადა ფიზიკურ-ქიმიური თვისებებისა და კვებითი ღირებულების შეცვლის გარეშე)
პერიოდული სისტემა
პერიოდული კულტურის სისტემა არის სისტემა, რომელშიც ბაქტერიების (ინოკულაციის) შეყვანის შემდეგ მკვებავ გარემოში არ ხდება სხვა კომპონენტების დამატება და მოცილება, გარდა გაზის ფაზისა. აქედან გამომდინარეობს, რომ პერიოდულ სისტემას შეუძლია ხელი შეუწყოს უჯრედების რეპროდუქციას შეზღუდული დროით, რომლის დროსაც მკვებავი გარემოს შემადგენლობა იცვლება მათი ზრდისთვის ხელსაყრელი (ოპტიმალური) არახელსაყრელზე, უჯრედების ზრდის სრულ შეწყვეტამდე.
მიკროორგანიზმები და მათი მეტაბოლური პროდუქტები ამჟამად ფართოდ გამოიყენება მრეწველობაში, სოფლის მეურნეობაში და მედიცინაში.
მიკროორგანიზმების გამოყენების ისტორია
ჯერ კიდევ ძვ. მე-17 საუკუნეში უელსი ინგლისში (უელსის საგრაფო) და XVIII ს. ესპანელებმა რიო ტინტოს საბადოზე გამოიყენეს ეს "გაჟონვის" პროცესი მის შემცველი მინერალებიდან სპილენძის მოსაპოვებლად. ამ უძველეს მაღაროელებს არც კი ეპარებოდათ ეჭვი, რომ ბაქტერიები აქტიურ როლს ასრულებდნენ ლითონის მოპოვების ასეთ პროცესებში. ამჟამად, ეს პროცესი, რომელიც ცნობილია როგორც ბაქტერიული გაჟონვა, ფართო მასშტაბით გამოიყენება მთელ მსოფლიოში სპილენძის მოსაპოვებლად ცუდი მადნებიდან, რომელიც შეიცავს ამ და სხვა ძვირფას ლითონებს მცირე რაოდენობით. ბიოლოგიური გამორეცხვა ასევე გამოიყენება (თუმცა ნაკლებად ფართოდ) ურანის გასათავისუფლებლად. არაერთი კვლევა ჩატარდა ლითონის გამორეცხვის პროცესებში ჩართული ორგანიზმების ბუნებაზე, მათ ბიოქიმიურ თვისებებზე და ამ სფეროში გამოყენების შესაძლებლობებზე. ამ კვლევების შედეგები აჩვენებს, კერძოდ, რომ ბაქტერიული გამორეცხვა შეიძლება ფართოდ იქნას გამოყენებული სამთო მრეწველობაში და, როგორც ჩანს, შეძლებს სრულად დააკმაყოფილოს ენერგიის დაზოგვის, ეკოლოგიურად სუფთა ტექნოლოგიების საჭიროება.
გარკვეულწილად ნაკლებად ცნობილი, მაგრამ ისეთივე მნიშვნელოვანი, არის მიკროორგანიზმების გამოყენება სამთო მრეწველობაში ხსნარებიდან ლითონების გამოსატანად. ზოგიერთი პროგრესული ტექნოლოგია უკვე მოიცავს ბიოლოგიურ პროცესებს ლითონების მისაღებად დაშლილ მდგომარეობაში ან მყარი ნაწილაკების სახით „მადნების გადამუშავების შედეგად დარჩენილი სარეცხი წყლებიდან. მიკროორგანიზმების ლითონების დაგროვების უნარი დიდი ხანია ცნობილია და ენთუზიასტები დიდი ხანია ოცნებობდნენ მიკრობების გამოყენებაზე ზღვის წყლიდან ძვირფასი ლითონების ამოსაღებად. ჩატარებულმა კვლევამ გაფანტა გარკვეული იმედები და დიდწილად განსაზღვრა მიკროორგანიზმების გამოყენების სფეროები. მათი მონაწილეობით ლითონის ამოღება რჩება პერსპექტიულ გზად ლითონით დაბინძურებული სამრეწველო ჩამდინარე წყლების იაფად დამუშავების, ასევე ძვირფასი ლითონების ეკონომიურად მოპოვების გზად.
დიდი ხანია ცნობილია მიკროორგანიზმების პოლიმერული ნაერთების სინთეზის უნარის შესახებ; სინამდვილეში, უჯრედის კომპონენტების უმეტესობა პოლიმერებია. თუმცა, დღეს პოლიმერული მასალების მთლიანი რაოდენობის 1%-ზე ნაკლებს აწარმოებს მიკრობიოლოგიური მრეწველობა; დარჩენილი 99% მიიღება ზეთიდან. ჯერჯერობით ბიოტექნოლოგიას არ ჰქონია გადამწყვეტი გავლენა პოლიმერულ ტექნოლოგიაზე. შესაძლოა, მომავალში, მიკროორგანიზმების დახმარებით, შესაძლებელი გახდეს სპეციალური დანიშნულების ახალი მასალების შექმნა.
უნდა აღინიშნოს ქიმიურ ანალიზში მიკროორგანიზმების გამოყენების კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ასპექტი - განზავებული ხსნარებიდან მიკროელემენტების კონცენტრაცია და იზოლაცია. მიკროელემენტების მოხმარებითა და ათვისებით მათი სასიცოცხლო აქტივობის დროს, მიკროორგანიზმებს შეუძლიათ შერჩევითად დააგროვონ ზოგიერთი მათგანი თავის უჯრედებში, ასუფთავებენ საკვებ ხსნარებს მინარევებისაგან. მაგალითად, სოკოები გამოიყენება ქლორიდის ხსნარებიდან ოქროს შერჩევით დასალექად.
თანამედროვე აპლიკაციები
მიკრობული ბიომასა გამოიყენება პირუტყვის საკვებად. ზოგიერთი კულტურების მიკრობული ბიომასა გამოიყენება სხვადასხვა კულტურების სახით, რომლებიც გამოიყენება კვების მრეწველობაში. ასე რომ, პურის, ლუდის, ღვინის, ალკოჰოლური სასმელების, ძმრის, ფერმენტირებული რძის პროდუქტების, ყველის და მრავალი პროდუქტის მომზადება. კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი მიმართულებაა მიკროორგანიზმების ნარჩენი პროდუქტების გამოყენება. ამ ნივთიერებების ბუნებით და მწარმოებლისთვის მათი მნიშვნელობით ნარჩენები შეიძლება დაიყოს სამ ჯგუფად.
1 ჯგუფიარის დიდი მოლეკულები მოლეკულური მასით. მათ შორისაა სხვადასხვა ფერმენტები (ლიპაზები და სხვ.) და პოლისაქარიდები. მათი გამოყენება უკიდურესად ფართოა - კვების და ტექსტილის მრეწველობადან ნავთობის მრეწველობამდე.
2 ჯგუფი- ეს არის პირველადი მეთანობოლიტები, რომლებიც შეიცავს თავად უჯრედის ზრდისა და განვითარებისათვის აუცილებელ ნივთიერებებს: ამინომჟავებს, ორგანულ მჟავებს, ვიტამინებს და სხვა.
3 ჯგუფი- მეორადი მეთანობოლიტები. ესენია: ანტიბიოტიკები, ტოქსინები, ალკალოიდები, ზრდის ფაქტორები და ა.შ. ბიოტექნოლოგიის მნიშვნელოვანი სფეროა მიკროორგანიზმების, როგორც ბიოტექნიკური აგენტების გამოყენება გარკვეული ნივთიერებების ტრანსფორმაციის ან ტრანსფორმაციისთვის, წყლის, ნიადაგის ან ჰაერის გაწმენდისთვის დამაბინძურებლებისგან. მიკროორგანიზმები ასევე მნიშვნელოვან როლს ასრულებენ ნავთობის წარმოებაში. ტრადიციულად, ნავთობის რეზერვუარიდან ნავთობის არაუმეტეს 50% მოიპოვება. წყალსაცავში დაგროვილი ბაქტერიების ნარჩენები ხელს უწყობს ზეთის გადაადგილებას და მის ზედაპირზე უფრო სრულ გამოყოფას.
მიკროორგანიზმების უზარმაზარი როლი ნიადაგის ნაყოფიერების შენარჩუნებასა და შენარჩუნებაში. ისინი მონაწილეობენ ნიადაგის ჰუმუსის - ჰუმუსის ფორმირებაში. ისინი გამოიყენება მოსავლის გაზრდის მიზნით.
ბოლო წლებში დაიწყო ბიოტექნოლოგიის კიდევ ერთი ფუნდამენტურად ახალი მიმართულების განვითარება - უჯრედებისგან თავისუფალი ბიოტექნოლოგია.
მიკროორგანიზმების შერჩევა ეფუძნება იმ ფაქტს, რომ მიკროორგანიზმებს დიდი სარგებელი მოაქვს მრეწველობაში, სოფლის მეურნეობაში, ცხოველთა და მცენარეთა სამყაროში.
სხვა აპლიკაციები
მედიცინაში
ვაქცინის წარმოების ტრადიციული მეთოდები ეფუძნება დასუსტებული ან მოკლული პათოგენების გამოყენებას. ამჟამად მრავალი ახალი ვაქცინა (მაგალითად, გრიპის, B ჰეპატიტის პროფილაქტიკისთვის) მიღებულია გენეტიკური ინჟინერიით. ანტივირუსული ვაქცინები მიიღება მიკრობული უჯრედში ვირუსული ცილების გენების შეყვანით, რომლებიც ავლენენ უდიდეს იმუნოგენურობას. კულტივირებისას ასეთი უჯრედები სინთეზირებენ დიდი რაოდენობით ვირუსულ ცილებს, რომლებიც შემდგომში შედის ვაქცინის პრეპარატების შემადგენლობაში. ვირუსული ცილების უფრო ეფექტური წარმოება ცხოველური უჯრედების კულტურებში რეკომბინანტული დნმ ტექნოლოგიის საფუძველზე.
ნავთობის წარმოებაში:
ბოლო წლებში შემუშავდა მიკროორგანიზმების გამოყენებით ნავთობის გაძლიერებული აღდგენის მეთოდები. მათი პერსპექტივა, უპირველეს ყოვლისა, დაკავშირებულია განხორციელების სიმარტივესთან, მინიმალური კაპიტალის ინტენსივობასთან და გარემოსდაცვით უსაფრთხოებასთან. 1940-იან წლებში დაიწყო კვლევები ნავთობის მწარმოებელ ბევრ ქვეყანაში მიკროორგანიზმების გამოყენების შესახებ საწარმოო ჭაბურღილების წარმოების სტიმულირებისთვის და საინექციო ჭაბურღილების ინექციურობის აღსადგენად.
საკვებში და ქიმიაში ინდუსტრია:
მიკრობული სინთეზის ყველაზე ცნობილი სამრეწველო პროდუქტებია: აცეტონი, სპირტები (ეთანოლი, ბუტანოლი, იზოპროპანოლი, გლიცერინი), ორგანული მჟავები (ლიმონის, ძმარმჟავა, რძემჟავა, გლუკონური, იტაკონური, პროპიონური), არომატიზატორები და სუნის გამაძლიერებელი ნივთიერებები (მონოსოდიუმის გლუტამატი). ). ამ უკანასკნელზე მოთხოვნა მუდმივად იზრდება დაბალკალორიული და მცენარეული საკვებისკენ მიდრეკილი ტენდენციის გამო, საკვების გემოსა და სუნს მრავალფეროვნების შეტანა. მცენარეული წარმოშობის არომატული ნივთიერებები შეიძლება წარმოიქმნას მიკროორგანიზმების უჯრედებში მცენარეული გენების ექსპრესიით.
ცხოველთა მრავალი სამეფოდან ერთ-ერთი არის ბაქტერია. ამ სტატიაში ვისაუბრებთ ბაქტერიების როლზე ბუნებაში და ადამიანის ცხოვრებაში, გაგაცნობთ ამ სამეფოს პათოგენურ წარმომადგენლებს.
ბაქტერიები ბუნებაში
ეს ცოცხალი ორგანიზმები პირველები იყვნენ, რომლებიც ჩვენს პლანეტაზე გამოჩნდნენ. ისინი ყველგან არიან განაწილებული. ბაქტერიები ცხოვრობენ წყლის ობიექტების ფსკერზე, ნიადაგში და უძლებენ როგორც დაბალ, ასევე მაღალ ტემპერატურას.
ამ ორგანიზმების მნიშვნელობა ბუნებაში უდაოა. ეს არის ბაქტერიები, რომლებიც უზრუნველყოფენ ბუნებაში ნივთიერებების ციკლს, რაც ფუნდამენტურია დედამიწაზე სიცოცხლისთვის. ორგანული ნაერთები მათი გავლენით იცვლება და იშლება არაორგანულ ნივთიერებებად.
ნიადაგწარმომქმნელი პროცესები უზრუნველყოფილია ნიადაგის მიკროორგანიზმებით. მცენარეებისა და ცხოველების ნაშთები იშლება და გარდაიქმნება ჰუმუსად და ჰუმუსად მხოლოდ ბაქტერიების წყალობით.
წყლის გარემოში ამ სამეფოს წარმომადგენლებს იყენებენ წყალსაცავის, ასევე ჩამდინარე წყლების გასაწმენდად. სასიცოცხლო აქტივობის გამო ბაქტერიები სახიფათო ორგანულ ნივთიერებებს უსაფრთხო არაორგანულებად აქცევენ.
ბრინჯი. 1. ბაქტერიების როლი ბუნებაში.
პათოგენები
თუმცა არის ბაქტერიები, რომლებიც აზიანებენ სხვა ცოცხალ ორგანიზმებს. პათოგენებს შეუძლიათ გამოიწვიონ დაავადება მცენარეებში, ცხოველებში და ადამიანებში. Მაგალითად:
- სალმონელა იწვევს ტიფურ ცხელებას;
- შიგელა – დიზენტერია;
- კლოსტრიდიუმი - ტეტანუსი და განგრენა;
- ტუბერკულოზის ბაცილი – ტუბერკულოზი
- სტაფილოკოკები და სტრეპტოკოკები - სუპურაცია და ა.შ.
გადაცემის მარშრუტები შეიძლება განსხვავდებოდეს:
- ავადმყოფის ცემინების, ლაპარაკის, ხველებისას;
- ფიზიკური კონტაქტის დროს;
- მატარებლების (მწერები, მღრღნელები) დახმარებით;
- ჭრილობის შეღწევის გზით.
ბევრი დაავადება სიკვდილით მთავრდება, წამლებზე ადაპტაციის უნარის გამო, ბაქტერიები არც ისე ადვილია განადგურება. თანამედროვე მეცნიერება აქტიურად ებრძვის პათოგენებს, გამოყოფს ახალ პრეპარატებს.
ბრინჯი. 2. პათოგენური მიკროორგანიზმები.
ბაქტერიების ფიზიოლოგიის შესწავლა დააარსა ლუი პასტერმა 1850-იან წლებში. მისი კვლევა გააგრძელეს M.V. Beyerink-მა და S.N. Vinogradsky-მა, რომლებმაც გამოიკვლიეს მიკროორგანიზმების მნიშვნელობა ბუნებაში.
ბაქტერიების გამოყენება
კაცობრიობამ ისწავლა ბაქტერიების გამოყენება საკუთარი სარგებლისთვის, მაგალითად:
- მედიკამენტების წარმოებაში;
არსებობს ბაქტერიების სპეციალური ტიპები, რომლებსაც შეუძლიათ გამოიმუშავონ უძლიერესი ანტიბიოტიკები, როგორიცაა ტეტრაციკლინი და სტრეპტომიცინი. მათი მოქმედებით ისინი კლავენ ბევრ პათოგენს.
- ახალი საკვები პროდუქტების მომზადება;
- ორგანული ნივთიერებების გამოყოფა;
- ფერმენტირებული რძის პროდუქტების მიღება (იოგურტები, სტარტერ კულტურები, კეფირები, ფერმენტირებული გამომცხვარი რძე);
- სხვადასხვა სახის ყველის წარმოება;
- მეღვინეობა;
- ბოსტნეულის მარინირება და დუღილი.
ბრინჯი. 3. ბაქტერიების ადამიანის გამოყენება.
ბაქტერიები დედამიწაზე 3,5 მილიარდ წელზე მეტია ცხოვრობენ. ამ ხნის განმავლობაში მათ ბევრი რამ ისწავლეს და ბევრს მოერგნენ. ახლა ისინი ეხმარებიან ხალხს. ბაქტერია და ადამიანი განუყოფელი გახდა. ბაქტერიების საერთო მასა უზარმაზარია. ეს არის დაახლოებით 500 მილიარდი ტონა.
სასარგებლო ბაქტერიები ასრულებენ ორ უმნიშვნელოვანეს ეკოლოგიურ ფუნქციას - აფიქსირებენ აზოტს და მონაწილეობენ ორგანული ნარჩენების მინერალიზაციაში. ბაქტერიების როლი ბუნებაში გლობალურია. ისინი მონაწილეობენ დედამიწის ბიოსფეროში ქიმიური ელემენტების მოძრაობაში, კონცენტრაციასა და დისპერსიაში.
ადამიანისთვის სასარგებლო ბაქტერიების მნიშვნელობა დიდია. ისინი შეადგენენ მთელი მოსახლეობის 99%-ს, რომელიც ბინადრობს მის სხეულში. მათი წყალობით ადამიანი ცხოვრობს, სუნთქავს და ჭამს.
Მნიშვნელოვანი. ისინი უზრუნველყოფენ ცხოვრების სრულ მხარდაჭერას.
ბაქტერიები საკმაოდ მარტივია. მეცნიერები ვარაუდობენ, რომ ისინი პირველად პლანეტა დედამიწაზე გამოჩნდნენ.
სასარგებლო ბაქტერიები ადამიანის ორგანიზმში
ადამიანის ორგანიზმში ბინადრობს როგორც სასარგებლო, ასევე. ადამიანის სხეულსა და ბაქტერიებს შორის არსებული ბალანსი საუკუნეების მანძილზე იყო გაპრიალებული.
როგორც მეცნიერებმა გამოთვალეს, ადამიანის ორგანიზმი შეიცავს 500-დან 1000-მდე სხვადასხვა ტიპის ბაქტერიას, ანუ ტრილიონობით ამ გასაოცარ ბინადარს, რაც მთლიანი წონის 4 კგ-მდეა. 3 კილოგრამამდე მიკრობული სხეული მხოლოდ ნაწლავებში გვხვდება. დანარჩენი მათგანი უროგენიტალურ ტრაქტშია, კანზე და ადამიანის სხეულის სხვა ღრუებში. მიკრობები ავსებენ ახალშობილის სხეულს სიცოცხლის პირველივე წუთებიდან და საბოლოოდ 10-13 წლისთვის ქმნიან ნაწლავის მიკროფლორას შემადგენლობას.
ნაწლავში ცხოვრობენ სტრეპტოკოკები, ლაქტობაცილები, ბიფიდობაქტერიები, ენტერობაქტერიები, სოკოები, ნაწლავის ვირუსები, არაპათოგენური პროტოზოები. ლაქტობაცილები და ბიფიდობაქტერიები შეადგენენ ნაწლავის ფლორის 60%-ს. ამ ჯგუფის შემადგენლობა ყოველთვის მუდმივია, ისინი ყველაზე მრავალრიცხოვანია და ასრულებენ ძირითად ფუნქციებს.
ბიფიდობაქტერიები
ამ ტიპის ბაქტერიების მნიშვნელობა უზარმაზარია.
- მათი წყალობით წარმოიქმნება აცეტატი და რძემჟავა. მათი ჰაბიტატის მჟავიანობით, ისინი აფერხებენ ზრდას, რაც იწვევს გახრწნას და დუღილს.
- ბიფიდობაქტერიების წყალობით, ჩვილებში კვებითი ალერგიის განვითარების რისკი მცირდება.
- ისინი უზრუნველყოფენ ანტიოქსიდანტურ და სიმსივნის საწინააღმდეგო ეფექტებს.
- ბიფიდობაქტერიები მონაწილეობენ C ვიტამინის სინთეზში.
- ბიფიდო- და ლაქტობაცილები მონაწილეობენ D ვიტამინის, კალციუმის და რკინის შეწოვაში.
ბრინჯი. 1. ფოტოზე ნაჩვენებია ბიფიდობაქტერიები. კომპიუტერული ვიზუალიზაცია.
coli
ამ ტიპის ბაქტერიების მნიშვნელობა ადამიანისთვის დიდია.
- განსაკუთრებული ყურადღება ეთმობა ამ გვარის წარმომადგენელს Escherichia coli M17. მას შეუძლია წარმოქმნას ნივთიერება კოცილინი, რომელიც აფერხებს რიგი პათოგენური მიკრობების ზრდას.
- მონაწილეობით სინთეზირდება K ვიტამინები, B ჯგუფის (B1, B2, B5, B6, B7, B9 და B12), ფოლიუმის და ნიკოტინის მჟავები.
ბრინჯი. 2. ფოტოზე ნაჩვენებია E. coli (3D კომპიუტერული გამოსახულება).
ბაქტერიების დადებითი როლი ადამიანის ცხოვრებაში
- ბიფიდო-, ლაქტო- და ენტერობაქტერიების მონაწილეობით სინთეზირდება K, C, B ჯგუფის ვიტამინები (B1, B2, B5, B6, B7, B9 და B12), ფოლიუმის და ნიკოტინის მჟავები.
- ზედა ნაწლავებიდან მოუნელებელი საკვების კომპონენტების – სახამებლის, ცელულოზის, ცილოვანი და ცხიმოვანი ფრაქციების დაშლის გამო.
- ნაწლავის მიკროფლორა ინარჩუნებს წყალ-მარილის მეტაბოლიზმს და იონურ ჰომეოსტაზს.
- სპეციალური ნივთიერებების გამოყოფის გამო, ნაწლავის მიკროფლორა აფერხებს პათოგენური ბაქტერიების ზრდას, რომლებიც იწვევენ გაფუჭებას და ფერმენტაციას.
- ბიფიდო-, ლაქტო- და ენტერობაქტერიები მონაწილეობენ იმ ნივთიერებების დეტოქსიკაციაში, რომლებიც შედიან გარედან და წარმოიქმნება თავად ორგანიზმში.
- ნაწლავის მიკროფლორა მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ადგილობრივი იმუნიტეტის აღდგენაში. მისი წყალობით იზრდება ლიმფოციტების რაოდენობა, ფაგოციტების აქტივობა და იმუნოგლობულინის A გამომუშავება.
- ნაწლავის მიკროფლორის წყალობით სტიმულირდება ლიმფური აპარატის განვითარება.
- იზრდება ნაწლავის ეპითელიუმის წინააღმდეგობა კანცეროგენების მიმართ.
- მიკროფლორა იცავს ნაწლავის ლორწოვან გარსს და უზრუნველყოფს ენერგიით ნაწლავის ეპითელიუმს.
- ისინი არეგულირებენ ნაწლავის მოძრაობას.
- ნაწლავური ფლორა იძენს მასპინძელი ორგანიზმიდან ვირუსების დაჭერისა და მოცილების უნარს, რომელთანაც იგი მრავალი წლის განმავლობაში იმყოფებოდა სიმბიოზში.
- დიდია ბაქტერიების მნიშვნელობა ორგანიზმის თერმული ბალანსის შენარჩუნებაში. ნაწლავის მიკროფლორა იკვებება ნივთიერებებით, რომლებიც არ შეიწოვება ფერმენტული სისტემის მიერ, რომლებიც მოდიან ზედა კუჭ-ნაწლავის ტრაქტიდან. რთული ბიოქიმიური რეაქციების შედეგად წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით თერმული ენერგია. სითბო გადადის მთელ სხეულში სისხლის ნაკადით და შედის ყველა შინაგან ორგანოში. ამიტომ შიმშილის დროს ადამიანი ყოველთვის იყინება.
- ნაწლავის მიკროფლორა არეგულირებს ნაღვლის მჟავას კომპონენტების (ქოლესტერინი), ჰორმონების და ა.შ.
ბრინჯი. 3. ფოტოზე სასარგებლო ბაქტერიებია ლაქტობაცილები (3D კომპიუტერული გამოსახულება).
ბაქტერიების როლი აზოტის წარმოებაში
ამონიფიკატორი მიკრობები(დაშლის გამომწვევი), მათ მიერ არსებული მრავალი ფერმენტის დახმარებით, მათ შეუძლიათ მკვდარი ცხოველებისა და მცენარეების ნაშთების დაშლა. ცილების დაშლისას გამოიყოფა აზოტი და ამიაკი.
ურობაქტერიებიიშლება შარდოვანა, რომელსაც ადამიანი და პლანეტის ყველა ცხოველი ყოველდღიურად გამოყოფს. მისი რაოდენობა უზარმაზარია და წელიწადში 50 მილიონ ტონას აღწევს.
ბაქტერიების გარკვეული ტიპი მონაწილეობს ამიაკის დაჟანგვაში. ამ პროცესს ნიტროფიკაცია ეწოდება.
დენიტრიფიკატორი მიკრობებიდააბრუნებს მოლეკულურ ჟანგბადს ნიადაგიდან ატმოსფეროში.
ბრინჯი. 4. ფოტოზე სასარგებლო ბაქტერიები ამონიფიკატორი მიკრობებია. ისინი მკვდარი ცხოველებისა და მცენარეების ნაშთებს ავლენენ დაშლაში.
ბაქტერიების როლი ბუნებაში: აზოტის ფიქსაცია
ბაქტერიების მნიშვნელობა ადამიანების, ცხოველების, მცენარეების, სოკოების და ბაქტერიების ცხოვრებაში უზარმაზარია. მოგეხსენებათ, აზოტი აუცილებელია მათი ნორმალური არსებობისთვის. მაგრამ ბაქტერიები ვერ შთანთქავენ აზოტს აირისებრ მდგომარეობაში. გამოდის, რომ ლურჯ-მწვანე წყალმცენარეებს შეუძლიათ აზოტის შეკვრა და ამიაკის წარმოქმნა ( ციანობაქტერიები), თავისუფლად მცხოვრები აზოტის ფიქსატორებიდა განსაკუთრებული . ყველა ეს სასარგებლო ბაქტერია აწარმოებს შეკრული აზოტის 90%-მდე და მოიცავს 180 მილიონ ტონამდე აზოტს ნიადაგის აზოტის ფონდში.
კვანძოვანი ბაქტერიები კარგად თანაარსებობენ პარკოსან მცენარეებთან და ზღვის წიწაკასთან.
ისეთ მცენარეებს, როგორიცაა იონჯა, ბარდა, ლუპინები და სხვა პარკოსნები, ფესვებზე აქვთ ეგრეთ წოდებული „ბინები“ კვანძოვანი ბაქტერიებისთვის. ამ მცენარეებს აზოტით გასამდიდრებლად რგავენ დაცლილ ნიადაგებზე.
ბრინჯი. 5. ფოტოზე ნაჩვენებია კვანძოვანი ბაქტერია პარკოსანი მცენარის ფესვის თმის ზედაპირზე.
ბრინჯი. 6. პარკოსანი მცენარის ფესვის ფოტო.
ბრინჯი. 7. ფოტოზე სასარგებლო ბაქტერიებია ციანობაქტერიები.
ბაქტერიების როლი ბუნებაში: ნახშირბადის ციკლი
ნახშირბადი არის ყველაზე მნიშვნელოვანი უჯრედული ნივთიერება ცხოველთა და მცენარეთა სამყაროში, ისევე როგორც მცენარეთა სამყაროში. იგი შეადგენს უჯრედის მშრალი ნივთიერების 50%-ს.
ბევრი ნახშირბადი გვხვდება ბოჭკოში, რომელსაც ცხოველები ჭამენ. მათ კუჭში ბოჭკო იშლება მიკრობების ზემოქმედებით და შემდეგ ნაკელი სახით ხვდება გარეთ.
ბოჭკოების დაშლა ცელულოზის ბაქტერიები. მათი მუშაობის შედეგად ნიადაგი მდიდრდება ჰუმუსით, რაც საგრძნობლად ზრდის მის ნაყოფიერებას და ნახშირორჟანგი უბრუნდება ატმოსფეროში.
ბრინჯი. 8. უჯრედშიდა სიმბიონტები შეფერილია მწვანედ, დამუშავებული ხის მასა ყვითლად.
ბაქტერიების როლი ფოსფორის, რკინისა და გოგირდის გარდაქმნაში
ცილები და ლიპიდები შეიცავს დიდი რაოდენობით ფოსფორს, რომლის მინერალიზაციაც ხორციელდება შენ. მეგატერიუმი(გაფუჭებული ბაქტერიების გვარიდან).
რკინის ბაქტერიამონაწილეობენ რკინის შემცველი ორგანული ნაერთების მინერალიზაციის პროცესებში. მათი საქმიანობის შედეგად ჭაობებსა და ტბებში წარმოიქმნება დიდი რაოდენობით რკინის მადნისა და ფერომანგანუმის საბადოები.
გოგირდის ბაქტერიაცხოვრობს წყალში და ნიადაგში. ნაკელში ბევრი მათგანია. ისინი მონაწილეობენ ორგანული წარმოშობის გოგირდის შემცველი ნივთიერებების მინერალიზაციის პროცესში. ორგანული გოგირდის შემცველი ნივთიერებების დაშლის პროცესში გამოიყოფა წყალბადის სულფიდი გაზი, რომელიც უკიდურესად ტოქსიკურია გარემოსთვის, მათ შორის ყველა ცოცხალი არსებისთვის. გოგირდოვანი ბაქტერიები, მათი სასიცოცხლო აქტივობის შედეგად, ამ გაზს აქცევს არააქტიურ, უვნებელ ნაერთად.
ბრინჯი. 9. მოჩვენებითი უსიცოცხლობის მიუხედავად, მდინარე რიო ტინტოში კვლავ სიცოცხლეა. ეს არის სხვადასხვა რკინა-ჟანგვის ბაქტერიები და მრავალი სხვა სახეობა, რომლებიც მხოლოდ ამ ადგილას გვხვდება.
ბრინჯი. 10. მწვანე გოგირდის ბაქტერია ვინოგრადსკის სვეტში.
ბაქტერიების როლი ბუნებაში: ორგანული ნარჩენების მინერალიზაცია
ბაქტერიები, რომლებიც აქტიურ მონაწილეობას იღებენ ორგანული ნაერთების მინერალიზაციაში, განიხილება პლანეტა დედამიწის გამწმენდებად (წესრიგებად). მათი დახმარებით მკვდარი მცენარეებისა და ცხოველების ორგანული ნივთიერებები გადაიქცევა ჰუმუსად, რომელსაც ნიადაგის მიკროორგანიზმები აქცევენ მინერალურ მარილებად, რაც ასე აუცილებელია მცენარეთა ფესვების, ღეროვანი და ფოთლოვანი სისტემების შესაქმნელად.
ბრინჯი. 11. წყალსაცავში შემავალი ორგანული ნივთიერებების მინერალიზაცია ხდება ბიოქიმიური დაჟანგვის შედეგად.
ბაქტერიების როლი ბუნებაში: პექტინების დუღილი
მცენარეული ორგანიზმების უჯრედები ერთმანეთს (ცემენტს) უკავშირდებიან სპეციალური ნივთიერებით, რომელსაც პექტინი ეწოდება. ბუტირონმჟავას ბაქტერიების ზოგიერთ სახეობას აქვს ამ ნივთიერების დუღილის უნარი, რომელიც გახურებისას გადაიქცევა ჟელატინის მასად (პექტისად). ეს ფუნქცია გამოიყენება მცენარეების გაჟღენთვისას, რომლებიც შეიცავს ბევრ ბოჭკოს (სელი, კანაფი).
ბრინჯი. 12. ტრასტების მოპოვების რამდენიმე გზა არსებობს. ყველაზე გავრცელებულია ბიოლოგიური მეთოდი, რომლის დროსაც ბოჭკოვანი ნაწილის შეერთება მიმდებარე ქსოვილებთან ნადგურდება მიკროორგანიზმების გავლენით. ბასტის მცენარეების პექტინის ნივთიერებების დუღილის პროცესს ლობი ეწოდება, ხოლო გაჟღენთილ ჩალას – ნდობა.
ბაქტერიების როლი წყლის გაწმენდაში
წყლის გამწმენდი ბაქტერიებიასტაბილურებს მისი მჟავიანობის დონეს. მათი დახმარებით მცირდება ქვედა ნალექები, უმჯობესდება წყალში მცხოვრები თევზებისა და მცენარეების ჯანმრთელობა.
ცოტა ხნის წინ, სხვადასხვა ქვეყნის მეცნიერთა ჯგუფმა აღმოაჩინა ბაქტერიები, რომლებიც ანადგურებენ სარეცხი საშუალებებს, რომლებიც სინთეზური სარეცხი საშუალებებისა და ზოგიერთი წამლის ნაწილია.
ბრინჯი. 13. ქსენობაქტერიების აქტივობა ფართოდ გამოიყენება ნავთობპროდუქტებით დაბინძურებული ნიადაგებისა და წყლის ობიექტების გასაწმენდად.
ბრინჯი. 14. პლასტმასის გუმბათები, რომლებიც ასუფთავებენ წყალს. ისინი შეიცავენ ჰეტეროტროფულ ბაქტერიებს, რომლებიც იკვებებიან ნახშირბადის შემცველი მასალებით და აუტოტროფულ ბაქტერიებს, რომლებიც იკვებებიან ამიაკითა და აზოტის შემცველი მასალებით. მილის სისტემა მათ ცოცხლად ინარჩუნებს.
ბაქტერიების გამოყენება მადნების გამდიდრებაში
უნარი თიონური გოგირდის დაჟანგვის ბაქტერიებიგამოიყენება სპილენძისა და ურანის მადნების გასამდიდრებლად.
ბრინჯი. 15. ფოტოზე სასარგებლო ბაქტერიებია Thiobacilli და Acidithiobacillus ferrooxidans (ელექტრონული მიკროგრაფი). მათ შეუძლიათ ამოიღონ სპილენძის იონები ნარჩენების გამორეცხვისთვის, რომლებიც წარმოიქმნება სულფიდური მადნების ფლოტაციური გამდიდრების დროს.
ბაქტერიების როლი ბუტირის ფერმენტაციაში
ბუტირის მიკრობებიყველგან არიან. ამ მიკრობების 25-ზე მეტი სახეობა არსებობს. ისინი მონაწილეობენ ცილების, ცხიმებისა და ნახშირწყლების დაშლის პროცესში.
ბუტირის დუღილი გამოწვეულია ანაერობული სპორის წარმომქმნელი ბაქტერიებით, რომლებიც მიეკუთვნებიან Clostridium-ის გვარს. მათ შეუძლიათ სხვადასხვა შაქრის, ალკოჰოლის, ორგანული მჟავების, სახამებლის, ბოჭკოვანი დუღილის დუღილი.
ბრინჯი. 16. ფოტოზე ბუტირული მიკროორგანიზმები (კომპიუტერული ვიზუალიზაცია).
ბაქტერიების როლი ცხოველთა ცხოვრებაში
ცხოველთა სამყაროს მრავალი სახეობა იკვებება მცენარეებით, რომლებიც დაფუძნებულია ბოჭკოზე. ბოჭკოების (ცელულოზის) მონელებაში ცხოველებს სპეციალური მიკრობები ეხმარება, რომელთა რეზიდენცია არის კუჭ-ნაწლავის ტრაქტის გარკვეული მონაკვეთები.
ბაქტერიების მნიშვნელობა მეცხოველეობაში
ცხოველების სასიცოცხლო საქმიანობას თან ახლავს დიდი რაოდენობით ნაკელი. მისგან ზოგიერთ მიკროორგანიზმს შეუძლია წარმოქმნას მეთანი („ჭაობის გაზი“), რომელიც გამოიყენება როგორც საწვავი და ნედლეული ორგანულ სინთეზში.
ბრინჯი. 17. მეთანის გაზი, როგორც საწვავი მანქანებისთვის.
ბაქტერიების გამოყენება კვების მრეწველობაში
ბაქტერიების როლი ადამიანის ცხოვრებაში უზარმაზარია. რძემჟავა ბაქტერიები ფართოდ გამოიყენება კვების მრეწველობაში:
- ხაჭო რძის, ყველის, არაჟნისა და კეფირის წარმოებაში;
- კომბოსტოს და კიტრის დუღილის დროს მონაწილეობენ ვაშლის მოშარდვაში და ბოსტნეულის მწნილში;
- ისინი განსაკუთრებულ არომატს ანიჭებენ ღვინოს;
- წარმოქმნის რძემჟავას, რომელიც ადუღებს რძეს. ეს ქონება გამოიყენება ხაჭოსა და არაჟნის დასამზადებლად;
- სამრეწველო მასშტაბით ყველისა და იოგურტის მომზადებაში;
- რძემჟავა ემსახურება როგორც კონსერვანტს გაფხვიერების პროცესში.
რძემჟავა ბაქტერიებია რძის სტრეპტოკოკები, კრემისებური სტრეპტოკოკები, ბულგარული, აციდოფილური, მარცვლეულის თერმოფილური და კიტრის ჩხირები. Streptococcus და Lactobacillus გვარის ბაქტერიები პროდუქტებს უფრო სქელ კონსისტენციას აძლევს. მათი სასიცოცხლო აქტივობის შედეგად უმჯობესდება ყველის ხარისხი. ისინი ყველს ყველის გარკვეულ არომატს ანიჭებენ.
ბრინჯი. 18. ფოტოზე სასარგებლო ბაქტერიებია ლაქტობაცილები (ვარდისფერი), ბულგარული ჯოხი და თერმოფილური სტრეპტოკოკები.
ბრინჯი. 19. ფოტოზე სასარგებლო ბაქტერიაა კეფირის (ტიბეტური ან რძის) სოკო და რძემჟავას ჩხირები რძეში უშუალოდ შეყვანამდე.
ბრინჯი. 20. რძის პროდუქტები.
ბრინჯი. 21. მოცარელას ყველის მომზადებისას გამოიყენება თერმოფილური სტრეპტოკოკები (Streptococcus thermophilus).
ბრინჯი. 22. ობის პენიცილინის მრავალი ვარიანტი არსებობს. ხავერდოვანი ქერქი, მომწვანო ძარღვები, უნიკალური გემო და ყველის სამკურნალო ამიაკის არომატი უნიკალურია. ყველის სოკოს გემო დამოკიდებულია მომწიფების ადგილსა და ხანგრძლივობაზე.
ბრინჯი. 23. ბიფილიზი - ბიოლოგიური პრეპარატი პერორალური მიღებისთვის, რომელიც შეიცავს ცოცხალი ბიფიდობაქტერიების და ლიზოზიმის მასას.
საფუარის და სოკოების გამოყენება კვების მრეწველობაში
კვების მრეწველობა ძირითადად იყენებს საფუარის სახეობას Saccharomyces cerevisiae. ისინი ახორციელებენ ალკოჰოლურ დუღილს, რის გამოც ისინი ფართოდ გამოიყენება საცხობი ბიზნესში. ალკოჰოლი აორთქლდება გამოცხობის დროს და ნახშირორჟანგის ბუშტები ქმნის პურის ნამსხვრევს.
1910 წლიდან სოსისებს საფუარს უმატებენ. Saccharomyces cerevisiae სახეობის საფუარი გამოიყენება ღვინის, ლუდისა და კვასის დასამზადებლად.
ბრინჯი. 24. კომბუჩა ძმრის ჩხირებისა და საფუარის მეგობრული სიმბიოზია. ის ჩვენს ტერიტორიაზე გასულ საუკუნეში გამოჩნდა.
ბრინჯი. 25. მშრალი და სველი საფუარი ფართოდ გამოიყენება საცხობი მრეწველობაში.
ბრინჯი. 26. Saccharomyces cerevisiae საფუარის უჯრედების მიკროსკოპული ხედი და Saccharomyces cerevisiae - „ნამდვილი“ ღვინის საფუარი.
ბაქტერიების როლი ადამიანის ცხოვრებაში: ძმარმჟავას დაჟანგვა
პასტერმა ასევე დაამტკიცა, რომ ძმარმჟავას დაჟანგვაში მონაწილეობენ სპეციალური მიკროორგანიზმები - ძმრის ჩხირებირომლებიც ფართოდ გვხვდება ბუნებაში. ისინი სახლდებიან მცენარეებზე, აღწევენ მომწიფებულ ბოსტნეულსა და ხილში. ბევრი მათგანია მწნილ ბოსტნეულსა და ხილში, ღვინოში, ლუდსა და კვასში.
ძმრის ჩხირის უნარი ეთილის სპირტის დაჟანგვის ძმარმჟავამდე დღეს გამოიყენება ძმრის დასამზადებლად, რომელიც გამოიყენება საკვები მიზნებისთვის და ცხოველთა საკვების მომზადებისას - ენსილირება (დაკონსერვება).
ბრინჯი. 27. საკვების გაცხელების პროცესი. სილოსი არის წვნიანი საკვები მაღალი კვებითი ღირებულებით.
ბაქტერიების როლი ადამიანის ცხოვრებაში: წამლების წარმოება
მიკრობების სასიცოცხლო აქტივობის შესწავლამ მეცნიერებს საშუალება მისცა გამოიყენონ ზოგიერთი ბაქტერია ანტიბაქტერიული პრეპარატების, ვიტამინების, ჰორმონების და ფერმენტების სინთეზისთვის.
ისინი ხელს უწყობენ მრავალი ინფექციური და ვირუსული დაავადების წინააღმდეგ ბრძოლას. ანტიბიოტიკების უმეტესობა იწარმოება აქტინომიცეტები, ნაკლებად ხშირად არამიცელარული ბაქტერიები. სოკოსგან მიღებული პენიცილინი ანადგურებს ბაქტერიების უჯრედულ კედელს. სტრეპტომიცეტებიწარმოქმნის სტრეპტომიცინს, რომელიც ააქტიურებს მიკრობული უჯრედების რიბოზომებს. თივის ჩხირებიან ბაცილუს სუბტილისიამჟავებს გარემოს. ისინი აფერხებენ გაფუჭებული და პირობითად პათოგენური მიკროორგანიზმების ზრდას მთელი რიგი ანტიმიკრობული ნივთიერებების წარმოქმნის გამო. თივის ჯოხი აწარმოებს ფერმენტებს, რომლებიც ანადგურებენ ნივთიერებებს, რომლებიც წარმოიქმნება ქსოვილების გაფუჭებული დაშლის შედეგად. ისინი მონაწილეობენ ამინომჟავების, ვიტამინების და იმუნოაქტიური ნაერთების სინთეზში.
გენეტიკური ინჟინერიის ტექნოლოგიის გამოყენებით, დღეს მეცნიერებმა ისწავლეს გამოყენება ინსულინის და ინტერფერონის წარმოებისთვის.
რამდენიმე ბაქტერია უნდა იქნას გამოყენებული სპეციალური ცილის წარმოებისთვის, რომელიც შეიძლება დაემატოს პირუტყვის საკვებს და ადამიანის საკვებს.
ბრინჯი. 28. ფოტოზე თივის ბაცილის ან Bacillus subtilis-ის (ლურჯად შეღებილი) სპორები.
ბრინჯი. 29. ბიოსპორინი-ბიოფარმა არის შინაური პრეპარატი, რომელიც შეიცავს ბაცილუსის გვარის აპათოგენურ ბაქტერიებს.
ბაქტერიების გამოყენება უსაფრთხო ჰერბიციდების წარმოებისთვის
დღეს ეს ტექნიკა ფართოდ გამოიყენება ფიტობაქტერიებიუსაფრთხო ჰერბიციდების წარმოებისთვის. ტოქსინები Bacillus thuringiensisგამოყოფს მწერებისთვის სახიფათო Cry-ტოქსინებს, რაც შესაძლებელს ხდის მიკროორგანიზმების ამ თვისების გამოყენებას მცენარეთა მავნებლების წინააღმდეგ ბრძოლაში.
ბაქტერიების გამოყენება სარეცხი საშუალებების წარმოებაში
პროტეაზები ან წყვეტს პეპტიდურ კავშირებს ამინომჟავებს შორის, რომლებიც ქმნიან ცილებს. ამილაზა ანადგურებს სახამებელს. თივის ჯოხი (B. subtilis) გამოიმუშავებს პროტეაზას და ამილაზებს. ბაქტერიული ამილაზები გამოიყენება სამრეცხაო სარეცხი საშუალებების წარმოებაში.
ბრინჯი. 30. მიკრობების სასიცოცხლო აქტივობის შესწავლა მეცნიერებს საშუალებას აძლევს გამოიყენონ მათი ზოგიერთი თვისება ადამიანის სასარგებლოდ.
ბაქტერიების მნიშვნელობა ადამიანის ცხოვრებაში უზარმაზარია. სასარგებლო ბაქტერიები მრავალი ათასწლეულის მანძილზე ადამიანის მუდმივი თანამგზავრია. კაცობრიობის ამოცანაა არ დაარღვიოს ეს დელიკატური წონასწორობა, რომელიც შეიქმნა ჩვენს შიგნით მცხოვრებ მიკროორგანიზმებსა და გარემოში. ბაქტერიების როლი ადამიანის ცხოვრებაში უზარმაზარია. მეცნიერები მუდმივად აღმოაჩენენ მიკროორგანიზმების სასარგებლო თვისებებს, რომელთა გამოყენება ყოველდღიურ ცხოვრებაში და წარმოებაში მხოლოდ მათი თვისებებით შემოიფარგლება.
სტატიები განყოფილებაში "რა ვიცით მიკრობების შესახებ"Ყველაზე პოპულარული