Mikrobiologické procesy majú široké uplatnenie v rôznych odvetviach národného hospodárstva. Mnohé procesy sú založené na metabolických reakciách, ktoré sa vyskytujú počas rastu a reprodukcie určitých mikroorganizmov.

Pomocou mikroorganizmov sa vyrábajú kŕmne bielkoviny, enzýmy, vitamíny, aminokyseliny, organické kyseliny atď.

Hlavnými skupinami mikroorganizmov používaných v potravinárskom priemysle sú baktérie, kvasinky a plesne.

baktérie. Používa sa ako príčinné činidlo pri fermentácii kyseliny mliečnej, kyseliny octovej, maslovej, acetón-butylovej.

Kultúrne baktérie mliečneho kvasenia sa používajú pri výrobe kyseliny mliečnej, pri pečení a niekedy aj pri výrobe alkoholu. Premieňajú cukor na kyselinu mliečnu podľa rovnice

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 kJ

Na výrobe ražného chleba sa podieľajú pravé (homofermentatívne) a nepravé (heterofermentatívne) baktérie mliečneho kvasenia. Homofermentatívne sa podieľajú len na tvorbe kyselín, kým heterofermentatívne tvoria spolu s kyselinou mliečnou prchavé kyseliny (hlavne octové), alkohol a oxid uhličitý.

V alkoholovom priemysle sa mliečna fermentácia používa na okyslenie kvasnicovej mladiny. Divoké baktérie mliečneho kvasenia nepriaznivo ovplyvňujú technologické procesy fermentačných zariadení, zhoršujú kvalitu hotových výrobkov. Výsledná kyselina mliečna inhibuje životne dôležitú aktivitu vonkajších mikroorganizmov.

Maslová fermentácia spôsobená baktériami kyseliny maslovej sa používa na výrobu kyseliny maslovej, ktorej estery sa používajú ako aromáty.

Baktérie kyseliny maslovej premieňajú cukor na kyselinu maslovú podľa rovnice

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + Q

Baktérie kyseliny octovej sa používajú na výrobu octu (roztok kyseliny octovej), pretože. sú schopné oxidovať etylalkohol na kyselinu octovú podľa rovnice

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 kJ

Kvasenie kyseliny octovej je škodlivé pre výrobu alkoholu, pretože. vedie k zníženiu výťažnosti alkoholu a pri varení piva spôsobuje kazenie piva.

Kvasnice. Používajú sa ako kvasné činidlá pri výrobe alkoholu a piva, vo vinárstve, pri výrobe chlebového kvasu, pri pečení.

Pre výrobu potravín sú dôležité kvasinky - sacharomycéty, ktoré tvoria spóry a nedokonalé kvasinky - nesacharomycéty (huby podobné kvasinkám), ktoré netvoria spóry. Čeľaď Saccharomyces sa delí na niekoľko rodov. Najvýznamnejší je rod Saccharomyces (saccharomycetes). Rod sa delí na druhy a jednotlivé variety druhu sa nazývajú rasy. V každom odvetví sa používajú samostatné rasy kvasiniek. Rozlišujte droždie rozdrvené a vločkovité. V prachovitých bunkách sú od seba izolované, zatiaľ čo vo vločkovitých sa zlepujú, vytvárajú vločky a rýchlo sa usadzujú.

Kultúrne kvasinky patria do čeľade Saccharomycetes S. cerevisiae. Optimálna teplota na rozmnožovanie kvasiniek je 25-30 °C a minimálna teplota je asi 2-30 °C. Pri 40 0C sa rast zastaví, kvasinky odumierajú a pri nízkych teplotách sa zastaví rozmnožovanie.

Existujú kvasnice horného a spodného kvasenia.

Z kultúrnych kvasiniek patrí medzi kvasinky spodného kvasenia väčšina vínnych a pivných kvasiniek a medzi kvasnice vrchného kvasenia alkoholové, pekárske a niektoré druhy pivovarských kvasníc.

Ako je známe, v procese alkoholovej fermentácie z glukózy vznikajú dva hlavné produkty - etanol a oxid uhličitý, ako aj medziprodukty sekundárnych produktov: glycerol, kyselina jantárová, kyselina octová a kyselina pyrohroznová, acetaldehyd, 2,3-butylénglykol, acetoín. estery a pribudlové oleje (izoamyl, izopropyl, butyl a iné alkoholy).

Fermentácia jednotlivých cukrov prebieha v určitom slede, v dôsledku rýchlosti ich difúzie do kvasinkovej bunky. Glukóza a fruktóza sú najrýchlejšie fermentované kvasinkami. Sacharóza ako taká zaniká (invertuje) v médiu na začiatku fermentácie pôsobením kvasinkového enzýmu b - fruktofuranozidázy za vzniku glukózy a fruktózy, ktoré bunka ľahko využije. Keď v médiu nezostane žiadna glukóza a fruktóza, kvasinky spotrebujú maltózu.

Kvasinky majú schopnosť skvasiť veľmi vysoké koncentrácie cukru - až 60%, znášajú aj vysoké koncentrácie alkoholu - až 14-16 obj. %.

V prítomnosti kyslíka sa zastaví alkoholové kvasenie a kvasinky získavajú energiu z dýchania kyslíka:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 kJ

Keďže proces je energeticky bohatší ako proces fermentácie (118 kJ), kvasinky míňajú cukor oveľa hospodárnejšie. Ukončenie fermentácie pod vplyvom vzdušného kyslíka sa nazýva Pasteurov efekt.

Pri výrobe alkoholu sa používajú špičkové kvasinky druhu S. cerevisiae, ktoré majú najvyššiu fermentačnú energiu, tvoria maximum alkoholu a fermentujú mono- a disacharidy, ako aj časť dextrínov.

V pekárenskom kvásku sú cenené rýchlorastúce rasy s dobrou zdvíhacou silou a stabilitou pri skladovaní.

Pri pivovarníctve sa používajú kvasnice spodného kvasenia, prispôsobené relatívne nízkym teplotám. Musia byť mikrobiologicky čisté, mať schopnosť flokulovať, rýchlo sa usadzovať na dne fermentora. Teplota kvasenia 6-8 0C.

Vo vinárstve sú cenené kvasinky, ktoré sa rýchlo množia, majú schopnosť potláčať iné druhy kvasiniek a mikroorganizmov a dodávajú vínu primeraný buket. Kvasinky používané pri výrobe vína sú S. vini a intenzívne fermentujú glukózu, fruktózu, sacharózu a maltózu. Vo vinárstve sa takmer všetky produkčné kultúry kvasiniek izolujú z mladých vín v rôznych oblastiach.

Zygomycetes- plesňové huby, zohrávajú významnú úlohu ako producenti enzýmov. Huby rodu Aspergillus produkujú amylolytické, pektolytické a iné enzýmy, ktoré sa používajú v alkoholickom priemysle namiesto sladu na cukornatenie škrobu, v pivovarníctve pri čiastočnej náhrade sladu nesladovými surovinami atď.

Pri výrobe kyseliny citrónovej je A. niger pôvodcom citrátovej fermentácie, pričom premieňa cukor na kyselinu citrónovú.

Mikroorganizmy zohrávajú v potravinárskom priemysle dvojakú úlohu. Na jednej strane ide o kultúrne mikroorganizmy, na druhej strane sa do výroby potravín dostáva infekcia, t.j. cudzie (divoké) mikroorganizmy. Voľne žijúce mikroorganizmy sa bežne vyskytujú v prírode (na bobuliach, ovocí, vo vzduchu, vode, pôde) a z prostredia sa dostávajú do produkcie.

Na dodržanie správneho sanitárneho a hygienického režimu v potravinárskych podnikoch je dezinfekcia účinným spôsobom ničenia a potlačenia vývoja cudzích mikroorganizmov.

Prečítajte si tiež:

II. POŽIADAVKY NA OCHRANU PRÁCE PRI ORGANIZÁCII PRÁC (VÝROBNÝCH PROCESOV) PRI VÝROBE A SPRACOVANÍ RÝB A MORSKÝCH PLODOV
Téma: Informačné technológie (Informačné technológie)
V. Konkurencia medzi dovozom a domácou produkciou
Automatizovaná výroba.
Aktívna časť fixných výrobných aktív
Analýza využitia výrobných zariadení.
Analýza využitia výrobných kapacít.
Analýza hlavných ekonomických ukazovateľov výrobných sektorov
ANALÝZA VÝROBNEJ A EKONOMICKEJ ČINNOSTI POĽNOHOSPODÁRSKEJ ORGANIZÁCIE
Analýza inventárov Kursk as "Pribor"

Prečítajte si tiež:

Význam baktérií v našom živote. Objav penicilínu a rozvoj medicíny. Výsledky používania antibiotík v rastlinnom a živočíšnom svete. Čo sú probiotiká, princíp ich pôsobenia na organizmus ľudí a zvierat, rastliny, výhody užívania.

Študenti, postgraduálni študenti, mladí vedci, ktorí pri štúdiu a práci využívajú vedomostnú základňu, vám budú veľmi vďační.

Využitie mikroorganizmov v medicíne, poľnohospodárstve; výhody probiotík

Rodníková Inna

ÚVOD

Ľudia sa po tisícročia správali ako biotechnológovia: piekli chlieb, varili pivo, vyrábali syry a iné produkty kyseliny mliečnej pomocou rôznych mikroorganizmov a ani nevedeli o ich existencii.

Vlastne samotný pojem „biotechnológia“ sa v našom jazyku objavil prednedávnom, namiesto neho sa používali slová „priemyselná mikrobiológia“, „technická biochémia“ atď.. Pravdepodobne najstarším biotechnologickým procesom bola fermentácia. Dôkazom toho je opis procesu výroby piva objavený v roku 1981.

pri vykopávkach Babylonu na tabuľke, ktorá sa datuje približne do 6. tisícročia pred Kristom. e. V 3. tisícročí pred Kr. e. Sumeri vyrábali až dve desiatky druhov piva. Nemenej starými biotechnologickými procesmi sú výroba vína, pečenie a získavanie produktov kyseliny mliečnej.

Z vyššie uvedeného vidíme, že ľudský život je už dlhú dobu neoddeliteľne spojený so živými mikroorganizmami. A ak ľudia už toľko rokov úspešne, aj keď nevedome, „spolupracujú“ s baktériami, bolo by logické položiť si otázku – prečo vlastne potrebujete rozširovať svoje znalosti v tejto oblasti?

Veď aj tak sa zdá byť všetko v poriadku, vieme piecť chlieb a variť pivo, vyrábať víno a kefír, čo ešte potrebujete? Prečo potrebujeme biotechnológiu? Niektoré odpovede možno nájsť v tomto abstrakte.

MEDICÍNA A BAKTÉRIE

Počas celej histórie ľudstva (až do začiatku dvadsiateho storočia) mali rodiny veľa detí, pretože.

deti sa veľmi často nedožili dospelosti, zomierali na rôzne choroby, dokonca aj na zápal pľúc, ktorý je v našej dobe ľahko liečiteľný, nehovoriac o takých vážnych chorobách, ako je cholera, gangréna a mor. Všetky tieto choroby sú spôsobené patogénmi a považovali sa za nevyliečiteľné, no napokon si medicínski vedci uvedomili, že iné baktérie alebo extrakt z ich enzýmov dokážu prekonať „zlé“ baktérie.

Prvýkrát si to všimol Alexander Fleming na príklade elementárnej plesne.

Ukázalo sa, že niektoré druhy baktérií si s plesňou dobre rozumejú, no streptokoky a stafylokoky sa v prítomnosti plesní nevyvinuli.

Početné predchádzajúce experimenty s rozmnožovaním škodlivých baktérií ukázali, že niektoré z nich sú schopné ničiť iné a neumožňujú ich rozvoj vo všeobecnom prostredí. Tento jav sa nazýval „antibióza“ z gréckeho „anti“ – proti a „bios“ – život. Pri práci na nájdení účinného antimikrobiálneho činidla si to Fleming dobre uvedomoval. Nepochyboval, že na pohári so záhadnou plesňou sa stretol s fenoménom antibiózy. Začal starostlivo skúmať pleseň.

Po čase sa mu dokonca podarilo z plesne izolovať antimikrobiálnu látku. Keďže pleseň, s ktorou sa zaoberal, mala špecifický latinský názov Penicilium notatum, výslednú látku nazval penicilín.

Tak v roku 1929 v laboratóriu londýnskej nemocnice sv. Mary sa narodila ako známy penicilín.

Predbežné testy látky na pokusných zvieratách ukázali, že ani pri vstreknutí do krvi neškodí a zároveň v slabých roztokoch dokonale potláča streptokoky a stafylokoky.

Úloha mikroorganizmov v technológii výroby potravín

Flemingov asistent doktor Stuart Greddock, ktorý ochorel na hnisavý zápal takzvanej čeľustnej dutiny, bol prvým človekom, ktorý sa rozhodol užiť extrakt z penicilínu.

Do dutiny mu vpichli malé množstvo extraktu z plesne a po troch hodinách sa dalo presvedčiť, že sa jeho zdravotný stav výrazne zlepšil.

Začala sa tak éra antibiotík, ktoré zachránili milióny životov ako v čase mieru, tak aj vo vojnových časoch, keď ranení neumierali na závažnosť rán, ale na infekcie s nimi spojené. V budúcnosti boli vyvinuté nové antibiotiká založené na penicilíne, spôsoby ich výroby na široké použitie.

BIOTECHNOLÓGIA A POĽNOHOSPODÁRSTVO

Výsledkom prelomu v medicíne bol rýchly demografický vzostup.

Prudko sa zvýšil počet obyvateľov, čo znamená, že bolo treba viac potravín a v dôsledku zhoršovania životného prostredia v dôsledku jadrových skúšok, rozvoja priemyslu, ubúdania humusu obrábanej pôdy sa objavovali mnohé choroby rastlín a hospodárskych zvierat.

Najprv ľudia liečili zvieratá a rastliny antibiotikami a to prinieslo výsledky.

Poďme sa pozrieť na tieto výsledky. Áno, ak počas vegetačného obdobia ošetríte zeleninu, ovocie, bylinky atď. silnými fungicídmi, pomôže to potlačiť vývoj niektorých patogénov (nie všetkých a nie úplne), ale po prvé to vedie k hromadeniu jedov a toxínov v ovocí, čo znamená, že sa znižujú prospešné vlastnosti plodu, a po druhé, škodlivé mikróby si rýchlo vyvinú imunitu voči látkam, ktoré ich otrávia a následná liečba by sa mala vykonávať stále silnejšími antibiotikami.

Rovnaký jav sa pozoruje vo svete zvierat a, žiaľ, aj u ľudí.

Okrem toho antibiotiká spôsobujú v tele teplokrvných živočíchov množstvo negatívnych dôsledkov, ako je dysbakterióza, deformácie plodu u tehotných žien atď.

Ako byť? Na túto otázku odpovedá samotná príroda! A tou odpoveďou sú PROBIOTIKA!

Popredné ústavy biotechnológie a genetického inžinierstva sa už dlho zaoberajú vývojom nových a výberom známych mikroorganizmov, ktoré majú úžasnú životaschopnosť a schopnosť „zvíťaziť“ v boji proti iným mikróbom.

Tieto elitné kmene ako "bacillus subtilis" a "Licheniformis" sa široko používajú na liečbu ľudí, zvierat, rastlín neuveriteľne efektívne a úplne bezpečne.

Ako je to možné? A takto: v tele ľudí a zvierat nevyhnutne obsahuje veľa potrebných baktérií. Podieľajú sa na procesoch trávenia, tvorbe enzýmov a tvoria takmer 70 % ľudského imunitného systému. Ak je z akéhokoľvek dôvodu (užívanie antibiotík, podvýživa) narušená bakteriálna rovnováha človeka, potom nie je chránený pred novými škodlivými mikróbmi a v 95% prípadov opäť ochorie.

To isté platí pre zvieratá. A elitné kmene, ktoré sa dostanú do tela, sa začnú aktívne množiť a ničiť patogénnu flóru, pretože. už spomenuté vyššie, majú väčšiu životaschopnosť. Pomocou kmeňov elitných mikroorganizmov je teda možné udržať makroorganizmus v zdraví bez antibiotík a v súlade s prírodou, pretože tieto kmene samy o sebe v tele prinášajú len úžitok a žiadnu škodu.

Sú lepšie ako antibiotiká aj preto, že:

Odpoveď mikrosveta na zavedenie superantibiotík do podnikateľskej praxe je zrejmá a vyplýva z experimentálneho materiálu, ktorý už vedci majú k dispozícii – zrod supermikróba.

Mikróby sú prekvapivo dokonalé samovyvíjajúce sa a učiace sa biologické stroje schopné zapamätať si vo svojej genetickej pamäti mechanizmy ochrany, ktoré si vytvorili pred škodlivými účinkami antibiotík a odovzdávať informácie svojim potomkom.

Baktérie sú akýmsi „bioreaktorom“, v ktorom vznikajú enzýmy, aminokyseliny, vitamíny a bakteriocíny, ktoré podobne ako antibiotiká zneškodňujú patogény.

Neexistuje však na nich závislosť, ani vedľajšie účinky typické pre užívanie chemických antibiotík. Naopak, dokážu vyčistiť črevné steny, zvýšiť ich priepustnosť pre základné živiny, obnoviť biologickú rovnováhu črevnej mikroflóry a stimulovať celý imunitný systém.

Vedci využili prirodzený spôsob, akým príroda udržiava zdravie makroorganizmu, konkrétne z prírodného prostredia izolovali baktérie - saprofyty, ktoré majú schopnosť potláčať rast a vývoj patogénnej mikroflóry, a to aj v gastrointestinálnom trakte. teplokrvných živočíchov.

Milióny rokov evolúcie živých tvorov na planéte vytvorili také úžasné a dokonalé mechanizmy na potlačenie patogénnej mikroflóry nepatogénnou, že nie je dôvod pochybovať o úspechu tohto prístupu.

Nepatogénna mikroflóra v súťaži v drvivej väčšine prípadov víťazí a keby to tak nebolo, dnes by sme neboli na našej planéte.

Na základe vyššie uvedeného sa vedci vyrábajúci hnojivá a fungicídy na poľnohospodárske účely tiež pokúsili prejsť od chemického k biologickému pohľadu.

A výsledky sa pomaly ukázali! Ukázalo sa, že ten istý Bacillus subtilis úspešne bojuje až so sedemdesiatimi odrodami patogénnych zástupcov, ktorí spôsobujú také choroby záhradných plodín, ako je bakteriálna rakovina, fuzáriové vädnutie, koreňová a koreňová hniloba atď., ktoré sa predtým považovali za nevyliečiteľné choroby rastlín, ktoré nebolo možné liečiť. nemanipulujte s ANI JEDINÝM FUNGICÍDOM!

Okrem toho majú tieto baktérie jednoznačne pozitívny vplyv na vegetáciu rastliny: skracuje sa obdobie plnenia a dozrievania ovocia, zvyšujú sa užitočné vlastnosti ovocia, znižuje sa obsah dusičnanov v nich atď.

toxické látky, a čo je najdôležitejšie - potreba minerálnych hnojív sa výrazne znižuje!

Prípravky obsahujúce kmene elitných baktérií už obsadzujú prvé miesta na ruských a medzinárodných výstavách, získavajú medaily za účinnosť a šetrnosť k životnému prostrediu. S ich aktívnym používaním už začali malí aj veľkí poľnohospodári a fungicídy a antibiotiká sa postupne stávajú minulosťou.

Produkty Bio-Ban sú Flora-S a Fitop-Flora-S, ktoré ponúkajú suché rašelinovo-humínové hnojivá s obsahom koncentrovaných humínových kyselín (a nasýtený humus je zárukou výbornej úrody) a bakteriálny kmeň "bacillus subtilis" na kontrolu chorôb. Vďaka týmto prípravkom je možné v krátkom čase obnoviť vyčerpanú pôdu, zvýšiť produktivitu pôdy, ochrániť vašu úrodu pred chorobami a hlavne je možné získať vynikajúce úrody v rizikových poľnohospodárskych oblastiach!

Myslím, že vyššie uvedené argumenty sú dostatočné na to, aby sme ocenili výhody probiotík a pochopili, prečo vedci hovoria, že dvadsiate storočie je storočím antibiotík a dvadsiate prvé storočím probiotík!

Podobné dokumenty

Výber mikroorganizmov

Pojem a význam šľachtenia ako vedy o vytváraní nových a zdokonaľovaní existujúcich plemien zvierat, odrôd rastlín, kmeňov mikroorganizmov.

Hodnotenie úlohy a významu mikroorganizmov v biosfére a črty ich využitia. Formy baktérií mliečneho kvasenia.

prezentácia, pridané 17.03.2015

biológia zvierat

Hodnota pavúkovcov a hmyzu v medicíne a poľnohospodárstve, kontrola škodcov. Kritériá delenia stavovcov na amnioty a amnioty. Životný cyklus malarického plazmódia.

kontrolné práce, doplnené 12.05.2009

Geneticky modifikované organizmy. Zásady získavania, aplikácie

Základné metódy získavania geneticky modifikovaných rastlín a živočíchov. Transgénne mikroorganizmy v medicíne, chemickom priemysle, poľnohospodárstve.

Nežiaduce účinky geneticky upravených organizmov: toxicita, alergie, onkológia.

ročníková práca, pridaná 11.11.2014

Spôsoby selekcie zvierat a mikroorganizmov

Rozdiely medzi zvieratami a rastlinami.

Vlastnosti výberu zvierat na chov. Čo je hybridizácia, jej klasifikácia. Moderné odrody chovu zvierat. Oblasti použitia mikroorganizmov, ich užitočné vlastnosti, metódy a vlastnosti selekcie.

prezentácia, pridané 26.05.2010

Klasifikácia mikroorganizmov. Základy morfológie baktérií

Štúdium predmetu, hlavné úlohy a história vývoja lekárskej mikrobiológie.

Systematika a klasifikácia mikroorganizmov. Základy morfológie baktérií. Štúdium štrukturálnych vlastností bakteriálnej bunky. Význam mikroorganizmov v živote človeka.

prednáška, pridaná 12.10.2013

Charakteristika kyseliny mliečnej, bifidobaktérií a baktérií kyseliny propiónovej používaných pri výrobe biozmrzlín

Probiotiká ako nepatogénne baktérie pre človeka s antagonistickou aktivitou proti patogénnym mikroorganizmom.

Zoznámenie sa s vlastnosťami probiotických laktobacilov. Analýza fermentovaných mliečnych výrobkov s probiotickými vlastnosťami.

abstrakt, pridaný 17.04.2017

Moderná doktrína pôvodu mikroorganizmov

Hypotézy o pôvode života na Zemi.

Štúdium biochemickej aktivity mikroorganizmov, ich úlohy v prírode, živote človeka a zvierat v dielach L. Pasteura. Genetické štúdie baktérií a vírusov, ich fenotypová a genotypová variabilita.

abstrakt, pridaný 26.12.2013

Zlepšenie spotrebiteľských vlastností probiotických prípravkov

Vplyv probiotík na ľudské zdravie.

Imunostimulačné, antimutagénne vlastnosti baktérií kyseliny propiónovej. Vplyv jódu na biochemické vlastnosti probiotických baktérií. Kvalitatívne charakteristiky jódovaných liečiv, biochemické parametre.

článok, pridaný 24.08.2013

Bioinžinierstvo - využitie mikroorganizmov, vírusov, transgénnych rastlín a živočíchov v priemyselnej syntéze

Výroba produktov mikrobiálnej syntézy prvej a druhej fázy, aminokyselín, organických kyselín, vitamínov.

Veľkovýroba antibiotík. Výroba alkoholov a polyolov. Hlavné typy bioprocesov. Metabolické inžinierstvo rastlín.

ročníková práca, pridaná 22.12.2013

Použitie prospešných mikroorganizmov

Úloha mikroorganizmov v prírode a poľnohospodárstve.

test, pridané 27.09.2009

MIKROBIOLOGICKÝ PRIEMYSEL, výroba produktu pomocou mikroorganizmov. Proces uskutočňovaný mikroorganizmami sa nazýva fermentácia; nádoba, v ktorej prúdi, sa nazýva fermentor (alebo bioreaktor).

Procesy zahŕňajúce baktérie, kvasinky a plesňové huby využívali ľudia už stovky rokov na výrobu potravín a nápojov, na spracovanie textílií a kože, no účasť mikroorganizmov na týchto procesoch bola jasne preukázaná až v polovici 19. storočia.

V 20. storočí priemysel využil celú rozmanitosť úžasných biosyntetických schopností mikroorganizmov a teraz je fermentácia ústredným bodom biotechnológie. S jeho pomocou sa získavajú rôzne vysoko čisté chemikálie a liečivá, vyrába sa pivo, víno a fermentované potraviny.

Vo všetkých prípadoch je proces fermentácie rozdelený do šiestich hlavných etáp.

Vytváranie prostredia. V prvom rade je potrebné zvoliť vhodné kultivačné médium. Mikroorganizmy potrebujú pre svoj rast organické zdroje uhlíka, vhodný zdroj dusíka a rôzne minerály. Pri výrobe alkoholických nápojov musí médium obsahovať sladový jačmeň, výlisky z ovocia alebo bobúľ.

Napríklad pivo sa zvyčajne vyrába zo sladového muštu, zatiaľ čo víno sa vyrába z hroznovej šťavy. Okrem vody a prípadne niektorých prísad tvoria tieto extrakty rastové médium.

Prostredia na získavanie chemikálií a liekov sú oveľa zložitejšie. Ako zdroj uhlíka sa najčastejšie používajú cukry a iné uhľohydráty, často však oleje a tuky a niekedy aj uhľovodíky.

Zdrojom dusíka je zvyčajne amoniak a amónne soli, ako aj rôzne produkty rastlinného alebo živočíšneho pôvodu: sójová múka, sójové bôby, múčka z bavlníkových semien, arašidová múčka, vedľajšie produkty kukuričného škrobu, odpad z bitúnkov, rybia múčka, kvasnicový extrakt. Kompilácia a optimalizácia rastového média je veľmi zložitý proces a receptúry priemyselných médií sú prísne stráženým tajomstvom.

Sterilizácia. Médium musí byť sterilizované, aby sa zničili všetky kontaminujúce mikroorganizmy. Sterilizuje sa aj samotný fermentor a pomocné zariadenia. Existujú dva spôsoby sterilizácie: priame vstrekovanie prehriatej pary a zahrievanie pomocou výmenníka tepla.

Požadovaný stupeň sterility závisí od charakteru fermentačného procesu.

Hlavné skupiny mikroorganizmov používaných v potravinárskom priemysle

Pri prijímaní liekov a chemikálií by to malo byť maximálne. Požiadavky na sterilitu pri výrobe alkoholických nápojov sú menej prísne.

Takéto fermentačné procesy sú vraj „chránené“, pretože podmienky, ktoré sa v prostredí vytvárajú, sú také, že v nich môžu rásť len určité mikroorganizmy. Napríklad pri výrobe piva sa rastové médium jednoducho uvarí a nie sterilizuje; fermentor sa tiež používa čistý, ale nie sterilný.

Získavanie kultúry. Pred začatím fermentačného procesu je potrebné získať čistú, vysoko produktívnu kultúru. Čisté kultúry mikroorganizmov sa skladujú vo veľmi malých objemoch a za podmienok, ktoré zabezpečujú ich životaschopnosť a produktivitu; to sa zvyčajne dosiahne skladovaním pri nízkej teplote.

Fermentor pojme niekoľko stoviek tisíc litrov kultivačného média a proces sa začína zavedením kultúry (inokula) do neho, ktoré tvorí 1-10 % objemu, v ktorom bude prebiehať fermentácia. Počiatočná kultúra by sa teda mala pestovať po etapách (so subkultiváciou), kým sa nedosiahne úroveň mikrobiálnej biomasy, dostatočná na to, aby mikrobiologický proces pokračoval s požadovanou produktivitou.

Celú túto dobu je bezpodmienečne nutné udržiavať kultúru v čistote, zabrániť jej kontaminácii cudzími mikroorganizmami.

Zachovanie aseptických podmienok je možné len pri starostlivej mikrobiologickej a chemicko-technologickej kontrole.

Rast v priemyselnom fermentore (bioreaktore). Priemyselné mikroorganizmy musia rásť vo fermentore za optimálnych podmienok, aby vytvorili požadovaný produkt.

Tieto podmienky sú prísne kontrolované, aby sa zabezpečil mikrobiálny rast a syntéza produktu. Konštrukcia fermentora by mala umožňovať kontrolu podmienok rastu - konštantnú teplotu, pH (kyslosť alebo zásaditosť) a koncentráciu kyslíka rozpusteného v médiu.

Bežný fermentor je uzavretá valcová nádrž, v ktorej sa mechanicky mieša médium a mikroorganizmy.

Cez médium sa čerpá vzduch, niekedy nasýtený kyslíkom. Teplota je riadená vodou alebo parou, ktorá prechádza rúrkami výmenníka tepla. Takýto miešaný fermentor sa používa v prípadoch, keď proces fermentácie vyžaduje veľa kyslíka. Niektoré produkty naopak vznikajú v anoxických podmienkach a v týchto prípadoch sa používajú fermentory inej konštrukcie. Pivo sa teda varí pri veľmi nízkych koncentráciách rozpusteného kyslíka a obsah bioreaktora sa neprevzdušňuje ani nemieša.

Niektorí pivovarníci stále tradične používajú otvorené nádoby, ale vo väčšine prípadov proces prebieha v uzavretých neprevzdušnených valcových nádobách, ktoré sa smerom nadol zužujú, čo prispieva k usadzovaniu kvasiniek.

Výroba octu je založená na oxidácii alkoholu na kyselinu octovú baktériami.

Acetobacter. Fermentačný proces prebieha v nádobách nazývaných acetátery, s intenzívnym prevzdušňovaním. Vzduch a médium sú nasávané rotačným miešadlom a vstupujú do stien fermentora.

Izolácia a čistenie produktov. Na konci fermentácie obsahuje bujón mikroorganizmy, nespotrebované zložky živín média, rôzne odpadové produkty mikroorganizmov a produkt, ktorý chceli získať v priemyselnom meradle. Preto sa tento produkt čistí od iných zložiek bujónu.

Pri príjme alkoholických nápojov (víno a pivo) stačí kvasnice jednoducho oddeliť filtráciou a filtrát uviesť na štandard. Jednotlivé chemikálie získané fermentáciou sa však extrahujú z komplexného bujónu.

Priemyselné mikroorganizmy sú síce špecificky selektované pre svoje genetické vlastnosti tak, aby sa maximalizoval výťažok požadovaného produktu ich metabolizmu (v biologickom zmysle), jeho koncentrácia je však stále malá v porovnaní s produkciou založenou na chemickej syntéze.

Preto sa treba uchýliť ku komplexným metódam izolácie – extrakcii rozpúšťadlom, chromatografii a ultrafiltrácii. Spracovanie a likvidácia fermentačného odpadu. Pri akýchkoľvek priemyselných mikrobiologických procesoch vzniká odpad: bujón (kvapalina, ktorá zostane po extrakcii produktu výroby); bunky použitých mikroorganizmov; špinavá voda, ktorá umývala inštaláciu; voda používaná na chladenie; voda obsahujúca stopové množstvá organických rozpúšťadiel, kyselín a zásad.

Kvapalný odpad obsahuje veľa organických zlúčenín; ak sa vypustia do riek, podnietia intenzívny rast prirodzenej mikrobiálnej flóry, čo povedie k vyčerpaniu riečnych vôd o kyslík a vytvoreniu anaeróbnych podmienok. Preto sa odpad pred zneškodnením podrobuje biologickému spracovaniu, aby sa znížil obsah organického uhlíka. Priemyselné mikrobiologické procesy možno rozdeliť do 5 hlavných skupín: 1) kultivácia mikrobiálnej biomasy; 2) získavanie metabolických produktov mikroorganizmov; 3) získanie enzýmov mikrobiálneho pôvodu; 4) získanie rekombinantných produktov; 5) biotransformácia látok.

mikrobiálnej biomasy. Samotné mikrobiálne bunky môžu slúžiť ako konečný produkt výrobného procesu. V priemyselnom meradle sa vyrábajú dva hlavné typy mikroorganizmov: droždie, ktoré je potrebné na pečenie, a jednobunkové mikroorganizmy, používané ako zdroj bielkovín, ktoré sa môžu pridávať do potravy pre ľudí a zvieratá.

Pekárske droždie sa vo veľkom pestuje od začiatku 20. storočia. a bol používaný ako potravinový výrobok v Nemecku počas prvej svetovej vojny.

Technológia výroby mikrobiálnej biomasy ako zdroja potravinových bielkovín však bola vyvinutá až začiatkom 60. rokov 20. storočia. Množstvo európskych spoločností upozorňovalo na možnosť pestovania mikróbov na takom substráte, akým sú uhľovodíky na získanie tzv.

proteín jednobunkových organizmov (BOO). Technologickým triumfom bol vývoj produktu pridávaného do krmiva pre hospodárske zvieratá, ktorý pozostával zo sušenej mikrobiálnej biomasy pestovanej na metanole.

Proces prebiehal v kontinuálnom režime vo fermentore s pracovným objemom 1,5 milióna litrov

V dôsledku rastu cien ropy a produktov jej spracovania sa však tento projekt stal ekonomicky nerentabilným a ustúpil produkcii sóje a rybej múčky. Koncom 80. rokov boli závody BOO zlikvidované, čím sa ukončilo turbulentné, no krátke obdobie rozvoja tohto odvetvia mikrobiologického priemyslu. Sľubnejším sa ukázal ďalší proces – získanie biomasy húb a mykoproteínového proteínu húb pomocou sacharidov ako substrátu.

metabolických produktov. Po zavedení kultúry do živného média sa pozoruje lag fáza, kedy nedochádza k viditeľnému rastu mikroorganizmov; toto obdobie možno považovať za čas adaptácie. Potom sa rýchlosť rastu postupne zvyšuje a dosahuje konštantnú maximálnu hodnotu pre dané podmienky; také obdobie maximálneho rastu sa nazýva exponenciálna alebo logaritmická fáza.

Postupne sa rast spomaľuje, a vzniká tzv. stacionárna fáza. Ďalej sa počet životaschopných buniek znižuje a rast sa zastaví.

Podľa kinetiky opísanej vyššie je možné sledovať tvorbu metabolitov v rôznych štádiách.

V logaritmickej fáze sa tvoria produkty životne dôležité pre rast mikroorganizmov: aminokyseliny, nukleotidy, proteíny, nukleové kyseliny, sacharidy atď. Nazývajú sa primárne metabolity.

Mnohé primárne metabolity majú významnú hodnotu. Takže kyselina glutámová (presnejšie jej sodná soľ) je súčasťou mnohých potravín; lyzín sa používa ako prídavná látka v potravinách; fenylalanín je prekurzorom náhrady cukru aspartámom.

Primárne metabolity sú syntetizované prírodnými mikroorganizmami v množstvách, ktoré sú potrebné len na uspokojenie ich potrieb. Úlohou priemyselných mikrobiológov je preto vytvárať mutantné formy mikroorganizmov – superproducentov zodpovedajúcich látok.

V tejto oblasti sa dosiahol významný pokrok: podarilo sa napríklad získať mikroorganizmy, ktoré syntetizujú aminokyseliny až do koncentrácie 100 g/l (pre porovnanie, organizmy divokého typu akumulujú aminokyseliny v miligramových množstvách).

Vo fáze spomalenia rastu a v stacionárnej fáze niektoré mikroorganizmy syntetizujú látky, ktoré sa netvoria v logaritmickej fáze a nezohrávajú jasnú úlohu v metabolizme. Tieto látky sa nazývajú sekundárne metabolity. Syntetizujú ich nie všetky mikroorganizmy, ale hlavne vláknité baktérie, huby a spórotvorné baktérie. Producenti primárnych a sekundárnych metabolitov teda patria do rôznych taxonomických skupín. Ak bola otázka fyziologickej úlohy sekundárnych metabolitov v produkčných bunkách predmetom vážnych diskusií, potom je ich priemyselná výroba nepochybne zaujímavá, pretože tieto metabolity sú biologicky aktívne látky: niektoré z nich majú antimikrobiálnu aktivitu, iné sú špecifickými inhibítormi enzýmov. a ďalšie sú rastové faktory. Mnohé z nich majú farmakologickú aktivitu.

Získavanie takýchto látok slúžilo ako základ pre vznik množstva odvetví mikrobiologického priemyslu. Prvou v tejto sérii bola výroba penicilínu; Mikrobiologická metóda výroby penicilínu bola vyvinutá v 40. rokoch 20. storočia a položila základy modernej priemyselnej biotechnológie.

Farmaceutický priemysel vyvinul vysoko komplexné metódy na skríning (hromadné testovanie) mikroorganizmov na schopnosť produkovať cenné sekundárne metabolity.

Pôvodne bolo cieľom skríningu získať nové antibiotiká, no čoskoro sa zistilo, že mikroorganizmy syntetizujú aj iné farmakologicky účinné látky.

Počas 80. rokov 20. storočia bola založená produkcia štyroch veľmi dôležitých sekundárnych metabolitov. Boli to: cyklosporín, imunosupresívne liečivo používané ako činidlo na prevenciu odmietnutia implantovaných orgánov; imipeném (jedna z modifikácií karbapenému) - látka s najširším spektrom antimikrobiálnej aktivity zo všetkých známych antibiotík; lovastatín - liek, ktorý znižuje hladinu cholesterolu v krvi; Ivermektín je anthelmintikum používané v medicíne na liečbu onchocerciázy alebo „riečnej slepoty“, ako aj vo veterinárnej medicíne.

Enzýmy mikrobiálneho pôvodu. V priemyselnom meradle sa enzýmy získavajú z rastlín, zvierat a mikroorganizmov. Použitie posledne menovaného má tú výhodu, že umožňuje produkciu enzýmov vo veľkých množstvách pomocou štandardných fermentačných techník.

Okrem toho je neporovnateľne jednoduchšie zvýšiť produktivitu mikroorganizmov ako rastlín alebo zvierat a použitie technológie rekombinantnej DNA umožňuje syntetizovať živočíšne enzýmy v bunkách mikroorganizmov.

Takto získané enzýmy sa využívajú najmä v potravinárskom priemysle a príbuzných odboroch. Syntéza enzýmov v bunkách je geneticky riadená, a preto dostupné priemyselné mikroorganizmy-producenti boli získané ako výsledok riadených zmien v genetike divokých mikroorganizmov.

rekombinantné produkty. Technológia rekombinantnej DNA, známejšia ako „genetické inžinierstvo“, umožňuje začlenenie génov vyšších organizmov do bakteriálneho genómu. Výsledkom je, že baktérie získavajú schopnosť syntetizovať "cudzie" (rekombinantné) produkty - zlúčeniny, ktoré predtým mohli syntetizovať iba vyššie organizmy.

Na tomto základe bolo vytvorených mnoho nových biotechnologických procesov na výrobu ľudských alebo živočíšnych bielkovín, ktoré predtým neboli dostupné alebo používané s veľkými zdravotnými rizikami.

Samotný pojem „biotechnológia“ sa stal populárnym v 70. rokoch minulého storočia v súvislosti s vývojom metód výroby rekombinantných produktov. Tento pojem je však oveľa širší a zahŕňa akúkoľvek priemyselnú metódu založenú na využití živých organizmov a biologických procesov.

Prvým rekombinantným proteínom vyrobeným v priemyselnom meradle bol ľudský rastový hormón. Na liečbu hemofílie jeden z proteínov systému zrážania krvi, a to faktor

VIII. Predtým, ako boli vyvinuté metódy na získanie tohto proteínu pomocou genetického inžinierstva, bol izolovaný z ľudskej krvi; užívanie takéhoto lieku je spojené s rizikom infekcie vírusom ľudskej imunodeficiencie (HIV).

Diabetes mellitus sa dlhodobo úspešne lieči zvieracím inzulínom. Vedci sa však domnievali, že rekombinantný produkt by spôsobil menej imunologických problémov, ak by sa dal získať v čistej forme, bez nečistôt z iných peptidov produkovaných pankreasom.

Okrem toho sa očakávalo, že počet diabetických pacientov sa časom zvýši v dôsledku faktorov, ako sú zmeny v stravovacích návykoch, zlepšenie lekárskej starostlivosti o tehotné ženy s cukrovkou (a v dôsledku toho zvýšenie frekvencie genetickej predispozície na cukrovku) a nakoniec očakávané zvýšenie strednej dĺžky života diabetických pacientov.

Prvý rekombinantný inzulín sa dostal na trh v roku 1982 a koncom 80. rokov prakticky nahradil živočíšny inzulín.

Mnoho iných proteínov sa syntetizuje v ľudskom tele vo veľmi malých množstvách a jediný spôsob, ako ich získať v rozsahu dostatočnom na klinické použitie, je technológia rekombinantnej DNA. Tieto proteíny zahŕňajú interferón a erytropoetín.

Erytropoetín spolu s faktorom stimulujúcim myeloidné kolónie reguluje tvorbu krvných buniek u ľudí. Erytropoetín sa používa na liečbu anémie spojenej so zlyhaním obličiek a môže nájsť využitie ako prostriedok na zvyšovanie krvných doštičiek pri chemoterapii rakoviny.

Biotransformácia látok. Mikroorganizmy môžu byť použité na premenu určitých zlúčenín na štruktúrne podobné, ale hodnotnejšie látky. Pretože mikroorganizmy môžu vykonávať svoj katalytický účinok iba vo vzťahu k určitým látkam, procesy prebiehajúce s ich účasťou sú špecifickejšie ako čisto chemické. Najznámejším biotransformačným procesom je výroba octu premenou etanolu na kyselinu octovú.

Ale medzi produktmi vytvorenými počas biotransformácie sú aj také vysoko hodnotné zlúčeniny, ako sú steroidné hormóny, antibiotiká, prostaglandíny. pozri tiež GENETICKÉ INŽINIERSTVO. Priemyselná mikrobiológia a pokroky v genetickom inžinierstve(špeciálne vydanie časopisu Scientific American).

M., 1984
Biotechnológia. Princípy a aplikácia. M., 1988

Výroba Ľudské využitie mikroorganizmov.

Mikroorganizmy sú široko používané v potravinárskom priemysle, domácnosti, mikrobiologickom priemysle na výrobu aminokyselín, enzýmov, organických kyselín, vitamínov atď.

Klasické mikrobiologické odvetvia zahŕňajú výrobu vína, pivovarníctvo, výrobu chleba, mliečne výrobky a potravinársky ocot. Napríklad výroba vína, varenie piva a výroba kysnutého cesta nie je možné bez použitia kvasníc, ktoré sú v prírode veľmi rozšírené.

História priemyselnej výroby kvasníc sa začala v Holandsku, kde v roku 1870 ᴦ. Bola založená prvá továreň na kvasnice. Hlavným produktom bolo lisované droždie s vlhkosťou okolo 70 %, ktoré bolo možné skladovať len niekoľko týždňov.

Dlhodobé skladovanie nebolo možné, pretože bunky lisovaných kvasníc zostali živé a zachovali si svoju aktivitu, čo viedlo k ich autolýze a smrti. Sušenie sa stalo jednou z metód priemyselnej konzervácie kvasníc. V suchom droždí pri nízkej vlhkosti je kvasinková bunka v anabiotickom stave a môže pretrvávať dlhú dobu.

Prvé suché droždie sa objavilo v roku 1945. V roku 1972 ᴦ. objavila sa druhá generácia suchého droždia, takzvané instantné droždie.

Využitie mikroorganizmov v potravinárskom priemysle

Od polovice 90. rokov sa objavila tretia generácia suchého droždia: pekárske droždie. Saccharomyces cerevisiae, ktoré spájajú prednosti instantného droždia s vysoko koncentrovaným komplexom špecializovaných pekárskych enzýmov v jednom produkte.

Tento kvások umožňuje nielen zlepšiť kvalitu chleba, ale aj aktívne odolávať procesu zatuchnutia.

pekárske droždie Saccharomyces cerevisiae sa používajú aj pri výrobe etylalkoholu.

Pri výrobe vína sa používa mnoho rôznych kmeňov kvasiniek na výrobu jedinečnej značky vína s jedinečnými vlastnosťami.

Baktérie mliečneho kvasenia sa podieľajú na príprave jedál, ako je kyslá kapusta, nakladané uhorky, nakladané olivy a mnoho ďalších nakladaných potravín.

Baktérie mliečneho kvasenia premieňajú cukor na kyselinu mliečnu, ktorá chráni potraviny pred hnilobnými baktériami.

Pomocou baktérií mliečneho kvasenia sa pripravuje široký sortiment mliečnych výrobkov, tvaroh a syr.

Zároveň mnohé mikroorganizmy zohrávajú v ľudskom živote negatívnu úlohu, sú patogénmi chorôb ľudí, zvierat a rastlín; môžu spôsobiť znehodnotenie potravín, zničenie rôznych materiálov a pod.

Na boj proti takýmto mikroorganizmom boli objavené antibiotiká - penicilín, streptomycín, gramicidín atď., Ktoré sú metabolickými produktmi húb, baktérií a aktinomycét.

Mikroorganizmy poskytujú ľuďom potrebné enzýmy.

Amyláza sa teda používa v potravinárskom, textilnom a papierenskom priemysle. Proteáza spôsobuje degradáciu proteínov v rôznych materiáloch. Na východe sa hubová proteáza používa po stáročia na výrobu sójovej omáčky.

Dnes sa používa pri výrobe čistiacich prostriedkov. Pri konzervovaní ovocných štiav sa používa enzým ako je pektináza.

Mikroorganizmy sa používajú na čistenie odpadových vôd, spracovanie odpadu v potravinárskom priemysle. Anaeróbnym rozkladom odpadových organických látok vzniká bioplyn.

V posledných rokoch sa objavili nové inscenácie.

Z húb sa získavajú karotenoidy a steroidy.

Baktérie syntetizujú veľa aminokyselín, nukleotidov a iných činidiel pre biochemický výskum.

Mikrobiológia je rýchlo sa rozvíjajúca veda, ktorej úspechy sú do značnej miery spojené s rozvojom fyziky, chémie, biochémie, molekulárnej biológie atď.

Na úspešné štúdium mikrobiológie sú potrebné znalosti z uvedených vied.

Tento kurz je zameraný na mikrobiológiu potravín.

Mnoho mikroorganizmov žije na povrchu tela, v črevách ľudí a zvierat, na rastlinách, v potravinách a na všetkých predmetoch okolo nás. Mikroorganizmy konzumujú širokú škálu potravín, veľmi ľahko sa prispôsobujú meniacim sa životným podmienkam: teplo, chlad, nedostatok vlhkosti atď.

n. Οʜᴎ sa množia veľmi rýchlo. Bez znalostí mikrobiológie nie je možné kompetentne a efektívne riadiť biotechnologické procesy, udržiavať vysokú kvalitu potravinárskych produktov vo všetkých fázach ich výroby a predchádzať konzumácii produktov obsahujúcich patogény alimentárnych chorôb a otráv.

Je potrebné zdôrazniť, že mikrobiologické štúdie potravinárskych výrobkov, a to nielen z hľadiska technologických vlastností, ale nemenej dôležité aj z hľadiska ich sanitárnej a mikrobiologickej bezpečnosti, sú najťažším predmetom sanitárnej mikrobiológie.

To sa vysvetľuje nielen rozmanitosťou a množstvom mikroflóry v potravinárskych výrobkoch, ale aj použitím mikroorganizmov pri výrobe mnohých z nich.

V tejto súvislosti by sa pri mikrobiologickej analýze kvality a bezpečnosti potravín mali rozlišovať dve skupiny mikroorganizmov:

- špecifická mikroflóra;

- nešpecifická mikroflóra.

Špecifické- ϶ᴛᴏ kultúrne rasy mikroorganizmov, ktoré sa používajú na prípravu konkrétneho produktu a sú nepostrádateľným článkom v technológii jeho výroby.

Takáto mikroflóra sa využíva v technológii výroby vína, piva, chleba a všetkých fermentovaných mliečnych výrobkov.

Nešpecifické- ϶ᴛᴏ mikroorganizmy, ktoré vstupujú do potravín z prostredia a kontaminujú ich.

Medzi touto skupinou mikroorganizmov sa rozlišujú saprofytické, patogénne a podmienene patogénne, ako aj mikroorganizmy, ktoré spôsobujú kazenie produktov.

Miera znečistenia závisí od mnohých faktorov, medzi ktoré patrí správne obstarávanie surovín, ich skladovanie a spracovanie, dodržiavanie technologických a hygienických podmienok na výrobu produktov, ich skladovanie a prepravu.

Bakteriálne infekcie sú považované za jednu z najnebezpečnejších - ľudstvo bojuje s patogénnymi mikroorganizmami už viac ako jedno storočie. Nie všetky baktérie sú však pre človeka jednoznačnými nepriateľmi. Mnohé druhy sú životne dôležité – zabezpečujú správne trávenie a dokonca pomáhajú imunitnému systému brániť sa proti iným mikroorganizmom. MedAboutMe vám povie, ako rozlíšiť medzi zlými a dobrými baktériami, čo robiť, ak sa v analýze nájdu a ako správne liečiť choroby, ktoré spôsobujú.

Baktérie a človek

Predpokladá sa, že baktérie sa na Zemi objavili pred viac ako 3,5 miliardami rokov. Práve oni sa stali aktívnymi účastníkmi vytvárania vhodných podmienok pre život na planéte a počas celej svojej existencie sa aktívne zapájali do dôležitých procesov. Napríklad práve vďaka baktériám dochádza k rozkladu organických zvyškov zvierat a rastlín. Vytvorili tiež úrodnú pôdu na Zemi.

A keďže baktérie žijú doslova všade, ľudské telo nie je výnimkou. Na koži, slizniciach, v gastrointestinálnom trakte, nosohltane, urogenitálnom trakte je množstvo mikroorganizmov, ktoré rôznymi spôsobmi interagujú s človekom.

V maternici placenta chráni plod pred prenikaním baktérií, populácia tela sa vyskytuje v prvých dňoch života:

• Prvá baktéria, ktorú dieťa dostane, prechádza pôrodnými cestami matky.
• Mikroorganizmy sa dostávajú do gastrointestinálneho traktu dojčením. Tu medzi viac ako 700 druhmi prevládajú laktobacily a bifidobaktérie (výhody sú popísané v tabuľke baktérií na konci článku).
• Ústnu dutinu osídľujú stafylokoky, streptokoky a iné mikróby, ktoré dieťa dostáva aj s jedlom a pri kontakte s predmetmi.
• Na koži sa mikroflóra tvorí z baktérií, ktoré prevládajú u ľudí okolo dieťaťa.

Úloha baktérií pre človeka je neoceniteľná, ak sa už v prvých mesiacoch mikroflóra netvorí normálne, dieťa bude zaostávať vo vývoji a často ochorie. Bez symbiózy s baktériami totiž telo nemôže fungovať.

Užitočné a škodlivé baktérie

Každý dobre pozná pojem dysbakterióza - stav, pri ktorom je narušená prirodzená mikroflóra v ľudskom tele. Dysbakterióza je závažným faktorom pri znižovaní imunitnej obrany, vzniku rôznych zápalov, narušení tráviaceho traktu a iných veciach. Neprítomnosť prospešných baktérií prispieva k reprodukcii patogénnych organizmov a plesňové infekcie sa často vyvíjajú na pozadí dysbakteriózy.

Zároveň v prostredí žije veľa patogénnych mikróbov, ktoré môžu spôsobiť vážne ochorenia. Najnebezpečnejšie sú tie druhy baktérií, ktoré sú v procese života schopné produkovať toxíny (exotoxíny). Práve tieto látky sú dnes považované za jeden z najsilnejších jedov. Takéto mikroorganizmy spôsobujú nebezpečné infekcie:

• Botulizmus.
• Plynová gangréna.
• záškrtu.
• Tetanus.

Ochorenie môžu navyše vyprovokovať baktérie, ktoré za normálnych podmienok žijú v ľudskom tele a pri oslabení imunity začnú byť aktívnejšie. Najpopulárnejšími patogénmi tohto druhu sú stafylokoky a streptokoky.

Život baktérií

Baktérie sú plnohodnotné živé organizmy s veľkosťou 0,5-5 mikrónov, ktoré sú schopné sa vo vhodnom prostredí aktívne množiť. Niektoré z nich potrebujú kyslík, iné nie. Existujú pohyblivé a nepohyblivé druhy baktérií.

Bakteriálna bunka

Väčšina baktérií žijúcich na Zemi sú jednobunkové organizmy. Povinné zložky akéhokoľvek mikróbu:

• Nukleoid (oblasť podobná jadru obsahujúca DNA).
• Ribozómy (uskutočňujú syntézu bielkovín).
• Cytoplazmatická membrána (oddeľuje bunku od vonkajšieho prostredia, udržiava homeostázu).

Niektoré bakteriálne bunky majú tiež hrubú bunkovú stenu, ktorá ich navyše chráni pred poškodením. Takéto organizmy sú odolnejšie voči liekom a antigénom, ktoré produkuje ľudský imunitný systém.

Existujú baktérie s bičíkmi (mototrichia, lophotrichia, peritrichia), vďaka ktorým sa môžu mikroorganizmy pohybovať. Vedci však zaznamenali aj iný typ pohybu charakteristický pre mikróby – kĺzanie baktérií. Nedávne štúdie navyše ukazujú, že je vlastný tým druhom, ktoré boli predtým považované za imobilné. Napríklad vedci z University of Nottingham a Sheffield dokázali, že meticilín-rezistentný Staphylococcus aureus (jeden z hlavných predstaviteľov triedy superbaktérií) sa dokáže pohybovať bez pomoci bičíkov a klkov. A to zase výrazne ovplyvňuje pochopenie mechanizmov šírenia nebezpečnej infekcie.

Bakteriálne bunky môžu mať tieto formy:

• Okrúhle (koky, z iného gréckeho κόκκος - "zrno").
• Tyčinkovité (bacily, klostrídie).
• Kľukaté (spirochéty, spirilla, vibrios).

Mnohé mikroorganizmy sa dokážu držať spolu v kolóniách, takže vedci a lekári častejšie izolujú baktérie nie podľa štruktúry prvku, ale podľa typu zlúčenín:

• Diplokoky sú koky spojené do párov.
• Streptokoky sú koky, ktoré tvoria reťazce.
• Stafylokoky sú koky, ktoré tvoria zhluky.
• Streptobaktérie sú tyčinkovité mikroorganizmy spojené do reťazca.

Rozmnožovanie baktérií

Prevažná väčšina baktérií sa rozmnožuje delením. Rýchlosť šírenia kolónie závisí od vonkajších podmienok a od typu samotného mikroorganizmu. V priemere je teda jedna baktéria schopná deliť sa každých 20 minút – za deň vytvorí 72 generácií potomstva. Počas 1-3 dní môže počet potomkov jedného mikroorganizmu dosiahnuť niekoľko miliónov. V tomto prípade nemusí byť reprodukcia baktérií taká rýchla. Napríklad proces delenia Mycobacterium tuberculosis trvá 14 hodín.

Ak sa baktérie dostanú do priaznivého prostredia a nemajú konkurentov, populácia rastie veľmi rýchlo. V opačnom prípade je jeho počet regulovaný inými mikroorganizmami. Preto je mikroflóra človeka nevyhnutným faktorom pri jeho ochrane pred rôznymi infekciami.

bakteriálne spóry

Jednou z vlastností tyčinkovitých baktérií je ich schopnosť sporulovať. Tieto mikroorganizmy sa nazývajú bacily a zahŕňajú tieto patogénne baktérie:

• Rod Clostridium (spôsobuje plynovú gangrénu, botulizmus, často spôsobuje komplikácie pri pôrode a po potrate).
• Rod Bacillus (spôsobuje antrax, množstvo otráv jedlom).

Bakteriálne spóry sú v skutočnosti konzervovanou bunkou mikroorganizmu, ktorá dokáže dlho prežiť bez poškodenia a prakticky nepodlieha rôznym vplyvom. Najmä spóry sú odolné voči teplu, nepoškodzujú ich chemikálie. Často jediným možným účinkom sú ultrafialové lúče, pod ktorými môžu vysušené baktérie zomrieť.

Keď je mikroorganizmus vystavený nepriaznivým podmienkam, tvoria sa bakteriálne spóry. Formovanie vo vnútri bunky trvá približne 18-20 hodín. V tomto čase baktéria stráca vodu, zmenšuje sa veľkosť, stáva sa ľahšou a pod vonkajšou membránou sa vytvára hustá škrupina. V tejto forme môže mikroorganizmus zamrznúť na stovky rokov.

Keď je spór baktérie vystavený vhodným podmienkam, začne klíčiť na životaschopnú baktériu. Proces trvá približne 4-6 hodín.

Druhy baktérií

Podľa vplyvu baktérií na človeka ich možno rozdeliť do troch typov:

• Patogénne.
• Podmienečne patogénne.
• Nepatogénne.

Užitočné baktérie

Nepatogénne baktérie - tie, ktoré nikdy nevedú k ochoreniu, aj keď ich počet je dostatočne veľký. Medzi najznámejšie druhy možno rozlíšiť baktérie mliečneho kvasenia, ktoré ľudia aktívne využívajú v potravinárskom priemysle - na výrobu syrov, kyslomliečnych výrobkov, cesta a oveľa viac.

Ďalším významným druhom sú bifidobaktérie, ktoré sú základom črevnej flóry. U dojčených detí tvoria až 90 % všetkých druhov žijúcich v gastrointestinálnom trakte. Tieto baktérie pre ľudí vykonávajú nasledujúce funkcie:

• Zabezpečte fyziologickú ochranu čreva pred prenikaním patogénnych organizmov.
• Produkujú organické kyseliny, ktoré zabraňujú reprodukcii patogénnych mikróbov.
• Pomáhajú syntetizovať vitamíny (K, skupina B), ako aj bielkoviny.
• Zvýšte vstrebávanie vitamínu D.

Úlohu baktérií tohto druhu je ťažké preceňovať, pretože bez nich nie je možné normálne trávenie, a teda aj vstrebávanie živín.

Oportunistické baktérie

Ako súčasť zdravej mikroflóry existujú baktérie, ktoré sú klasifikované ako oportúnne patogény. Tieto mikroorganizmy môžu existovať roky na koži, v nosohltane alebo črevách človeka a nespôsobujú infekcie. Avšak za akýchkoľvek priaznivých podmienok (oslabená imunita, narušenie mikroflóry) ich kolónia rastie a stáva sa skutočnou hrozbou.

Klasickým príkladom oportúnnej baktérie je Staphylococcus aureus, mikrób, ktorý môže spôsobiť viac ako 100 rôznych chorôb, od vriedkov na koži až po smrteľnú otravu krvi (sepsu). Zároveň sa táto baktéria nachádza u väčšiny ľudí v rôznych rozboroch, no stále nespôsobuje ochorenie.

Medzi ďalšími predstaviteľmi druhov oportúnnych mikróbov:

• Streptokoky.
• Escherichia coli.
• Helicobacter pylori (schopný spôsobiť vredy a gastritídu, ale žije u 90% ľudí ako súčasť zdravej mikroflóry).

Zbaviť sa týchto druhov baktérií nemá zmysel, keďže sú v životnom prostredí rozšírené. Jediným adekvátnym spôsobom prevencie infekcií je posilnenie imunitného systému a ochrana tela pred dysbakteriózou.

Patogénne baktérie sa správajú inak - ich prítomnosť v tele vždy znamená rozvoj infekcie. Dokonca aj malá kolónia môže spôsobiť škodu. Väčšina z týchto mikroorganizmov vylučuje dva typy toxínov:

• Endotoxíny sú jedy, ktoré vznikajú pri zničení buniek.
• Exotoxíny sú jedy, ktoré baktérie produkujú počas svojho života. Najnebezpečnejšie látky pre ľudí, ktoré môžu viesť k smrteľnej intoxikácii.

Liečba takýchto infekcií je zameraná nielen na zničenie patogénnych baktérií, ale aj na odstránenie otravy nimi spôsobenej. Navyše, v prípade infekcie mikróbmi, ako je tetanus bacil, je základom terapie zavedenie toxoidu.

Ďalšie známe patogénne baktérie zahŕňajú:

• Salmonella.
• Pseudomonas aeruginosa.
• Gonokoka.
• Bledý treponém.
• Shigella.
• Bacillus tuberkulózy (Kochova palica).

Triedy baktérií

Dnes existuje veľa klasifikácií baktérií. Vedci ich rozdeľujú podľa typu štruktúry, schopnosti pohybu a ďalších vlastností. Najdôležitejšia však zostáva Gramova klasifikácia a typ dýchania.

Anaeróbne a aeróbne baktérie

Medzi rozmanitosťou baktérií sa rozlišujú dve veľké triedy:

• Anaeróbne - tie, ktoré sa zaobídu bez kyslíka.
• Aeróbne – tie, ktoré k životu potrebujú kyslík.

Charakteristickým znakom anaeróbnych baktérií je ich schopnosť žiť v prostrediach, kde iné mikroorganizmy neprežijú. Najnebezpečnejšie sú v tomto smere hlboko kontaminované rany, v ktorých sa rýchlo vyvíjajú mikróby. Charakteristické znaky rastu populácie a života baktérií v ľudskom tele sú nasledovné:

• Progresívna nekróza tkaniva.
• Podkožné hnisanie.
• Abscesy.
• Vnútorné lézie.

Anaeróby zahŕňajú patogénne baktérie, ktoré spôsobujú tetanus, plynovú gangrénu a toxické lézie gastrointestinálneho traktu. Taktiež anaeróbna trieda baktérií zahŕňa mnoho oportúnnych mikróbov, ktoré žijú na koži a v črevnom trakte. Nebezpečnými sa stávajú, ak sa dostanú do otvorenej rany.

Medzi aeróbne baktérie spôsobujúce choroby patria:

• Bacillus tuberkulózy.
• Vibrio cholerae.
• Tyčinka na tularémiu.

Život baktérií môže pokračovať aj s malým množstvom kyslíka. Takéto mikróby sa nazývajú fakultatívne aeróbne, salmonela a koky (streptokok, stafylokok) sú nápadným príkladom tejto skupiny.

V roku 1884 dánsky lekár Hans Gram zistil, že rôzne baktérie sa pri vystavení metylénovej fialovej farbia inak. Niektoré si po vypraní zachovajú farbu, iné ju stratia. Na základe toho boli identifikované nasledujúce triedy baktérií:

• Gram-negatívne (Gram-) - odfarbenie.
• Gram-pozitívne (Gram +) - farbenie.

Farbenie anilínovými farbivami je jednoduchá technika, ktorá umožňuje rýchlo odhaliť vlastnosti steny bakteriálnej membrány. Pre tie mikróby, ktoré sa nefarbia podľa Grama, je výkonnejší a odolnejší, čo znamená, že je ťažšie sa s nimi vysporiadať. Gramnegatívne baktérie sú primárne odolnejšie voči protilátkam produkovaným ľudským imunitným systémom. Táto trieda zahŕňa mikróby, ktoré spôsobujú tieto choroby:

• syfilis.
• Leptospiróza.
• Chlamydia.
• meningokoková infekcia.
• Hemofilná infekcia
• Brucelóza.
• Legionelóza.

Trieda baktérií Gram+ zahŕňa nasledujúce mikroorganizmy:

• Stafylokok.
• Streptococcus.
• Klostrídie (pôvodcovia botulizmu a tetanu).
• Listeria.
• Difterická palica.

Diagnóza bakteriálnych infekcií

Pri liečbe bakteriálnych infekcií zohráva dôležitú úlohu správna a včasná diagnostika. Ochorenie je možné presne určiť až po rozbore, ale už podľa charakteristických symptómov ho možno podozrievať.

Baktérie a vírusy: vlastnosti baktérií a rozdiely v infekciách

Najčastejšie sa človek stretáva s akútnymi respiračnými ochoreniami. Kašeľ, nádcha, horúčka a bolesť hrdla sú spravidla spôsobené baktériami a vírusmi. A hoci sa v určitých štádiách ochorenia môžu prejaviť rovnako, ich terapia bude predsa len radikálne odlišná.

Baktérie a vírusy sa v ľudskom tele správajú odlišne:

• Baktérie sú plnohodnotné živé organizmy, dostatočne veľké (do 5 mikrónov), schopné rozmnožovania vo vhodnom prostredí (na slizniciach, koži, v ranách). Patogénne mikróby vylučujú jedy, ktoré vedú k intoxikácii. Tie isté baktérie môžu spôsobiť infekcie rôznej lokalizácie. Napríklad zlatý stafylokok postihuje kožu, sliznice a môže viesť k otrave krvi.
• Vírusy sú nebunkové infekčné agens, ktoré sa môžu rozmnožovať iba vo vnútri živej bunky a vo vonkajšom prostredí sa neprejavujú ako živé organizmy. Vírusy sú zároveň vždy vysoko špecializované a môžu infikovať len špecifický typ bunky. Napríklad vírusy hepatitídy môžu infikovať iba pečeň. Vírusy sú oveľa menšie ako baktérie, ich veľkosť nepresahuje 300 nm.

Dnes boli vyvinuté účinné lieky proti baktériám -. Tieto lieky však nepôsobia na vírusy, navyše podľa Svetovej zdravotníckej organizácie antibakteriálna liečba ARVI zhoršuje stav pacienta.

Príznaky bakteriálnych infekcií

Najčastejšie sa sezónne infekcie dýchacích ciest vyvíjajú pod vplyvom baktérií a vírusov podľa nasledujúcej schémy:

• Prvých 4-5 dní sa prejavuje vírusová infekcia.
• Na 4.-5. deň, ak neboli dodržané pravidlá na liečbu akútnych respiračných vírusových infekcií, sa pripojí bakteriálna lézia.

Príznaky bakteriálnej infekcie v tomto prípade budú:

• Zhoršenie stavu pacienta po zlepšení.
• Vysoká teplota (38°C a viac).
• Silná bolesť na hrudníku (príznak rozvoja pneumónie).
• Zmena farby hlienu - zelenkastý, biely alebo žltkastý výtok z nosa a vo vykašliavanom spúte.
• Vyrážka na koži.

Ak je možné liečiť bez účasti lekára, keďže vírusová infekcia sama vymizne bez komplikácií do 4-7 dní, potom choroby spôsobené patogénnymi baktériami musia konzultovať s terapeutom alebo pediatrom.

Iné bakteriálne infekcie sú charakterizované nasledujúcimi príznakmi:

• Všeobecné zhoršenie.
• Výrazný zápalový proces - bolesť v postihnutej oblasti, hyperémia, horúčka.
• Hnisanie.

Spôsoby prenosu bakteriálnych infekcií

Škodlivé baktérie vstupujú do ľudského tela mnohými spôsobmi. Najbežnejšie spôsoby infekcie:

• Vo vzduchu.

Baktérie sa nachádzajú vo vydychovanom vzduchu, spúte pacienta, šíria sa kašľom, kýchaním a dokonca aj rozprávaním. Táto cesta prenosu je typická pre infekcie dýchacích ciest, najmä čierny kašeľ, záškrt, šarlach.

• Kontaktná domácnosť.

Mikróby sa k človeku dostávajú cez riad, kľučky dverí, povrchy nábytku, uteráky, telefóny, hračky a iné. Tiež živé baktérie a bakteriálne spóry môžu zostať v prachu dlhú dobu. Takto sa prenáša tuberkulóza, záškrt, úplavica, choroby spôsobené aureus a iné druhy zlatého stafylokoka.

• Potravinové (fekálne-orálne).

Baktérie sa do tela dostávajú kontaminovanou potravou alebo vodou. Cesta prenosu je charakteristická pre gastrointestinálne infekcie, najmä týfus, choleru, úplavicu.

• Sexuálne.

Infekcia sa vyskytuje počas pohlavného styku, takto sa prenášajú STI, vrátane syfilisu a kvapavky.

• Vertikálne.

Baktéria sa dostane do plodu počas tehotenstva alebo pôrodu. Takže dieťa sa môže nakaziť tuberkulózou, syfilisom, leptospirózou.

Hlboké rany sú nebezpečné pre rozvoj infekcií – práve tu sa aktívne množia anaeróbne baktérie vrátane tetanového bacilu. Ľudia s oslabeným imunitným systémom sú tiež náchylnejší na bakteriálnu infekciu.

Ak máte podozrenie na prítomnosť patogénnych baktérií, lekár môže ponúknuť nasledujúce diagnostické možnosti:

• Natierať sa na flóru.

Pri podozrení na infekciu dýchacích ciest sa odoberá zo slizníc nosa a hrdla. Analýza je populárna aj pri zisťovaní sexuálne prenosných infekcií. V tomto prípade sa materiál odoberá z vagíny, viscerálneho kanála, močovej trubice.

• Bakteriologická kultúra.

Od náteru sa líši tým, že odobratý biomateriál sa neskúma okamžite, ale umiestni sa do prostredia priaznivého pre reprodukciu baktérií. Po niekoľkých dňoch alebo týždňoch, v závislosti od údajného patogénu, sa vyhodnotí výsledok – ak sa v biomateriáli nachádzali škodlivé baktérie, prerastú do kolónie. Bakposev je tiež dobrý v tom, že počas analýzy sa určuje nielen patogén, ale aj jeho množstvo, ako aj citlivosť mikróbov na antibiotiká.

• Krvný test.

Bakteriálna infekcia sa dá zistiť prítomnosťou protilátok, antigénov v krvi a podľa vzorca leukocytov.

Biomateriál sa dnes často vyšetruje pomocou PCR (polymerázová reťazová reakcia), pri ktorej sa dá zistiť infekcia aj pri malom počte mikróbov.

Pozitívny test a bakteriálne infekcie

Keďže mnohé baktérie sú oportúnne a zároveň žijú v tele, na slizniciach a pokožke väčšiny populácie, výsledky analýzy musia byť schopné správne interpretovať. Treba mať na pamäti, že samotná prítomnosť baktérií u človeka nie je znakom bakteriálnej infekcie a nie je dôvodom na začatie liečby. Napríklad norma pre Staphylococcus aureus je 103–104. S týmito indikátormi nie je potrebná žiadna terapia. Navyše, keďže mikroflóra každej osoby je individuálna, aj keď sú hodnoty vyššie, ale nebudú existovať žiadne príznaky choroby, ukazovatele možno považovať za normálne.

Ak sa vyskytnú príznaky infekcie, je predpísaná analýza na rôzne typy baktérií:

• Necítiť sa dobre.
• Hnisavý výtok.
• Zápalový proces.
• Zelenkastý, biely alebo žltý hlien z nosa a vo vykašliavanom spúte.

Pozitívna analýza baktérií pri absencii symptómov sa odoberá na kontrolu, ak sa mikróby zistia u ľudí z rizikových skupín: tehotné ženy, deti, ľudia v pooperačnom období, pacienti so zníženou imunitou a sprievodnými ochoreniami. V tomto prípade sa odporúča vykonať niekoľko testov, aby ste videli dynamiku rastu kolónie. Ak sa hodnoty nemenia, potom je imunitný systém schopný kontrolovať rozmnožovanie baktérií.

Baktérie v nazofarynxe

Baktérie v nazofarynxe môžu spôsobiť infekcie dýchacích ciest. Najmä sú príčinou tonzilitídy, bakteriálnej tonzilitídy a faryngitídy, ako aj sinusitídy. Beh infekcie môže spôsobiť veľa nepríjemností, chronické zápaly, pretrvávajúce nádchy, bolesti hlavy a ďalšie. Takéto ochorenia sú obzvlášť nebezpečné, pretože škodlivé baktérie môžu zostúpiť cez dýchacie cesty a postihnúť pľúca - spôsobiť zápal pľúc.

baktérie v moči

V ideálnom prípade by to bol moč, ktorý by nemal obsahovať rôzne mikroorganizmy. Prítomnosť baktérií v moči môže naznačovať nesprávne vykonaný rozbor (pri ktorom sa mikróby dostali do materiálu z povrchu kože a slizníc), v takom prípade lekár žiada o opätovné vyšetrenie. Ak sa výsledok potvrdí a indikátor prekročí 104 CFU / ml, bakteriúria (baktérie v moči) indikuje takéto ochorenia:

• Poškodenie obličiek, najmä pyelonefritída.
• Cystitída.
• Uretritída.
• Zápalový proces v močovom kanáli, napríklad v dôsledku jeho zablokovania kameňom. Pozorované pri urolitiáze.
• Prostatitída alebo adenóm prostaty.

V niektorých prípadoch sa baktérie v moči nachádzajú pri ochoreniach, ktoré nie sú spojené s lokálnou infekciou. Pozitívna analýza môže byť s diabetes mellitus, ako aj s generalizovanou léziou - sepsou.

Normálne je gastrointestinálny trakt obývaný kolóniami rôznych baktérií. Ide najmä o:

• Bifidobaktérie.
• Baktérie mliečneho kvasenia (laktobacily).
• Enterokoky.
• Clostridia.
• Streptokoky.
• Stafylokoky.
• Escherichia coli.

Úlohou baktérií, ktoré tvoria normálnu mikroflóru, je chrániť črevá pred infekciami a zabezpečiť normálne trávenie. Preto sa biomateriál z čreva často skúma práve kvôli podozreniu na dysbakteriózu, a nie na prítomnosť patogénnych mikroorganizmov.

Niektoré patogénne baktérie však môžu spôsobiť vážne ochorenia, a to pri vstupe do gastrointestinálneho traktu. Medzi tieto choroby:

• Salmonelóza.
• Cholera.
• Botulizmus.
• Dyzentéria.

baktérie na koži

Na koži, ako aj na slizniciach nosohltanu, v črevách a pohlavných orgánoch sa normálne nastolí rovnováha mikroflóry. Žijú tu baktérie - viac ako 100 druhov, medzi ktorými sa často vyskytujú epidermálne a Staphylococcus aureus, streptokoky. So zníženou imunitou, a najmä u detí, môžu vyvolať kožné lézie, spôsobiť hnisavosť, vriedky a karbunky, streptodermu, panaritium a iné choroby.

V dospievaní vedie aktívna reprodukcia baktérií k akné a akné.

Hlavným nebezpečenstvom mikróbov na koži je možnosť ich vstupu do krvného obehu, rany a iné poškodenia epidermy. V tomto prípade môžu neškodné mikroorganizmy na koži spôsobiť vážne ochorenie, dokonca spôsobiť sepsu.

Choroby spôsobené baktériami

Baktérie sú príčinou infekcií v celom tele. Ovplyvňujú dýchacie cesty, spôsobujú zápalové procesy na koži, spôsobujú ochorenia čriev a urogenitálneho systému.

Choroby dýchacích ciest a pľúc

Angína

Angína je akútna lézia mandlí. Ochorenie je typické pre detský vek.

Patogén:

• Streptokoky, zriedkavo stafylokoky a iné formy baktérií.

Typické príznaky:

• zápal krčných mandlí s belavým povlakom na nich, bolesti pri prehĺtaní, chrapot, vysoké horúčky, bez nádchy.

Riziko ochorenia:

• ak sa bolesť hrdla nelieči dostatočne, komplikáciou sa môže stať reumatoidná choroba srdca – krvou sa šíria škodlivé baktérie a vedú k poruchám srdcových chlopní. V dôsledku toho sa môže vyvinúť srdcové zlyhanie.

Čierny kašeľ je nebezpečné infekčné ochorenie, ktoré postihuje najmä deti. Vysoko nákazlivá baktéria sa prenáša vzdušnými kvapôčkami, preto bez dostatočnej úrovne imunizácie obyvateľstva ľahko vznikajú epidémie.

Patogén:

• Bordetella pertussis.

Typické príznaky:

• ochorenie najskôr prebieha ako obyčajná nádcha, neskôr sa objaví charakteristický záchvatovitý štekavý kašeľ, ktorý nemusí ustúpiť do 2 mesiacov, po záchvate môže dieťa vracať.

Riziko ochorenia:

• Čierny kašeľ je najnebezpečnejší pre deti prvého roku života, pretože môže spôsobiť zástavu dýchania a smrť. Typickými komplikáciami sú zápal pľúc, bronchitída, falošná krupica. Pri ťažkých záchvatoch kašľa je extrémne zriedkavé, že sa vyskytne mozgové krvácanie alebo pneumotorax.

Zápal pľúc

Zápal pľúc môžu spôsobiť baktérie a vírusy, ale aj niektoré plesne. Po chrípke sa môže vyvinúť bakteriálny zápal pľúc, najčastejšia komplikácia vírusových infekcií dýchacích ciest. Taktiež množenie baktérií v pľúcach je typické pre ležiacich pacientov, starších ľudí, pacientov s chronickými pľúcnymi ochoreniami a poruchami dýchania, s dehydratáciou.

Patogén:

• Stafylokoky, pneumokoky, Pseudomonas aeruginosa a iné.

Typické príznaky:

• silná horúčka (do 39 °C a viac), kašeľ s hojným vlhkým zelenkastým alebo žltkastým hlienom, bolesť na hrudníku, dýchavičnosť, pocit nedostatku vzduchu.

Riziko ochorenia:

• závisí od patogénu. Pri nedostatočnej liečbe je možná zástava dýchania a smrť.

Tuberkulóza

Tuberkulóza je jednou z najnebezpečnejších pľúcnych chorôb, ktoré sa ťažko liečia. V Rusku je tuberkulóza od roku 2004 spoločensky významnou chorobou, keďže počet nakazených je oveľa vyšší ako vo vyspelých krajinách. Ešte v roku 2013 bolo zaznamenaných až 54 prípadov nákazy na 100 000 ľudí.

Patogén:

• mycobacterium, Kochov bacil.

Typické príznaky:

• choroba sa nemusí prejaviť dlho, potom sa objaví kašeľ, celková nevoľnosť, človek schudne, mesiac alebo dlhšie sa pozoruje subfebrilná teplota (37-38 ° C), bolestivé sčervenanie. Neskôr sa objaví hemoptýza a silná bolesť.

Riziko ochorenia:

• vlastnosti baktérií, ktoré spôsobujú tuberkulózu, je vývoj rezistencie na antibiotiká. Preto sa infekcia ťažko lieči a môže viesť k smrti alebo invalidite. Častými komplikáciami sú srdcové choroby.

Záškrt je infekčné ochorenie, ktoré v 90% prípadov postihuje horné dýchacie cesty. Záškrt je nebezpečný najmä pre malé deti.

Patogén:

• Corynebacterium diphtheriae (Lefflerov bacil).

Typické príznaky:

• bolesť pri prehĺtaní, hyperémia mandlí a špecifické biele filmy na nich, opuchnuté lymfatické uzliny, dýchavičnosť, vysoká horúčka, celková intoxikácia tela.

Riziko ochorenia:

• Bez včasnej liečby je záškrt smrteľný. Bakteriálna bunka je schopná produkovať exotoxín, takže chorý môže zomrieť na otravu, pri ktorej je postihnuté srdce a nervový systém.

Črevné infekcie

salmonelóza

Salmonelóza je jednou z najčastejších črevných infekcií, ktorá sa môže vyskytovať v rôznych formách. Niekedy baktérie spôsobujú vážne lézie, ale sú chvíle, keď je ochorenie mierne alebo nemá žiadne príznaky.

Patogén:

• Salmonella.

Typické príznaky:

• vysoká teplota (až 38-39 ° C), zimnica, bolesť brucha, vracanie, hnačka, ťažká intoxikácia tela, pri ktorej človek prudko oslabuje.

Riziko ochorenia:

• V závislosti od formy priebehu môžu pri ťažkých infekciách bakteriálne toxíny viesť k zlyhaniu obličiek alebo zápalu pobrušnice. Deťom hrozí dehydratácia.

Dyzentéria

Dyzentéria je črevná infekcia, ktorá postihuje ľudí všetkých vekových skupín. Najčastejšie zaznamenané v letnom horúcom období.

Patogén:

• 4 druhy baktérií Shigella.

Typické príznaky:

• Riedka stolica tmavozelenej farby s nečistotami krvi a hnisu, nevoľnosť, bolesti hlavy, strata chuti do jedla.

Riziko ochorenia:

• dehydratácia, ktorá vedie k pripojeniu rôznych zápalov, ako aj k intoxikácii tela. Pri správnej liečbe, dobrej imunite a dostatočnom príjme tekutín sa život baktérií Shigella zastaví za 7-10 dní. V opačnom prípade je možná vážna komplikácia - perforácia čreva.

Kvapavka

Kvapavka sa prenáša výlučne sexuálnym kontaktom, no v ojedinelých prípadoch môže dôjsť k prenosu infekcie z matky na dieťa počas pôrodu (u bábätka sa rozvinie zápal spojiviek). Baktérie, ktoré spôsobujú kvapavku, môžu rásť v konečníku alebo hrdle, ale najčastejšie postihujú pohlavné orgány.

Patogén:

• Gonokoka.

Typické príznaky:

• možný asymptomatický priebeh ochorenia: u mužov v 20%, u žien - viac ako 50%. V akútnej forme sú bolesti pri močení, bielo-žltý výtok z penisu a vagíny, pálenie a svrbenie.

Riziko ochorenia:

• Ak sa infekcia nelieči, môže spôsobiť neplodnosť a môže tiež poškodiť kožu, kĺby, kardiovaskulárny systém, pečeň a mozog.

syfilis

Syfilis sa vyznačuje pomalou progresiou, príznaky sa objavujú postupne a nerozvíjajú sa rýchlo. Charakteristickým priebehom ochorenia je striedanie exacerbácií a remisií. Infekcia v domácnosti, spochybňujú mnohí lekári, v drvivej väčšine prípadov sa baktérie prenášajú na človeka sexuálne.

Patogén:

• Bledý treponém.

Typické príznaky:

• v prvej fáze sa na genitáliách objaví vred, ktorý sa sám vylieči za 1-1,5 mesiaca, pozoruje sa zvýšenie lymfatických uzlín. Po 1-3 mesiacoch sa po celom tele objaví bledá vyrážka, pacient sa cíti slabý, môže stúpať teplota, príznaky pripomínajú chrípku.

Riziko ochorenia:

• patogénne baktérie nakoniec vedú k rozvoju terciárneho syfilisu (30% všetkých infikovaných), ktorý postihuje aortu, mozog a chrbát, mozog, kosti a svaly. Možno vývoj poškodenia nervového systému - neurosyfilis.

Chlamydia

Chlamýdie je pohlavne prenosná infekcia, ktorá je často asymptomatická. Okrem toho je ťažké zistiť patogénne baktérie, na diagnostiku je predpísaná analýza PCR.

Patogén:

• Chlamydia.

Typické príznaky:

• v akútnej forme sa pozoruje výtok z pohlavných orgánov (zvyčajne priehľadný), bolesť pri močení, výtok krvi.

Riziko ochorenia:

• u mužov - zápal nadsemenníka, u žien - zápal maternice a príveskov, neplodnosť, Reiterov syndróm (zápal močovej trubice).

Meningokoková infekcia

Meningokoková infekcia je skupina ochorení spôsobených jedným patogénom, ktoré sa však vyskytujú v rôznych formách. Osoba môže byť asymptomatickým nosičom baktérie a v iných prípadoch mikrób spôsobuje generalizovanú infekciu vedúcu k smrti.

Patogén:

• Meningokok.

Typické príznaky:

• sa líšia v závislosti od závažnosti ochorenia. Infekcia sa môže prejaviť miernym prechladnutím, v závažných prípadoch sa rozvinie meningokokémia, charakterizovaná akútnym nástupom ochorenia, výskytom červenej vyrážky (nezmizne tlakom), stúpa teplota, pozoruje sa zmätenosť.

Riziko ochorenia:

• v ťažkej forme vzniká nekróza tkaniva, je možná gangréna prstov a končatín a poškodenie mozgu. S rozvojom infekčno-toxického šoku rýchlo nastáva smrť.

Tetanus

Tetanus je nebezpečná infekcia, ktorá sa vyvíja v ranách na koži. Pôvodca tvorí spóry baktérií, v podobe ktorých sa nachádza vo vonkajšom prostredí. Keď sa dostane do rany, rýchlo vyklíči. Preto každé vážne zranenie vyžaduje prevenciu infekcie - zavedenie tetanového toxoidu.

Patogén:

• Tetanová tyčinka.

Typické príznaky:

• tetanus postihuje centrálnu nervovú sústavu, najprv sa prejavuje tonickým napätím čeľustných svalov (človek ťažko hovorí, otvára ústa), neskôr sa šíri na celé telo, pacient sa vyklenuje hypertonusom svalov, a na konci sa vyvinie respiračné zlyhanie.

Riziko ochorenia:

• hlavným nebezpečenstvom je toxín, ktorý baktéria vylučuje, je to on, kto vedie k závažným symptómom. V dôsledku otravy dochádza k tonickému napätiu všetkých svalov, vrátane bránice a medzirebrových svalov, v dôsledku čoho človek nemôže dýchať a zomiera na hypoxiu.

Liečba bakteriálnych ochorení

Akákoľvek bakteriálna infekcia potrebuje plánovanú liečbu, pretože baktérie môžu spôsobiť vážne poškodenie tela. Iba lekár zvolí vhodný liečebný režim, ktorý závisí nielen od typu ochorenia, ale aj od závažnosti priebehu.

Antibiotiká

Antibiotiká sa považujú za základ liečby všetkých infekcií spôsobených škodlivými baktériami. Od objavu penicilínu v 20. rokoch minulého storočia sa mnohé choroby posunuli zo smrteľných na liečiteľné. Znížil sa počet komplikácií po operáciách, na ktoré zomrel každý štvrtý človek, zostali nebezpečným ochorením len pre ľudí z rizikových skupín.

Moderné antibiotiká možno rozdeliť do dvoch skupín:

• Baktericídne - ničia patogénne baktérie.
• Bakteriostatické - spomaľujú rast, zastavujú reprodukciu baktérií.

Prvé majú výraznejší účinok, ale práve lieky z druhej skupiny sa predpisujú častejšie, pretože spravidla spôsobujú menej komplikácií.

Je tiež obvyklé rozdeliť lieky podľa spektra účinku:

• Na ničenie rôznych druhov baktérií sa používajú širokospektrálne antibiotiká (penicilíny, tetracyklíny, makrolidy). Sú účinné v prípade, keď je potrebné urýchlene začať liečbu, ešte pred testami. Penicilíny sa najčastejšie predpisujú na respiračné bakteriálne infekcie.
• Antibiotiká, ktoré sú aktívne proti obmedzenému počtu bakteriálnych druhov (často predpisované na tuberkulózu a iné špecifické infekcie).

Akékoľvek antibiotiká sa musia užívať v kurze, pretože ak sa liečba preruší, zostávajúce živé baktérie rýchlo obnovia kolóniu.

Problémy pri užívaní antibiotík

Napriek rozšírenému používaniu antibiotík dnes lekári hľadajú alternatívne lieky na liečbu bakteriálnych infekcií. Je to spôsobené niekoľkými významnými nevýhodami týchto liekov:

• Vývoj rezistencie u baktérií.

Mnohé mikroorganizmy majú vyvinuté obranné mechanizmy proti liekom a používanie klasických antibiotík je už neúčinné. Napríklad penicilíny prvej generácie, ktoré aktívne bojovali proti stafylokokom a streptokokom, sa dnes nepoužívajú. Staphylococcus aureus sa naučil syntetizovať enzým penicilinázu, ktorý ničí antibiotikum. Mimoriadne nebezpečné sú nové kmene baktérií, ktoré si vyvinuli odolnosť voči najnovšej generácii liekov – takzvané superbugy. Najznámejší z nich je Staphylococcus aureus rezistentný na meticilín. Tiež Pseudomonas aeruginosa a enterokoky si rýchlo vyvinú rezistenciu.

• Použitie širokospektrálnych antibiotík vedie k dysbakterióze.

Po takejto liečbe je výrazne narušená rovnováha mikroflóry, často vznikajú komplikácie, organizmus je oslabený nielen chorobou, ale aj pôsobením liekov. Užívanie liekov je obmedzené u určitých skupín obyvateľstva: tehotné ženy, deti, pacienti s poškodením pečene a obličiek a iné kategórie.

bakteriofágy

Alternatívou k antibiotikám môžu byť bakteriofágy, vírusy, ktoré zabíjajú špecifickú triedu baktérií. Medzi výhody takýchto liekov patria:

• Nízka pravdepodobnosť vzniku rezistencie, keďže bakteriofágy sú organizmy, ktoré žijú na Zemi niekoľko miliárd rokov a naďalej infikujú bakteriálne bunky.
• Neporušujú mikroflóru, pretože ide o špecializované lieky - účinné iba vo vzťahu k určitému typu mikroorganizmov.
• Môžu ho používať ohrození ľudia.

Prípravky s obsahom bakteriofágov sú už dnes dostupné v lekárňach. Ale napriek tomu takáto terapia prehráva s antibiotikami. Mnohé ochorenia vyžadujú okamžitú liečbu, čo znamená, že sú potrebné širokospektrálne lieky, zatiaľ čo bakteriofágy sú vysoko špecializované - možno ich predpísať až po zistení patogénu. V súčasnosti známe vírusy navyše nie sú schopné zničiť taký veľký zoznam patogénnych baktérií ako antibiotiká.

Iné liečby

WHO neodporúča používanie antibiotík pri všetkých typoch bakteriálnych infekcií. V prípade, že mikrób nemá vysokú patogenitu a choroba prebieha bez komplikácií, postačuje symptomatická liečba - použitie antipyretiká, lieky proti bolesti, vitamínové komplexy, nadmerné pitie a iné. Často môže samotný imunitný systém potlačiť reprodukciu kolónie patogénnych mikroorganizmov. V tomto prípade však musí byť pacient pod dohľadom lekára, ktorý rozhodne o vhodnosti konkrétneho spôsobu terapie.

Proti mnohým smrteľným bakteriálnym infekciám boli vyvinuté účinné vakcíny. Očkovanie sa odporúča pri nasledujúcich ochoreniach:

• Tuberkulóza.
• Hemofilná infekcia.
• Pneumokoková infekcia.
• Záškrt (používa sa toxoid - vakcína, ktorá pomáha vytvárať protilátky proti toxínu baktérie).
• Tetanus (používa sa toxoid).

Baktérie, výživa a trávenie

Samotné živé baktérie v potravinách dokážu obnoviť črevnú mikroflóru, pomôcť tráviacemu traktu a zbaviť sa toxínov. Iní, naopak, vstupujú do tráviaceho traktu s jedlom, spôsobujú nebezpečné infekcie a vážne otravy.

• Patogénne baktérie sa často množia vo výrobkoch s porušením pravidiel skladovania. A nebezpečné sú tu najmä rozmnožovacie anaeróbne baktérie, ktoré ľahko zvyšujú svoj počet aj v tovare v uzavretých obaloch a konzervách.
• Ďalším spôsobom kontaminácie potravín sú neumyté ruky alebo pomôcky (nože, dosky na krájanie atď.). Preto je ľahké dostať otravu jedlom po pouličnom jedle, ktoré bolo pripravené bez dodržiavania hygienických noriem.
• Nedostatočná tepelná úprava alebo jej absencia tiež zvyšuje pravdepodobnosť rozmnožovania rôznych patogénnych foriem baktérií.

Lieky so živými baktériami

Prípravky s prospešnými živými baktériami často odporúčajú odborníci na výživu pri rôznych poruchách gastrointestinálneho traktu. Pomáhajú pri nadúvaní, plynatosti, ťažkostiach, zlom trávení potravy, častých otravách.

V prípade, že je dysbakterióza závažná, lekár môže odporučiť priebeh liekov na obnovenie mikroflóry.

• Probiotiká sú produkty, ktoré obsahujú živé prospešné baktérie.

Liečivo je dostupné v kapsulách s plášťom, ktorý chráni kolónie mikroorganizmov a pomáha ich dopraviť do čriev v živej forme.

• Prebiotiká sú sacharidové prípravky, ktoré obsahujú živiny pre prospešné baktérie.

Takéto lieky sú predpísané, ak sú črevá obývané bifidom a laktobacilom, ale ich kolónie nie sú dostatočne veľké.

Baktérie mliečneho kvasenia sú rozsiahlou skupinou mikroorganizmov, ktoré sú schopné spracovať glukózu za uvoľnenia kyseliny mliečnej. V skutočnosti to znamená, že práve tieto mikróby sa podieľajú na procese fermentácie mlieka – s ich pomocou vznikajú všetky fermentované mliečne výrobky. Jedlo sa dlhšie nekazí práve vďaka baktériám mliečneho kvasenia – kyslé prostredie, ktoré vytvárajú, bráni rastu patogénov. Vykazujú rovnaké ochranné funkcie v ľudskom čreve.

Hlavné produkty, v ktorých sú prítomné baktérie mliečneho kvasenia:

• Jogurt bez prísad.
• Štartovacie kultúry, kefír a iné fermentované mliečne nápoje.
• acidofilné mlieko.
• Tvrdé syry.
• kyslá kapusta.

Tabuľky hlavných baktérií

Patogénne baktérie

Baktérie v tabuľke sú prezentované hlavnými typmi mikróbov, ktoré môžu spôsobiť ochorenie. Mnohé z nich však zahŕňajú aj nepatogénne alebo oportúnne baktérie.

názov	baktérie	Typ dychu		Choroby spôsobené baktériami
Stafylokoky		Fakultatívne anaeróby		Najviac provokuje Staphylococcus aureus hnisavé ochorenia. Vrátane: kožných lézií, pneumónie, sepsy. Staphylococcus epidermidis spôsobuje hnisavé komplikácie v pooperačnom období a saprofytické - cystitídu a uretritídu (baktérie sa nachádzajú v moči).
streptokoky		Fakultatívne anaeróby		Šarlach, reumatizmus (akútna reumatická horúčka), tonzilitída, faryngitída, zápal pľúc, endokarditída, meningitída, absces.
Clostridia		anaeróbne baktérie		Baktérie môžu byť súčasťou zdravej mikroflóry. Niektoré druhy sú zároveň schopné vylučovať najsilnejší známy jed – exotoxín botulotoxín. Klostrídie sú pôvodcami tetanu, plynatej gangrény a botulizmu.
		Aeróby, fakultatívne anaeróby		Niektoré druhy baktérií spôsobujú antrax a črevné infekcie. Do rodu patrí aj Escherichia coli – zástupca zdravej mikroflóry.
Enterokoky		Fakultatívne anaeróby		Infekcie močových ciest, endokarditída, meningitída, sepsa.

Užitočné baktérie

Tabuľka baktérií predstavuje typy mikróbov, ktoré sú pre človeka životne dôležité.

názov	tvar baktérií	Typ dychu	Výhody pre telo
bifidobaktérie		Anaeróby	Ľudské baktérie, ktoré sú súčasťou črevnej a vaginálnej mikroflóry, pomáhajú normalizovať trávenie (lieky s bifidobaktériami sú predpísané na hnačku), asimilujú vitamíny. Zvláštnosťou baktérií je, že zabraňujú reprodukcii stafylokokov, shigella, huby Candida.
	Koky, tyčinky	Aeróby vyžadujúce zníženú koncentráciu kyslíka (mikroaerofilné baktérie)	Skupina baktérií, ktoré spája jedna charakteristika – schopnosť vyvolať mliečne kvasenie. Používajú sa v potravinárskom priemysle, sú súčasťou probiotík.
Streptomycetes	Baktérie môžu vytvárať vlákna podobné hubovému mycéliu		Mikroorganizmy žijú v pôde a morskej vode. Baktérie zohrávajú dôležitú úlohu vo farmakológii. Používané ľuďmi na výrobu antibiotík: streptomycín, erytromycín, tetracyklín, vankomycín. Najmä streptomycín je už dlho hlavným liekom proti tuberkulóze. Používa sa aj na výrobu protiplesňových (nystatín) a protirakovinových (daunorubicín) liečiv.

Moderná biotechnológia je založená na mnohých vedách: genetika, mikrobiológia, biochémia, prírodné vedy. Hlavným predmetom ich štúdia sú baktérie a mikroorganizmy. Práve využitie baktérií rieši mnohé problémy v biotechnológiách. V súčasnosti je rozsah ich použitia v ľudskom živote taký široký a rôznorodý, že neoceniteľne prispieva k rozvoju takých odvetví, ako sú:

• medicína a zdravotná starostlivosť;
• chov zvierat;
• pestovanie plodín;
• rybí priemysel;
• potravinársky priemysel;
• baníctvo a energetika;
• ťažký a ľahký priemysel;
• septik;
• ekológia.

Oblasť použitia baktérií vo farmakológii a medicíne je taká široká a významná, že ich úloha pri liečbe mnohých chorôb u ľudí je jednoducho neoceniteľná. V našom živote sú nevyhnutné pri tvorbe krvných náhrad, antibiotík, aminokyselín, enzýmov, antivírusových a protirakovinových liekov, vzoriek DNA na diagnostiku, hormonálnych liekov.

Vedci neoceniteľne prispeli k medicíne tým, že identifikovali gén zodpovedný za hormón inzulín. Jeho implantáciou do baktérií coli získali produkciu inzulínu, čím zachránili životy mnohým pacientom. Japonskí vedci objavili baktérie, ktoré vylučujú látku, ktorá ničí plak, čím zabraňujú vzniku kazu u ľudí.

Z termofilných baktérií je odvodený gén, ktorý kóduje enzýmy, ktoré sú cenné vo vedeckom výskume, pretože sú necitlivé na vysoké teploty. Pri výrobe vitamínov v medicíne sa využíva mikroorganizmus Clostridium, pričom sa získava riboflavín, ktorý zohráva významnú úlohu pre zdravie človeka.

Schopnosť baktérií produkovať antibakteriálne látky sa využila na vytvorenie antibiotík, čím sa vyriešil problém liečby mnohých infekčných chorôb, čím sa zachránil život nejednému človeku.

Vo farmakológii je bez mikroorganizmov nemožná aj tvorba liečiv a syntetických vakcín, ktoré zahŕňajú imunoregulátory, alkaloidy, nukleotidy a enzýmy.

chov zvierat

Na zvýšenie prírastku hmotnosti a zvýšenie rýchlosti rastu mladých jedincov sa používajú proteínovo-vitamínové doplnky, enzýmy, ich producentmi sú fotosyntetické baktérie. Tým sa znižuje spotreba krmiva a zvyšuje sa produktivita. Pri výrobe siláže sa používajú E.coli commune, Lactis aerogenes, čo sú mikroorganizmy kyseliny mliečnej. Esenciálna aminokyselina lyzín, používaná ako potravinová prísada pri chove zvierat, sa vyrába z baktérií ako Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp a Escherichia coli.

Použitie baktérií je bežné pri vytváraní vysoko produktívnych plemien, rastových hormónov a transplantácii oplodnenej bunky. Prípravky vytvorené na báze Bac. subtilis a Bac. Licheniformis sa používajú vo veterinárnej medicíne pri liečbe mnohých chorôb.

Poľnohospodársky priemysel

Používanie pesticídov a hnojív v poľnohospodárskom sektore vedie k negatívnemu vplyvu na pôdnu mikroflóru. Na ničenie škodlivých látok sa používajú aeróbne a anaeróbne baktérie.

Použitie bakteriálnych hnojív pomáha zvyšovať výnosy. Bakteriálne prípravky zadržiavajúce dusík sa získavajú z buniek Klebsiella a Chromatium. To umožňuje rastlinám absorbovať dusík obsiahnutý vo vzduchu. Fosfobakterín sa získava z Bacillus megathrtium, ktorý zvyšuje obsah fosforu v pôde a dusíka v zelenej hmote. Ako bioochrana rastlín pred rôznymi škodcami boli vyvinuté mikrobiologické prípravky na báze baktérií, ktoré neškodia človeku.

Rybársky priemysel

Biotechnológie používané v rybích farmách umožňujú vytvárať plemená rýb, ktoré sú odolné voči mnohým chorobám a plemená s vysokou rýchlosťou rastu. Z baktérií produkovaných v rybárskom priemysle sa vyrábajú aj kŕmne prísady, enzýmy a lieky.

potravinársky priemysel

Široké využitie biotechnológií vo fermentačnom a potravinárskom priemysle. Použitie baktérií mliečneho kvasenia pri výrobe kefírov, koumiss a fermentovaných mliečnych výrobkov zlepšuje ich chuť a stráviteľnosť. Dosahuje sa to tým, že vylučované enzýmy rozkladajú mliečny cukor na alkohol a oxid uhličitý. Na zlepšenie kvality cukrárskych výrobkov a zachovanie čerstvosti pekárenských výrobkov v potravinárskom priemysle sa používajú enzýmy vyrábané z Bac.subtilis.

Ťažba a spracovanie nerastov

Využitie biotechnológií v ťažobnom priemysle môže výrazne znížiť náklady a náklady na energiu. V hydrometalurgii sa teda využíva použitie litotrofných baktérií (Thiobacillus ferrooxidous), ktoré majú schopnosť oxidovať železo. Vplyvom bakteriálneho vylúhovania sa drahé kovy ťažia z nízkonosných hornín. Baktérie obsahujúce metán sa používajú na zvýšenie produkcie ropy. Pri ťažbe ropy bežným spôsobom sa z čriev nevyťaží viac ako polovica prírodných zásob a pomocou mikroorganizmov dochádza k efektívnejšiemu uvoľňovaniu zásob.

Ľahký a ťažký priemysel

Mikrobiologické lúhovanie sa využíva v starých baniach na výrobu zinku, niklu, medi, kobaltu. V ťažobnom priemysle sa bakteriálne sírany používajú na redukčné reakcie v starých baniach, pretože zvyšky kyseliny sírovej majú deštruktívny účinok na podpery, materiály a životné prostredie. Anaeróbne mikroorganizmy prispievajú k dôkladnému rozkladu organickej hmoty. Táto vlastnosť sa využíva na čistenie vody v hutníckom priemysle.

Človek používa baktérie pri výrobe vlny, umelej kože, textilných surovín, na voňavkárske a kozmetické účely.

Úprava odpadu a vody

Baktérie podieľajúce sa na rozklade sa používajú na čistenie septikov. Základom tejto metódy je, že mikroorganizmy sa živia odpadovými vodami. Táto metóda zabezpečuje odstránenie zápachu a dezinfekciu odpadových vôd. Mikroorganizmy používané v septikoch sa pestujú v laboratóriách. O výsledku ich pôsobenia rozhoduje rozklad organickej hmoty na jednoduché látky, ktoré sú pre životné prostredie neškodné. V závislosti od typu septiku sa vyberajú anaeróbne alebo aeróbne mikroorganizmy. Aeróbne mikroorganizmy sa okrem septikov využívajú v biofiltroch.

Mikroorganizmy sú potrebné aj na udržanie kvality vody v nádržiach a odtokoch, na čistenie znečisteného povrchu morí a oceánov od ropných produktov.

S rozvojom biotechnológií v našich životoch sa ľudstvo posunulo vpred takmer vo všetkých oblastiach svojej činnosti.

Baktérie sú jednobunkové nejadrové mikroorganizmy patriace do triedy prokaryotov. K dnešnému dňu existuje viac ako 10 tisíc študovaných druhov (predpokladá sa, že ich je asi milión), mnohé z nich sú patogénne a môžu spôsobovať rôzne choroby u ľudí, zvierat a rastlín.

Na ich rozmnožovanie je potrebné dostatočné množstvo kyslíka a optimálna vlhkosť. Baktérie sa líšia veľkosťou od desatín mikrónu po niekoľko mikrónov, podľa tvaru sa delia na guľovité (koky), tyčinkovité, vláknité (spirilla), vo forme zakrivených tyčiniek (vibrios).

Prvé organizmy, ktoré sa objavili pred miliardami rokov

(Baktérie a mikróby pod mikroskopom)

Baktérie zohrávajú na našej planéte veľmi dôležitú úlohu, sú dôležitým účastníkom akéhokoľvek biologického cyklu látok, základu pre existenciu všetkého života na Zemi. Väčšina organických aj anorganických zlúčenín sa pod vplyvom baktérií výrazne mení. Baktérie, ktoré sa objavili na našej planéte pred viac ako 3,5 miliardami rokov, stáli pri primárnych zdrojoch základne živej schránky planéty a dodnes aktívne spracúvajú neživé a živé organické látky a zapájajú výsledky metabolických procesov do biologického cyklu. .

(Štruktúra baktérie)

Saprofytické pôdne baktérie zohrávajú obrovskú úlohu v pôdotvornom procese, práve ony spracovávajú zvyšky rastlinných a živočíšnych organizmov a pomáhajú pri tvorbe humusu a humusu, ktoré zvyšujú jej úrodnosť. Najdôležitejšiu úlohu v procese zlepšovania úrodnosti pôdy zohrávajú symbiontové baktérie viažuce dusík, ktoré „žijú“ na koreňoch strukovín, vďaka ktorým sa pôda obohacuje o cenné zlúčeniny dusíka potrebné pre rast rastlín. Zachytávajú dusík zo vzduchu, viažu ho a vytvárajú zlúčeniny vo forme dostupnej pre rastliny.

Význam baktérií v kolobehu látok v prírode

Baktérie majú vynikajúce hygienické vlastnosti, odstraňujú nečistoty z odpadových vôd, rozkladajú organické látky a menia ich na neškodné anorganické látky. Jedinečné sinice, ktoré vznikli v prvotných moriach a oceánoch pred 2 miliardami rokov, boli schopné fotosyntézy, dodávali do prostredia molekulárny kyslík, a tak vytvorili zemskú atmosféru a vytvorili ozónovú vrstvu, ktorá chráni našu planétu pred škodlivými účinkami ultrafialového žiarenia. . Mnoho minerálov vzniklo počas mnohých tisícročí pôsobením vzduchu, teploty, vody a baktérií na biomasu.

Baktérie sú najbežnejšími organizmami na Zemi, vymedzujú hornú a dolnú hranicu biosféry, prenikajú všade a vyznačujú sa veľkou vytrvalosťou. Keby neexistovali baktérie, mŕtve živočíchy a rastliny by sa ďalej nespracovávali, ale jednoducho by sa hromadili v obrovských množstvách, bez nich by sa biologický cyklus stal nemožným a látky by sa nemohli opäť vrátiť do prírody.

Baktérie sú dôležitým článkom v trofických potravinových reťazcoch, pôsobia ako rozkladače, ukladajú zvyšky mŕtvych zvierat a rastlín, čím čistia Zem. Mnohé baktérie zohrávajú v tele cicavcov úlohu symbiontov a pomáhajú im rozkladať vlákninu, ktorú nie sú schopné stráviť. Životný proces baktérií je zdrojom vitamínu K a vitamínov skupiny B, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri normálnom fungovaní ich organizmov.

Užitočné a škodlivé baktérie

Veľké množstvo patogénnych baktérií môže spôsobiť veľké škody na zdraví ľudí, domácich zvierat a kultúrnych rastlín, a to spôsobiť také infekčné choroby, ako je úplavica, tuberkulóza, cholera, bronchitída, brucelóza a antrax (zvieratá), bakterióza (rastliny).

Existujú baktérie, ktoré prinášajú úžitok človeku a jeho ekonomickej činnosti. Ľudia sa naučili využívať baktérie v priemyselnej výrobe, vyrábali acetón, etyl a butylalkohol, kyselinu octovú, enzýmy, hormóny, vitamíny, antibiotiká, proteínové a vitamínové prípravky. Čistiaca sila baktérií sa využíva v čistiarňach vôd, na čistenie odpadových vôd a na premenu organických látok na neškodné anorganické látky. Moderné úspechy genetických inžinierov umožnili získať také lieky, ako je inzulín, interferón z baktérie Escherichia coli, kŕmne a potravinové bielkoviny z niektorých baktérií. V poľnohospodárstve sa používajú špeciálne bakteriálne hnojivá a pomocou baktérií farmári bojujú s rôznymi burinami a škodlivým hmyzom.

(Baktérie obľúbené jedlo ciliates papuče)

Baktérie sa podieľajú na procese činenia kože, sušenia tabakových listov, vyrába sa z nich hodváb, guma, kakao, káva, máča sa konope, plátno, lúhujú sa kovy. Podieľajú sa na procese výroby liekov, takých silných antibiotík, ako je tetracyklín a streptomycín. Bez baktérií mliečneho kvasenia, ktoré spôsobujú proces fermentácie, je proces prípravy takých mliečnych výrobkov, ako je jogurt, fermentované pečené mlieko, acidofil, kyslá smotana, maslo, kefír, jogurt, tvaroh, nemožný. Tiež baktérie mliečneho kvasenia sa podieľajú na procese morenia uhoriek, kyslej kapusty, silážovania krmiva.

Mikroorganizmy a ich metabolické produkty sú v súčasnosti široko používané v priemysle, poľnohospodárstve a medicíne.

História používania mikroorganizmov

Už v roku 1000 pred Kristom Rimania, Feničania a ľudia iných raných civilizácií získavali meď z banských vôd alebo vody presakujúcej cez rudné telesá. V 17. storočí Welsh v Anglicku (grófstvo Wales) a v XVIII storočí. Španieli v ložisku Rio Tinto použili tento proces „lúhovania“ na extrakciu medi z minerálov, ktoré ju obsahujú. Títo starí baníci ani netušili, že baktérie zohrávajú aktívnu úlohu v takýchto procesoch extrakcie kovov. V súčasnosti sa tento proces, známy ako bakteriálne lúhovanie, používa vo veľkom meradle na celom svete na extrakciu medi z chudobných rúd obsahujúcich tento a iné cenné kovy v malých množstvách. Na uvoľnenie uránu sa (aj keď v menšej miere) využíva aj biologické lúhovanie. Uskutočnilo sa množstvo štúdií o povahe organizmov zapojených do procesov lúhovania kovov, ich biochemických vlastnostiach a možnostiach aplikácie v tejto oblasti. Výsledky týchto štúdií ukazujú najmä to, že bakteriálne lúhovanie môže byť široko používané v ťažobnom priemysle a zrejme bude schopné plne uspokojiť potrebu energeticky úsporných a ekologických technológií.

O niečo menej známe, no rovnako dôležité je využitie mikroorganizmov v ťažobnom priemysle na extrakciu kovov z roztokov. Niektoré progresívne technológie už zahŕňajú biologické procesy získavania kovov v rozpustenom stave alebo vo forme pevných častíc „z premývacích vôd, ktoré zostali pri spracovaní rúd. Schopnosť mikroorganizmov akumulovať kovy je známa už dlho a nadšenci už dlho snívali o využití mikróbov na extrakciu cenných kovov z morskej vody. Uskutočnený výskum rozptýlil určité nádeje a do značnej miery určil oblasti použitia mikroorganizmov. Zhodnocovanie kovov s ich účasťou zostáva sľubným spôsobom, ako lacno spracovať priemyselné odpadové vody kontaminované kovmi, ako aj ekonomicky získať cenné kovy.

O schopnosti mikroorganizmov syntetizovať polymérne zlúčeniny je už dlho známe; v skutočnosti väčšina zložiek bunky sú polyméry. V súčasnosti sa však v mikrobiologickom priemysle vyrába menej ako 1 % celkového množstva polymérnych materiálov; zvyšných 99 % sa získava z ropy. Biotechnológia doteraz nemala rozhodujúci vplyv na technológiu polymérov. Snáď v budúcnosti s pomocou mikroorganizmov bude možné vytvárať nové materiály na špeciálne účely.

Je potrebné poznamenať ďalší dôležitý aspekt použitia mikroorganizmov v chemickej analýze - koncentrácia a izolácia stopových prvkov zo zriedených roztokov. Konzumáciou a asimiláciou mikroelementov v priebehu svojej životnej činnosti môžu mikroorganizmy niektoré z nich selektívne akumulovať vo svojich bunkách a zároveň čistiť živné roztoky od nečistôt. Napríklad huby sa používajú na selektívne vyzrážanie zlata z roztokov chloridov.

Moderné aplikácie

Mikrobiálna biomasa sa používa ako krmivo pre hospodárske zvieratá. Mikrobiálna biomasa niektorých plodín sa využíva vo forme rôznych štartovacích kultúr, ktoré sa využívajú v potravinárskom priemysle. Čiže príprava chleba, piva, vína, destilátov, octu, fermentovaných mliečnych výrobkov, syrov a mnohých produktov. Ďalším dôležitým smerom je využitie odpadových produktov mikroorganizmov. Podľa charakteru týchto látok a ich významu pre producenta možno odpadové produkty rozdeliť do troch skupín.

1 skupina sú veľké molekuly s molekulovou hmotnosťou. Patria sem rôzne enzýmy (lipázy atď.) a polysacharidy. Ich využitie je mimoriadne široké – od potravinárskeho a textilného priemyslu až po ropný priemysel.

2 skupina sú primárne metanobolity, ktoré zahŕňajú látky potrebné pre rast a vývoj samotnej bunky: aminokyseliny, organické kyseliny, vitamíny a iné.

3 skupina- sekundárne metanobolity. Patria sem: antibiotiká, toxíny, alkaloidy, rastové faktory a pod. Dôležitou oblasťou biotechnológie je využitie mikroorganizmov ako biotechnických činidiel na premenu alebo premenu určitých látok, čistenie vody, pôdy alebo vzduchu od škodlivín. Mikroorganizmy tiež zohrávajú dôležitú úlohu pri výrobe oleja. Tradičným spôsobom sa z ropného ložiska nevyťaží viac ako 50 % ropy. Odpadové produkty baktérií, ktoré sa hromadia v nádrži, prispievajú k vytesneniu ropy a jej úplnejšiemu uvoľneniu na povrch.

Obrovská úloha mikroorganizmov pri vytváraní zachovania a zachovania úrodnosti pôdy. Podieľajú sa na tvorbe pôdneho humusu – humusu. Používajú sa na zvýšenie výnosov plodín.

V posledných rokoch sa začal rozvíjať ďalší zásadne nový smer v biotechnológii – bezbunková biotechnológia.

Výber mikroorganizmov je založený na skutočnosti, že mikroorganizmy sú veľkým prínosom v priemysle, v poľnohospodárstve, vo svete zvierat a rastlín.

Iné aplikácie

V medicíne

Tradičné spôsoby výroby vakcín sú založené na použití oslabených alebo usmrtených patogénov. V súčasnosti sa mnoho nových vakcín (napríklad na prevenciu chrípky, hepatitídy B) získava genetickým inžinierstvom. Antivírusové vakcíny sa získavajú zavedením génov vírusových proteínov, ktoré vykazujú najväčšiu imunogenicitu, do mikrobiálnej bunky. Pri kultivácii takéto bunky syntetizujú veľké množstvo vírusových proteínov, ktoré sú následne zahrnuté do zloženia vakcínových prípravkov. Efektívnejšia produkcia vírusových proteínov v živočíšnych bunkových kultúrach založená na technológii rekombinantnej DNA.

Pri výrobe ropy:

V posledných rokoch boli vyvinuté metódy zvýšeného získavania ropy pomocou mikroorganizmov. Ich perspektíva je spojená predovšetkým s jednoduchosťou implementácie, minimálnou kapitálovou náročnosťou a environmentálnou bezpečnosťou. V 40. rokoch 20. storočia sa v mnohých krajinách produkujúcich ropu začal výskum využitia mikroorganizmov na stimuláciu produkcie v ťažobných vrtoch a obnovenie injektivity vstrekovacích vrtov.

V potravinárstve a chémii priemysel:

Medzi najznámejšie priemyselné produkty mikrobiálnej syntézy patria: acetón, alkoholy (etanol, butanol, izopropanol, glycerín), organické kyseliny (citrónová, octová, mliečna, glukónová, itakónová, propiónová), dochucovadlá a látky zosilňujúce zápach (glutaman sodný ). Dopyt po druhom z nich sa neustále zvyšuje v dôsledku trendu smerom k nízkokalorickým a rastlinným potravinám, ktoré spestrujú chuť a vôňu jedla. Aromatické látky rastlinného pôvodu môžu byť produkované expresiou rastlinných génov v bunkách mikroorganizmov.