примеры, их описание и роль в природе

Микроорганизмы — это группа настолько маленьких живых организмов, что они не видны человеческим зрением. Их размер меньше 1 миллиметра, а, порою, намного меньше. Хотя встречаются в этой группе и относительно большие организмы, их даже можно рассмотреть при должном усердии. Изучением их всех занимается наука микробиология.

Представители микроорганизмов

В природе существуют десятки тысяч видов микроорганизмов, и это только те, о которых мы знаем. Они являются довольно разнообразными. Некоторые различаются средой обитания, другие — образом или условиями существования, третьи — строением. Так, практически все они одноклеточные, но встречаются среди них и многоклеточные, хоть и редко.

Все микроорганизмы можно поделить на 2 группы: безъядерные (прокариоты) и обладающие клеточным ядром (эукариоты).

Прокариоты — это одноклеточные живые организмы, не имеющие клеточного ядра. Иногда их называют

доядерными, а в 20-ых веках именовали монерами, но сейчас этот термин не используется. Представителями прокариотов являются всего 2 домена живых организмов: бактерии и археи. Полагают, что существуют миллионы видов микроорганизмов, относящихся к этим доменам. Но найти то, что не видишь невооружённым взглядом, довольно сложно, поэтому на сегодняшний день известно около десятка-другого тысяч видов.

Микроорганизмы, относящиеся к домену Эукариоты, могут быть как многоклеточными, так и одноклеточными. Главная их особенность — наличие ядра в клетке, поэтому их также называют ядерными. К слову, практически все живые организмы, имеющиеся в природе, относятся к Эукариотам. Исключением являются бактерии, археи, и вирусы.

Микроорганизмы, обладающие клеточным ядром, не очень многочисленны. Их объединяются в одну группу — протисты, хотя входят туда не все ядерные микроскопические организмы.

Бактерии: описание и типы

Бактерии — это домен микроорганизмов (чаще всего одноклеточных), не имеющих ядра. В природе их существует огромное количество видов, сотни тысяч, и даже миллионы, вероятно.

Дело в том, что они настолько малы, что их довольно трудно находить, и уж тем более изучать. Описано лишь около десяти тысяч видов бактерий. Ну а их количество, понятное дело, даже не поддаётся исчислению. Но можно сказать, что практически все из них выполняют некую роль в природе, и обладают некими уникальными свойствами. И исходя из этих знаний, делят бактерий на различные типы, классы, семейства и рода.

Всего науке известно 4 типа бактерий, но каждый из них включает немалое количество видов:

Археи: описание и типы

Археи представляют собой домен одноклеточных живых организмов, не имеющих ядра и мембранных органелл. Исходя из особенностей видов этих микроорганизмов, делят их на 8 типов (6 основных и 2 предполагаемых). А каждый из типов, в свою очередь, делится на один или несколько классов архей, обладающих уникальными свойствами. Классы включают в себя семейства и роды архей.

Типы архей:

Протисты: описание и типы

Протистами называют группу живых организмов, относящихся к домену Эукариоты (их клетки имеют ядро), и не входящих в состав животных, растений, грибов и хромистов. Создана она по «остаточному принципу». И, соответственно, включает в себя различные живые организмы, сильно отличающиеся друг от друга.

Исходя из их способа перемещения в пространстве, протистов делят на 3 типа. А каждый из этих типов, исходя из иных особенностей видов, делят на классы, семейства и рода:

Роль микроорганизмов в природе

Микроскопические организмы встречаются практически везде, где имеется вода. Оптимальной температурой для них является 0-50 °C (сильно приблизительно), хотя могут они существовать и при более экстремальных температурах. Рекордно высокая температура для них, как и для всех живых существ, составляет 122 °C. Только стоит понимать, что такую температуру выдержит вовсе не каждый представитель данной группы живых существ. Каждый из видов обладает своими особенностями.

Основная роль микроорганизмов в природе заключается в осуществлении обмена веществ. А поскольку обитают они практически повсеместно, то роль эта очень велика. В большинстве случаев они являются редуцентами, то есть, перерабатывают остатки живых существ. Но иногда выполняют роль продуцентов, производя органические вещества из неорганических. А в силу того, что могут эти существа обитать там, где не выживут другие живые организмы, иногда они являются единственными продуцентами экосистем.

Для человека микроорганизмы могут являться как полезными, так и не очень. Например, благодаря им осуществляет самоочищение воды в различных водоёмах. А ещё они принимают участие в круговороте различных элементов: железа, фосфора, серы и других. Это явная польза, если и не прямая, то как минимум косвенная. Но также существует множество видов организмов, приносящих вред. Некоторые, к примеру, загрязняют водоёмы (если вспомнить, что другие их виды занимаются очищением, это можно счесть забавным). А некоторые вызывают порчу продуктов. А есть даже вредители, которые действуют не опосредованно, а прямо. Речь о патогенных микроорганизмах, или условно-патогенных. Они вызывают инфекционные заболевания.

Заключение

Таким образом, микроорганизмы представляют собой невидимые человеческим зрением живые организмы, обитающие практически везде (поскольку вода находится также практически везде), осуществляющие в природе важные функции, и приносящие человеку как вред, так и пользу.

naturae.ru

Роль микроорганизмов в природе и для человека

1.3. Роль микроорганизмов в природе и для человека

Микроорганизмы являются важным звеном в круговороте веществ в природе, разлагают растительные и животные остатки, очищают загрязненные органикой водоемы. Без них не могла бы существовать жизнь на земле.

Они распространены везде: в почве, воде, воздухе, организмах животных и растений, откуда они попадают на предметы, одежду, на руки, в пищу, в рот, кишечник [3]. Как и всякие живые существа, микроорганизмы питаются, и размножаются.

У них нет специальных органов пищеварения. Пита-тельные вещества проникают в микроорганизмы через оболочку клетки. Поэтому для развития микроорганизмов хорошей питательной средой являются продукты, содержащие много воды: молоко, бульоны, мясо, рыба и т. д.

Для размножения микробов, кроме питательной среды, необходима благоприятная температура (37—40°). При наличии питательной среды и соответствующей температуры микробы могут очень быстро размножаться путем деления или почкования (дрожжи). Примерно через полчаса количество микробов удваивается, через час увеличивается в 4 раза, через два часа — в 16 раз и т.д.

Учеными доказано, что микроорганизмы бывают: полезные и вредные [8].

Для собственных микроорганизмов наш человеческий организм является обычным родным «при-ютом» с самой нормальной для них средой обитания, поэтому «наши» микробы для нас — это совершенно не чужеродная форма жизни, так в организме одного взрослого человека проживает до 100 триллионов одноклеточных существ.

Факт, что мы состоим преимущественно из разных бактерий, может вызвать тревогу, однако, большинство бактерий действуют нам на благо, и без них мы просто не выжили бы. Это бактериально-человеческое взаимодействие по большей части является симбиотическим (взаимовыгодным).

В обмен на продовольствие и питание, бактерии помогают нам с пищеварением, образованием витаминов итспособствуют укреплению нашей иммунной системы. Кроме того, они защищают нас от патогенных инфекции.

Тысячелетиями человек использовал молочные бактерии для создания многих молочных продуктов. Человек размножает некоторые виды бактерий, потому что нуждается в них, и использует.

Благодаря деятельности микроорганизмов квасится капуста, маринуются овощи, готовится тесто, простокваша, кефир, сыр, масло. Бактерии необходимы в процессе брожения при производстве творога, уксуса, вина. Если в молоко добавить разные бактерии получатся, сыр, простокваша, кефир, йогурт, творог.

Бифидобактерии, лактобактерии и кишечные палочки — первые жители нашего кишечника, и начинают его заселять сразу после рождения ребенка. Полезные микробы участвуют в пищеварении, помогают вырабатывать и усваивать витамины группы В, защищают от аллергии, поднимают иммунитет и устойчивость к инфекциям.

А еще они защищают человека от его врагов – вредных микробов. Как только по какой-нибудь причине снижается количество полезных микробов (например, приём антибиотиков), сразу «власть» переходит к вредным микробам, и в кишечнике развивается дисбактериоз.

Самый простой и приятный способ борьбы с дисбактериозом – это принимать кисломолочные продукты, содержащие жи-вые бифидо- и лактобактерии. К таким продуктам относятся: кефир, йогурт, ацидофилин и другие.

Без молочнокислых бактерий не было бы и силоса, идущего на корм скоту.

Известно, что если долго хранить вино, оно постепенно превращается в уксус. Это превращение вызывают попавшие в вино уксуснокислые бактерии. С их помощью получают уксус.

Микроорганизмы помогают находить применение отходам животноводства. Из миллионов тонн навоза, накапливающегося на фермах, бактерии в специальных установках могут производить горючий «болотный газ» (метан).

Токсичные вещества, содержащиеся в отходах, при этом обезвреживаются, вдобавок вырабатывается немалое количество топлива. Точно так же бактерии очищают сточные воды, а некоторые участвуют в образовании полезных ископаемых.

Почвенные бактерии превращают перегной в минеральные вещества, которые поглощают корни растений.

Всем живым организмам, чтобы создавать белки, необходим азот. Нас окружают настоящие океаны атмосферного азота. Но ни растения, ни животные, ни грибы усваивать азот прямо из воздуха не способны. Зато это умеют делать особые азотфиксирующие бактерии.

Некоторые растения (бобовые, облепиха) на своих корнях образуют специальные «квартиры» (клубеньки) для таких бактерий. Поэтому люцерну, горох, люпин и другие бобовые часто высаживают на бедных или истощенных почвах, чтобы их бактерии «подкормили» почву азотом.

Различные бактерии помогают человеку изготавливать шелк, производить кофе, табак. Оказывается, если ввести в организм бактерии ген какого-либо нужного человеку белка — например, ген инсулина. Тогда бактерия начнет его вырабатывать.

Этим занимается наука генная инженерия. После долгого и трудного поиска ученым удалось наладить бактериальное «производство» этого вещества (инсулина), жизненно необходимого больным диабетом.

Теперь перейдем к «одноклеточным врагам» человека.

Их главное оружие против более развитых существ – это токсины (яды). С помощью подобных веществ они отравляют клетки организмов, на которых паразитируют, а иногда они встраиваются в клетки человека, и уничтожают их.

В результате их жизнедеятельности возникают эпидемии заразных заболеваний человека и животных (чума, холера, оспа и др.) от которых ежегодно в странах Америки и Англии умирают сотни тысяч людей. Болезнетворные бактерии подстерегают человека повсюду.

Для жизнедеятельности микроорганизмов хорошей средой является налет на зубах, остатки пищи между ними. Обильное развитие микробов во рту ведет к быстрому размножению пищевых остатков, при этом накапливаются химические продукты этого распада, которые разрушают эмаль зубов, и приводят к развитию кариеса. Поэтому так важно систематически чистить зубы, полоскать рот после каждого приема пищи.

Но самое большое количество микроорганизмов обитает в толстом кишечнике. Поэтому надо обязательно соблюдать правила личной гигиены, мыть руки перед едой и после прогулки, а также после посещения туалета.

Теперь я точно могу утверждать, что микроорганизмы – живые «невидимки», которые постоянно сожительствуют с нами, причем некоторые составляют полезную микрофлору, и нужны нам для нормальной жизнедеятельности, a некоторые просто паразитируют.

Живя в организме человека, микроорганизмы должны беречь своего хозяина, а не вредить ему, а чтоб это было именно так, необходимо соблюдать правила личной гигиены.

Перейти к разделу 2. и 2.1. Удивительные способности микроорганизмов

obuchonok.ru

1. Роль микробов в природе и жизни человека. Использование микробиологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве

СОДЕРЖАНИЕ

2. Личная гигиена работников предприятия общественного питания

3. Строение пищевой системы. Сущность процессов пищеварения 3.1. Язык

3.2. Железы полости рта

3.3. Зубы и глотка

3.4 Пищевод

3.5 Желудок

3.6. Тонкая кишка

3.7. Толстая кишка

4. Глистные инвазии. Пути заражения человека гельминтами. Виды гельминтов. Меры профилактики

Список литературы

1. Роль микробов в природе и жизни человека. Использование микробиологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве

Микробиологические исследования находят широкое применение не только в микробиологии и др. областях биологии (например, в цитологии, генетике, биохимии, радиобиологии), но и в медицине, сельском хозяйстве и др. Цель. — обнаружение микроорганизмов в воде, воздухе, почве, растениях, животных, отождествление (идентификация) микробов, изучение их свойств. С помощью исследований было выяснено значение микробов в круговороте веществ в природе, их многогранная роль в жизни растений, животных и человека.

Микробиологические исследования важны для диагностики, предупреждения и лечения инфекционных заболеваний, выяснения источников инфекции, механизма её передачи и путей распространения, для контроля качества продуктов питания. Микробиологические исследования микрофлоры воздуха, воды и почвы вооружили гигиену многими методами санитарно-гигиенической оценки окружающей средыи способствовали разработке мер её охраны и оздоровления.

Разработка наиболее рациональных приемов использования микробов в хозяйственной деятельности человека и сознательная селекция микробов стали возможны только после разработки микроскопических методов изучения и выяснения способов расселения и размножения микроорганизмов.

Основная заслуга в успешном разрешении этих вопросов принадлежит гениальному французскому ученому Луи Пастеру (Pasteur, 1822-1895) , подлинному создателю научной селекции микробов, основанной на сознательном применении методического искусственного отбора и умелом использовании естественного отбора путем создания условий, в которых отбор действует в желательном для селекционера направлении. Дальнейшее усовершенствование селекции микробов тесно связано с достижениями генетики и использованием этих достижений в селекции.

Г. А. Надсон (1920) в результате ряда тщательно выполненных опытов еще в 1920 г. показал, что ионизирующая радиация вызывает у грибов и бактерий стойкие наследственные изменения. Он выделил таким путем у Azotobacter chroococcum штаммы, отличающиеся повышенной способностью ассимилировать атмосферный азот.

В начале 40-х годов Бидл и Татум (Beadle & Tatum, 1941) , использовав ионизирующую радиацию для вызывания мутаций у микробов, получили у гриба Neurospora crassa значительное количество мутантов с измененным обменом веществ и повышенными требованиями к питательным веществам. Эти исследования привели к созданию биохимической генетики и оказали очень сильное влияние на усовершенствование селекции микробов.

В настоящее время в селекции микробов существуют три основных направления:

Селекция на повышение устойчивости к ядам, антибиотикам и на понижение требований к составу питательной среды; Селекция на повышение накопления полезных веществ; Селекция на повышение требований к ростовым веществам.

studfiles.net

Место и роль микроорганизмов в природе и деятельности человека.

Поделись с друзьями

Микробиология  (от греч.: микрос — малый, биос — жизнь, логос-учение)- это наука, изучающая строение, функции, химическую деятельность, распространение, условия развития, роль и значение в жизни человека очень мелких организмов, большинство которых невидимо невооруженным глазом. К ним относятся бактерии, актиномицеты, грибы, вирусы, фаги и т.д.

Наша планета населена огромным числом живых существ. Одни из них составляют макромир-это многие животные, растения и другие видимые невооруженным глазом живые организмы. Микромир образуют мельчайшие организмы, которые мы можем рассмотреть только с помощью специальных оптических приборов (микроскопы). Микроорганизмы были первыми обитателями на нашей планете. Около трех миллиардов лет назад они сформировали микробиосферу — древнейшую оболочку биосферы Земли. Биомасса таких существ превышает суммарную биомассу растений и животных. Накопившееся органическое вещество обладает высоким энергетическим потенциалом, поскольку из него образуются залежи нефти, газа, угля и других полезных ископаемых.  И сегодня эти невидимые существа, благодаря своим невероятным способностям, освоили практически все, даже самые удивительные места обитания жизни на нашей  планете. Их обнаружили в полярных льдах и горячих источниках, они опускаются в океанские глубины и поднимаются высоко в атмосферу, совершая трансконтинентальные перелеты. Роль  микроорганизмов в важнейших природных процессах так велика и уникальна, что исчезновение из биосферы только грибов и бактерий  (этих вездесущих санитаров природы) означало бы прекращение жизни на земле.

С появлением человека микробы стали его неразлучными спутниками: верными помощниками и коварными врагами. Причем врагами подчас столь грозными, что творимые ими беды по своим последствиям сопоставимы с разгулом стихии — ураганами, наводнениями или землетрясениями. Из древних рукописей мы узнаем о катастрофических эпидемиях оспы и чумы, унесших миллионы человеческих жизней.  Там же находим сведения о таинственных массовых падежах домашних животных, причины которых становятся понятными только сегодня. Потрясают наше сознание и опустошительные поражения хлебных полей головней и ржавчиной, обрекавших сотни тысяч людей на голодную смерть. Но уже с древних времен наши предки,  не подозревая о существовании микробов, научились приручать этих неутомимых помощников. Так у людей появились хлеб и сыр. Вино и кумыс, льняная пряжа и множество других незаменимых продуктов, которые и сегодня мы получаем с помощью микроорганизмов. Но иногда человек оказывается перед ними пока бессилен. Чумой ХХ века люди назвали вирусное заболевание СПИД (ВИЧ). Но в то же время именно вирусы и бактерии помогли генетику П. Бергу и его коллегам (1972 г.) создать первую в мире гибридную молекулу ДНК и с этого момента началась история генной инженерии — одной из стремительно развивающихся областей науки. Также опасно намеренное использование патогенных микроорганизмов как бактериологического оружия  и биологического террора (сибирская язва – США, 2003г.).

С развитием торговых связей между странами и народами участились случаи  непреднамеренных завозов в новые ареалы опасных микробов – возбудителей болезней человека, животных и растений. Поэтому охрану рубежей многих стран мира несут врачи — микробиологи, ветеринары и защитники растений.

В настоящее время микробиология дифференцирована на ряд самостоятельных дисциплин: общую, медицинскую, санитарную, сельскохозяйственную, ветеринарную, техническую(промышленную), водную, космическую, биотехнологию (генную инженерию). Одним из разделов технической (промышленной) микробиологии является пищевая микробиология,  вопросы которой преимущественно и рассматриваются в настоящем курсе лекций.

Без знания микрофлоры исходного сырья и  пищевых продуктов, специфических свойств и особенностей микроорганизмов, их биохимической деятельности, зависимости развития от внешних факторов нельзя успешно выполнять задачи, поставленные перед инженером-технологом в области  контроля  микробиологической безопасности качества технологического процесса, хранения, реализации пищевых продуктов и максимального сокращения их потерь.

История развития микробиологии. К использованию микробиологических процессов при изготовлении теста, вина, кисломолочных продуктов человечество прибегало с незапамятных времен.

Открытие микроорганизмов относится к концу XVII в. Открыл их голландец Антони ван Левенгук (1632—1723), который сконструировал простейший микроскоп, увеличивающий рассматриваемый объект в десятки и сотни раз.

Левенгук впервые описал в книге «Тайны природы» представителей основных групп микроорганизмов: протистов, водорослей, бактерий. Труды Антони ван Левенгука получили широкую известность при его жизни. В 1698 г. Петр I, находясь в Голландии, посетил Левенгука и привез микроскоп в Россию

Долгое время наука о микробах носила в основном описательный характер — шел так называемый морфологический период ее развития.

Начало нового направления в развитии микробиологии — физиологического периода связано с деятельностью французского ученого Луи Пастера (1822—1895). Пастер установил, что микроорганизмы различаются не только по внешнему виду, но и по характеру жизнедеятельности: они вызывают разнообразные химические превращения в субстратах. Он доказал, что происходящее в виноградном соке спиртовое брожение обусловлено жизнедеятельностью  микроорганизмов — дрожжей. Это открытие опровергло господствующую в то время теорию Либиха о химической природе брожения. Большой цикл работ Пастера был посвящен изучению причин болезней вина и пива. Пастер показал, что возбудителями их являются микроорганизмы и, чтобы предотвратить порчу, предложил прогревать напитки. Этот прием применяют и в настоящее время и называют пастеризацией. Пастер впервые обнаружил бактерии, не способные развиваться в присутствии воздуха, т. е. показал, что жизнь возможна и без кислорода.

Пастер открыл природу инфекционных болезней человека и животных, установил, что эти болезни возникают вследствие заражения особыми микробами и что каждое заболевание вызывает определенный микроорганизм. Он разработал и научно обосновал метод предупреждения заразных болезней (предохраняющие прививки), изготовил вакцины против бешенства и сибирской язвы.

Значительным вкладом в микробиологию явились исследования немецкого ученого Роберта Коха (1843—1910). Им были введены в микробиологическую практику плотные питательные среды для выращивания микроорганизмов, что привело к разработке метода выделения микроорганизмов в так называемые чистые культуры, т. е. выращивания массы клеток каждого вида в отдельности. Этот метод открыл совершенно новые подходы для более углубленного изучения свойств микроорганизмов и вызвал бурное развитие микробиологии. Р. Кох открыл (1882) возбудителя туберкулеза, который в его честь назван «палочкой Коха».

Развитие микробиологии неразрывно связано с работами русских ученых. Родоначальником русской микробиологии считается И. И. Мечников (1845—1916), классические работы которого положили начало новому этапу в развитии микробиологии. Центральной проблемой его исследований было изучение взаимоотношений паразита и хозяина — человека. Он создал фагоцитарную теорию иммунитета, в основе которой лежит способность макроорганизма противостоять инородным телам, в том числе и болезнетворным микробам. И. И. Мечников и Л. Пастер положили начало изучению антагонизма микробов, что явилось основой науки об антибиотиках. И. И. Мечниковым в Одессе была организована первая в России бактериологическая лаборатория.

Ближайшим сотрудником И. И. Мечникова был Н. Ф. Гамалея (1859—1949), изучавший многие вопросы медицинской микробиологии. Н. Ф. Гамалея организовал в 1886 г. в Одессе первую в России станцию по прививкам против бешенства (вторую в мире после Пастеровской станции в Париже). Вся его деятельность была направлена на решение важнейших вопросов здравоохранения в нашей стране.

Общая микробиология, изучающая микроорганизмы почвы, воды и особенно сельскохозяйственная, получила развитие в трудах С. Н. Виноградского (1856—1953). С. Н. Виноградский открыл процесс хемосинтеза — установил существование особых бактерий, способных ассимилировать углекислый газ из воздуха, используя в процессе синтеза органических веществ химическую энергию, освобождающуюся в результате реакции окисления неорганических соединений. Он же открыл явление фиксации атмосферного азота анаэробными бактериями. С. Н. Виноградским разработан оригинальный метод выращивания микроорганизмов с применением элективных (избирательных) питательных сред и условий, приближенных к естественному обитанию микроорганизмов. Этот метод получил широкое применение во всех областях микробиологии.

Учеником и сотрудником С. Н. Виноградского был В. Л. Омелянский (1867—1928), создавший первый русский учебник по микробиологии «Основы микробиологии», изданный в 1909 г. Им же составлено первое «Практическое руководство по микробиологии».

Большой вклад в развитие микробиологии внесли А. А. Имшенецкий, Е. Н. Мишустин, С. И. Кузнецов, Н. Д. Иерусалимский, М. Н. Мейсель, Е. Н. Кондратьева и другие ученые.

В развитии технической микробиологии большую роль сыграли работы С. П. Костычева, С. Л. Иванова, А. И. Лебедева, изучавших процесс спиртового брожения. На основе исследований химизма образования органических кислот грибами, проведенных С. П. Костычевым и В. С. Буткевичем, в нашей стране в 1930 г. было организовано производство лимонной кислоты.

В. Н. Шапошников (1884—1968) и А. Я. Мантейфель изучили и внедрили в практику способ производства молочной кислоты с помощью бактерий. Исследования В. Н. Шапошникова и Ф. М. Чистякова дали возможность еще в начале 30-х годов организовать в промышленном масштабе производство ацетона и бутилового спирта с помощью бактерий. В. Н. Шапошников написал первый в СССР учебник «Техническая микробиология» (1947).

Становление пищевой микробиологии связано с трудами Я. Я. Никитинского-младшего (1878—1941). Он впервые создал курс пищевой микробиологии и много лет читал его в Институте народного хозяйства им. Г. В. Плеханова. Совместно с Б. С. Алеевым Я. Я. Никитинский написал специальный курс микробиологии скоропортящихся продуктов и руководство к практическим работам по микробиологии для студентов, изучающих товароведение продовольственных товаров. Труды Я. Я. Никитинского и его учеников положили начало широкому развитию микробиологии консервного производства и холодильного хранения скоропортящихся пищевых продуктов. В теорию и практику холодильного хранения продуктов питания большой вклад внес и Ф. М. Чистяков.

В микробиологию молока и молочных продуктов фундаментальный вклад внесли школы С. А. Королева (1876—1932) в Вологодском молочном институте и А. Ф. Войткевича (1875—1950) в Московской сельскохозяйственной академии им. К. А. Тимирязева.

В последующем это направление микробиологии развивалось в работах В. М. Богданова, Н. С. Королевой, А. М. Скородумовой, Л. А. Банниковой.

В настоящее время микробиология стала не только фундаментальной наукой — в стране плодотворно работают научно-исследовательские учреждения по многим разделам микробиологической науки. Заказы народного хозяйства выполняют многие промышленные производства, в технологии которых главенствуют микробиологические процессы.

Микробиологическая промышленность выпускает большое количество разнообразных, необходимых народному хозяйству страны препаратов: антибиотиков, ферментов, аминокислот, белков, органических кислот и др.

Широкое развитие получила и пищевая микробиология. Во всех крупных отраслях пищевой промышленности есть научно-исследовательские институты, в которых имеются микробиологические лаборатории. На многих предприятиях пищевой промышленности функционируют микробиологические лаборатории, контролирующие производство, качество сырья и готовой продукции.

students-library.com

Значение микроорганизмов в природе и жизни человека — МегаЛекции

Значение микроорганизмов в природе и жизни человека
Повсеместное распространение, быстрое размножение и особенности
метаболизма микроорганизмов накладывают отпечаток на жизнь всей
планеты.
Процессы, в которых принимают участие микроорганизмы, прежде
всего, являются определяющими и необходимыми звеньями круговорота
таких элементов, как углерод, азот, сера, фосфор, а также других биоген-
ных элементов. Без микроорганизмов приостановился бы круговорот
веществ в природе и жизнь на Земле стала бы невозможной.
Микроорганизмы первыми поселяются на материнской горной породе
и обусловливают почвообразовательные процессы. Образуя в результате
жизнедеятельности минеральные и органические кислоты, микроорга-
низмы ускоряют растворение и выветривание горных пород, вовлечение
освобожденных минералов в биологический круговорот. Микроорганиз-
мы участвуют и в образовании гумуса, определяющего основное свойст-
во почвы – плодородие. Кроме того, жизнедеятельность микроорганиз-
мов обеспечивает доступность гумуса для растений.
Особую роль в формировании и поддержании плодородия почвы иг-
рают бактерии, участвующие в круговороте азота в природе. Это азот-
фиксирующие бактерии, которые превращают недоступный для расте-
ний молекулярный азот атмосферного воздуха в связанный, обогащая
тем самым почву соединениями азота. Немаловажным этапом кругово-
рота азота в природе является возвращение минерального азота в атмо-
сферу, которое осуществляют денитрифицирующие бактерии в процессе
нитратного (анаэробного) дыхания. Если бы этот цикл не был замкнут,
то окисленные формы азота вымывались бы из почвы в моря и океаны,
оставаясь в них недоступными для растений. Кроме того, образующиеся
в процессе денитрификации оксиды азота участвуют в поддержании озо-
нового слоя планеты.
Многие микроорганизмы образуют в процессе метаболизма и выде-
ляют во внешнюю среду различные органические и неорганические ки-
слоты, под действием которых водонерастворимые соли переходят в рас-
творимую форму, в результате чего улучшается питание растений.
Микроорганизмы-редуценты – «санитары» природы. Они осуществ-
ляют разложение растительных и животных остатков и превращают их в
минеральные вещества. Минерализация органических веществ имеет
большое значение, так как при этом необходимые зеленым растениям
элементы переходят из недоступной для них формы в доступную. Кроме
того, микроорганизмы способны осуществлять деградацию отдельных
искусственно синтезированных человеком органических веществ (ксено-
биотиков) – пестицидов, гербицидов, поверхностно-активных веществ,
составляющих упаковочных материалов, нафталина, толуолов и др. Если
бы это не происходило, ксенобиотики бесконтрольно накапливались бы
в окружающей среде, загрязняя ее.
Микроорганизмы принимают активное участие в биологическом са-
моочищении водоемов, выполняя функцию по обезвреживанию и окис-
лительной переработке поступающих в водоем загрязняющих веществ.
Широко используются микроорганизмы и в системах биологической
очистки сточных вод. Биологическая очистка сточных вод производится
на полях орошения и полях фильтрации, куда поступают подлежащие
очистке воды. Просачиваясь через слои почвы, они подвергаются окис-
лительному воздействию целого комплекса почвенных микроорганиз-
мов, в результате чего содержащиеся органические вещества полностью
минерализуются. В настоящее время в связи с высоким уровнем разви-
тия промышленности и огромным количеством образующихся сточных
вод создаются специальные сооружения аэробной биологической очист-
ки – биотенки, биофильтры и аэротенки.
Человек с древних времен интуитивно использовал уникальные осо-
бенности микроорганизмов, даже не подозревая об этом. С давних пор
процессы брожения применялись при приготовлении теста для хлеба,
пива, вина, уксуса, кисломолочных продуктов, росяной мочке льна.
Только в настоящее время стало известно, что все эти процессы проис-
ходят при участии определенных микроорганизмов, которые присутст-
вуют на используемых для брожения субстратах.
Изучение биосинтетической деятельности микроорганизмов позволи-
ло установить их способность к синтезу самых разнообразных соедине-
ний, имеющих большое народнохозяйственное значение. В настоящее
время с помощью микроорганизмов в промышленных масштабах полу-
чают микробный белок, аминокислоты (глутаминовую, треонин, лизин,
пролин, глутамин), витамины (В12, рибофлавин), ферменты (амилазы,
пектиназы, протеазы, целлюлазы, липазы, изомеразы, трипсины, стрепто-
киназы, диастазы), интерферон, инсулин, гормон роста человека, органи-
ческие кислоты (лимонную, молочную, масляную, уксусную, глюконо-
вую), этанол, глицерин, ацетон, бутанол, пропанол, бутандиол, полиса-
хариды (декстраны, ксантаны, пуллулан, альгинаты), средства защиты
растений, антибиотики, стероиды, каротиноиды, рибонуклеотиды, корти-
зон, преднизолон, гидрокортизон и другие ценные продукты.
Достижения микробиологии находят практическое применение в ме-
таллургии для извлечения различных металлов из руд. Например, уже
реализован способ микробиологического выщелачивания меди из суль-
фидной руды халькопирита. В перспективе возможно использование
микроорганизмов для получения цветных и редких металлов – золота,
свинца, германия, лития и др.
Особо следует отметить, что микробиология внедрилась в такие тра-
диционно небиологические производства, как получение энергетическо-
го сырья (биогаз метан), добыча нефти, что вносит существенный вклад
в решение топливно-энергетической проблемы. Микроорганизмы спо-
собны повышать прочность бетона. Установлено, что при добавлении на
тонну бетона нескольких килограммов биомассы микроорганизмов по-
вышается прочность и пластичность строительного материала.
Успехи в области микробиологии открыли новые возможности в про-
филактике и лечении многих инфекционных заболеваний, в борьбе с ко-
торыми ранее медицина была бессильна. За сравнительно небольшой пе-
риод времени почти полностью ликвидированы такие заболевания, как
чума, оспа, холера, малярия, являющиеся в прошлом бичом человечест-
ва. В настоящее время внимание микробиологов сосредоточено на про-
блеме злокачественных опухолей, птичьего гриппа и синдроме приобре-
тенного иммунодефицита. Изучение свойств патогенных микроорганиз-
мов позволило получать в промышленных масштабах вакцины, сыворот-
ки и другие лечебные препараты.
Таким образом, микробиология вносит существенный вклад в реше-
ние многих практических задач, проблем здравоохранения и сельского
хозяйства, способствует развитию определенных отраслей промышлен-
ности.
Следует отметить, что еще имеются большие возможности, основан-
ные на применении микроорганизмов, для расширения и совершенство-
вания биотехнологических процессов. Решение таких актуальных про-
блем, как обеспечение человечества продуктами питания, возобновление
энергетических ресурсов, охрана окружающей среды, так или иначе бу-
дет связано с использованием микроорганизмов.

Чашечный метод

Чашечный метод является одним из первых количественных методов в истории микробиологии. Перед посевом исследуемый образец разводят стерильной водопроводной водой. Для этого 1 г полуфабриката размешивают в стерильном сосуде (фарфоровая чашечка, химический стаканчик) с 9 мл стерильной воды и переносят в стерильную пробирку. После тщательного размешивания 1 мл исходного разведения (1: 10) переносят, стерильной пипеткой в следующую пробирку с 9 мл стерильной воды (1: 100) и т. д. до разведения 105-108

Выбор степени разведения зависит от предполагаемой обсемененное продукта и цели анализа. Нужно, чтобы на чашках вырастало не менее 10 и не более 300 колоний. Посев производят из выбранного разведения (обычно 104-107) или путем глубинной заливки (для учета общего количества молочнокислых бактерий), или поверхностным посевом (для учета только дрожжей). В первом случае 1 мл суспензии вносят в стерильную чашку Петри и заливают 10 мл расплавленного сусло-агара (12% СВ) с мелом. Путем осторожного покачивания чашки среда перемешивается с микробной суспензией.

После застывания агара чашки переворачивают вверх дном (чтобы конденсационная вода не скапливалась на поверхности агара и не дала роста микроорганизмов в виде сплошного газона). Выращивают чашки при оптимальной для данного вида бактерий температуре (30-35°С) в течение 48 ч. Выросшие колонии молочнокислых бактерий учитывают по зонам растворения мела вокруг колоний.

При поверхностном посеве чашки Петри предварительно заливают 10-15 мл сусло-агара (8% СВ) без мела. После застывания агаровой пластинки ее подсушивают в термостате. Затем наносят на поверхность среды 0,1 мл исследуемой суспензии и распределяют по всей площади стерильным шпателем Дригальского. Рекомендуется растирать пробу в течение 1 мин, чтобы на шпателе не осталось посевного материала. Затем чашки также переворачивают вверх дном и выращивают в термостате двое суток при 30°С.

Подсчитав количество выросших колоний на чашке Петри, делают пересчет количества микробов в 1 мл среды, учитывая разведение образца. Обычно посевы делают параллельно на 2 чашки Петри, а затем выводят среднеарифметическое.

Для подсчета выросших колоний можно использовать счетные пластинки Вольфлюгеля или электрические счетчики. Колонии подсчитывают через увеличительное стекло. Каждая колония регистрируется автоматически, когда к ней прикасаются электрической иглой.

Чашечный метод в отличие от прямого подсчета клеток позволяет учитывать только живые, неослабленные клетки микробов. Он имеет ряд принципиальных ошибок: нет уверенности, что выросшие колонии образуются во всех случаях из одной клетки; микроорганизмы неравномерно распределены во взвеси и дают сплошной рост на отдельных участках чашки Петри; не каждая живая клетка способна дать рост колонии; не существует универсальной среды, на которой росли бы все группы микроорганизмов, находящиеся в образце.

Кроме того, чашечный (метод достаточно трудоемкий, громоздкий и дорогостоящий. При массовых анализах он требует много стерильной посуды, питательных сред, времени на подготовку и выполнение анализов. Для получения результатов анализа нужно не менее 48 ч.

---

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

megalektsii.ru

Роль микроорганизмов в природе и сельском хозяйстве

Широкое распространение микроорганизмов свидетельствует об их огромной роли в природе. При их участии происходит разложение различных органических веществ в почвах и водоемах, они обусловливают круговорот веществ и энергии в природе; от их деятельности зависит плодородие почв, формирование каменного угля, нефти, многих других полезных ископаемых. Микроорганизмы участвуют в выветривании горных пород и прочих природных процессах.

Многие микроорганизмы используют в промышленном и сельскохозяйственном производстве. Так, хлебопечение, изготовление кисломолочных продуктов, виноделие, получение витаминов, ферментов, пищевых и кормовых белков, органических кислот и многих веществ, применяемых в сельском хозяйстве, промышленности и медицине, основаны на деятельности разнообразных микроорганизмов. Особенно важно использование микроорганизмов в растениеводстве и животноводстве. От них зависит обогащение почвы азотом, борьба с вредителями сельскохозяйственных культур при помощи микробных препаратов, правильное приготовление и хранение кормов, создание кормового белка, антибиотиков и веществ микробного происхождения для кормления животных.

Микроорганизмы оказывают положительное влияние на процессы разложения веществ неприродного происхождения — ксенобиотиков, искусственно синтезированных, попадающих в почвы и водоемы и загрязняющих их.

Наряду с полезными микроорганизмами существует большая группа так называемых болезнетворных, или патогенных, микроорганизмов, вызывающих разнообразные болезни сельскохозяйственных животных, растений, насекомых и человека. В результате их жизнедеятельности возникают эпидемии заразных болезней человека и животных, что сказывается на развитии экономики и производительных сил общества.

Последние научные данные не только существенно расширили представления о почвенных микроорганизмах и процессах, вызываемых ими в окружающей среде, но и позволили создать новые отрасли в промышленности и сельскохозяйственном производстве. Например, открыты антибиотики, выделяемые почвенными микроорганизмами, и показана возможность их использования для лечения человека, животных и растений, а также при хранении сельскохозяйственных продуктов. Обнаружена способность почвенных микроорганизмов образовывать биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, стимуляторы роста растений — ростовые вещества и т.д. Найдены пути использования белка микроорганизмов для кормления сельскохозяйственных животных. Выделены микробные препараты, усиливающие поступление в почву азота из воздуха.

Открытие новых методов получения наследственно измененных форм полезных микроорганизмов позволило шире применять микроорганизмы в сельскохозяйственном и промышленном производстве, а также в медицине. Особенно перспективно развитие генной, или генетической, инженерии. Ее достижения обеспечили развитие биотехнологии, появление высокопродуктивных микроорганизмов, синтезирующих белки, ферменты, витамины, антибиотики, ростовые вещества и другие, необходимые для животноводства и растениеводства продукты.

С микроорганизмами человечество соприкасалось всегда, тысячелетия даже не догадываясь об этом. С незапамятных времен люди наблюдали брожение теста, готовили спиртные напитки, сквашивали молоко, делали сыры, переносили различные заболевания, в том числе эпидемические. Свидетельством последнего в библейских книгах служит указание о повальной болезни (вероятно, чуме) с рекомендациями сжигать трупы и делать омовения.

Однако до середины прошлого века даже никто не представлял, что разного рода бродильные процессы и заболевания могут быть следствием деятельности ничтожно малых существ.



biofile.ru

Роль бактерий в природе. Распространение бактерий в природе

Бактерии окружают нас повсюду, более того, они живут внутри человеческого организма, причем в огромном количестве. Из-за маленьких размеров их невозможно увидеть невооруженным глазом, тем не менее они могут приносить как ощутимый вред, так и пользу. Вообще же роль бактерий в природе огромна.

Классификация живых существ

На протяжении длительного времени не существовало вообще никакой стройной системы, различающей организмы. Однако знаменитый Карл Линней положил основу современной биноминальной классификации, выделив 3 главных, по его мнению, группы: животные, растения и минералы. Он же и предложил термин «царство».

В дальнейшем, по мере развития технологий и получения новых знаний, классификация совершенствовалась, были выделены прокариоты и эукариоты, главным отличием которых друг от друга являлось отсутствие и наличие в клетках ядра. Сегодня выделяют 8 царств, имеющих значительные различия: вирусы, археи, протисты, хромисты, растения, грибы, животные и бактерии. Что касается последних, все мы знаем об их существовании и постоянно с ними сталкиваемся, хоть и не видим. Может показаться даже странным, что они были выделены в отдельное царство природы.

Бактерии

Эти простейшие представители живой природы на протяжении длительного времени «скрывались» от людских глаз. Тем не менее результаты их деятельности были очевидны уже в древности: скисшее молоко, гниение опавших листьев, сбраживание сахара и многое другое. Так что значение бактерий в природе, даже задолго до их непосредственного открытия, сложно переоценить.

Эта группа организмов является одной из самых древних на планете — они существуют более 3,5 миллиардов лет, и примерно треть этого срока они были единственными живыми существами на Земле. Несмотря на то что эволюция так или иначе затронула и их, строение бактерий остается довольно примитивным, ведь у них даже нет ядра. А тех представителей этого царства, что способны выжить в самых экстремальных условиях, и вовсе можно отнести к простейшим. При этом они являются и самой многочисленной группой организмов из всех существующих на Земле.

Открытие и изучение

Достаточно долгое время ученые даже не подозревали о существовании организмов, которые были им не видны. Разумеется, первооткрывателем бактерий в XVII веке стал человек, который изобрел микроскоп — уроженец Голландии Антоний ван Левенгук. Его приборы давали увеличение до 160 раз, так что ученый заметил в каплях воды, тине, зубном налете и многих других средах странных существ — он назвал их анималькулями. В ходе исследований ему попадались как разные, так и похожие организмы, и он тщательно зарисовывал их. Так были заложены основы микробиологии. Само же название «бактерии» было предложено Христианом Эренбергом в 1828 году.

О связи этих организмов с различными заболеваниями впервые в конце XVIII века заявил военный врач Д. С. Самойлович. С помощью микроскопа он пытался найти возбудителя чумы, с которой ему пришлось столкнуться во время эпидемии в Москве. Несмотря на то что ему это не удалось, он доказал, что заражение происходит лишь при непосредственном контакте с больным или его вещами. Тогда же и была предложена идея прививок посредством ослабленных или убитых микроорганизмов. Позднее она была реализована в Англии, когда врач Эдуард Дженнер заметил невосприимчивость пациентов к натуральной оспе после коровьей в анамнезе.

Далее в течение нескольких десятилетий микробиология занималась в основном сбором и систематизацией информации, выявляла роль бактерий в природе и различных жизненных процессах. Далее произошло разграничение их с вирусами из-за серьезных различий в строении. Но положительное значение бактерий в жизни природы было оценено далеко не сразу.

Особенности

В связи с необходимостью адаптации для выживания в самых разных условиях бактериям приходится не только обладать способностью к быстрому размножению, но и отличаться некоторым разнообразием, о котором речь пойдет чуть позже.

Все организмы, относящиеся к этому царству, разумеется, имеют общие черты. Например, все они являются прокариотами, то есть не имеют отдельного ядра и некоторых других клеточных органелл. Между тем, по размеру они, как правило, более крупные, чем эукариоты, и достигают примерно 0,005 миллиметров. Самая большая известная науке бактерия не превышает 0,75 мм в поперечнике, при этом ее даже можно рассмотреть невооруженным глазом.

Прежде всего представители этого царства имеют клеточную стенку, придающую клетке форму, а также специальную слизистую капсулу, предохраняющую организм от высыхания и способствующую его скользящему движению. Иногда толщина этого слоя может быть больше, чем у остальной части бактерии. Цитоплазма, по сравнению с клетками других микроорганизмов, более густая и структурированная. Все питательные вещества располагаются прямо в ней, поскольку вакуоли отсутствуют. Еще один орган, помогающий клетке двигаться, может быть представлен ворсинками на ее поверхности. Но они могут и отсутствовать.

Разновидности

Бактерии живой природы различаются в первую очередь по форме клетки, поэтому их и разделяют на группы в соответствии с тем, как они выглядят. Основные виды называются так:

• кокки;
• бациллы;
• вибрионы;
• спирохеты;
• спириллы;
• стрептококки;
• стафилококки.

Кроме того, существует разграничение по виду условий, подходящих для жизнедеятельности. Приведем пример. Те организмы, которые могут существовать в условиях отсутствия кислорода, называются анаэробными. Кроме того, микробиологи различают грамотрицательные и грамположительные бактерии. Здесь речь идет лишь о реакции на специальный краситель, которая зависит от строения клеточной мембраны. Грамотрицательные бактерии имеют более толстую защитную оболочку.

Распространение

Они живут повсюду, поэтому и вынуждены принимать столь изменчивые формы. Жерла вулканов и ледяные пустыни, морские глубины и горные местности, бедные кислородом — везде можно обнаружить бактерий. Это возможно лишь благодаря их потрясающей живучести и быстрому размножению: простое деление может происходить примерно каждые 20 минут.

Кстати, в условиях, которые совершенно не подходят для продолжения жизни, бактерии живой природы могут образовывать так называемые споры, то есть перейти в форму, подходящую для переноса ветром или водой. Когда окружающая среда вновь становится достаточно благоприятной, микроорганизмы опять принимают вегетативную форму и дают начало новой колонии. Так сохраняется и продолжается распространение бактерий в природе.

Значение и роль

Важность того, что делают эти крошечные организмы, сложно переоценить. Роль бактерий в природе поистине огромна. Прежде всего, именно им мы обязаны существованием сложных форм жизни в их нынешнем виде. Ведь сине-зеленые водоросли, как часто называют цианобактерии, фактически создали атмосферу и поддерживают уровень кислорода на необходимом уровне. До сих пор эти микроорганизмы, обитающие в толще мирового океана, генерируют более половины О₂.

Пожалуй, второе по важности значение бактерий в природе — это их участие в утилизации органики. Без этого также сложно представить современный мир. Существует целый класс организмов-сапрофитов (куда входят и бактерии). Они непосредственно участвуют в круговороте веществ в природе, разлагая остатки органических тканей до минеральных веществ, необходимых для питания растений. Так что эти «крошки» являются неотъемлемой частью любой экосистемы.

Еще одна важная роль бактерий в природе заключается в преобразовании одних веществ в другие, хоть это не всегда желательно. Дрожжи позволяют получать тесто и алкоголь, а молочнокислые бактерии — кефир, творог, простоквашу и другие подобные продукты. Но и то еще не все. Вспомните о бактериях, составляющих микрофлору кишечника у млекопитающих. Именно они позволяют пищеварительной системе столь эффективно усваивать полезные вещества, поступающие в организм вместе с пищей.

Защита

Однако роль бактерий в природе одними позитивными моментами не ограничивается. Так, есть патогены, которые вызывают тяжелые заболевания, поэтому зачастую появляется необходимость в избавлении от нежеланных «гостей». Для этого существует не только элементарная гигиена, то есть мытье рук и тела с мылом, но и дезинфекция, а также стерилизация различных предметов и поверхностей. Меры по защите от бактерий могут включать кипячение и длительное воздействие горячим паром, обработку растворами спирта или соединениями хлора, а также ультрафиолетом. Если все сделано правильно, большая часть болезнетворных клеток погибает.

Что же касается продуктов питания, они также подвергаются различным способам обработки: пастеризации, консервации, кипячению, жарке, тушению, запеканию и т. д. Это позволяет продлить срок их хранения и сделать безопасными для употребления в пищу. Но всесторонняя защита от бактерий может иметь и обратную сторону: вследствие отсутствия необходимости всегда быть наготове иммунная система может ослабнуть. Так что слишком уж усердствовать в войне против бактерий не стоит.

fb.ru