микробиология, шпоры

1.Предмет, задачи, место и роль микробиологии в системе биологических и сельскохозяйственных наукМикробиология (греч. micros - малый, bios - жизнь, logos - учение) - наука о мельчайших, невидимых невооруженным глазом организмах. Она изучает бактерии, миксобактерии, микоплазмы, риккетсии, вирусы, фаги, спирохеты, актиномицеты, плесневые грибы и дрожжи. К микроорганизмам относятся также простейшие и микроскопические водоросли .Многообразие микроскопических существ оправдывает существование в составе микробиологии особых наук, изучающих отдельно различные группы микроорганизмов. Так, бактерии изучает бактериология, микроскопические грибы - микология, самостоятельной наукой стала вирусология. Задачи микробиологии в народном хозяйстве настолько разнообразны, что существует отраслевое разделение ее на ряд специализированных научных дисциплин (сельскохозяйственная микробиология, почвенная, техническая, медицинская, ветеринарная, геологическая и др.). Общая микробиология изучает основные закономерности развития и жизнедеятельности всех групп микроорганизмов, а также роль и значение микробов в процессах круговорота веществ в природе с целью возможности регулирования последних в интересах человека.Изучение микробного состава почв - первоочередная задача почвенной микробиологии, так как, не зная видового состава и количества микроорганизмов, нельзя планомерно решать многие проблемы почвенного плодородия.Важным является установление так называемой ризосферной (корневой) микрофлоры, оказывающей большое влияние на питание и рост растений. Микроорганизмы создают гумус почвы, оструктуривают ее, без них немыслимо первичное формирование почв, нет плодородия почв. Общеизвестна роль клубеньковых бактерий, которые, находясь в симбиозе с бобовыми растениями, улучшают их азотное, питание и обогащают почву азотом. Большим достижением почвенной микробиологии является выявление у микроорганизмов биологически активных веществ (антибиотики, витамины, гормоны, аминокислоты, ферменты и т. д.), играющих особую роль в жизни высших и низших организмов. Учение о синтезе этих веществ микробами составляет особый раздел микробиологии.Техническая микробиология разрабатывает научные основы для развития хлебопечения, производства молочнокислых продуктов, пивоварения, винокурения, получения ацетона, бутилового спирта, лимонной и уксусной кислот и ряда других технических продуктов.Важнейшей задачей медицинской и ветеринарной микробиологии является изучение болезнетворных микробов и процессов их взаимодействия с организмом человека или животного, а также разработка методов специфической диагностики, профилактики и лечения инфекционных болезней.Серьезное внимание уделяется разработке и использованию эффективных методов применения микроорганизмов в животноводстве с целью получения кормовых продуктов (аминокислот, белков), производства кормовых антибиотиков, витаминов, ферментов и т. д.Микробиология также изучает роль различных групп микробов в круговороте веществ в водоемах и в питании рыб. Некоторые бактерии принимают участие в образовании полезных ископаемых. Изучение микроорганизмов имеет большое значение в выяснении вопросов наследственности и эволюции различных форм жизни на Земле.Достаточно давно развивается новый раздел - космическая микробиология, которая изучает влияние космических лучей па микрофлору человека, свойства земных микроорганизмов в космосе, а также разрабатывает методы предупреждения возможного заноса микробов из космоса на Землю и с Земли в космос. За последнее время в микробиологической науке имеются большие достижения как в области теоретических проблем, так и в вопросах практической значимости. Значение микробиологии и возможности ее широкого использования в народном хозяйстве привели к созданию микробиологической промышленности. На микробиологию возлагаются большие обязанности в деле растениеводства, животноводства, а равно и в плодородии почв в целом.	2 Краткий исторический очерк развития микробиологии как науки Микробиология имеет многовековую историю и представляет собой одну из основных дисциплин биологии. С глубокой древности, задолго до открытия микроорганизмов человек использовал микробиологические процессы сбраживания виноградного сока, скисания молока, приготовления теста. В 1981 г. при раскопках Вавилона нашли описание процесса приготовления пива О существовании микроорганизмов только предполагали Гиппократ, Авиценна, Ф. Бэкон, Я. Гельмонт. Гиппократ, например, предполагал, что во время эпидемий воздух содержит особые болезнетворные испарения - «миазмы», а древнеримский поэт и философ Варрон верил в существование «мельчайших животных», приносящих эпидемии. Итальянский врач, ученый и поэт Джироламо Фракастро (1478 - 1553) впервые писал о том, что инфекция передается при непосредственном соприкосновении и передается через зараженные предметы, такие, как постель, одежда, продукты питания и т.д. Впервые мир невидимых существ наблюдал ученый-иезуит Анастасиус Кирхер, обнаруживший мельчайших «червячков» в гниющем мясе, молоке, уксусе и т.д. разумеется, пользуясь микроскопом Янсенов с 32-кратным уве-шчением, Кирхер не мог видеть бактерии.Первым, кому, бесспорно, удалось проникнуть в мир микробов, был голландец Антуан ван Левенгук (1632 - 1723), использовавший микроскопы с 160-кратным увеличением. Однако открытие им мельчайших организмов (1684) еще не означало начала микробиологии. Долгое время наука о микробах носила в основном описательный характер. Этот так называемый морфологический период развития микробиологии был малоплодотворным.Письма А. Левенгука были переведены на английский язык и опубликованы в Королевском обществе. В них описывались наблюдения и исследования собственных экскрементов, налета на зубах людей, которые не чистят зубы, и т.д. В его открытиях были зарисовки, и таким образом мир узнал о существовании мельчайших организмов. Описательный период в микробиологии должен был бы заинтересовать ученых. Однако этого не происходило. Открытие Левенгука в течение столетия оставалось незамеченным и неиспользованным. Экспериментальный период в микробиологии наступает с работ М.М. Тереховского (1740 - 1796), показавшего роль различных физических и химических воздействий на микроорганизмы и подходы к термическому обеззараживанию различных объектов. Он впервые применил экспериментальный метод исследования (1775). Исследования М.М. Тереховского остались малоизвестными, хотя имели большое принципиальное значение. Ценным вкладом в молодую науку Мартына Матвеевича Тереховского - этого первого в России наблюдателя и исследователя микроорганизмов - является рождение экспериментальных методов исследования. Он определил микробное происхождение инфекционных болезней, доказал возможность уничтожения микробов кипячением, обработкой паром или химическими соединениями, что позднее легло в основы асептики, научно обоснованной Л. Пастером. Он утверждал, что организмы вообще и микроорганизмы в частности не создаются какой-то творческой силой, а по закону, общему для всего животного мира, происходят путем размножения от предшествующих родителей.
3 Систематика микроорганизмов. Аристотеля, которому принадлежит первая попытка систематизировать он делил живой мир на два царства - растений и животных.Э. Геккель приходит к заключению, что микроорганизмы настолько существенно отличаются как от царства животных, так и от царства растений, что не укладываются ни в одно из этих подразделений. Э. Геккель предложил выделить все микроорганизмы, у которых отсутствует дифференцировка на органы и ткани (простейшие, водоросли, грибы, бактерии), в отдельное царство Protista (протисты, первосущества), включив в него организмы, во многих отношениях занимающие промежуточное положение между растениями и животными. Термин «protista» и сейчас применим для обозначения объектов, исследуемых микробиологами. Данные о различии в строении клеток микроорганизмов, входящих в группу Protista, начали накапливаться с конца XIX в. Это повлекло за собой деление группы на высшие и низшие протисты. К высшим протистам стали относить микроскопических животных (простейших), микроскопические водоросли (кроме сине - зеленых) и микроскопические грибы (плесени, дрожжи), к низшим - все бактерии и синезеленые водоросли (последние чаще называют теперь цианобактериями). Деление на высшие и низшие протисты происходило в соответствии с двумя выявленными типами клеточной организации - эукариотной и прокариотной. Высшие протисты имеют эукариотное строение клеток, т.е. являются эукариотами, низшие - прокариотное. Обоснование того, что прокариотный и эукариотный типы клеточной организации являются наиболее существенной границей, разделяющей все клеточные формы жизни, связано с работами Р.Стейниера (R. Stanier, 1916 - 1982) и К. ван Ниля, относящимися к 60-м гг XX в. В чем же разница между прокариотами и эукариотами. Клетка - это кусочек цитоплазмы, отграниченный мембраной. Последняя под электронным микроскопом имеет характерную ультраструктуру: два электронно-плотных слоя каждый толщиной 2,5 - 3,0 нм, разделенных электронно-прозрачным промежутком. Такие мембраны получили название элементарных. Обязательными химическими компонентами каждой клетки являются два вида нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), белки, липиды, углеводы. Цитоплазма и элементарная мембрана, окружающая ее, - непременные и обязательные структурные элементы клетки. Это то, что лежит в основе строения всех без исключения клеток. Изучение тонкой структуры выявило существенные различия в строении клеток прокариот (бактерий и цианобактерий) и эукариот (остальные макро- и микроорганизмы). Прокариотная клетка отличается тем, что имеет одну внутреннюю полость, образуемую элементарной мембраной, называемой клеточной, или цитоплазматической (ЦПМ). У подавляющего большинства прокариот ЦПМ - единственная мембрана, обнаруживаемая в клетке. В эукариотных клетках в отличие от прокариотных есть вторичные полости. Ядерная мембрана, отграничивающая ДНК от остальной цитоплазмы, формирует вторичную полость. Наружные мембраны хлоропластов и митохондрий, окружающие заключенные в них функционально специализированные мембраны, играют аналогичную роль. Клеточные структуры, ограниченные элементарными мембранами и выполняющие в клетке определенные функции, получили название органелл. Ядро, митохондрии, хлоропласты - это клеточные органеллы. В эукариотных клетках помимо перечисленных выше есть и другие органеллы. В клетках прокариот органеллы, типичные для эукариот, отсутствуют. Ядерная ДНК у них не отделена от цитоплазмы мембраной. В цитоплазме находятся функционально специализированные структуры, но они не изолированы от цитоплазмы с помощью мембран и, следовательно, не образуют замкнутых полостей. Эти структуры могут быть сформированы и мембранами, но последние не замкнуты и, как правило, обнаруживают тесную связь с ЦПМ, являясь результатом ее локального внутриклеточного разрастания. В клетках прокариот есть также образования, окруженные особой мембраной, имеющей иное по сравнению с элементарной строение и химический состав.	4 Формы микроорганизмов. Бактерии делятся на три основных группы: шаровидные (кокки), палочковидные или цилиндрические (бактерии и бациллы) и извитые (вибрионы и спириллы). Кокки (греч. coccos - семя) обычно имеют правильную форму шара. Под влиянием различных факторов кокки могут принимать овальную, эллипсовидную и коническую формы. В зависимости от расположения клеток после деления кокки подразделяются на несколько групп: Микрококки (Micrococcus) - кокки, которые по окончании деления не остаются вместе, а располагаются беспорядочно, по одному. Диплококки (греч. diplos - двойной) - кокки, которые после деления клетки остаются соединенными попарно. Тетракокки (греч. tetra - четыре) - кокки, сцепленные по четыре вследствие деления клетки последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Сарцины (от-лат. Carcio - соединяю) - скопление кокков в виде пакетов из 8 - 18 и более клеток, когда они делятся постоянно в трех взаимно перпендикулярных плоскостях. Стрептококки (греч. streptos - цепь) - кокки, у которых деление совершается всегда в одном направлении, а возникающие новые клетки не отделяются друг от друга и образуют различной длины цепочки. Стафилококки (греч. staphyle - гроздь) - кокки, расположенные в виде гроздьев винограда, благодаря делению клеток в различных направлениях. Палочковидные бактерии, клетки их могут быть короткими и длинными. Концы клеток бывают срезанными, слегка вдавленными внутрь, закругленными или заостренными, иногда на них наблюдаются вздутия. Эти бактерии принято делить на две группы: палочки, образующие споры, называются бациллами (от лат. bаcillum - палочка), а палочки, не образующие спор, - бактериями (от греч. bacteria - палочка). Если среди палочковидных форм встречаются парные соединения, их называют диплобактериями или диплобациллами, если они располагаются цепочкой, - стрептобактериями или стрептобациллами. Когда длина палочек едва отличается от ширины и разница между обоими измерениями становится почти незаметной, то такие палочки называются коккобактериями. Извитые бактерии, к ним относятся вибрионы, спириллы и спирохеты. Вибрионы представляют собой слегка изогнутые клетки, изгиб которых не превышает четверти оборота. Спириллы - длинные изогнутые палочки с одним или несколькими завитками. Спирохеты - тонкие длинные палочки с большим количеством мелких завитков. Следует иметь в виду, что при воздействии неблагоприятных факторов среды форма бактерий может изменяться в пределах одного вида, клетки приобретают нетипичные, так называемые инволюционные формы.
5 Строение бактериальной клетки. По современным данным, бактериальная клетка состоит из тех же морфологических компонентов, что и клетки животных и растений: она имеет оболочку, цитоплазму, ядерный аппарат и цитоплазматические включения. Оболочка клетки тонкая, относительно плотной структуры, толщиной от 10 до 60 нм, составляет около 20 % массы сухого вещества. Клеточную оболочку можно выявить с помощью специальной окраски. В неокрашенном виде она заметна только у крупных бактериальных форм, например у железобактерий и серобактерий. Полное представление об оболочке можно получить с помощью электронного микроскопа. Оболочка придает клетке определенную форму, регулирует проникновение в нее питательных элементов, выделение наружу продуктов обмена, ферментов и других веществ. Оболочка защищает клетку от воздействия внешней среды и выдерживает значительное внутриклеточное осмотическое давление 300 - 600 кПа. В зависимости от особенностей химического состава, оболочки все виды бактерий по-разному относятся к способу окраски, разработанному датским ученым Грамом. По этому способу окраски бактерии могут быть разделены на грамположительные, устойчиво окрашивающиеся в фиолетовый цвет, и грамотрицательные, не сохраняющие этой окраски. Сущность окраски по Граму заключается в том, что бактериальную клетку обрабатывают генцианвиолетом и йодом, а затем промывают спиртом. Клеточная оболочка грамположительных бактерий содержит значительное количество мукополисахаридных, полифосфатнуклеотидных комплексов, с которыми генцианвиолет и йод прочно связываются и поэтому медленно вымываются спиртом. У грамотрица тельных бактерий указанных выше комплексов значительно меньше, и они размещаются в глубине клетки. Поэтому генцианвиолет и йод легко разрушаются спиртом и клеточная оболочка быстро обесцвечивается. Оболочка состоит из трех слоев: слизистого слоя, клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Слизистый слой у некоторых бактерий достигает значительной толщины и имеет определенную форму. В этом случае его называют капсулой. Капсула защищает клетку от неблагоприятных воздействий внешней среды, а также и от губительных воздействий защитных механизмов, имеющихся в организме человека и животных (фагоцитоз, действие антител). Капсульное вещество состоит из полисахаридов и полипептидов. У отдельных видов бактерий капсулы содержат азот, a Acetobacter xylinum—единственный вид, имеющий капсулу, состоящую из целлюлозы. Ядро. У большинства микроорганизмов имеется область, в которой сконцентрировано основное количество дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). У более крупных микроорганизмов и сложноорганизованных бактерий, как, например, миксобактерии и нитробактер, в этой области существуют определенные структуры (органелы), окруженные оболочкой, как ядро. У истинных бактерий ДНК не окружена мембраной и сосредоточена в ограниченных участках в виде дискретных (прерывистых) форменных структур, чаще всего именуемых нуклеотидами, или ядерным аппаратом. Электронная микроскопия позволила установить, что область расположения ДНК бактериальной клетки заполнена тонкими нитями и выглядит менее плотной, чем окружающая цитоплазма. ДНК бактерий рассматривается как хромосома и представляет собой нить, замкнутую в кольцо. Ядерная структура (ДНК) является носителем наследственных свойств клетки и контролирует синтез специфических белков.	6.Органы передвижения и подвижность бактерий. Значительное число видов палочковидных форм бактерий обладают активной подвижностью. Все виды спирилл и вибрионов могут самостоятельно двигаться. Кокки неподвижны, за исключением отдельных видов. Перемещение в жидкости осуществляется с помощью жгутиков - тонких, длинных, извитых нитей сложной белковой природы. Они отходят от плотного тельца в цитоплазме и проникают через оболочку клетки. Длина жгутиков обычно 6 - 9 мкм, но у некоторых видов достигает 30 мкм и более, во много раз превышая длину бактерии. Толщина жгутиков колеблется от 0,02 до 0,04 мкм. Под оптическим микроскопом они видны только после специальной окраски. C помощью электронного микроскопа можно детально рассмотреть форму, локализацию и строение жгутиков у различных видов. По характеру расположения жгутиков и их количеству принято подвижные бактерии делить на группы: монотрихи - бактерии с одним жгутиком, расположенным на полюсе клетки, например холерный вибрион; лофотрихи - бактерии с пучком жгутиков на одном из концов клетки, например флуоресцирующая палочка; перитрихи - бактерии с большим числом жгутиков, расположенных по всей поверхности бактериальной клетки, например кишечная палочка. При длительном выращивании на твердых питательных средах подвижные бактерии могут утратить жгутики, а на жидких - вновь обрести их. Бактерии, у которых жгутики находятся на одном конце клетки, перемещаются по прямой линии. У перитрихов движение сопровождается оживленным кувырканием клетки в разные стороны. Не следует смешивать самостоятельное движение бактерий с их пассивным перемещением в результате молекулярного движения взвешенных в воде мельчайших частиц, названным броуновским. Броуновское движение характеризуется беспорядочным колебанием бактерий на одном месте. У большинства монотрихов и лофотрихов скорость движения достигает 50 - 60 мкм в секунду, у перитрихов – 25 - 30 мкм.

7.Клеточная стенка - состоит из полисахаридов и протеидов. Под электронным микроскопом на ультратонких срезах бактерии стенка видна в виде однослойного образования, более плотного, чем содержимое бактериальной клетки. Цитоплазматическая мембрана. К внутренней поверхности клеточной стенки плотно прилегает внешний слой цитоплазмы - цитоплазматическая мембрана, имеющая вид тонкой блестящей пленки. Мембрана составляет свыше 10% массы сухой клетки и состоит из липопротеиновых и рибонуклеопротеиновых комплексов. Толщина ее не превышает 10 нм. Мембрана служит местом интенсивной физиологической активности, так как является носителем многих ферментов. Мембрана защищает цитоплазму. Кроме того, она поддерживает постоянное внутриклеточное осмотическое давление, задерживает в цитоплазме питательные вещества и соли и одновременно способствует выделению продуктов обмена. Цитоплазматическая мембрана обладает избирательной проницаемостью, здесь происходит энзиматическая обработка веществ для усвоения их клеткой.	8.Цитоплазма и включения. Цитоплазма у бактерий представляет прозрачную водянистую или слегка вязкую однородную смесь коллоидов. В ней могут быть суспензированы также пигменты, запасные питательные вещества и жиры. По химическому составу цитоплазма представляет собой сложную смесь воды, белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, минеральных веществ и других органических соединений. В молодых бактериальных клетках цитоплазма гомогенна, в клетках старых культур появляется зернистость.В цитоплазме бактерий совершаются сложные процессы обмена веществ, в результате чего внутренняя структура клетки беспрерывно обновляется. С возрастом в цитоплазме клеток появляются различные включения. Большинство их относится к резервным веществам:1.Рибосомы - мелкие гранулы размером 10 - 20 нм, богатые содержанием рибонуклеиновой кислоты. В рибосомах происходит синтез белков и ферментов. 2Митохондрии - круглые или эллипсовидные зерна различной величины, содержащие фосфолипиды. Митохондрии содержат окислительно-восстановительные ферменты и принимают участие в дыхательных процессах. 3Волютин - крупные, хорошо видимые гранулы. Многие виды бактерий обладают способностью накапливать в клетках гранулы полифосфата, которые выполняют функции резерва фосфатов.Наряду с перечисленными выше включениями в цитоплазме встречаются разнообразные гранулы, содержащие гликоген, капельки жира, серу, железо, из которых одна часть, несомненно, служит запасным питательным материалом, а другая - продуктами обмена.
9.Пигменты бактерий. Количество и интенсивность образования пигмента у одного и того же вида бактерий колеблется в широких пределах. Рост при различных температурах и на различных средах меняет механизм образования пигмента. Образование пигмента обычно лучше всего происходит на плотных средах при свободном доступе воздуха и на свету. В анаэробных условиях бактериальные пигменты обычно не образуются, а если образуются, то обесцвечиваются. От пигментированных видов могут происходить беспигментные варианты. Пигмент чаще располагается внутриклеточно, но иногда он выходит через клеточную мембрану и становится внеклеточным. В 1895 г. Эммерик и Лоу открыли один из первых пигментов-антистатиков пиоцианин (производное феназина), образуемый широко распространенным сапротрофом Pseudomonas aeruginosa. Многие бактериальные пигменты - красный, желтый, оранжевый - являются представителями различных классов химических веществ: каротинодов, феназиновых красителей, пирролов и др. В воздухе, как правило, присутствует обилие пигментированных форм бактерии. Пигменты (каротиноиды), играют защитную роль, предохраняя клетки от действия видимого и ближнего ультрафиолетового света. Каротиноиды вместе с бактериохлорофиллами находятся в фотосинтетически активных мембранах (тила-коидах, хроматофорах). Микобактерии (туберкулезная палочка) образуют каротиноиды только при воздействии света. Это относится и к бактериям, растущим на ветчине и сыре. Некоторые клеточные пигменты играют роль катализаторов при действии видимого света (фотосенсибилизаторов). Фотосенсибилизацию используют в зверохозяйствах и зоопарках для устранения потенциально патогенных бактерий. С этой целью добавляют в питьевую воду метиловый синий или другие красители. Фотосенсибилизированные бактерии гибнут уже на обычном дневном свете, так как молекула красителя поглощает свет и способна передавать его энергию молекуле О2. 12. Микоплазмы и L-формы. В отличие от бактерий микоплазмы и L-формы не имеют клеточной стенки, вследствие чего у них наблюдается выраженный полиморфизм. Они могут быть представлены шаровидными, ветвистыми телами или бесформенной зернистой массой. Размеры их от 1 - 8 мкм до фильтрующихся форм (250 нм). Микоплазмы впервые были открыты в 1898 г. как мельчайшие, микроорганизмы, способные проходить через бактериальные фильтры. L-формы открыты в 1935 г. как варианты микроорганизмов, утративших клеточную. оболочку, но сохранивших способность роста и размножения. L-формы описаны почти у всех болезнетворных бактерий. По химическому составу микоплазмы и L-формы отличаются от бактерий отсутствием компонентов, входящих в состав клеточной оболочки. Характерным общим признаком микоплазм и L-форм является наличие цитоплазматической мембраны толщиной 7,5 нм, по своему строению близкой к мембране бактерий, а также ядерного и рибосомального аппарата. Оба вида микроорганизмов сходны по аминокислотному составу и по содержанию нуклеиновых кислот (РНК и ДНК) и углеводов. Микоплазмы и L-формы также сход ны по форме и структуре колоний. Данные о морфологии и биологии микоплазм и L-форм дают основание предполагать, что микоплазмы являются стабильными L-формами каких-то бактерий, лишенных клеточной оболочки и возникших в результате генетических мутаций, а стабильные L-формы бактерий являются одной из стадий филогенеза микоплазм.	10. Спорообразование у бактерий является одним из средств приспособления их к неблагоприятным внешним условиям (недостатку питательных веществ, наличию вредных продуктов обмена в окружающей среде, слишком высокой или слишком низкой температуре и др.).Спорообразование характерно для палочковидных форм, среди кокковых форм оно встречается редко (Planosarcina ureae), а у извитых форм вообще не наблюдается.В отличие от вегетативных форм, когда в клетке энергично проявляются все физиологические процессы, спора - это покоящаяся форма бактерии (анабиоз). Споры у различных видов бацилл отличаются друг от друга по форме, размеру и расположению в клетке. Так, спора сенной палочки имеет овальную форму и располагается в центре клетки, спора у столбнячной клетки круглая, расположена на конце, и диаметр ее больше диаметра вегетативной клетки (форма барабанной палочки). Иногда крупная спора образует как бы вздутие в средней части вегетативной клетки, придающее ей форму веретена (клостридиум).Процесс спорообразования у бактерий продолжается от нескольких часов до суток. Он начинается с уплотнения содержимого клетки, в результате чего образуется проспора. В нее переходит вся содержащаяся в клетке ДНК. Вокруг проспоры цитоплазма уплотняется и превращается в оболочку споры, состоящую из двух слоев - наружного и внутреннего. Наружный слой более плотный и плохо проницаем для воды. Затем остатки вегетативной клетки разрушаются.Споры устойчивы к высушиванию, высокой температуре, большим концентрациям химических веществ. Это свойство спор обусловлено малой концентрацией воды в цитоплазме и большим содержанием липоидов. Вода в спорах находится в связанном состоянии, поэтому процессы жизнедеятельности у спор значительно понижены, что также повышает их стойкость.Бактерии в виде спор могут сохранять жизнедеятельность в состоянии покоя десятки и сотни лет. Попав в благоприятные условия, спора начинает прорастать. Сначала она набухает за счет роста клетки и поглощения воды, увеличиваясь почти в 2 раза, затем внутри споры усиливается активность ферментов, способных гидролизовать оболочку споры, и в образовавшееся отверстие выходит наружу проросток, который затем превращается в новую вегетативную клетку. Прорастание споры осуществляется в течение нескольких часов (4 - 5). Появление проростка чаще наблюдается на одном из полюсов споры. 11.Риккетсии - своеобразные микроорганизмы, занимающие промежуточное место между бактериямл и вирусами. По форме, риккетсии делятся на четыре группы: кокковидные, палочковидные, бациллярные и нитевидные. Размеры их колеблются от 1,0 - 1,5 до 20 - 40 мкм. Все известные риккетсии подоб но вирусам являются внутриклеточными паразитами и не растут на искусственных питательных средах. В настоящее время насчитывается более 32 видов. Риккетсии имеют трехслойную оболочку, цитоплазматическую мембрану, риккетсиоплазму, в которой содержатся включения типа рибосом и ядерная вакуоля. Спор они не образуют, грамотрицательны, аэробы, некоторые виды обладают подвижностью. По химическому составу они состоят из белков ДНК, РНК и большого количества липидов. Размножаются путем простого поперечного деления. Быстро погибают при температуре 50 - 70°С. Риккетсии являются возбудителями ряда инфекционных заболеваний у человека и животных, типичным представителем риккетсии является возбудитель сыпного тифа.
13 Актиномицеты, или лучистые грибы (греч. Муке - гриб, actis - луч), занимают промежуточное положение между бактериями и плесневыми грибами. Это одноклеточные микроорганизмы, представляющие собой тонкие ветвящиеся нити - гифы, 0,5 - 1,2 мкм в поперечнике и различной длины. Большинство их окрашивается по Граму положительно. Гифы имеют оболочку, цитоплазму со значительным количеством включений и ядерный аппарат. Некоторые виды актиномицетов не образуют гиф, клетки их могут быть палочковидной формы, чаще всего искривлены с небольшими боковыми выростами, напоминающими ветви (род Micobacterium). Размножение происходит путем распада мицелия на фрагменты - оидии, которые при благоприятных условиях могут дать начало новому мицелию, а также спорами. Споры формируются на ветках воздушного мицелия (спороносцах). Они легко отделяются от мицелия и, попадая на питательный субстрат, быстро прорастают. Отдельные виды актиномицетов используют для приготовления антибиотиков (стрептомицин, хлор-тетрациклин и др.). Таким образом, по строению клетки, по отношению к краскам и питательным средам актиномицеты сходны с бактериями, а по характеру размножения и прорастания - с низшими грибами. Актиномицеты широко распространены в различных почвах, в воде, навозе и других субстратах. Им принадлежит большая роль в почвообразовании: они усиливают разложение, органических веществ в почве и участвуют в создании гумуса. Многие виды актиномицетов образуют пигменты - красный, черный, бурый и др., роль которых пока неизвестна. Почвенные актиномицеты преимущественно аэробы (развивающиеся при доступе кислорода воздуха), но бывают и факультативные анаэробы (жизнедеятельность проявляется при отсутствии свободного кислорода). Оптимальная температура для развития актиномицетов 23 - 37°С. Они легко переносят высушивание, могут сохраняться в сухой почве более десяти лет. Наиболее подходящие для них почвы с рН 6,8 - 8,0. Численность их в почвах по отношению к общей микрофлоре зависит от сезона года. Так, весной они составляют 20%, осенью - 30 и зимой - 13%. По мере углубления в почву количество актиномицетов уменьшается.	14.Цианобактерии вездесущи и многочисленны: встречаются в морях, пресных водоемах, почве. Они могут расти в экстремальных условиях, ледниках, тундре, на скалах, в пустынях, в нейтральных или щелочных водах горячих источников. Цианобактерии осуществляют одновременно фотосинтез и фиксацию молекулярного азота. При окислении фотосинтезе на свету образуют кислород. Донором электронов при этом является вода. Фиксация молекулярного азота осуществляется в анаэробных условиях, поскольку кислород подавляет действие фермента нитрогеназы. В летние месяцы на поверхности мелких водоемов наблюдается массовый рост микроорганизмов в виде сине-зеленой пленки. При их разложении (гниении) в такой среде создаются условия, благоприятные для развития хемогетеротрофов, в результате чего уменьшается количество растворенно­го кислорода, а вместе с ним и живых организмов. Цианобактерии содержат до 70 % белка, образуют биологически активные вещества, ферменты. Поглощая большие количества диоксида углерода (СО2), они предотвращают развитие парникового эффекта на планете.
15 Вирусы (от лат. virus - яд животного происхождения) - особый класс мельчайших микроорганизмов, видимых только с помощью электронного микроскопа, от микроорганизмов рядом морфологических признаков и биохимических свойств. Вирусы были открыты русским ученым Д. И. Ивановским в 1892 г. при изучении причин гибели табака от мозаичной болезни. Ивановский установил, что заразное начало содержится в растительном соке и проходит через бактериальные фильтры (отсюда название «фильтрующиеся вирусы»). Вирусы не имеют клеточной структуры. Размеры их находятся в пределах от 10 до 350 нм. Например, размер вируса ящура 10 нм, а вируса осповакцины – 200 - 350 нм. По форме вирусы могут быть шаровидные или эллипсовидные, палочковидные, кубические, нитевидные и булавовидные. Наиболее простая вирусная частица (вирион) состоит из нуклеопротеида, в котором нуклеиновая кислота (РНК или ДНК) заключена в белковую капсулу - капсид. Капсид построен из множества идентичных белковых субъединиц, названных капсомерами. У более сложных вирусов нуклеокапсид имеет и оболочку, в которой содержатся энзимы (ферменты), облегчающие проникновение вируса в восприимчивую клетку. Некоторые вирусы содержат также углеводы, липиды и различные металлы. Вирусы являются внутриклеточными паразитами, т. е. способны жить и размножаться только в клетке живого восприимчивого организма. Внутрь растительных клеток вирусы проникают через повреждения, а в клетки животного и человека - путем фагоцитоза или пиноцитоза. Размножаясь в клетках хозяина, они вызывают их гибель. При некоторых вирусных инфекциях в пораженных клетках тканей обнаруживаются особые включения, характерные для определенного вируса. Некоторые вирусы получены в виде кристаллов (вирус табачной мозаики). Кристаллический вирус состоит из белка и нуклеиновой кислоты. На физические и химические раздражения вирусы реагируют по-разному. Низкие температуры не вызывают гибели вирусов. Плюсовая температура 50 - 60°С влияет губительно. Вирусы легко переносят высушивание. Многие из них длительно устойчивы к действию этилового и метилового спиртов, к эфиру, а также к другим сильно влияющим на бактерии химическим веществам.	16. Микромицеты.-аэробы, нетребованы к питатетельным в-ам, растут преимущественно на поверхности разлтчных субстратов, выдерживают низкую тем.встречаются в холодильных камер.Охарактеризовать пять классов микромицетов: Хитридиомицеты (Chytridiomycetes) мицелий слабо развитый, одноклеточный, подвижные стадии имеют l бичевидный жгутик. Зигомицеты (Zygomycetes) мицелий несептированный, хорошо развитый, размножение осуществляется чаще спорангнеспорами (эндоспорами). Аскомицеты или сумчатые грибы (Ascomycetes) мейоспоры (споры полового размножения) образуются внутри специальных клеток – сумок, или асков, митоспоры (споры пол размножения) представлены конидиями. Базидиомицеты (Basidiomycetes) имеют хорошо развитый многоклеточный мицелий, митоспоры представлены конидиями, мейоспоры образуются на специальных клетках – базидиях, к этому классу относится большинство съедобных грибов – макромицетов. Дейтеромицеты (Denteramycetes) размножаются бесполовым путем – конидиями, мицелий септированный. Они представляют собой «бывшие» аскомицеты, или базидиомицеты, которые в процессе эволюции утратили половые спороношения, многие из дейтеромицетов –паразиты животных, растений и человека. Зигомицеты – одноклет организмы с сильно развитым мицелием, размножаются половым и бесполовым путем, бесполовое происходит с помощью спор, развивающихся на спорангиях, при пол пр (оогамии) образуются зигоспоры или ооспоры. Представитель этого класса –род мукор, которую можно встретить на хлебе, овощах, навозе, а также в сырых помещениях. Аскомицеты – сумчатые грибы. Представитель – дрожжи – безмицелиальные, не образующие хлорофилла одноклеточные грибы. Внешне – крупные (до 10 мкм) овальные или округлые клетки с дифференцированным ядром. В их цитоплазме 1-2 вакуоли, гликоген, волютин, капли жира, митохондрии. Широко распр-ны в природе, встречаются на плодах и листьях многих растений (виноградная лоза, фруктовые деревья). Почкование – наиболее распространенный способ размножения дрожжей. При половом размножении после слияния (кагуляции) 2 клеток оболочка между ними растворяется. Оплодотв ядро делится 2-3 раза и образуют 4 или 8 аскоспор, такая клетка превращается в аску со спорами. Аскоспоры образуются при неблагопр усл и представляют клетки с толстыми оболочками.Среди дрожжей имеются сапрофиты и паразиты. Сапрофиты исп-ют в бродильной промышл-ти и в жив-стве как источники белка. Паразиты вызывают болезни у животных – бластомикозы. Дейтеромицеты (несовершенные грибы) имеют мноклет мицелий, разм с помощью оидий и конидий. Грибы этого класса широко распр-ны в природе. Насчитывается около 25 тыс видов. К ним относятся грибы родов аспергилл и пеницилл. Аспергиллы исп-ют при приготовлении лимонной, щавелевой и др кислот. Некоторые – продуценты антибиотиков (аспериллин, фумигацин, клавацин). Среди асперилловых грибов имеются возбудители заразных болезней. В больших кол-вах пенициллы находятся в почве, на кормах, молочных продуктах, фруктах и в сырых помещениях. Пенициллы – продуценты антибиотика пеницилла. Некоторые виды несоверш грибов вызывают болезни кожи и волос (трихофитил, микроспорил, парша и т.д.).
18.Температура Для нормальной жизнедеятельности необходимо опред. t, при которой или низкой t жизнедеятельность останавливается или прекращается. Гибель – необратимая утрата способности к росту и размножению. В опр. условиях поврежд. могут быть обратимы, что связано с приспосабливаемостью микробов. Известно явление реактивации после облучения. УФ или воздействия высоких t. Микробы лучше др. орг. приспособлены к колебаниям t. Например, сенная палочка нормально развивается от 6 до 60^0. Большинство патогенных нормально развиваются при t близкой к t тела хозяина 35-37^0 и не переносят резких t колебаний. t оптим. max и min зависят от постоянного местообитания м.о. Различают стенотермич и эвритермичные м.о. Первые имеют узкий t диапазон, вторые - широкий. Min t – предельно низкая t при которой развитие микробов прекращается. Max t – наивысшая t при которой происходит сгущение мембранных липидов (зависит от содержания ненасыщ. кислот), липидный состав изменяется при изменении t выращивания при снижении увеличивается ненасыщ. кислот. Изменение липидного состава принято считать компонентом t адаптации. По отношению к t Психрофилы (греч psihros – холод) холодолюбивые орг. рости 0-20^0 оптимум ниже 20. Психроактивные – эвритермичные организмы, обладающие достаточной активностью при низкой t. Существуют в постоянно холодных условиях, где колебания t незначительны (в глубинах океана), приспособлены к ____________ сезонным изменениям (в теплый период они накапливают биомассу, но растут и в холодный). Приспособление связано с повышенным синтезом ферментов. К ним относят почвенные и морские бактерии, а также возбудители болезней рыб, к этой же группе относят м.о. вызывающие порчу продуктов в холодильнике. Мезофиллы (mezos – средний) имеют оптимум, близкий к t тела теплокровных. К ним относят виды, живущие в почве, воде и организмов (патогенные, гнилостные). Предпочитают 20-25^0, max 40, min 10-15. Термофилы теплолюбивые м.о., развивающиеся при t от 50^0, обычные не растут при 37^0. Термофилы делят на собственнотермофилы max 70^0 (обитатели термальных источников, разогревающихся куч. орг. в-ва). Они принимают участие в нагревании навоза, силоса, хлопка, влажного зерна и др. субстратов в которых идет разложение при t 80-90^0, после чего жизнедеят-ть прекращается. Сюда входят ряд актиномицетов, грибов, бактерий. На практике биотермогенез используют для дезинфекции навоза, обогрева теплиц, приготовления бурого сена.Экстремальный max 90^0,не растут при 70^0,содержат больше паспец-х жирных кислот, особый состав ферментов. Теплич особенности ферментов – то что оно развиваются при 50-90^0, термостабильны, имеют повышенную t активность. Их оптимум выше, чем у м.о. за счет присутствия ионов Ca.Гипертермофилы max>100^0. это преимущественно гидрогенотрофные орг. Обитатели гидротерм и подземной гидросферы. Ферменты и рибосомальный аппарат имеют высокий t оптимум, мембраны богаты липидами, имеют высок механич плотность, термостабильны за счет мембранных белков.	19.Влажность Вода имеет большое знач в адаптации и жизн организмов. Кол-во воды в клетках от 20-60%. Молекулы воды взамод., образуя водородные молек. связи. Это важно дл структуризации опр. молекул и их функционирования. Вода имеет высокий показатель поверх натяжении и теплоемкости, благодаря которым она выступает растворителем. Высокая теплоемкость предохраняет клет стр-ры от терм деактивности в опр 20Стерилизация (нагревание, высушивание, вакуум) Высокие температуры действуют губительно. Нагревание до 60^0 убивает бактерии за исключением споровых (бацилл) и термофильных. В жидкой среде при 60^0 большинство бактерий гибнут за 30-60 минут, на ________________. Во влажной среде гибнут быстрее, чем в сухой ( в присутствии влаги белок сворачивается при более низких t). М.о. содерж в толще тв в-в выдерживают нагревание в течение более длит времени, чем те же клетки в бульоне скорость гибели зависит от концентрации, возраста и типа клеток, а также от t, влажности и кислотности среды. t в пределах 100-120^0 используют для полного уничтожения м.о. и их спор. воздействие называется стерилизацией. Чтобы убить м.о. сухим жаром 160-180^0 в течение 2 часов. Чтобы убить бациллы необходима стерилизация паром в автоклаве при 120^0 в течение 20-30 мин. Бациллы малочувствительны к высыханию. При влажности окр среды ниже 30^0 жизнедеятельность бактерий прекращ. Степень чувствительности завасит от видовых св-в и технических условий высушивания. Холерный вибрион отмирает за 2 суток, микобактерии за 90 суток, молочнокислые до 10 лет, патогенные ипрептококки 20 лет, микобактерии туберкулеза 18 лет. Из-за обезвоживания жизн процессы ослабевают, процесс размножения приостанавливается. Вода – среда размн м.о., при ее дефиците его не происходит. Более устойчивы к обезв актиномицеты и грибы. Имеют место приспособления к сухости – ксерофилия. Широко распр искусственное высушивание или лиофилизация. Метод включает быстрое замораживание с последующим высушиванием под низким давлением (возгонка). Применяется для сохранения сывороток, вакцин, для консервирования и длит сохран культур м.о. Применяют при приготовлении сена, различных заквасок и т.д. В целом рост организмов в вакууме может быть «хронологически» очень большим, но даже после многолетнего пребывания в подобных условиях остаются.
21.Действие видимого излучения Прямые солнечные лучи губительны почти для всех видов бактерий (кроме пурпурных и фотобактерий). Микробы, которые постоянно подвергаются облучению УФ содержат каротинойдные пигменты защищающие от УФ и видимых лучей. Микрофлора воздуха состоит из Патогенны более чувствительны к воздействию, чем сапротрофы. Рассеянный свет действует на м.о. слабо и вызывает гибель при длит возд. Губительное действие оказывают лучи с короткой волной – УФ, фиолетовая и голубая часть спектра. Используют для дезинфекции и стерилизации термолабильных материалов. УФ лучи 250-270 нм действуют на нуклеиновые кислоты. Применение УФ для стерилизации ограничено по низкой проницаемостью и высокой поглотительной способностью воды и спектра. Для защиты у бактерий каратинойды, и системн генетич репарации в ДНК (археобактерии)Микроволновое излуч для быстрой повторной стерилизации длит хранящихся сред. За счет быстрого подъема t.Ренгеновское и Ġ-излучение вызывает образование R разрушающие нукл кислоты и белки, приводя к гибели клетки. Также при помощи ионизирующей радиации консервируют продукты.	22Электричество (постоянного и переменного тока) Незначительно. Электрич ток высокочастоты убивает их, токи ультравысокой частот,ы оказывают еще более высокое действие. 23. Механическое воздействие Механическое воздействие губительно для м.о. Например, самоочищение рек.
24 Гидростатическое и осмотическое давление Бактерии мало чувствительны к высоким давлениям. Дрожжи не теряют бродильных св-в при 500 атмосфер, некоторые грибы и бактерии переносят 3000атмосфер. В группах и водах океана существуют барофильные м.о. разм при высоком и не размн при норм давлении. Баротолерантные размн при норм и живут при высок давлении. Осмотическое давление опред деление м.о. на разные группы в зависимости от их чувствительности к К солей. __________________ - это св-во применяют при консервировании. Чувствительность у всех различная, возбудители бутулизма погибают при t % NaCl, некоторые грибы могут выдержать большую конценр NaCl. Р-ры с высокой концентрацией солей с большого _____________ называют гипертоническими. В них, как в р-рах с более высоким осм давлением чем в м клетке протопласт сжимается, клетки обезвоживаются (плазмолиз). В гипотонических р-рах происходит противоположное явление (плазмоптиз). Некоторые виды дрожжей способны развиваться при конц 70-80 % - осмоднельные формы (обитатели сиропов) – плесневые грибы рода пеницилиум, аспиргилус. Они переносят высок конц сахара, но не переносят высок конц солей. Орг живущие при высок конц солей – галофиты. Умеренные галофиты 1-2%, переносят 20%. Экстремально галофильные 15-20%, переносят 22%. Галотолерантные называют обитателей пресных вод, с содержанием 100 мл/л, а также в дистиллированной и дождевой воде. Галоопалифилы – обитатели высоко минер вод. Развиваются при 10% соды. Галофильные бакт исп-ют в пищевар и перераб промыш-ти, при очистке сточных вод и распаде слож в-в в вод	25. Кислотность и щелочность Значения pH лежат в интервале 0-14. Значение pH кислых сред 0-6, щелочных 8-14, нейтральная точка pH=7,07. Цитоплазма клеток разных м.о. обладает выраженными буферными св-вами, поэтому колебание pH во внешней среде слаба отражается на ____________ Некоторые значения pH: столовый уксус 2,3 лимонный сок 2,2-4,4 молоко 6-8 кровь 7,4 Большинство бактерий предпочитает ph 7,3-7,5, грибы 6-6,5. По отношению к pH выделяют грибы: нитрофилы развиваются при pH 5-9. к ним относятся большинство м.о. ацидофилы 2-6. теобациллы, микоплазмы алкалофилы 8,5-11 археобактерии, уробактерии поддерживание pHпит сред важно для тех м.о., которые хотя и продуцируют кислоты, но не обладают к ним толерантно. При сильном подкислении добавляют CaCO3 или бикарбонат Na.
26.Окислительно – восстановительные условия О2 входит в состав воды, диоксида углерода, многих орг соединений и вместе с ними поступает в распоряжение бакт клетки. Многим орг помимо этого необходим молек кислород. Главная функция О2 – он служит главным акцептором при аэробном дыхании, О2 при этом восстанавливается до воды. По отношению к О2 выделяют Аэробы – облигатные (строгие) используют только О2 как акцептор ē и получают энергию путем дыхания.Микроаэрофилы требуют пониженной конц О2 Облигатные анаэробы – могут расти в среде, лишенной О2, он для них токсичен.Факультативные анаэробы могут переходить от дыхания кислородом к анаэробиозу.Аэротолерантные – м.о., обладающие метаболизмом только анаэробного типа. Свободно растут в присутствии воздуха. Т.к. бактерии исп-ют раств О2, поэтому зависят от обмена водной среды своего обитания с воздухом, т.о. опред для аэробов служит транспорт газов между атмосферой и водой. 27.Трофическая и аллелохимическая природа связи На х-р функционировнаие м.о. большое влияние оказывают биотические факторы, взаимоотношения разного типа. Живые существа объеденены в биоценозы. Для каждого из них хар-но видовое и колич соотношение популяций, стр-ра, взаимоотнош-я и др. Среди различных ценозов большое место занимают микробиоценозы. Между ними существует разнообр взаимоотношения.Синтрофизмом наз экологич взаимоотнош при которых одни организмы обеспечивают пищу другим. Существуют синтрофизмы углеводов (клетчатка – могосахара), белков (пептиды – аминокисл), которые в ходе гидролиза на каждой стадии расщепления служат источником энергии и питания для разеых групп м.о.Нейтрализм. М.о. не оказывают влияние друг на друга.Симбиоз – сожительство 2 или более микробов между собой или др существами. Классический пример сожительства гриба и водоросли (цианобактерии) в лишайнике и нахождение аэробов и анаэробов в одной замкнутой среде (в пустотах почвы), клубеньки на корнях бобовых, цепмолозоразлагающие бактерии в рубце жвачных.Комменцализм – неярко выраженная форма сожительства микробов с др организмами, при этом один орг использует пищу или выделения другого, не принося ему вреда. Это представители норм миклофлоры животных, обитающие в дыхательных путях, на коже, в кишечнике и лифидная микрофлора.Метабиоз – это форма взаимоотн при которой один из микробов использует продукты жизнедеятельности другого и тем помогает развитию (целлюлозоразлаг и азотфикс бакт). Сателлизм – это стимуляция роста одного микроба продуктами жизнедеятельности другого, который затем становится его спутником. Выделяемые азотобактером витамины стимулируют развитие микробов, которые превращают орг фосфор в неорг, что помогает развитию высш раст.Синергизм – это одинаковые физиологич процессы разных особей микробной ассоциации, в результате чего происходит увеличение конечных продуктов. При совместном выращивании азотобактера и грибовидной бациллы происходит увеличение гетероауксина.Фопил (хищничество) – это особый способ жизни при котором 1 организм (хищник) живет за счет другого (жертвы), убивает его. Примеры хищничества в природе многочисленны, хищники наносят большой вред популяциям «организмов – жертв», полезно в том случае, когда уничтожают ослабленных.Прямой паразитизм представлены кольцами и сетями хищных бактерий. Существуют различные формы одни бактерии паразитируют на других, риккеции и хламидии у животных, возбудители болезней у растений. Паразитизм изучают - фитопатология, медицина, ветеринария. Антагонизм – это враждебное взаимоотношение, когда продукты жизнед одного м.о. губительно действ. на таковые др. Гнилостные бакт не могут жить с молочнокислыми, т.к. молочная кислота понижает pH. На этом принципе идет силосование, сбраживание и т.д.	28. Наследственные факторы м.о. Наследственность – это сохранение спец стр-рных и функциональных св-в, т.е. постоянство признаков на протяжении многих поколений. Генетика изучает передачу признаков и закономерностей наследования.В наст время установлено, что в эукариот – ядра, в прокариот.- нуклеотиды служат листом хранения ДНК. ДНК бактерии имеют вид длинных двойных цепей – полинуклеотидов, состоящих из нуклеотидов ДНК в бакт кл., имеющих форму нитей, замкнутых в кольцо. Эта нить – хромосома, имеет отдельные участки, несущие генетическую информацию относительно всех признаков, присущих клетке. Ген – это главный фактор, обуславливающих наслед. св-ва м.о. Каждый признак контролируется соотв.геном. совокупность генов – геном м.о. Конкретные признаки м.о. определяют ферменты, в свою очередь каждый ген определяет образ-е спец фермента => каждый ген контролирует 1 хим реакцию, катализируемую соответств. Ферментом. Гены, несущие информацию о синтезирумых м.о. ферментах называют структурными генами. Генетич материал м.о. может содержатся во внехромосомных стр-рах - плазмидах. Плазмиды построены из молекул ДНК, которые в бакт клетках представлены в виде закр и откр форм. Наследств информация передается от одного орг. другому большим числом генов. В бакт хромосоме все гены в линейной последовательности, называемой локусами.