8. Пигментообразующие, токсинообразующие, ароматообразующие микробы.

Пигментообразующие.Способны образовывать красящие вещества. Это свойство передвется по наследству,что позволяет быстрее определить вид. Чаще всего встречаются желтые колонии сарцин, золотистые или белые - стафилококков, розовые - микрококков, красные чудесной палочки, актиномицетов, дрожжей; реже синие - синегнойной палочки,зеленые – пеницилла.Полагают, что пигменты выполняют защитную функцию, предохраняют клетки от света и ультрафиолетовых излучений. Наиболее характерный кроваво-красный пигмент продигиозин, который почти нерастворим в воде (Serratia marcescens). Продигнозин синтезируется в клеточной стенке. Синий пигмент виолацеин продуцирует Chromobacterium violaceum u Ch. lividum. Он растворяется в спирте, ацетоне. Сине-зеленый пигмент пиоцианин продуцирует синегнойная палочка Ps. aeruginosa. У фототрофных микробов каротиноиды расположены в фотосинтезирующем аппарате и участвуют в адсорбции света при фотосинтезе, у гетеротрофов местом локализации пигментов служит цитоплазматическая мембрана, у мукоровых грибов (B.trispora) каротиноиды связаны главным образом с липидами.

Токсинообразующие микробы относятся к патогенным и вызывают отравления. различают экзо- и эндотоксины. Экзотоксины можно отделить путем фильтрации Наиболее сильно токсигенность выражена у возбудителей ботулизма, столбняка, дифтерии. Эндотоксины выделяются только после разрушения микробной клетки физическими, химическими и биологическими методами. Эндотоксины содержатся в салмонеллах, эшерихиях, возбудителе бруцеллеза, туберкулеза и др. Микробные экзотоксины имеют белковую природу и представляют высокоактивные и полноценные антигены, на которые организм вырабатывает антитела. Антитоксическая сыворотка действует против токсина, но не против микробной клетки.

Ароматобразующие микробы: дрожжи, молочнокислые бактерии, плесневые грибы. Они выделяют ароматические вещества: уксусноэтиловый и уксусноамиловый эфиры. Аромат сохраняют свежие культуры, выращенные на естественных средах. Культивирование микробов на искусственных средах приводит к потере таких свойств. Аромат вин обусловлен составом бактерий и грибов

8. Генетика микроорганизмов. Мутации. Классификация, значение.(кратко)

Мутации -внезапные скочкообразные изменения генов. Классификация: 1) по влиянию на организм: полезные(плодовитость,жизнеспособность); нейтральные; вредные. 2) по происхождению: спонтанные-самопроизвольные; индуцированные (вызванные воздействием хим.факторов). 3)по морфологическим особенностям:потеря жгутиков и клеточной стенки

Рекомбинация-перестройца генетического материала:инверсия (разворот участка хромосомы); дупликация (повторение участка хромосомы); делеция (выпадение участка хромосомы); транслокация (перемещение какого-либо участка хромосомы в другое место).

Значение:

1) мутации — материал для естественного отбора; 2) особи с мутациями размножаются, в результате чего увеличивается генетическая неоднородность популяции; 3) естественный отбор сохраняет особей с полезными мутациями, что приводит к совершенствованию приспособленности организмов или образованию новых видов.

9. Генетика микроорганизмов. Мутации. Классификация, значение Генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов. Основоположники русской микробиологической науки И. И. Мечников, Л. С. Ценковский, С. Н. Виноградский Полиморфисты (К. Негели, Х. Бюхнер) отстаивали возможность резких постоянных морфологических, культуральных и других изменений у микроорганизмов. Мономорфисты (Ф. Кон, Р. Кох) утверждали постоянство микробных видов. Они отрицали их изменчивость под влиянием условий внешней среды. Дальнейшие исследования показали, что под влиянием условий среды у организмов часто появляются новые признаки, которые могут быть временными или постоянными, передающимися по наследству. Микробы при этом способны терять вирулентность, приобретать лекарственную устойчивость, увеличивать количество продуктов жизнедеятельности, изменять морфологические, культуральные и другие свойства. Морфологические изменения. Температура, химические вещества, фаги, антибиотики и другие факторы среды могут вызывать изменения формы микробов. Например, палочки принимают округлую форму, становятся более длинными и толстыми, образуют вздутия. Культуральные изменения. Одни и те же микробы в одинаковых условиях могут иметь разные культуральные признаки. На плотной питательной среде так называемые S-формы образуют гладкие, прозрачные, с ровными краями колонии, а R-формы — шероховатые, непрозрачные, со складчатой поверхностью.

Биологические изменения. Давно было замечено, что введение в организм микробов, подвергнутых воздействию внешних факторов среды (температуры), создает у животных невосприимчивость к повторным заражениям. Л. Пастер, работа с холерой кур: Ослабленная культура не вызывала заболевания птицы, но послевведения ее в организм создавалась невосприимчивость (иммуни- тет). В дальнейшем подобные воздействия среды Л. Пастер проверил на других микроорганизмах - при выращивании возбудителя сибирской язвы при температуре выше оптимальной (42,5 °С) в течение 12—21 сут ему удалось ослабить культуру, из которой потом была приготовлена вакцина. Л. Пастер и Э. Ру изменили свойства вируса — возбудителя бешенства. Для этого мозг собаки, павшей от бешенства, вводили кролику. После его гибели из нервной ткани готовили суспензию и процедуру повторяли с другими здоровыми кроликами. Инкубационный период болезни сократился до 6—7 сут. Дальнейшие инъекции пораженной нервной ткани не привели к уменьшению инкубационного периода, вирус сохранял приобретенные свойства, и его назвали фиксированным. Возбудитель хотя и ослабел, но был небезопасен. Последующее понижение вирулентности проводили путем высушивания спинного мозга, содержащего фиксированный вирус, над парами гидроксида калия. Воздействие щелочи на вирус продолжалось до 2 нед. Такой материал при подкожном введении не вызывал признаков болезни и был использован для приготовления вакцины. Эти немногочисленные примеры показывают, что путем воздействия разных факторов можно изменить биологические свойства микроорганизмов. Генотипические изменения. Мутации свойственны всем живым существам, в том числе и микроорганизмам. Они появляются в результате нарушения последовательности оснований ДНК, а также нуклеотидов в гене и передаются по наследству. Такой ген кодирует белок, отличающийся от исходного по свойствам и функциям. Спонтанные мутации (без направленного воздействия) очень редки. Они характеризуются изменением какого-нибудь одного признака и обычно стабильны.

Индуцированные, или мутагенные, мутации возникают вследствие воздействия факторов среды. Они встречаются сравнительно часто. Мутагены подразделяются на физические, химические и биологические. К физическим относят различного рода излучения: ультрафиолетовые, рентгеновские, радиоактивные. Они вызывают повреждения генетического аппарата, изменение признаков, свойств микробов; к химическим — сильнодействующие вещества: отравляющие, лекарственные (йод, пероксид водорода), кислоты ) и тд. Примером биологическихмутагенов может быть ДНК. Так, при введении в клетки эмбриона дрозофилы некоторых видов онковирусов взрослые особи приобретают новые признаки: на голове возникают необычные выросты или углубления, иногда исчезают глаза. Отрезок вирусной ДНК, который встраивается в одну из хромосом дрозофилы, вызывает дифференцирование клеток, и, как результат, появляются морфологические и другие изменения. Доказано мутагенное действие вирусов и живых вирусных вакцин на млекопитающих. Они повреждают наследственный аппарат не только соматических, но и половых клеток. Мутагенное действие вирусов особенно активно проявляется во время эпизоотий и эпидемий. Численность мутаций возрастает также при нарушении метаболизма и старении организма. Для получения полезных признаков у микроорганизмов применяют самые различные мутагены. Таким методом выделены высокоактивные штаммы продуцентов антибиотиков и других веществ. После облучения продуцента пенициллина получены штаммы, которые по своей активности в десятки—сотни раз превосходят исходные. Необходимо отметить, что после мутагенеза появляются не только полезные, но и вредные признаки. Действие радиоактивных веществ вызывает глубокие изменения в генетическом аппарате, но среди микробов появляются расы, устойчивые к ним. Практическое значение изменчивости микроорганизмов. Познавая природу изменчивости микроорганизмов, можно направленно воздействовать на них и получать полезные свойства. При помощи мутагенных факторов получены такие мутанты, которые по своей эффективности во много раз превосходят исходные формы. Таким путем получены высокоактивные штаммы продуцентов пенициллина, эритромицина, тетрациклина и других антибиотиков. С помошью генетического метода выделены микроорганизмы, способные в больших количествах продуцировать некоторые аминокислоты (глутаминовая, лизин), витамины, органические кислоты и другие продукты. Наблюдения подтверждают, что в природе все чаще появляются возбудители инфекционных болезней с нетипичными признаками: с пониженной вирулентностью, неспособностью вырабатывать иммунитет, что ведет к атипичному течению болезней и затрудняет их диагностику клиническими и лабораторными методами. Под действием мутагенных факторов наряду с полезными микроорганизмы приобретают и другие свойства, которые изменяют их поведение, что приводит к появлению латентных и абортивных форм болезней. Знание признаков, приобретенных микроорганизмами, поможет правильно строить мероприятия по борьбе с инфекционными болезнями человека и животных.

10. Трансформация, конъюгация как формы передачи генетической информации прокариот Комбинативные изменения. Трансформация — это процесс переноса участка генетического материала ДНК, содержащего одну пару нуклеотидов, от клеткидонора к клетке-реципиенту. В процессе трансформации различают пять стадий: первая - адсорбция трансформирующей ДНК на поверхности микробной клетки; вторая — проникновение ДНК в клетку-реципиент; третья — спаривание внедрившейся ДНК с хромосомными структурами клетки; четвертая — включение участка ДНК клетки-донора в хромосомные структуры клетки-реципиента; пятая — дальнейшее изменение нуклеотида в ходе последующих делений. Трансформироваться могут устойчивость и чувствительность к антибиотикам, способность к синтезу ферментов и т. д. Трансформация признаков ДНК происходит только при определенных условиях и физиологических состояниях клетки, получивших название «состояние готовности», Оптимальная температура трансформации 29—32 °С. Высокая температура (80—100 °С), химические вещества (азотистая кислота), ультрафиолетовые излучения, фермент ДНК-аза приостанавливают трансформирующее действие ДНК. Коньюгация — форма полового процесса, при котором происходят соединение мужской и женской микробных клеток и обмен между ними ядерным веществом, а в ядре, как известно, содержится ДНК. При этом генетический материал клетки-донора переходит в клетку-реципиент. После рекомбинации и деления клетки образуются формы с признаками конъюгирующих клеток. У микроорганизмов установлен фактор плодовитости, или фертильности, который играет существенную роль в обмене генетической информацией. Кроме того, у грамотрицательных микроорганизмов обнаружены F-волоски (секс-ворсинки) — цитоплазматические выросты, которые выполняют функцию проводников наследственного материала у конъюгирующих клеток. Клетки, выполняющие роль донора, обозначают F+ (мужские особи), а клетки, выполняющие роль реципиента, — F- (женские особи). При их скрещивании образуется потомство. Фактор фертильности (Е-фактор) находится в плазмидах — внехромосомных генетических элементах микробной клетки, которые представляют собой небольшие двухцепочечные молекулы ДНК. Они могут автономно располагаться в цитоплазме или быть в интегрированном состоянии на поверхности хромосомы, не являясь частью ее линейной структуры. Процесс конъюгации показывает,что микроорганизмы можно различать по полу, как и все другие существа. Конъюгировать могут особи не только одного, но и разных видов. Таким образом, все формы комбинативной изменчивости (трансформация, трансдукция, конъюгация) различны по форме,но одинаковы по существу. При трансформации участок ДНК клетки-донора входит в клетку-реципиент, при трансдукции эту роль выполняет фаг, а при конъюгации перенос генетической ин- формации осушествляется через цитоплазматический мостик (пили).

11. Трансдукция как форма передачи генетической информации прокариот. Использование генной инженерии в народном хозяйстве относится к комбинативным изменениям. Трансдукция - это изменение, при котором генетический материал от клетки-донора к клетке-рециниенту переносит трансдуцирующий фаг, т.е. фаг, не вызывающий ее разрушения. В процессе размножения некоторых фагов небольшие фрагменты (частички) генетического материала (ДНК) микробной клетки попадают в частицу вновь образованного фага. После проникновения такого фага в клетку-реципиент происходит передача генетического материала клетки-донора и последующая его рекомбинация. Различают три типа трансдукции: общую (неспецифическую), специфическую и абортивную. При общей трансдукции может происходить перенос разных или нескольких признаков одновременно. Специфическая трансдукция характеризуется переносом только определенного признака. При абортивной трансдукции участок ДНК клетки-донора, перенесенный фагом в клетку-реципиент, не включается в ее геном (совокупность клеток), а следовательно, проявления нового признака не наблюдается. В настоящее время получило развитие новое направление молекулярной биологии — генная инженерия. Генная инженерия занимается конструированием, выделением и пересадкой определенных генов из одних клеток в другие. В результате клетки приобретают новые свойства. Так, из организма человека выделен ген, синтезирующий инсулин, и перенесен в геном кишечной палочки. Такая бактерия способна вырабатывать белковый гормон — инсулин, выделяемый клетками поджелудочной железы, необходимый для лечения диабета. При размножении кишечной палочки можно получить достаточное количество препарата и тем самым облегчить страдания миллионов людей. Выделен и перенесен в кишечную палочку ген, управляющий синтезом интерферона. Таким образом, представилась возможность получить более дешевый препарат, эффективный при лечении некоторых вирусных заболеваний человека. Ведутся работы по выделению и пересадке генов азотфиксации в другие микроорганизмы и злаковые растения, что в какой-то мере может решить проблему азотного питания и т. д. Эти примеры показывают значение нового направления науки о наследственности и изменчивости — генной инженерии.

12. Влияние физических факторов на микроорганизмы (свет, давление, температура) Температура — один из наиболее важных факторов в жизни микробов. Она может быть оптимальной, т.е. наиболее благоприятной для развития, а также максимальной, когда подавляются жизненные процессы, и минимальной, ведущей к замедлению и прекращению роста. Психрофилы, криофилы (холодолюбивые) — микроорганизмы, развивающиеся при низких температурах (плюс 15 — минус 8 °С). Их можно встретить в северных морях, ледниках, холодильных камерах и других местах. Среди них могут быть возбудители болезней рыб и водных растений, микроорганизмы, разлагающие пищевые продукты. Мезофилы развиваются при средних температурах 20—40 °С. Температура 25—39 °С для них оптимальная. Мезофилы — возбудители болезней животных и человека, брожений, вызывающих аммонификацию и другие процессы. Термофилы (теплолюбивые) развиваются при более высокой температуре — 40—80 °С. Такие микроорганизмы встречаются в горячих источниках, в пищеварительном тракте животных, в почвах районов с жарким климатом. Термофильные микробы участвуют в таких процессах, как биологическое обеззараживание навоза, приготовление бурого сена, силосование кормов и т.д. При оптимальной влажности термофилы повышают температуру органических веществ, разлагают их, в результате чего накапливаются горючие газы — метан, водород, которые могут вызывать самовоспламенение растительной массы. Действие на микробы высоких температур. К высокой температуре особенно чувствительны вегетативные формы. С повышением температуры время жизни сокращается. Так, тифозные бактерии при 47 °С погибают через 2ч, при 59 °С — через 21 с. Подобная картина, но при более высокой температуре наблюдается и у спор. Если при 100 °С споры погибают через 20 ч, то при 130 °С — через 2—4 мин. На микробы более эффективно по сравнению с сухим жаром действует насыщенный водяной пар. Гибель спор возбудителя сибирской язвы наступает через 1 мин после действия водяным паром при 132 °С, сухим жаром — при 180 °С. Некоторые микробы могут сохранять жизнеспособность и при температу- ре 85—90 °С.

Действие на микробы низких температур. Низкие температуры обычно не вызывают гибели микробов, а лишь задерживают их рост и размножение. Жизнеспособность многих микробов сохраняется при температуре, близкой к абсолютному нулю. Палочки туберкулеза оставались жизнеспособными при температуре минус 180 °С в течение 8 дней. Бруцеллы при минус 40 °С сохранялись в течение более 6 мес. Еще более устойчивы к низким температурам вирусы. Вирус бешенства при температуре -190* и -292 °С оставался активным в течение нескольких месяцев. Споры и гнилостные микробы сохраняли жизнеспособность в трупах мамонтов, пролежавших тысячи лет в мерзлой почве Сибири. При исследовании ледяной почвы, извлеченной из ледяной толщи Антарктиды, установлено, что актиномицеты встречаются на глубине до 85 м, дрожжи — до 100, плесневые грибы и бациллы — до 320 м. Это указывает на то, что микроорганизмы могут сохраняться в анабиотическом состоянии не менее 12 тыс. лет. Вегетативные формы микробов более чувствительны к действию низких температур. Охлаждение до минус 10 — минус 20 °С в течение 1—2 сут снижает численность кишечных палочек на 90 %. Поэтому, возможно, температура минус 190 °С и ниже, когда замораживание происходит без образования кристаллов, менее губительна для живого, чем температура минус 20 °С и выше, при которой образуются кристаллы льда, ведущие к механическим повреждениям и необратимым изменениям в микробной клетке. Действие видимого излучения (света). Свет представляет собой электромагнитное излучение с длиной волны 400—780 нм. Естественным источником видимого излучения являются Солнце, звезды, атмосферные разряды, люминесцирующие объекты и т.д. Энергия Солнца необходима зеленым и пурпурным бактериям, которые с помощью пигментов превращают световую энергию в доступную биохимическую и используют ее для синтеза компонентов клеток. Некоторым микроорганизмам световая энергия может приносить вред, вызывая их гибель. Бактерицидность видимого излучения зависит от длины волны: чем она короче, тем в ней больше энергии. Поэтому и ее действие на живые организмы сильнее и наоборот. Под действием видимого излучения (прямых солнечных лучей) погибают многие микробы, особенно патогенные (возбудитель туберкулеза — в течение 3—5 ч, вирус ящура — в течение 2 ч). Такие излучения часто используют для санации помещения. Там, где больше солнца, там меньше микробов. Облучение ведет к усилению фотохимических окислительных процессов. Действие облучения на микробы увеличивается в присутствии кислорода или окисляющих веществ. Гидростатическое давление, превышающее 108—110 МПа, вызывает денатурацию белков, инактивацию ферментов, электролитическую диссоциацию, увеличивает вязкость многих жидкостей. Все это неблагоприятно сказывается на жизнедеятельности микробов и нередко приводит их к гибели. Среди микроорганизмов имеются и такие (барофильные), которые живут и размножаются при более высоких давлениях, например глубоководные бактерии морей и океанов. Со дна Тихого и Индийского океанов, где гидростатическое давление достигает 113—116 МПа, вместе с другими живыми объектами неоднократно извлекали барофильные микроорганизмы. Большинство же микробов выдерживают давление около 65 МПа в течение 1 ч.

13. Влияние химических факторов на микроорганизмы. Дезинфекция Микробы приспособились к определенной среде обитания. Одни (плесневые грибы) — ацидофильные организмы — живут в кислой среде; другие (холерный вибрион) — алкалофильные организмы — в щелочной. Большинство же микробов предпочитают среду, концентрация водородных ионов в которой делает ее ближе к нейтральной (рН 6,5—7,5). Оптимальную среду обитания в естественных условиях микробы создают себе сами. Так, молочнокислые микроорганизмы, сбраживая лактозу, образуют кислоту, в результате чего понижается рН и среда становится более благоприятной для их развития. Гнилостные микробы, разлагая белки и мочевину, образуют аммиак, который повышает рН. Знание действия химических веществ на микробы имеет практическое значение, так как многие из них используются для проведения оздоровительных мероприятий в хозяйствах. Наиболее широко распространены из дезинфицирующих веществ щелочи, кислоты, хлорсодержащие препараты, фенолы, соли тяжелых металлов. Щелочи (гидроксид натрия, гидроксид калия и др.) способны к электролитической диссоциации. Чем больше гидроксильных ионов (ОН), тем сильнее действие вещества. При соединении с белками они оказывают цидное действие на бактерии и вирусы. Кислоты (серная, соляная, азотная и др.) являются протоплазматическими ядами, свертывающими белки. С повышением температуры на 10 °С их действие на микробы возрастает в 2—3 раза. Хлорная известь содержит 28—38 % активного хлора, при соединении которого с влагой образуются хлористо-водородная и хлорноватистая кислоты, а выделяющийся при этом кислород окисляет компоненты микробной клетки, в результате чего наступает ее гибель. Фенолы (карболовая кислота) — гидроксилсодержащие ароматические соединения, действующие на окислительно-восстановительные процессы. Они характеризуются максимальной поверхностной активностью. Это первый антисептик, введенный в хирургию. Окислители. Перманганат калия при контакте с тканями отдает атомарный кислород и превращается в оксид марганца, оказывающий поверхностное и кратковременное действие на микробные клетки. Пероксид водорода разлагаясь, выделяет кислород, который вызывает окисление бактерий. Формалин — 40%-ный водный раствор формальдегида. Вступая в реакцию с белками, он вызывает их денатурацию, образует новые соединения. Оказывает губительное действие на вегетативные формы, споры, вирусы, грибы. Формалин — одно из универсальных дезинфицирующих средств объектов животноводства. Чем выше концентрация веществ, тем сильнее их действие на микробную клетку. Увеличение концентрации фенола в 2 раза снижает время стерилизации в 64 раза. Наиболее выраженное цидное действие имеют водные растворы дезинфицирующих веществ; в масляных растворах оно более слабое. Стерилизация быстрее протекает в кислой среде и медленнее — в щелочной. Более устойчивы к действию химических веществ из неспорообразующих шаровидные формы. Палочковидные и извитые формы микробов при прочих равных условиях быстрее погибают. Споры почти не содержат свободной воды, имеют плотную двойную оболочку, поэтому отличаются более высокой устойчивостью к действию химических веществ. Таким образом, действие химических веществ зависит от состава, концентрации, экспозиции, температуры и других факторов.

14. Типы взаимоотношений микроорганизмов - симбиоз, антагонизм, паразитизм, фагия Симбиоз — сожительство двух или более видов микробов между собой или с другими существами. Классическим примером симбиоза может служить сожительство гриба и водоросли в лишайнике, а также нахождение аэробов и анаэробов в одной замкнутой среде (в изолированных пустотах в почве и других местах), когда после использования кислорода аэробами создаются благоприятные условия для анаэробов, жизнь которых может протекать без атомарного кислорода. Микробы, находящиеся в клубеньках корней, живут в симбиозе с бобовыми растениями. Целлюлозоразлагающие бактерии в рубце жвачных могут служить примером симбиоза микроба и животных. Антагонизм — враждебное взаимоотношение, когда продукты жизнедеятельности одного микроба губительно действуют на таковые другого. Гнилостные микробы не могут жить в одной среде с молочнокислыми, так как образуемая молочная кислота понижает рН и подавляет рост алкалофильных организмов. Паразитизм — это такое отношение между микробами, когда пользу от сожительства получает лишь паразит, нанося вред хозяину, что обычно приводит к гибели последнего. Фаги — вирусы бактерий, актиномицетов, цианобактерий и других микроорганизмов. Исследуя культуру возбудителя дизентерии, в фильтрате испражнений выздоравливающих людей обнаружили наличие литического агента. При добавлении нескольких капель такого фильтрата в пробирку с культурой дизентерийных бактерий взвесь просветлялась, находящиеся в суспензии клетки лизировались. В результате изучения фагии Ф. Д’Эрелль пришел к выводу, что литический агент — ультрамикроб, представляющий собой живой организм, способный размножаться и вызывать лизис (растворение) бактерий. Фаги бывают вирулентные и умеренные. Вирулентные — фаги-паразиты — вызывают лизис бактериальной клетки. Такой процесс включает в себя несколько фаз: адсорбцию на рецепторах клеточной стенки, инфицирование клетки нуклеиновой кислотой (ДНК, РНК) или целым фагом, репликацию нуклеиновой кислоты, синтез белков головки и отростка, сборку фаговых частиц, лизис бактерии-хозяина и выход фага. Умеренные фаги вызывают лизогению — своеобразный симбиоз генома умеренного фага с бактериальной хромосомой. Интегрированный фаг называют профагом, а клетку с встроенным в хромосому профагом — лизогенной. Профаг — форма существования умеренного фага, при которой нуклеиновая кислота фага интегрирована (объединена) с хромосомой бактерии и при репликации (самовоспроизведении) ее передается дочерним клеткам во многих поколениях. Умеренный фаг не размножается в бактерии-хозяине автономно и не вызывает лизис. Клетка берет на себя заботу о проникшем умеренном фаге, синхронно редуплицирует (воспроизводит) его с бактериальной хромосомой и передает своим потомкам. Подобное явление часто наблюдается у бактерий и актиномицетов.

15. Особенности хранения пищевых продуктов Хранение пищевых продуктов, основанное на биологических, физических и химических принципах. Биоз. На этом явлении основано хранение свежих фруктов и овощей. В помещениях, где размещаются такие продукты, создают условия, препятствующие развитию микробов, путем понижения температуры до 5 °С и поддержания определенной влажности. Микробы, расположенные на поверхности, замедляют свое развитие и тем самым предотвращают разложение ими органического вещества. Абиоз достигается физическими и химическими способами. Этот принцип положен в основу хранения мясных и овощных консервов после обработки их в паровом стерилизаторе при 120 °С и выше. При высокой температуре погибают вегетативные и споровые формы микробов, прекращается жизнь и сопутствующие ей процессы, благодаря чему содержимое консервных банок может храниться длительное время. Уничтожить микробы можно и химическими веществами, безвредными для организма человека. Термический метод стерилизации консервов более надежен, а содержащиеся в банке продукты не представляют опасности для здоровья человека. Анабиоз происходит во время сушки или замораживания. Так хранят рыбные и мясные продукты, фрукты и овощи. При недостатке свободной воды жизнедеятельность микробов приостанавливается, процессы, вызываемые ими, задерживаются. Увеличение влаги и тепла ведет к восстановлению жизнедеятельности микробов, разложению органического вещества, увеличению порчи продуктов. Поэтому при отсутствии анабиотических условий такие продукты следует немедленно реализовать. Ценоанабиоз — способ хранения главным образом растительной пищи, при котором консервирующее вещество (молочная кислота) вырабатывают сами микроорганизмы при силосовании, квашении и других способах приготовления кормов и овощей.

16. Микрофлора почвы. Почва как среда обитания возбудителей инфекций. Почва состоит из минеральных и органических соединений. Она – продукт жизнедеятельности микроорганизмов, осуществляюших процесс её формирования, самоочищения, круговорота азота, углерода, серы и железа в природе. Микроорганизмы почвы фиксируют азот из воздуха, образуют гумус почвы и высвобождают питательные вещества для растений, выполняют санитарную функцию почвы. Очаговость распространения микроорганизмов – главная особенность их экологии в почве, позволяющая сохранить виды почвенных микроорганизмов и специфичность группировок по горизонтам почвы. В верхних слоях обитают актиномицеты и аэробы. В нижних – грибы и анаэробы. Общее количество микроорганизмов уменьшается по мере углубления в почву. Независимо от глубины наиболее густо всегда заселена околокорневая зона растений. Качественный состав околокорневой микрофлоры зависит от вида растений, но во всех случаях преобладает грибная флора. Микрофлора почвы включает все известные группа микроорганизмов: споровые и споронеобразующие бактерии, актиномицеты, грибы, спирохеты, архебактерии, простейшие, сине-зеленые водоросли, микоплазмы и вирусы. В 1 г почвы насчитывается до 6 млрд микробных тел. На качественный и количественный состав микрофлоры почвы влияет тип почвы, её плодородие, влажность, аэрация и физико – химические свойства. На микробиоценоз почвы существенно влияет деятельность человека: обработка почвы, внесение удобрений, мелиорация, загрязнение отходами производств. Особо опасным в санитарном отношении является загрязнение почвы необезвреженными отходами животноводства (навоз, моча, отходы боенского производства, трупы животных). Некоторые патогенные микроорганизмы в зависимости от экологических особенностей вегетируют в почве, и почва для них является естественным местом обитания. Другая группа, в том числе и споронеобразующие, длительно сохраняются в почве определеного физико – химического состава, где при благоприятном температурно – влажностном режиме размножается. К третьей группе относятся возбудители хламидиозов, риккетсии, вирусы и особо прихотливые бактерии. Они быстро отмирают в почве. Обеззараживающая способность разных почв неодинакова и почва может служить благоприятным субстратом для патогенных микроорганизмов. Почва как субстрат, состоящий из твердой фазы и воды, служит естественным местом обитания для возбудителей многих заразных болезней: клостридиозов, сибирской язвы, листериоза, лептоспироза, туберкулеза, синегнойной инфекции, дерматомикозов, микотоксикозов, холеры, сальмонеллеза. Обезвреживание почвы, обсемененной патогенными микроорганизмами, проводят механической обработкой и посевом растений. Применение химических веществ приводит к утрате почвой плодородия.

17. Микрофлора различных водоемов. Зоны обсемененности. Коли-титр. Коли-индекс Микрофлора природных вод в значительной степени зависит от их происхождения. Различают пресные и морские воды. Пресные воды разделяют на поверхностные, включая проточные (реки, ручьи) и стоячие (озёра, пруды, водохранилища), подземные (почвенные, грунтовые, артезианские) и атмосферные (дождь, снег). Вода – естественная среда обитания микробов, основная масса которых поступает из почвы, воздуха с оседающей пылью, с отходами, стоками промышленных и животноводческих объектов и др. Особенно много микроорганизмов в открытых водоемах и реках, нередко встречаются они в илистых отложениях океанов, морей, болот, минеральных водах. Их находят как в поверхностных слоях, так и на глубине до 10 тыс. метров. Обитают микроорганизмы и в горячих источниках. Процесс фотосинтеза у них происходит при температуре 75С, а в щелочных водах бактерии выживают при температуре 100С. Качественный состав обитающих в воде микроорганизмов зависит в основном от свойств самой воды, поступления в нее сточных и промышленных отходов. К постоянно живущим в воде микроорганизмам относятся Azotobacter, Nitrobacter, Micrococcus, Pseudomonas, Proteus, Spirillum и др. Глубокие почвенные воды, ключевая, артезианская вода почти свободны от микроорганизмов. Характер микрофлоры водоемов определяется особенностями конкретной водной среды. Аутохтонная микрофлора – совокупность микроорганизмов, постоянно живущих и размножающихся в воде. Аллохтонная микрофлора – совокупность микроорганизмов, случайно попавших в воду и сохраняющихся в ней сравнительно короткое время. В воде обитают все известные группы микроорганизмов, но наиболее существенный компонент населения водоемов – бактерии. Микробы окисляют до минеральных соединений органические вещества, в огромных количествах попадающие в водоемы. Степень обсемененности воды микроорганизмами выражается понятием сапробность. Зоны обсемененности: 1. Сильнозагрязненная зона воды, содержащая большое количество микроорганизмов (в 1 мл воды оно может достигать нескольких миллионов). Такое развитие микроорганизмов связано с наличием в воде легкоразлагающихся и легкоусвояемых микроорганизмами веществ. Здесь почти отсутствует кислород, т.к. он быстро используется аэробными микроорганизмами, и дальнейшее разложение органических веществ происходит в анаэробных условиях. При этом образуются метан, сероводород, а от воды исходит неприятный запах. Зона носит название полисапробная. 2. Зона со средней степенью загрязненности, с меньшим содержанием органического вещества, в которой интенсивнее происходят минерализация, а также процессы окисления и нитрификации. Количество микроорганизмов в 1 мл такой воды не превышает 100 тыс. Зона носит название мезосапробная. 3. Зона с немногочисленным количеством микроорганизмов (в 1 мл воды содержатся десятки или сотни микробных клеток) свидетельствует о том, что ее органические вещества минерализованы. Такая зона носит название оли- госапробная. Коли-индекс — количество особей кишечной палочки, обнаруживаемое в 1 л исследуемого объекта; определяется путем подсчета колоний кишечной палочки, выросших на плотной питательной среде при посеве определенного количества исследуемого материала, с последующим пересчетом на 1 л. Коли-титр — это наименьшее количество исследуемого материала в миллилитрах, в котором обнаружена одна кишечная палочка. Для определения коли-титра раздельно засевают на жидкие среды десятикратно уменьшающиеся объемы исследуемого материала (например, 100; 10; 1; 0,1; 0,01; 0,001 мл).

18. Микрофлора атмосферы. Методы микробиологического исследования воздуха В воздухе могут встречаться до 100 видов сапрофитных микроорганизмов: пигментообразующие бактерии (микрококки, жёлтая сарцина, и др.), спорообразующие микробы (дрожжи, плесневые грибы, актиномицеты), споровые палочки которые наиболее устойчивы к действию прямого солнечного света и высушивания. Микрофлора открытого воздушного пространства в основном отражает микрофлору почвы, т.к. в воздух микроорганизмы попадают с поверхности почвы с пылью. Много микроорганизмов содержится в воздухе закрытых помещений. Количество микробов в воздухе закрытых помещений зависит от их объёма, частоты проветривания, качества уборки, степени освещённости, нахождения в них людей и др. Воздух закрытых помещений отражает, в основном, микрофлору организмов людей и животных, находящихся в этих помещениях. Микроорганизмы попадают в воздух с поверхности тела (с чешуйками кожи) и через верхние дыхательные пути при разговоре, кашле, чихании. В результате в воздух попадают и патогенные микроорганизмы: гноеродные кокки, микобактерии туберкулёза, дифтерийная палочка, палочка коклюша, сибиреязвенная бацилла, стрептококки, бактерии туляремии, риккетсии и другие. Некоторое время они могут находиться в воздухе, что связано с их устойчивостью к высушиванию и действию УФ-лучей. Через воздух они могут передаваться вместе с каплями слизи и мокроты при чихании, кашле, разговоре. Санитарно-микробиологическое исследование воздуха можно разделить на 4 этапа: отбор проб; обработка, транспортировка, хранение проб, получение концентрата микроорганизмов (если необходимо); бактериологический посев, культивирование микроорганизмов; идентификация выделенной культуры. Седиментационный - наиболее старый метод, широко распространен благодаря простоте и доступности, однако является неточным. Метод предложен Р. Кохом и заключается в способности микроорганизмов под действием силы тяжести и под влиянием движения воздуха (вместе с частицами пыли и капельками аэрозоля) оседать на поверхность питательной среды в открытые чашки Петри. Чашки устанавливаются в точках отбора на горизонтальной поверхности. Седиментационный метод имеет ряд недостатков: на поверхность среды оседают только грубодисперсные фракции аэрозоля; нередко колонии образуются не из единичной клетки, а из скопления микробов; на применяемых питательных средах вырастает только часть воздушной микрофлоры. К тому же этот метод совершенно непригоден при исследовании бактериальной загрязненности атмосферного воздуха. Более совершенными методами являются аспирационные, основанные на принудительном осаждении микроорганизмов из воздуха на поверхность плотной питательной среды или в улавливающую жидкость.

19. Микрофлора животных (кожи, дыхательных путей, ротовой полости) Микрофлора кожи Микроорганизмы заселяют главным образом участки кожи, покрытые волосами и увлажненные потом. Типичными обитателями кожи являются различные виды Staphylococcus, Micrococcus, Propionibacterium (пропионовокислые бактерии), Corynebacierium (коринебактерии), Brevibacicrium(бревибактерии), Acinetobacter (ацинекобактеры). Для нормальной микрофлоры кожи характерны такие виды Staphylococcus, как S. epidermidis, нo не упомянутый S. aureus, развитие которого здесь свидетельствует о неблагоприятных изменениях микрофлоры организма. Представители рода Corynebacterium иногда составляют до 70% всей кожной микрофлоры. Большинство микроорганизмов, населяющих кожу, не представляют какой-либо опасности для хозяина, но некоторые, и прежде всего патогенны. Основные зоны колонизации – эпидермис (особенно роговой слой), кожные железы (сальные и потовые) и верхние отделы волосяных фолликулов. Микрофлора волосяного покрова идентична микрофлоре кожи. Микрофлора органов дыхания Верхние отделы дыхательных путей несут высокую микробную нагрузку – они анатомически приспособлены для осаждения бактерий из выдыхаемого воздуха. Помимо обычных зеленящих стрептококков, непатогенных нейссерий, стафилококков и энтеробактерий, в носоглотке можно обнаружить менингококки, патогенные стрептококки и пневмококки. Верхние отделы дыхательных путей у новорожденных обычно стерильны и колонизируются в течении 2-3 суток. Исследования последних лет показали, что наиболее часто из дыхательных путей клинически здоровых животных выделяется сапрофитная микрофлора: S. saprophiticus, бактерии родов Micrococcus, Bacillus, коринеформные бактерии,негемолитические стрептококки,грамотрицательные кокки. Кроме того, выделены патогенные и условно-патогенные микроорганизмы: альфа- и бета–гемолитические стрептококки, стафилококки (S. aureus, S. hycus), энтеробактерии (эшерихии, сальмонеллы, протей и др.), пастереллы, грибы рода Candida. В носовой полости обнаруживается наибольшее число сапрофитов и условно-патогенных микроорганизмов. Они представлены стрептококками, стафилококками, сарцинами, пастереллами, энтеробактериями, коринеформеными бактериями, грибами рода Candida, бациллами. Трахея и бронхи заселены аналогичными группами микроорганизмов. В легких обнаружены отдельные группы кокков (бета- гемолитическими, S. aureus), микрококки, пастереллы, E. coli. При снижении иммунитета у животных микрофлора органов дыхания проявляет бактеритворные свойства. Микрофлора ротовой полости К постоянным обитателям ротовой полости относятся: диплококки, стафилококки, сарцины, микрококки, дифтероиды, анаэробы, аэробы, целлюлозоразрушающие бактерии, спирохеты, грибы, дрожжи и т.д. Среди извитых встречаются Spirochaeta dentum, которая вызывает кариес. Разнообразие микроорганизмов зависит от вида животных, типа кормов и способов их применения. Например, при кормлении молоком превалируют молочнокислые микробы и микрофлору молока. При кормлении грубыми кормами травоядных животных кол-во микробов ротовой полости невелико, при даче им сочных кормов оно возрастает в 10 раз.

20. Микрофлора рубца, желудка и кишечника жвачных Рубец жвачных обильно заселен большим числом видов бактерий и простейших. В молочный период в рубце у телят преобладают лактобациллы и определенные виды протеолитических бактерий. Полное становление рубцовой микрофлоры завершается при переходе животных на кормление грубыми кормами. Представляют наиболее важное в функциональном отношении значение следующие виды бактерий: Bacteroides succinogenes, Butyrivibrio fibrisolvens, Ruminococcus flavefaciens, R. Albus, Cillobacterium cellulosolvens, Clostridium cellobioparus и др. В превращении крахмала принимают участие многие виды рубцовых бактерий, в том числе и целлюлозолитические. В содержимом рубца широко представлены виды бактерий, утилизирующих различные моносахара. в рубце жвачных находится целый ряд видов бактерий, предпочтительно использующих моносахара, главным образом глюкозу. К ним относятся: Lachnospira multiparus, Selenomonas ruminantium, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bidum, Bacteroides coagulans, Lactobacillus fermentum и др. Большая часть потребляемого с кормом растительного белка превращается в рубце в белок микробиальный. Как правило, процессы расщепления и синтеза белка идут одновременно. Значительная часть рубцовых бактерий, являясь гетеротрофами, для синтеза белка использует неорганические соединения азота. Наиболее важные в функциональном отношении рубцовые микроорганизмы (Bacteroides ruminicola, Bacteroides succinogenes, Bacteroides amylophilus и др.) для синтеза азотистых веществ своих клеток используют аммиак. Тонкий отдел кишечника содержит сравнительно не большое количество микроорганизмов. В этом отделе кишечника чаще всего находятся устойчивые к действию желчи энтерококки, кишечная палочка, ацидофильные и споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи и др. Толстый отдел кишечника наиболее богат микроорганизмами. Основные обитатели его – энтеробактерии, энтерококки, термофилы, ацидофилы, споровые бактерии, актиномицеты, дрожжи, плесени, большое количество гнилостных и некоторых патогенных анаэробов. В толстом отделе кишечника протекают сложные микробиологические процессы, связанные с расщеплением клетчатки, пектиновых веществ, крахмала. Микрофлору желудочно-кишечного тракта принято делить на облигатную (молочнокислые бактерии, E. coli, энтерококки, Cl. perfringens, Cl.sporogenes и др.), которая адаптировалась к условиям этой среды и стала постоянным ее обитателем, и факультативную, изменяющуюся в зависимости от вида корма и воды.

21. Роль нормальной микрофлоры в жизнедеятельности животных Нормальная микрофлора играет важную роль в защите организма от патогенных микробов, например стимулируя иммунную систему, принимая участие в реакциях метаболизма. В то же время эта флора способна привести к развитию инфекционных заболеваний. Нормальная микрофлора составляет конкуренцию для патогенной; механизмы подавления роста последней достаточно разнообразны. Основной механизм – избирательное связывание нормальной микрофлорой поверхностных рецепторов клеток, особенно эпителиальных. Большинство представителей резидентной микрофлоры проявляет выраженный антагонизм в отношении патогенных видов. Эти свойства особенно ярко выражены у бифидобактерий и лактобацилл; антибактериальный потенциал формируется секрецией кислот, спиртов, лизоцима, бактериоцинов и других веществ. Кроме того, высокая концентрация указанных продуктов ингибирует метаболизм и выделение токсинов патогенными видами. Нормальная микрофлора – неспецифический стимулятор («раздражитель») иммунной системы; отсутствие нормального микробного биоценоза вызывает многочисленные нарушения в иммунной системе. Нормальная кишечная микрофлора играет огромную роль в метаболических процессах организма и поддержании их баланса.

22. Микробиология кормов (сено, сенаж, силос) Корма, их состав во многом определяют состояние и продуктивность животных. Из всех кормов наибольший удельный вес занимают растительные (грубые), к которым жвачные и другие виды животных приспособились в процессе эволюции. В зависимости от содержания влаги в заготовленных растительных кормах различают сено (12—17 %), сенаж (40—50 %) и силос (70—80 %). СЕНО Приготовление обыкновенного сена. Сено готовят из скошенных трав, которые имеют влажность 70—80 % и содержат большое количество свободной воды. Такую воду используют микроорганизмы для своего развития. В процессе сушки свободная вода испаряется, остается только связанная вода, недоступная для микроорганизмов. При влажности сена 12—17 % микробиологические процессы приостанавливаются, что предотвращает разрушение высушенных растений. Чем быстрее травы высушены, тем меньше потери питательных веществ. Водоудерживающая сила зависит от гидрофильных коллоидов белков и толщины стенок растения. Поэтому толстостебельные растения (донник, суданская трава) высыхают очень медленно. Быстрее высыхают злаковые, поскольку они имеют более тонкие стенки и содержат меньше белков. Потери питательных вешеств во время сушки неизбежны. Микроорганизмы в это время используют простые сахара. Но если сушка затягивается, то количество микробов. увеличивается и возрастают потери питательных веществ. Однако более быстрое высушивание делает корм менее ароматичным, поэтому животные поедают его не всегда охотно. Качество сена определяется многими факторами: составом растений, фазой их развития при скашивании, технологией заготовки и хранения. Сено может быть приготовлено из бобовых, злаковых, бобово-злаковых смесей и луговых трав. Наиболее ценным для животных является сено из бобовых. Не меньшее значение имеет фаза вегетации растения. Наибольшее количество питательных веществ бобовые содержат во время бутонизации — начале цветения, злаковые — в начале колошения. В этот период растения имеют больше листьев, мягких стеблей, содержат больше белков и других питательных веществ и меньше клетчатки. При поздней уборке трав теряется до 90 % витаминов, до 50 % белков, на 30—40 % увеличивается количество клетчатки. Приготовление бурого сена. Скошенную и хорошо провяленную траву складывают в небольшие копны, затем в стога и скирды. Поскольку в растительной массе содержится еще свободная вода, то начинают размножаться микроорганизмы, выделяется тепло, которое способствует досушиванию растений. Через месяц при угасании микробиологических процессов происходит охлаждение растительной массы, которая может сохраняться длительное время. Сено, приготовленное таким способом, теряет естественную окраску, становится бурым, но охотно поедается животными. Сенажирование. Это способ консервирования провяленных трав, главным образом бобовых, убранных в начале бутонизации. Бобовые содержат незаменимые аминокислоты: лизин, метионин, триптофан, которые не могут синтезироваться в организме животных. Сенаж совмещает в себе положительные качества сена и силоса.

Приготовление сенажа. Сенаж готовят из многолетних трав (бобовых и злаковых), которые скашивают, укладывают в валки. Через сутки провяленную до 50—55%-ной влажности массу подбирают, измельчают и загружают в хорошо изолированные кормохранилища (башни, траншеи). На качестве сенажа отражается скорость закладки трав в башни и траншеи. В траншеях растительную массу уплотняют, изолируют пластмассовой пленкой, на которую кладут солому, опилки, а затем землю. Такое укрытие предохраняет корм не только от воздуха, но и от промерзания. Силосование — это сложный биохимический процесс превращения свежей растительной массы в заквашенный корм. Силосуемую массу закладывают в траншеи, ямы, башни, уплотняют и изолируют от воздуха. Силосование имеет ряд положительных сторон. Во-первых, силосовать сочную растительную массу можно в любую погоду. При этом потери составных частей корма, в том числе и витаминов, значительно ниже, чем, например, при заготовке сена. Правильно заквашенный корм хорошо поедается животными, в результате чего повышается их продуктивность. Во-вторых, силосовать можно такие корма (ботва свеклы, картофеля, отходы крахмало-паточного производства), которые часто не используются в хозяйствах. Засилосованный корм можно хранить длительное время, иногда десятилетиями. В-третьих, правильно приготовленный силос имеет хорошие вкусовые качества, возбуждает аппетит и в сбалансированных рационах улучшает использование разных составных частей корма. Существует два способа силосования кормов: холодный и горячий.

23. Динамика процесса силосования. Холодный и горячий способ силосования. Первая фаза — развитие смешанной микрофлоры. После скашивания растений изменяется их физиологическое состояние. Нарушается целостность клеток, состояние тургора сменяется состоянием расслабления. В окружающую среду выделяется сок, а вместе с ним и легкорастворимые сахара. Пространство между растениями заполняется соком, но в некоторых местах остается воз- дух, создаются условия для развития разных физиологических групп. С уплотнением силосной массы условия меняются, прекращается доступ кислорода воздуха, интенсивнее развиваются молочнокислые бактерии, накапливаются кислоты, тормозится развитие других физиологических групп микроорганизмов. Первая фаза сравнительно быстро проходит при холодном способе силосования и имеет затяжное течение при горячем способе. Вторая фаза — основное брожение, в котором преобладают молочнокислые бактерии. Они продолжают подкислять корм. Происходят гибель и задержка роста некоторых неспорообразующих микробов, сохраняются бациллы. Молочнокислые кокки, которые интенсивно размножаются в начале фазы, заменяются молочнокислыми палочками. Ко времени развития молочнокислых палочек питательные вещества корма (в основном сахара) бывают в значительной степени израсходованы, наступают неблагоприятные условия для развития микроорганизмов, поэтому их количество постепенно уменьшается. Третья фаза характеризуется накоплением большого количества молочной кислоты и постепенным отмиранием кокковых и палочковидных форм микробов. Этой фазой заканчиваются микробиологические процессы в силосуемой массе. Холодный способ силосования проходит при сравнительно невысокой температуре (25—35 °С). Такая температура достигается в результате плотной укладки силосуемой массы и хорошей изоляции ее от воздуха. В таких условиях развитие аммонификаторов не только сдерживается, но и подавляется. Уменьшаются распад веществ и образование энергии. Для лучшего уплотнения силосуемую массу измельчают. В настоящее время имеется большое количество полимерных пленок, с помощью которых можно предотвращать попадание в силосуемую массу почвы и других загрязнений, что улучшает качество корма. Холодный способ силосования в нашей стране распространен повсеместно. Горячий способ силосования применяется сравнительно редко: при квашении грубостебельных малоценных кормов. Чтобы температуру повысить до 50 °С, корм укладывают рыхло и постепенно, что создает условия для более бурного развития микробиологических процессов. При такой технологии происходит потеря больших количеств питательных веществ.