おとぎ話「石の花」の主人公は、ダニラという名の石材職人です。
妊娠と子供たち
微生物の細胞組織の特徴
自然と農業における微生物の役割
微生物の広範な分布は、自然界におけるそれらの役割が非常に大きいことを示しています。 彼らの参加により、さまざまな有機物質が土壌や水域で分解され、自然界の物質とエネルギーの循環が決定されます。 土壌の肥沃度、石炭、石油、その他多くの鉱物の形成は、それらの活動に依存します。 微生物は岩石の風化やその他の自然現象に関与しています。
工業生産や農業生産には多くの微生物が使用されています。 したがって、製パン、発酵乳製品の製造、ワイン製造、ビタミン、酵素、食品および飼料タンパク質、有機酸、およびさまざまな物質の製造に使用されます。 農業産業や医療はさまざまな微生物の働きによって成り立っています。 作物や家畜の生産における微生物の使用は特に重要です。 土壌の窒素の豊富化、微生物製剤を使用した作物害虫の防除、飼料の適切な調製と保管、動物飼料用の飼料タンパク質、抗生物質および微生物起源の物質の作成は、それらに依存します。
微生物は、土壌や水域に入り込み、人工的に合成された生体異物など、非天然由来の物質の分解プロセスにプラスの影響を与えます。
有益な微生物とともに、 大人数のグループ家畜、植物、昆虫、人間のさまざまな病気を引き起こす、いわゆる病原性または病原性微生物。 彼らの生命活動の結果として、人間や動物に感染症が流行し、経済の発展と社会の生産力に影響を与えます。
最近の科学データは、土壌微生物とそれらが土壌に引き起こすプロセスについての理解を大幅に広げただけではありません。 環境、しかしまた、工業と農業生産における新しい部門の創設を許可しました。 例えば、土壌微生物が分泌する抗生物質が発見され、人や動植物の治療や農作物の保存などに利用できる可能性が示されています。 土壌微生物が生物学的に活性な物質（ビタミン、アミノ酸、植物成長刺激物質、成長物質など）を形成する能力が発見されています。 微生物のタンパク質を利用して家畜に餌を与える方法が発見されている。 空気から土壌への窒素の供給を促進する微生物製剤が単離されています。
遺伝的に改変された形態の有益な微生物を入手するための新しい方法の発見により、微生物を農業および工業生産、さらには医学においてより広く使用することが可能になった。 遺伝子、または遺伝子工学の開発は特に有望です。 その成果により、バイオテクノロジーの発展、タンパク質、酵素、ビタミン、抗生物質、成長物質、畜産や作物の生産に必要なその他の産物を合成する生産性の高い微生物の出現が確実になりました。
人類は何千年もの間、意識することなく常に微生物と接触してきました。 太古の昔から、人々は生地の発酵、アルコール飲料、発酵乳、チーズの製造、移送の様子を観察してきました。 さまざまな病気、流行性のものを含む。 聖書における後者の証拠は、死体を燃やし清めを行うことを推奨する広範な病気（おそらくペスト）を示しています。
現在受け入れられている分類によれば、微生物は栄養の種類に応じて、エネルギー源と炭素消費源に応じていくつかのグループに分類されます。 このように、太陽光のエネルギーを利用する光栄養生物と、さまざまな有機・無機物質をエネルギー材料とする化学栄養生物が存在します。
微生物が環境から炭素を受け取る形態に応じて、微生物は 2 つのグループに分けられます。二酸化炭素を唯一の炭素源として使用する独立栄養性 (「自分自身を摂食する」)、および従属栄養性 (「他者を犠牲にして摂食する」) です。 、かなり複雑な還元された有機化合物の組成に炭素を受け取ります。
したがって、エネルギーと炭素を得る方法に従って、微生物は光独立栄養生物、光従属栄養生物、化学独立栄養生物、および化学従属栄養生物に分類できます。 このグループ内には、電子供与体 (H 供与体) と呼ばれる酸化基質の性質に応じて、有機物質の分解中にエネルギーを消費する有機栄養生物と、岩石栄養生物 (ギリシャ語のリソス (石) に由来) が存在します。無機物質の酸化を通じてエネルギーを受け取ります。 したがって、微生物が使用するエネルギー源と電子供与体に応じて、光有機栄養生物、光石版栄養生物、化学有機栄養生物、および化学有機栄養生物を区別する必要があります。 したがって、考えられる栄養の種類は 8 つあります。
微生物の各グループは特定の種類の栄養を持っています。 以下は、最も一般的な種類の栄養の説明と、それらを実行する微生物の短いリストです。
光合成において、エネルギー源は 日光。 光石独立栄養は、光エネルギーを使用して CO 2 と無機化合物 (H 2 O、H 2 S、S°) から細胞物質を合成する微生物の栄養特性の一種です。 光合成を行っています。 このグループには、シアノバクテリア、紫硫黄バクテリア、緑色硫黄バクテリアが含まれます。
シアノバクテリア (Cyanobacteria1es 目) は、緑色植物と同様に、水からの水素を使用して光化学的に CO2 を有機物に還元します。
C0 2 + H 2 0 光-> (CH 2 O) * + O 2
紫硫黄細菌 (クロマティ科) には、これらの微生物の光合成能力を決定するバクテリオクロロフィル a および b と、さまざまなカロテノイド色素が含まれています。
CO2 を有機物に戻すために、このグループの細菌は H25 の一部である水素を使用します。この場合、硫黄粒子が細胞質に蓄積し、その後硫酸に酸化されます。
С0 2 + 2Н 2 S 光-> (СH 2 O) + Н 2 + 2S
3CO 2 + 2S + 5H 2 O 光-> 3 (CH 2 O) + 2H 2 S0 4
紫硫黄細菌は通常、偏性嫌気性菌です。
緑色硫黄細菌 (クロロビア科) には、緑色のバクテリオクロロフィルと、少量のバクテリオクロロフィル、およびさまざまなカロテノイドが含まれています。 紫硫黄細菌と同様に、それらは完全な嫌気性菌であり、光合成中に硫化水素、硫化物、亜硫酸塩を酸化して硫黄を蓄積することができ、硫黄はほとんどの場合 50^2 まで酸化されます。
光有機従属栄養は、光合成に加えて、エネルギーを得るために単純な有機化合物も使用できる微生物の栄養特性の一種です。 このグループには、紫色の非硫黄細菌が含まれます。
紫色非硫黄細菌 (Rhjdospirillaceae 科) には、バクテリオクロロフィル a および b、およびさまざまなカロテノイドが含まれています。 これらは硫化水素 (H 2 S) を酸化し、硫黄を蓄積して環境中に放出することができません。
化学栄養では、エネルギー源は無機化合物と有機化合物です。 化学合成独立栄養は、H 2、NH 4 +、NO 2 -、Fe 2+、H 2 S、S°、S03 2 -、S 2 03 などの無機化合物の酸化からエネルギーを得る、微生物に特徴的な栄養の一種です。 2- 、CO など。酸化プロセス自体は化学合成と呼ばれます。 化学合成独立栄養細胞のすべての構成要素を構築するための炭素は、二酸化炭素から得られます。
微生物（鉄バクテリアと硝化バクテリア）における化学合成は 1887 ～ 1890 年に発見されました。 ロシアの有名な微生物学者 S.N. ヴィノグラツキー。 化学石灰独立栄養は、硝化細菌 (アンモニアまたは亜硝酸塩を酸化する)、硫黄細菌 (硫化水素、元素硫黄、および一部の単純な無機硫黄化合物を酸化する)、水素を酸化して水にする細菌、二価の鉄化合物を酸化できる鉄細菌などによって行われます。
これらの細菌によって引き起こされる化学合成独立栄養のプロセス中に得られるエネルギー量のアイデアは、次の反応によって与えられます。
NH3 + 11/2 0 2 - HN0 2 + H2 0 + 2.8 10 5 J
HN0 2 + 1/2 0 2 - HN0 3 + 0.7 105J
H 2 S + 1/2 0 2 - S + H 2 0 + 1.7 10 5 J
S + 11/2 0 2 - H 2 S0 4 + 5.0 10 5 J
N 2 + 1/ 2 0 2 - N 2 0 + 2.3 10 5 J
2FeC0 3 + 1/2 0 2 + ZN 2 0 - 2Fe (OH) 3 + 2C0 2 + 1.7 10 5 J
化学有機従属栄養は、有機化合物から必要なエネルギーと炭素を得る微生物の栄養特性の一種です。 これらの微生物の中には、土壌やその他の基質に生息する好気性種と嫌気性種が多くあります。
食品生産における細菌の実用化
細菌の中でも乳酸菌属 乳酸菌、連鎖球菌発酵乳製品を受け取るとき。 球菌は、直径 0.5 ～ 1.5 ミクロンの丸い楕円形をしており、ペアまたは異なる長さの鎖で配置されています。 棒状または鎖状に結合した細菌の大きさ。
乳酸菌 ストレプトコッカス・ラクティス細胞が対または短鎖でつながっており、10～12時間後に乳が凝固し、一部の人種は抗生物質ナイシンを形成します。
C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH
クリーミーな連鎖球菌 S.クレモリス球状細胞から長い鎖を形成し、サワークリームの製造においてクリームを発酵させるために使用される不活性な酸形成剤。
アシドフィルス菌 ラクトバチルス・アシドフィルス発酵すると棒状細胞の長い鎖を形成し、腸疾患の病原体に対して有効な乳酸と抗生物質を最大 2.2% 蓄積します。 それらに基づいて、予防と治療のために医療用生物学的製品が調製されます 胃腸疾患農場の動物たち。
乳酸菌スティック L.プランタム細胞がペアまたは鎖でリンクされています。 野菜の発酵や飼料のサイロ貯蔵時の発酵剤。 L. ブレビスキャベツやキュウリを漬けるときに糖が発酵し、酸、エタノール、CO 2 が生成されます。
この属の無胞子性、非運動性、グラム以上の桿菌 プロピオン酸菌家族 プロピオン酸菌科– プロピオン酸発酵の原因物質。糖または乳酸とその塩のプロピオン酸と酢酸への変換を引き起こします。
3C 6 H 12 O 6 →4CH 3 CH 2 COOH+2CH 3 COOH+2CO 2 +2H 2 O
プロピオン酸発酵はレンネットチーズの熟成の基礎となります。 いくつかの種類のプロピオン酸菌はビタミン B12 の生成に使用されます。
芽胞形成細菌科の細菌 桿菌科ある種の クロストリジウム酪酸発酵の原因物質であり、糖を酪酸に変換します。
C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2 )COOH+2CO 2 +2H 2
酪酸
生息地– 土壌、水域のシルト質の堆積物、分解した有機残留物の蓄積、食品。
これらの o/o は、エステルとは対照的に、不快な臭いを持つ酪酸の製造に使用されます。
メチルエーテル - リンゴの香り。
エチル - ナシ。
アミル - パイナップル。
それらは香料として使用されます。
酪酸菌は、チーズの膨張、牛乳、バターの腐敗、缶詰食品の爆破、ジャガイモや野菜の死滅など、食品の原材料や製品の腐敗を引き起こす可能性があります。 生じた酪酸は、鋭い悪臭と鋭い不快臭を与えます。
酢酸菌 – 極鞭毛を持つ無胞子のグラム桿菌で、属に属します。 グルコノバクター (アセトモナス); エタノールから酢酸を生成する
CH 3 CH 2 OH+O 2 →CH 3 COOH+H 2 O
スティックの種類 酢酸菌– ペリトリチ、酢酸を CO 2 と H 2 O に酸化する能力があります。
酢酸菌は形状が変化するのが特徴で、不利な条件下では太くて長い糸状になり、場合によっては膨潤することもあります。 酢酸菌は植物の表面や果実、漬物などに広く分布しています。
エタノールを酢酸に酸化するプロセスは、酢の製造の基礎です。 ワイン、ビール、クワス中の酢酸バクテリアの自発的発生は、それらの腐敗、すなわち酸味、曇りにつながります。 これらの細菌は、液体の表面上の容器の壁の近くに、乾燥したしわの寄ったフィルム、島、またはリングを形成します。
よくある被害の種類としては、 腐敗は、微生物によるタンパク質物質の深い分解プロセスです。腐敗過程の最も活発な原因物質は細菌です。
干し草とジャガイモのスティック枯草菌 - 好気性グラム + 胞子形成ロッド。 胞子は耐熱性のある楕円形です。 細胞は酸性環境と高い NaCl 含有量に敏感です。
細菌属シュードモナス – 極鞭毛を持つ好気性運動性桿体、胞子を形成しない、グラム。 蛍光シュードモナスと呼ばれる色素を合成する種もあれば、耐寒性があり、冷蔵庫内でタンパク質製品の腐敗を引き起こす種もあります。 栽培植物の細菌症の病原体。
この属の胞子形成桿菌 クロストリジウムタンパク質を分解して大量のガス NH 3、H 2 S、酸を生成し、特に缶詰食品にとって危険です。 重度の食中毒は、大きなモバイルグラム + 桿菌の毒素によって引き起こされます。 ボツリヌス菌。 胞子はラケットのような外観を与えます。 これらの細菌の外毒素は中枢神経に影響を与え、 心血管系（兆候 - 視覚障害、言語障害、麻痺、呼吸不全）。
素晴らしい価値硝化細菌、脱窒細菌、窒素固定細菌は土壌形成に役割を果たします。 これらは主に胞子を形成しない細胞です。 それらは人工条件で栽培され、土壌肥料の形で施用されます。
細菌は、食品生産のための加水分解酵素とアミノ酸の生産に使用されます。
細菌の中でも、特に食品感染症や食中毒の原因物質に焦点を当てる必要があります。。 食中毒は、食品や水中に存在する病原菌によって引き起こされます。 腸感染症 – コレラ – コレラビリオン。
バクテリアが地球の最も古い住民であることは誰もが知っています。 科学的データによると、それらは30億年から40億年前に出現しました。 そして 長い間彼らは地球の唯一の正当な支配者でした。 すべては細菌から始まったと言えます。 大まかに言えば、すべての人の祖先は彼らに遡ります。 したがって、人間の生活と自然における細菌の役割（その形成）は非常に重要です。
細菌への賛歌
それらの構造は非常に原始的であり、それらのほとんどは単細胞生物であり、明らかに、非常に長い間ほとんど変化していません。 彼らは気取らず、他の生物にとって極端な条件（90度までの加熱、凍結、希薄な大気、最も深い海）でも生き残ることができます。 彼らは水中、土壌、地下、空気中、他の生物の体内など、あらゆる場所に生息しています。 そして、たとえば土壌 1 グラム中には、何億もの細菌が存在します。 私たちの隣に存在する、まさに理想に近い生き物たち。 人間の生活と自然における細菌の役割は大きい。
酸素製造装置
これらの小さな生物が存在しなければ、おそらく私たちは窒息してしまう可能性が高いことをご存知ですか? なぜなら、それら（主にシアノバクテリア、光合成の結果として酸素を放出する能力がある）は、その数が多いため、大気中に大量の酸素を生成するからです。 これは、地球全体にとって戦略的に重要な森林の伐採に関連して特に重要になります。 また、他の細菌の中には植物の呼吸に必要な二酸化炭素を生成するものもあります。 しかし、人間の生活と自然における細菌の役割はこれに限定されません。 細菌に安全に与えられる「活動の種類」は他にもいくつかあります。
秩序ある者たち
自然界における細菌の機能の 1 つは衛生的です。 彼らは死んだ細胞や生物を食べ、不要なものを処分します。 バクテリアは地球上のすべての生命にとってある種の管理人として機能していることが判明しました。 科学では、この現象は腐栄養と呼ばれます。
物質の循環
そしてもう一つの重要な役割は、地球規模での参加です。 自然界では、すべての物質は生物から生物へと受け継がれます。 時には大気中に存在し、時には土壌中に存在し、大規模なサイクルを支えています。 バクテリアが存在しなければ、これらの成分はどこか一か所に集中し、大きなサイクルが中断されてしまうでしょう。 これは、たとえば窒素などの物質で起こります。
乳酸菌製品
牛乳は昔からある 人々に知られている製品。 しかし、その長期保存が可能になったのは、 最近保存方法と冷凍装置の発明により。 そして牛の繁殖の黎明期以来、人々は知らず知らずのうちにバクテリアを利用して牛乳を発酵させ、牛乳そのものよりも賞味期限の長い発酵乳製品を生産してきました。 たとえば、乾燥ケフィアは数か月間保存でき、砂漠地帯を通る長いトレッキング中に栄養補給食品として使用できます。 この点において、人間の生活における細菌の役割は非常に貴重です。 結局のところ、これらの生物がミルクを「提供」されれば、そこからたくさんの美味しくてかけがえのない食料品を生産することができるでしょう。 その中には、ヨーグルト、凝乳、発酵焼きミルク、サワークリーム、カッテージチーズ、チーズなどがあります。 もちろん、ケフィアは主に菌類によって作られますが、細菌の参加なしには作ることができません。
偉大なシェフ
しかし、人間の生活における細菌の「食物形成」の役割は発酵乳製品に限定されません。 これらの生物を使用して生産される身近な製品は他にもたくさんあります。 これ ザワークラウト、キュウリの漬物（樽）、お気に入りのピクルスなど。
世界で最高の「隣人」
細菌は、自然界で最も数の多い動物界です。 彼らはどこにでも住んでいます - 私たちの周り、私たちの上、そして私たちの中にさえ！ そして彼らは人間にとって非常に有益な「隣人」です。 たとえば、ビフィズス菌は免疫力を強化し、多くの病気に対する体の抵抗力を高め、消化を助け、その他多くの必要なことを行います。 したがって、人間の生活における良き「隣人」としての細菌の役割も同様に非常に貴重です。
必要な物質の生産
科学者たちは細菌を扱うことができ、細菌が人間に必要な物質を分泌し始めるようになりました。 多くの場合、これらの物質は医薬品です。 したがって、人間の生活における細菌の治療的役割も大きいです。 現代の医薬品の中には、それらによって、またはそれらの作用に基づいて製造されているものもあります。
産業における細菌の役割
細菌は偉大な生化学者です！ この特性は現代の産業で広く使用されています。 したがって、たとえば、 過去数十年一部の国では、バイオガス生産が深刻な規模に達しつつあります。
細菌の負の役割と正の役割
しかし、これらの微細な単細胞生物は人間の助手であるだけでなく、人間と完全に調和して平和に共存することができます。 最も 大きな危険彼らは自分自身の中に感染性を秘めており、私たちの体内に定着し、私たちの体の組織を毒し、人間にとって確かに有害であり、時には致命的です。 細菌によって引き起こされる最も有名な危険な病気には、ペストとコレラがあります。 たとえば、扁桃炎や肺炎などはそれほど危険ではありません。 したがって、一部の細菌は、病原性がある場合、人間に重大な危険をもたらす可能性があります。 したがって、科学者や医師は、古今東西、これらの有害な微生物を「制御」しようと努めています。
細菌による食品の腐敗
肉が腐ってスープが酸っぱければ、それはおそらく細菌の仕業です。 彼らはそこからスタートし、実際に私たちの前でこれらの製品を「食べる」のです。 その後、これらの料理は人間にとって栄養価を示さなくなります。 あとは捨てるだけ！
結果
細菌が人間の生活の中でどのような役割を果たしているかという質問に答えるとき、ポジティブな側面とネガティブな側面の両方を強調することができます。 ただし、明らかなことは、 ポジティブな特性陰性菌よりもはるかに多くの菌が存在します。 それはすべて、この多数の王国に対する人間の知的な制御にかかっています。
導入
現代のバイオテクノロジーは、自然科学、工学、テクノロジー、生化学、微生物学、分子生物学、遺伝学の成果に基づいています。 生物学的手法は、環境汚染や動植物の害虫と戦うために使用されます。 バイオテクノロジーの成果には、固定化酵素の使用、合成ワクチンの製造、および育種における細胞技術の使用も含まれます。
細菌、真菌、藻類、地衣類、ウイルス、原生動物は人間の生活において重要な役割を果たしています。 古くからパンを焼いたり、ワインやビールを製造したり、さまざまな産業で人々はそれらを使用してきました。
微生物は、人間が効果的な栄養タンパク質やバイオガスを生産するのを助けます。 空気浄化や生物工学的手法を適用する際に使用されます。 廃水、農業害虫を駆除するために生物学的方法を使用するとき、医薬品を入手するとき、廃棄物を破壊するとき。
この研究の主な目的は、微生物の培養方法と培養条件を研究することです。
· 微生物の応用分野に精通する
・微生物の形態と生理学を研究する
· 栄養培地の主な種類と組成を研究する
· コンセプトを与え、バイオリアクターに慣れる
・微生物の基本的な培養方法を明らかにする
微生物の形態と生理学
形態学
微生物の分類
細菌
細菌は単細胞の原核微生物です。 それらのサイズはマイクロメートル (µm) 単位で測定されます。 球状細菌 - 球菌、棒状細菌、複雑な細菌の 3 つの主な形態があります。
球菌(ギリシャのコッコ - 穀物) は球形またはわずかに細長い形をしています。 分割後の位置によって異なります。 単独で存在する球菌を小球菌、対で存在する球菌を双球菌といいます。 連鎖球菌は1つの面で分裂し、分裂後も発散せず、鎖を形成します（ギリシャの連鎖球菌 - 鎖）。 四球菌は、2つの相互に垂直な面での分裂の結果として4つの球菌の組み合わせを形成し、サルシナ（緯度サルシオ-結合する）は、3つの相互に垂直な面での分裂によって形成され、8〜16個の球菌のクラスターのように見えます。 ランダムな分裂の結果、ブドウ球菌はブドウの房に似たクラスターを形成します（ギリシャのブドウ球菌 - ブドウの房）。
棒状胞子を形成できる細菌（ギリシャの細菌 - 棒）は、胞子の幅が棒自体よりも広くない場合は桿菌と呼ばれ、胞子の直径が棒の直径を超える場合はクロストリジウムと呼ばれます。 球菌とは異なり、棒状細菌は細胞の大きさ、形、配置が多様です。短く（1 ～ 5 μm）、太く、端が丸く、腸内グループの細菌です。 薄く、わずかに湾曲した結核菌。 斜めに配置された細いジフテリアロッド。 大きな（3～8ミクロン）ロッド 炭疽菌端が「切り取られた」もので、長い鎖を形成しています - 連鎖球菌。
に 圧着された細菌の形態には、わずかに湾曲したコンマ型の形状を持つビブリオ (コレラビブリオ) と、いくつかのカールからなるスピリラが含まれます。 複雑な形にはカンピロバクターも含まれており、顕微鏡で見ると飛んでいるカモメの翼のように見えます。
細菌細胞の構造。
細菌細胞の構造要素は次のように分類できます。
a) 永久的な構造要素 - 細菌の生涯を通じて各種類の細菌に存在します。 これは細胞壁、細胞質膜、細胞質、核様体です。
B) すべての種類の細菌が形成できるわけではない不安定な構造要素。それらを形成する細菌は、存在条件に応じてそれらを失い、再び獲得する可能性があります。 これらは、莢膜、封入体、線毛、胞子、鞭毛です。
米。 1.1. 細菌の細胞構造
細胞壁セルの表面全体を覆います。 グラム陽性菌は細胞壁が厚く、最大 90% がタイコ酸と結合したペプチドグリカンのポリマー化合物とタンパク質の層です。 グラム陰性菌では、細胞壁はより薄いですが、組成はより複雑です。細胞壁は、ペプチドグリカン、リポ多糖、およびタンパク質の薄層で構成されています。 外膜で覆われています。
細胞壁の機能それは：
浸透障壁です
細菌細胞の形状を決定し、
環境の影響から細胞を保護し、
ファージ、コリシン、およびさまざまな化合物の結合を促進するさまざまな受容体を保持しています。
細胞壁を通って栄養素が細胞に入り、代謝産物が放出されます。
O 抗原は細胞壁に局在しており、細菌の内毒素 (リピド A) がそれに関与しています。
細胞質膜
細菌の細胞壁に隣接 細胞質膜 、その構造は真核生物の膜に似ています（ 脂質二重層で構成されています、主にリン脂質 表面タンパク質と内在タンパク質が組み込まれている). 彼女は提供します:
選択的透過性と可溶性物質の細胞内への輸送、
電子輸送と酸化的リン酸化、
加水分解性外来酵素の単離、さまざまなポリマーの生合成。
細胞質膜の限界 細菌の細胞質 を表します。 粒状構造。 細胞質に局在 リボソーム そして細菌性の 核様体、インクルージョンやインクルージョンが含まれる場合もあります。 プラスミド(染色体外 DNA)。 必須の構造に加えて、細菌細胞は胞子を持つことができます。
細胞質- 細菌細胞の内部のゲル状内容物には膜構造が浸透しており、堅固なシステムを形成しています。 細胞質には、リボソーム (タンパク質生合成が行われる場所)、酵素、アミノ酸、タンパク質、およびリボ核酸が含まれています。
核様体- これは細菌の染色体であり、環状に閉じた DNA の二本鎖であり、メソソームと結合しています。 真核生物の核とは異なり、DNA 鎖は細胞質内に自由に位置し、核膜、核小体、またはヒストンタンパク質を持ちません。 DNA 鎖は細菌そのものよりも何倍も長くなります (たとえば、大腸菌の染色体長は 1 mm を超えます)。
核様体に加えて、細胞質にはプラスミドと呼ばれる染色体外遺伝因子が含まれる場合があります。 これらは、メソソームに結合した短い円形の DNA 鎖です。
内包物一部の細菌の細胞質には、顕微鏡検査で検出できる粒子の形で含まれています。 ほとんどが在庫品です 栄養素.
飲んだ(ラテン線毛 - 毛) それ以外の場合、繊毛、線毛、線毛、絨毛 - 細菌の表面にある短い糸状の突起。
鞭毛。多くの種類の細菌は鞭毛の存在によって移動することができます。 病原性細菌のうち、移動性の種が存在するのは杆体および回旋状のものだけです。 鞭毛は細い伸縮性のある糸で、種によってはその長さが細菌自体の体長の数倍にもなります。
鞭毛の数と位置は細菌の特徴的な種の特徴です。 細菌は次のように区別されます。単毛菌 - 体の端に 1 本の鞭毛を持つもの、ロホトリク菌 - 端に鞭毛の束を持つもの、両毛虫 (両端に鞭毛があるもの)、ペリトリク菌 (鞭毛が体の表面全体にあるもの) に分類されます。体。 モノリッチにはコレラ菌が含まれ、ペリトリリッチには腸チフス菌が含まれます。
カプセル- 多くの細菌が持つ外側の粘膜層。 いくつかの種では、それは電子顕微鏡でのみ検出できるほど薄いです - これはマイクロカプセルです。 他の種類の細菌では、カプセルは明確に定義されており、従来の光学顕微鏡で見ることができます。これがマクロカプセルです。
マイコプラズマ
マイコプラズマは原核生物であり、そのサイズは 125 ～ 200 nm です。 これらは細胞微生物の中で最も小さく、そのサイズは光学顕微鏡の解像度限界に近いです。 彼らには細胞壁がありません。 細胞壁の欠如は、マイコプラズマの特徴と関連しています。 形状は一定ではなく、球状、楕円形、糸状などがあります。
リケッチア
クラミジア
放線菌
放線菌は、原核生物に属する単細胞微生物です。 彼らの細胞は細菌と同じ構造を持っています。ペプチドグリカンを含む細胞壁と細胞質膜です。 細胞質には、核様体、リボソーム、メソソーム、および細胞内封入体が含まれています。 したがって、病原性放線菌は抗菌薬に敏感です。 同時に、キノコに似た枝が絡み合った糸状の形態を持ち、ストレントミセテス科に属する放線菌の中には胞子によって繁殖するものもあります。 放線菌の他の科は、断片化、つまりフィラメントが別々の断片に分解されることによって繁殖します。
放線菌は環境中、特に土壌中に広く存在し、自然界の物質循環に関与しています。 放線菌の中には、抗生物質、ビタミン、ホルモンの生産者がいます。 現在使用されている抗生物質のほとんどは放線菌によって生産されます。 これらはストレプトマイシン、テトラサイクリンなどです。
スピロヘータ。
スピロヘータは原核生物です。 それらは細菌と原生動物微生物の両方に共通の特徴を持っています。 これらは単細胞微生物であり、細長く螺旋状に湾曲した細胞のような形状をしており、活発に運動することができます。 不利な条件下では、それらの一部は嚢胞に変化する可能性があります。
電子顕微鏡の研究により、スピロヘータ細胞の構造を確立することが可能になりました。 これらは、細胞質膜とペプチドグリカンを含む細胞壁に囲まれた細胞質円柱です。 細胞質には、核様体、リボソーム、メソソーム、および封入体が含まれています。
細胞質膜の下には、スピロヘータのさまざまな動き（並進、回転、屈曲）を提供する原線維があります。
スピロヘータの代表的な病原体：梅毒トレポネーマ - 梅毒の原因、ボレリア・再発性 - 回帰熱、ボレリア・ブルグドルフェリ - ライム病、レプトスピラ・インテロガンス - レプトスピラ症。
キノコ
菌類（菌類、真菌類）は真核生物であり、 下層植物、クロロフィルを欠いているため、有機炭素化合物を合成しません。つまり、従属栄養生物であり、分化した核を持ち、キチンを含む殻で覆われています。 細菌とは異なり、真菌は殻にペプチドグリカンを持たないため、ペニシリンに対して鈍感です。 真菌の細胞質は、多数のさまざまな封入体や液胞が存在することを特徴としています。
微細真菌（微小菌類）の中には、形態や繁殖方法が異なる単細胞微生物と多細胞微生物が存在します。 真菌は、分裂、断片化、出芽、胞子の形成、無性および有性などのさまざまな繁殖方法によって特徴付けられます。
で 微生物研究ほとんどの場合、カビ、酵母、およびいわゆる不完全菌類のグループの代表に対処する必要があります。
型栄養基質に沿って広がる典型的な菌糸体を形成します。 空中枝は菌糸体から上向きに立ち上がり、子実体で終わります。 さまざまな形、胞子を運ぶ。
Mucor または頭状カビ (Mucor) は、内生胞子で満たされた球状の子実体を持つ単細胞真菌です。
型 アスペルギルス属- 子実体を持つ多細胞菌類。顕微鏡で観察すると、水を噴霧するじょうろの先端に似ています。 したがって、「水やりカビ」という名前が付けられています。 アスペルギルス属のいくつかの種は、生産のために工業的に使用されています。 クエン酸および他の物質。 人間の皮膚や肺の病気、アスペルギルス症を引き起こす種が存在します。
ペニシラム属のカビ、または総状花序は、ブラシの形の子実体を持つ多細胞菌類です。 最初の抗生物質であるペニシリンは、ある種の緑カビから得られました。 ペニシリウム属の中には、ペニシリウム症を引き起こす、人間にとって病原性のある種が存在します。
さまざまな種類のカビは、食品、医薬品、生物由来製品の腐敗を引き起こす可能性があります。
酵母 - 酵母真菌（サッカロミセテス、ブラストミセテス）は、円形または楕円形の細胞の形をしており、細菌の何倍も大きいです。 酵母細胞の平均サイズは、赤血球の直径 (7 ～ 10 ミクロン) とほぼ同じです。
ウイルス
ウイルス-（緯度ウイルス毒）-細胞構造、タンパク質合成システムを持たず、高度に組織化された生命体の細胞内でのみ繁殖できる最小の微生物。 それらは自然界に広く存在し、動物、植物、その他の微生物に影響を与えます。
ビリオンとして知られる成熟ウイルス粒子は、新しいウイルスの形成に必要な数種類のタンパク質に関する情報を運ぶ遺伝物質（DNA または RNA）である核酸で構成されており、保護タンパク質の殻であるカプシドで覆われています。 カプシドは、と呼ばれる同一のタンパク質サブユニットで構成されています。 カプソメア。 ウイルスはまた、カプシドの上に脂質エンベロープを持っている場合もあります ( スーパーキャプシド）、宿主細胞膜から形成されます。 カプシドはウイルスゲノムによってコードされたタンパク質で構成されており、その形状はウイルスの分類の基礎となります。 形態的特徴。 複雑なウイルスは、カプシドの構築を助ける特別なタンパク質もコードします。 タンパク質と核酸の複合体は、 核タンパク質、ウイルスカプシドタンパク質とウイルス核酸の複合体は、と呼ばれます。 ヌクレオカプシド.
米。 1.4. ウイルスの概略構造: 1 - コア (一本鎖 RNA)。 2 - タンパク質シェル（カプシド）。 3 - 追加のリポタンパク質膜。 4 - カプソメア (カプシドの構造部分)。
微生物の生理学
微生物の生理学では、微生物細胞の生命活動、その栄養、呼吸、成長、生殖のプロセス、および環境との相互作用のパターンを研究します。
代謝
代謝– エネルギーの獲得と細胞物質の再生を目的とした一連の生化学プロセス。
細菌の代謝の特徴:
1) 使用される基材の種類が豊富。
2）代謝プロセスの強度。
4) 合成プロセスよりも減衰プロセスが優勢である。
5) 代謝のエキソ酵素およびエンド酵素の存在。
代謝異化作用と同化作用という 2 つの相互に関連するプロセスで構成されます。
異化(エネルギー代謝) は、大きな分子をより単純な分子に分解するプロセスであり、その結果、エネルギーが放出され、ATP の形で蓄積されます。
a) 呼吸。
b) 発酵。
同化作用(建設的代謝) – 細胞を構築する高分子の合成を確実にします。
a) 同化作用（エネルギー消費を伴う）。
b) 異化作用（エネルギーの放出を伴う）。
この場合、異化の過程で得られるエネルギーが利用されます。 細菌の代謝は、高いプロセス速度と変化する環境条件への迅速な適応を特徴としています。
微生物細胞において、酵素は生物学的触媒です。 構造により次のように区別されます。
1) 単純な酵素（タンパク質）。
2）複雑。 タンパク質（活性中心）と非タンパク質部分で構成されます。 酵素の活性化に必要です。
行動の場所に応じて、次のように区別されます。
1) 外酵素 (細胞の外で作用する; 細菌細胞の内部に浸透できない大きな分子の分解に関与する; グラム陽性菌の特徴);
2) 内酵素 (細胞自体の中で作用し、さまざまな物質の合成と分解を確実に行います)。
触媒に応じて 化学反応すべての酵素は 6 つのクラスに分類されます。
1) オキシドレダクターゼ (2 つの基質間の酸化還元反応を触媒します)。
２）トランスフェラーゼ（化学基の分子間転移を行う）。
3) 加水分解酵素 (分子内結合の加水分解的切断を実行します)。
4) リアーゼ(添付) 化学基 2 つの結合に沿って反応し、逆反応も実行します)。
5）イソメラーゼ（異性化プロセスを実行し、さまざまな異性体の形成による内部変換を提供します）。
6) リガーゼまたはシンテターゼ (これらは 2 つの分子を接続し、ATP 分子内のピロリン酸結合の切断を引き起こします)。
栄養
栄養とは、栄養素が細胞に出入りするプロセスを指します。 栄養は主に細胞の再生と代謝を保証します。
栄養中にさまざまな有機および無機物質が細菌細胞に入ります。 細菌には特別な栄養器官はありません。 物質は小さな分子の形で細胞の表面全体に浸透します。 この食べ方はこう呼ばれます ホロフィティックな。 栄養素が細胞に入るために必要な条件は、栄養素が水に溶けやすく、値が小さいことです（つまり、タンパク質はアミノ酸に、炭水化物は二糖または単糖に加水分解される必要があります）。
細菌細胞への物質の侵入の主な調節因子は細胞質膜です。 物質の侵入には主に 4 つのメカニズムがあります。
-受動的拡散- 濃度勾配に沿って、エネルギー集約的であり、基質特異性がない。
- 促進された拡散- 濃度勾配に沿って、基質特異的で、エネルギー集約的で、特殊なタンパク質の関与により実行されます。 浸透する;
- アクティブトランスポート濃度勾配に対して、基質特異的（透過酵素と複合体を形成する特別な結合タンパク質）、エネルギー消費（ATPによる）、物質は化学的に変化しない形で細胞に入る。
- 転座（集団転移） -ホスホトランスフェラーゼシステムを使用して、濃度勾配に対抗し、エネルギーを消費する物質（主に糖）がリン酸化された形で細胞に侵入します。
基本的な化学元素 - 有機物、有機物の合成に必要な 化合物 - 炭素、窒素、水素、酸素。
食べ物の種類。さまざまな食生活が細菌の広範囲な蔓延に寄与しています。 微生物は炭素、酸素、窒素、水素、硫黄、リン、その他の元素（有機体）を必要とします。
炭素源に応じて、細菌は次のように分類されます。
1）独立栄養生物（無機物質 - CO2を使用）。
2）従属栄養植物。
3) 変栄養生物（有機物を使用する） 無生物の自然);
4) 準栄養生物 (生きた自然の有機物質を使用)。
栄養プロセスでは、細菌細胞が必要とするエネルギーを提供する必要があります。
エネルギー源に基づいて、微生物は次のように分類されます。
1）光栄養生物（太陽エネルギーを利用できる）。
2）化学栄養生物（酸化還元反応を通じてエネルギーを得る）。
3）化学合成栄養剤（無機化合物を使用）。
4) 化学有機栄養生物（有機物質を使用する）。
細菌の中には次のようなものがあります。
１）原栄養生物（低組織化物質から必要な物質を自ら合成できる）。
2) 栄養要求株（それらは遺伝子を失った原栄養株の変異体です。ビタミンやアミノ酸などの特定の物質の合成を担当するため、これらの物質を完成した形で必要とします）。
微生物は栄養素を小分子の形で吸収するため、タンパク質、多糖類、その他の生体高分子は、外部酵素によってより単純な化合物に分解されて初めて栄養源として機能します。
微生物の呼吸。
微生物は呼吸によってエネルギーを獲得します。 呼吸は、ATP の形成とともに呼吸鎖を通じてドナーからアクセプターに電子を移動させる生物学的プロセスです。 最終的な電子受容体が何であるかに応じて、次のものがあります。 好気性呼吸と嫌気性呼吸。好気呼吸では、最終的な電子受容体は酸素分子 (O 2) であり、嫌気呼吸では結合酸素 (-NO 3、=SO 4、=SO 3) です。
好気呼吸 水素供与体 H 2 O
嫌気呼吸
NO 3 の硝酸酸化
(通性嫌気性菌) 水素供与体 N 2
SO 4 の硫酸酸化
(偏性嫌気性菌) 水素供与体 H 2 S
呼吸の種類に基づいて、微生物は 4 つのグループに分類されます。
1.義務的（厳しい） 好気性菌。 彼らは呼吸するために分子状（大気中）酸素を必要とします。
2.微好気性物質遊離酸素の濃度を下げる（低い分圧）必要があります。 これらの条件を作り出すために、通常、CO 2 が培養用のガス混合物に、例えば最大 10 パーセントの濃度で添加されます。
3.通性嫌気性菌グルコースを消費し、好気性および嫌気性条件下で繁殖することができます。 それらの中には、比較的高い（大気中に近い）濃度の分子状酸素に耐性のある微生物がいます。 耐空性、
特定の条件下で嫌気呼吸から好気呼吸に切り替えることができる微生物も同様です。
4.厳密な嫌気性菌嫌気性条件下でのみ繁殖します。 非常に低濃度の酸素分子は、高濃度では有害です。 生化学的には、嫌気呼吸は発酵プロセスの種類に応じて進行し、分子状酸素は使用されません。
好気呼吸はエネルギー的により効率的です (より多くの ATP が合成されます)。
好気呼吸の過程で、有毒な酸化生成物（H 2 O 2 - 過酸化水素、-O 2 - フリー酸素ラジカル）が形成され、特定の酵素、主にカタラーゼ、ペルオキシダーゼ、 過酸化ジスムターゼ。 嫌気性菌はこれらの酵素を欠いています。 酸化還元電位調節システム (rH 2)。
細菌の増殖と繁殖
細菌の増殖とは、集団内の個体数を増加させることなく、細菌の細胞サイズが増加することです。
細菌の繁殖は、集団内の個体数を確実に増加させるプロセスです。 細菌の特徴 高速再生。
成長は常に再生産に先行します。 細菌は横方向二分裂によって増殖し、1 つの母細胞から 2 つの同一の娘細胞が形成されます。
細菌の細胞分裂のプロセスは、染色体 DNA の複製から始まります。 染色体の細胞膜への結合点（レプリケーターポイント）では、イニシエータータンパク質が作用し、染色体環の断裂を引き起こし、その後、その糸の脱螺旋が起こります。 糸はほどかれ、2番目の糸はレプリケーター点の正反対にあるプロレプリケーター点で細胞質膜に付着します。 DNA ポリメラーゼにより、各鎖の正確なコピーがマトリックスに沿って完成します。 倍増 遺伝物質– 細胞小器官の数を倍増させるシグナル。 中隔メソソームでは、細胞を半分に分ける隔壁が構築されています。 二本鎖 DNA はらせん状になっており、細胞質膜への結合点でねじれて環状になっています。 これは、細胞が隔壁に沿って分散するための信号です。 2 つの娘個体が形成されます。
細菌の繁殖は生成時間によって決まります。 これは細胞分裂が起こる期間です。 生成期間は細菌の種類、年齢、栄養培地の組成、温度などによって異なります。
カルチャーメディア
細菌の培養には栄養培地が使用されますが、これには多くの要件があります。
1. 栄養価。 バクテリアには必要な栄養素がすべて含まれている必要があります。
2.等張性。 細菌には、浸透圧を維持するために一連の塩、つまり一定濃度の塩化ナトリウムが含まれている必要があります。
3. 環境の最適な pH (酸性度)。 環境の酸性度は細菌の酵素の機能を保証します。 ほとんどの細菌の場合、それは 7.2 ～ 7.6 です。
4. 培地中の溶存酸素の含有量を示す最適電子ポテンシャル。 好気性菌では高く、嫌気性菌では低くする必要があります。
5. 透明性 (特に液体培地の場合、細菌の増殖が観察されています)。
6. 無菌性 (他の細菌がないこと)。
培地の分類
1. 出身地別:
1) 天然物（牛乳、ゼラチン、ジャガイモなど）。
2) 人工 - 特別に調製された培地 天然成分(ペプトン、アミノペプチド、酵母エキスなど);
3) 合成 - 化学的に純粋な無機および有機化合物 (塩、アミノ酸、炭水化物など) から調製された既知の組成の培地。
2. 組成別:
1) シンプル - 肉エキス寒天、肉エキススープ、ホッティンジャー寒天など。
2) 複雑 - これらは追加の栄養成分 (血液、チョコレート寒天) を加えた単純なものです: 砂糖ブロス、
胆汁汁、ホエー寒天、卵黄塩寒天、キット・タロッツィ培地、ウィルソン・ブレア培地など。
3. 一貫性により:
1) 固体 (3 ～ 5% の寒天を含む)。
２）半液体（０．１５〜０．７％寒天）。
3) 液体（寒天は含まれません）。
寒天～海藻由来の複雑な組成の多糖類であり、高密度（固体）媒体の主な硬化剤です。
4. PS の目的に応じて、次のように区別されます。
鑑別診断
選択
選択的
抑制性
文化を維持するためのメディア
累積的（飽和、濃縮）
防腐剤
テスト。
鑑別診断 - これらは微生物が生息する複雑な培地です。 さまざまな種類作物の生化学的特性に応じて、成長の仕方が異なります。 それらは識別を目的としています 種の所属微生物は臨床細菌学や遺伝子研究で広く使用されています。
選択的、抑制的、および選択的 PS は、厳密に定義された種類の微生物を増殖するように設計されています。 これらの培地は、混合集団から細菌を分離し、同様の種から細菌を区別するのに役立ちます。 いくつかの種の成長を抑制し、他の種の成長に影響を与えないさまざまな物質がその組成に追加されます。
培地は、pH 値によって選択的にすることができます。 最近、抗生物質やその他の化学療法物質などの抗菌剤が、培地に選択性を与える物質として使用されています。
選択的 PS が見つかりました 幅広い用途腸感染症の病原体を分離する場合。 マラカイトまたはブリリアントグリーン、胆汁酸塩（特にタウロコール酸ナトリウム）、大量の塩化ナトリウムまたはクエン酸塩を添加すると、大腸菌の増殖は抑制されますが、病原性大腸菌群の増殖は損なわれません。 一部の選挙メディアは抗生物質を添加して準備されています。
培養を維持するための培地は、作物の変動を引き起こす可能性のある選択物質を含まないように設計されています。
累積サブステーション (エンリッチメント、飽和) は、 特定のタイプ作物または作物のグループは、付随するものよりも速く、より集中的に成長します。 これらの培地で培養する場合、通常、阻害物質は使用されませんが、逆に、混合物中に存在する特定の種にとって好ましい条件が作成されます。 蓄積媒体の基礎は、胆汁とその塩、四チオン酸ナトリウム、さまざまな色素、亜セレン酸塩、抗生物質などです。
保存培地は、試験材料の最初の播種と輸送に使用されます。
無菌性および抗生物質による一般的な細菌汚染を監視するために使用されるコントロール PS もあります。
5. 栄養素のセットに基づいて、以下が区別されます。
増殖に十分な栄養源のみを含む最小限の培地。
多くの追加物質を含むリッチメディア。
6. PS は使用規模に基づいて次のように分類されます。
> 生産（技術）;
> 範囲が限られた科学研究のための環境。
産業用 PS は、入手しやすく、経済的で、大規模栽培の準備と使用に便利でなければなりません。 科学研究用の培地は、原則として合成であり、栄養素が豊富です。
栄養培地を構築するための原材料の選択
PS の品質は、栄養基質の組成とその調製に使用される原材料の完全性によって主に決まります。 豊富な種類原料ソースの種類により、必要な品質の PS を構築するのに適した最も有望なものを選択するという困難な作業が生じます。 この問題における決定的な役割は、まず第一に、原料の組成の生化学的指標によって演じられ、それに基づいてその処理の方法とモードの選択は、最も完全で正確な処理の目標に依存します。 有効活用それに含まれる栄養素。
特に価値のある特性を持つ PS を得るために、伝統的な動物由来のタンパク質源が使用されます。 肉牛（牛）、カゼイン、魚およびその製品。 最も完全に開発され、広く使用されている PS は、牛の肉をベースにした PS です。
最近広く利用されていたカスピ海のスプラットの不足を考慮して、魚の栄養ベースを得るために、より安価で入手しやすい漁業の非食品製品（乾燥オキアミ、オキアミ肉加工廃棄物、スケトウダラの切り身とその加工品）が使用され始めました。熟れすぎたキャビア。 最も普及しているのは、要件を満たす魚飼料ミール (FFM) です。 生物学的価値、アクセシビリティと相対的な標準。
カゼインをベースにしたPSは、牛乳に含まれるすべての成分（脂肪、乳糖、ビタミン、酵素、塩）を含んでおり、非常に普及しています。 ただし、乳加工製品の価格の上昇と世界市場でのカゼインの需要の増加により、その使用はある程度制限されていることに注意する必要があります。
完全な PS を構築するための原料として、非食用動物由来のタンパク質源から、生理活性物質や微量元素が豊富で、細胞および組織の代謝産物を含む屠殺された動物の血液を分離する必要があります。 。
家畜からの血液加水分解物は、鑑別診断用栄養培地のペプトン代替品として使用されます。
PS の構築に使用できる他の種類の動物由来のタンパク質含有原材料には、牛の胎盤と脾臓、乾燥タンパク質濃縮物 - 肉廃棄物の処理製品、皮革加工で得られる分割トリム、家禽の胚 - 廃棄物が含まれます。ワクチン生産、期限切れの血液代替品、カードホエー、軟体動物や鰭脚類の軟組織。
毛皮農場からの毛皮を持った動物の死骸、食肉加工工場で得られた牛の血液、スキムミルク、ホエイ（乳製品製造所からの廃棄物）を使用することが有望です。
一般に、動物由来の原料から調製されたPSは、基本的な栄養成分の含有量が高く、アミノ酸組成が完全でバランスが取れており、かなりよく研究されています。
製品から 植物由来 PSのタンパク質基質としては、トウモロコシ、大豆、エンドウ豆、ジャガイモ、ルピナス等が考えられますが、植物農業原料には脂質の他に、作物の生育条件によって組成が偏るタンパク質が含まれています。動物由来の製品よりも大量に含まれています。
大きなグループは、微生物由来（酵母、細菌など）のタンパク質原料から作られた PS で構成されます。 PSの調製のための基質として機能する微生物のアミノ酸組成はよく研究されており、使用される微生物のバイオマスは栄養組成の点で完全であり、リジンおよびスレオニンの含有量が増加していることを特徴としています。
さまざまな起源のタンパク質基質を組み合わせた組成の全範囲の PS が開発されています。 カゼイン酵母培地、肉酵母培地などが挙げられます。 ほとんどの既知の PS の基礎は、カゼイン、牛の肉、魚の加水分解物 (最大 80%) です。
PS 建設技術における非食品原料の割合は 15% にすぎず、将来的には増加する必要があります。
栄養ベース (NB) を得るために使用される非食品原材料は、特定の要件を満たす必要があります。
^ 完全である（原材料の定量的および定性的組成は、PS が開発される微生物および細胞の栄養ニーズを主に満たす必要がある）。
^ アクセスしやすい（かなり広範な原材料ベースを持っている）。
^ 技術的に進歩している（生産への導入コストは、既存の機器または既存のテクノロジーを使用して実行する必要があります）。
^ 経済的（新しい原材料への切り替えや加工の際の技術導入コストが、対象製品を得るコスト基準を超えないこと）。
^ 標準（物理化学的性質や栄養価を変えることなく長期保存可能）
周期表
バッチ培養システムは、栄養培地に細菌を導入（播種）した後、気相以外の成分を追加または除去しないシステムです。 したがって、周期的システムは、細胞増殖が完全に停止するまで、栄養培地の組成が細胞の増殖に有利な (最適な) 状態から不利な状態に変化する限られた時間の間、細胞の再生をサポートできるということになります。
細菌は 35 億年以上にわたって地球上に生息してきました。 この間に彼らは多くのことを学び、多くのことに適応しました。 今では彼らは人々を助けています。 細菌と人間は切り離せないものになっています。 細菌の総量は膨大です。 その量は約5000億トンです。
有益なバクテリア最も重要な生態学的機能のうち 2 つを実行します。窒素を固定し、有機残渣の石化に関与します。 自然界における細菌の役割は世界規模です。 それらは、地球の生物圏における化学元素の移動、集中、分散に関与しています。
人間にとって有益な細菌の重要性は非常に大きいです。 彼らは彼の体に生息する全人口の99％を占めています。 それらのおかげで、人は生き、呼吸し、食べることができます。
重要。 彼らは彼の命を完全に保障します。
細菌は非常に単純です。 科学者たちは、彼らが地球上に最初に現れたのではないかと示唆しています。
人体に有益な細菌
人間の体には有用なものと、有益なものの両方が住んでいます。 人間の体と細菌の間の既存のバランスは、何世紀にもわたって洗練されてきました。
科学者らは、人体には 500 ～ 1,000 種類の細菌、またはこれらの驚くべき細菌が何兆個も存在しており、その量は総重量で最大 4 kg に達すると計算しています。 最大 3 キログラムの微生物体が腸内でのみ見つかります。 残りは泌尿生殖管、皮膚、人体の他の腔に存在します。 微生物は生後数分から新生児の体を満たすようになり、最終的に 10 ～ 13 歳までに腸内細菌叢の構成を形成します。
腸には、連鎖球菌、乳酸菌、ビフィズス菌、腸内細菌、真菌、腸内ウイルス、および非病原性原虫が生息しています。 腸内フローラの60％は乳酸菌とビフィズス菌で構成されています。 このグループの構成は常に一定であり、最も数が多く、主要な機能を実行します。
ビフィズス菌
この種の細菌の重要性は非常に大きいです。
- それらのおかげで、酢酸と乳酸が生成されます。 生息地を酸性化することで、腐敗や発酵の原因となる細菌の増殖を抑制します。
- ビフィズス菌のおかげで、赤ちゃんが食物アレルギーを発症するリスクが軽減されます。
- それらは抗酸化作用と抗腫瘍作用をもたらします。
- ビフィズス菌はビタミンCの合成に関与します。
- ビフィズス菌と乳酸菌はビタミンD、カルシウム、鉄分の吸収に関与します。
米。 1. 写真はビフィズス菌です。 コンピューターによる視覚化。
大腸菌
人間にとってこの種の細菌の重要性は非常に高いです。
- この属の代表的な大腸菌 M17 に特に注目します。 多くの病原性微生物の増殖を阻害する物質コシリンを生成することができます。
- ビタミンK、グループB（B1、B2、B5、B6、B7、B9、B12）の参加により、葉酸とニコチン酸が合成されます。
米。 2. 写真は大腸菌（三次元コンピュータ画像）です。
人間の生活における細菌の積極的な役割
- ビフィズス菌、乳酸菌、腸内細菌の参加により、ビタミン K、C、グループ B (B1、B2、B5、B6、B7、B9、B12)、葉酸、ニコチン酸が合成されます。
- このおかげで、腸の上部からの未消化の食物成分、つまりデンプン、セルロース、タンパク質、脂肪画分が分解されます。
- 腸内細菌叢は、水と塩の代謝とイオンの恒常性を維持します。
- 特別な物質の分泌のおかげで、腸内細菌叢は腐敗や発酵を引き起こす病原菌の増殖を抑制します。
- ビフィズス菌、乳酸菌、腸内細菌は、外部から侵入し体内で形成される物質の解毒に関与します。
- 腸内細菌叢は局所免疫の回復に大きな役割を果たします。 そのおかげで、リンパ球の数、食細胞の活性、免疫グロブリンAの産生が増加します。
- 腸内細菌叢のおかげで、リンパ系装置の発達が刺激されます。
- 発がん性物質に対する腸上皮の抵抗力が高まります。
- ミクロフローラは腸粘膜を保護し、腸上皮にエネルギーを供給します。
- それらは腸の運動性を調節します。
- 腸内細菌叢は、長年共生してきた宿主の体内からウイルスを捕らえて除去するスキルを獲得しています。
- 体の熱バランスを維持する上での細菌の重要性は非常に大きいです。 腸内細菌叢は、上部から来る酵素系で消化されなかった物質によって栄養を与えられます。 消化管。 複雑な生化学反応の結果、膨大な量の熱エネルギーが生成されます。 熱は血流に乗って全身に運ばれ、すべての内臓に入ります。 断食中に人がいつも凍ってしまうのはこのためです。
- 腸内細菌叢は胆汁酸成分（コレステロール）やホルモンなどの再吸収を調節しています。
米。 3. 写真は善玉菌である乳酸菌（三次元コンピューター画像）です。
窒素生成における細菌の役割
アンモニア微生物彼らは、持っている多くの酵素の助けを借りて、動物や植物の死骸を分解することができます（腐敗を引き起こします）。 タンパク質が分解すると、窒素とアンモニアが放出されます。
尿路細菌人間と地球上のすべての動物が毎日排泄する尿素を分解します。 その量は膨大で年間5,000万トンに達します。
アンモニアの酸化にはある種の細菌が関与しています。 このプロセスはニトロ化と呼ばれます。
脱窒微生物分子状酸素を土壌から大気中に戻します。
米。 4.写真は有益な細菌、アンモニア微生物を示しています。 彼らは死んだ動物や植物の残骸を腐敗にさらします。
自然界における細菌の役割: 窒素固定
人間、動物、植物、菌類、細菌の生活における細菌の重要性は非常に大きいです。 ご存知のとおり、彼らが正常に存在するためには窒素が必要です。 しかし、細菌は気体状態の窒素を吸収できません。 藍藻は窒素と結合してアンモニアを生成することがわかっています。 シアノバクテリア), 自由生活性窒素固定剤そして特別な 。 これらの有益な細菌はすべて、固定窒素の最大 90% を生成し、土壌窒素プールに最大 1 億 8,000 万トンの窒素を関与させます。
結節菌は次のものとよく共存します マメ科植物そしてシーバックソーン。
アルファルファ、エンドウ豆、ルピナス、その他のマメ科植物などの植物は、根粒細菌のためのいわゆる「アパート」を根に持っています。 これらの植物は、窒素を豊富にするために枯渇した土壌に植えられます。
米。 5. 写真の中 結節細菌マメ科植物の根毛の表面にあるもの。
米。 6. マメ科植物の根の写真。
米。 7.写真は有益な細菌、シアノバクテリアを示しています。
自然界における細菌の役割: 炭素循環
炭素は動物にとって最も重要な細胞物質であり、 フローラ、植物の世界も同様です。 それは細胞の乾物の50%を占めます。
動物が食べる繊維には炭素が多く含まれています。 胃の中で、繊維は微生物の影響で分解され、肥料の形で排出されます。
繊維を分解する セルロースバクテリア。 彼らの仕事の結果、土壌は腐植質で豊かになり、肥沃度が大幅に向上し、二酸化炭素が大気中に戻されます。
米。 8. 緑細胞内共生生物は着色されており、黄色は加工された木材の塊です。
リン、鉄、硫黄の変換における細菌の役割
タンパク質や脂質にはリンが大量に含まれており、その石灰化が行われます。 あなた。 メガテリウム（腐敗菌の一種に由来）。
鉄バクテリア鉄を含む有機化合物の鉱化プロセスに関与します。 それらの活動の結果として、大量の鉄鉱石とフェロマンガンの鉱床が沼地や湖に形成されます。
硫黄バクテリア水と土の中に住んでいます。 肥料中にはたくさん含まれています。 それらは、有機起源の硫黄含有物質の鉱化プロセスに参加します。 有機硫黄含有物質の分解中に、すべての生物を含む環境に非常に有毒な硫化水素ガスが放出されます。 硫黄バクテリアはその生命活動の結果、このガスを不活性で無害な化合物に変換します。
米。 9. 一見生命がなくなっているように見えますが、リオ ティント川にはまだ生命が存在します。 さまざまな鉄酸化菌をはじめ、ここでしか見られない種類がたくさんいます。
米。 10. ウィノグラツキー柱内の緑色硫黄細菌。
自然界におけるバクテリアの役割: 有機残留物の石化
有機化合物の石化に積極的に関与するバクテリアは、地球の掃除屋（衛生者）であると考えられています。 彼らの助けを借りて、死んだ植物や動物の有機物質は腐植質に変換され、土壌微生物は植物の根、茎、葉の系の構築に必要な無機塩に変換します。
米。 11. 貯留層に入る有機物質の石灰化は、生化学的酸化の結果として起こります。
自然界における細菌の役割: ペクチン物質の発酵
植物生物の細胞は、ペクチンと呼ばれる特殊な物質によって互いに結合（セメント結合）されています。 一部の種類の酪酸菌はこの物質を発酵させる能力があり、加熱するとゼラチン状の塊（ペクティス）に変わります。 この機能は、繊維を多く含む植物（亜麻、麻）を浸すときに使用されます。
米。 12. 信託を取得するにはいくつかの方法があります。 最も一般的なのは生物学的方法で、線維部分と周囲の組織の間の接続が微生物の影響下で破壊されます。 靭皮植物のペクチン物質の発酵プロセスはレッティングと呼ばれ、浸したわらはトラストと呼ばれます。
水の浄化におけるバクテリアの役割
水を浄化するバクテリア、酸度レベルを安定させます。 彼らの助けにより、底質が減少し、水中に生息する魚や植物の健康が改善されます。
最近、米国の科学者グループが、 さまざまな国合成洗剤に含まれる洗剤を破壊する細菌が発見された 洗剤そしていくつかの薬。
米。 13. ゼノバクテリアの活動は、石油製品で汚染された土壌や水域を浄化するために広く使用されています。
米。 14. 水を浄化するプラスチック製のドーム。 それらには、炭素含有物質を餌とする従属栄養細菌と、アンモニアおよび窒素含有物質を餌とする独立栄養細菌が含まれています。 チューブのシステムによって生命維持が維持されています。
鉱石選鉱におけるバクテリアの使用
能力 チオン硫黄酸化細菌銅やウラン鉱石の濃縮に使用されます。
米。 15. 写真は有益な細菌、チオバチルスとアシディチオバチルス フェロオキシダンス (電子顕微鏡写真) を示しています。 これらは銅イオンを抽出して、硫化鉱石の浮選濃縮中に形成される廃棄物を浸出させることができます。
酪酸発酵における細菌の役割
酪酸微生物どこにでもいます。 これらの微生物は25種類以上あります。 それらはタンパク質、脂肪、炭水化物の分解プロセスに参加します。
酪酸発酵は、クロストリジウム属に属する嫌気性芽胞形成細菌によって引き起こされます。 さまざまな糖、アルコール、有機酸、デンプン、繊維を発酵させることができます。
米。 16. 写真は酪酸微生物を示しています (コンピューター視覚化)。
動物生活における細菌の役割
動物界の多くの種は植物を主食とし、その基本は繊維です。 消化管の特定の部分に存在する特別な微生物は、動物が繊維（セルロース）を消化するのを助けます。
畜産における細菌の重要性
動物の生命活動には、大量の肥料の放出が伴います。 そこから、一部の微生物はメタン (「沼地ガス」) を生成することができ、メタンは燃料や有機合成の原料として使用されます。
米。 17. 自動車の燃料としてのメタンガス。
食品産業における細菌の使用
人間の生活における細菌の役割は非常に大きいです。 で広く使用されています 食品産業乳酸菌：
- 凝乳、チーズ、サワークリーム、ケフィアの製造。
- キャベツを発酵させたりキュウリをピクルスにしたりするとき、彼らはリンゴを浸したり野菜をピクルスにしたりするのに参加します。
- それらはワインに特別な香りを与えます。
- 牛乳を発酵させる乳酸を生成します。 この性質は凝乳やサワークリームの製造に利用されます。
- 工業規模でチーズやヨーグルトを製造する場合。
- 浸漬プロセス中、乳酸は防腐剤として機能します。
乳酸菌には以下のものが含まれます ミルクレンサ球菌、クリーミーレンサ球菌、ブルガリア産、アシドフィルス菌、穀物好熱菌、キュウリスティック。 連鎖球菌属の細菌と乳酸菌により、製品に濃厚な粘稠度が与えられます。 これらの生命活動の結果、チーズの品質が向上します。 チーズにチーズのような香りを与えます。
米。 18.写真には有益な細菌、乳酸菌（ ピンク）、ブルガリア桿菌および好熱性連鎖球菌。
米。 19. 写真は、牛乳に直接加える前の有益なバクテリア、ケフィア（チベットまたはミルク）菌と乳酸スティックを示しています。
米。 20. 発酵乳製品。
米。 21. 好熱性連鎖球菌（Streptococcus Thermophilus）は、モッツァレラチーズの製造に使用されます。
米。 22. カビのペニシリンには多くの種類があります。 チーズのビロードのような皮、緑がかった葉脈、独特の味、そして薬用アンモニアの香りは独特です。 チーズのキノコの味は、熟成の場所と期間によって異なります。
米。 23. ビフィリスは、生きたビフィズス菌とリゾチームの塊を含む経口投与用の生物学的製剤です。
食品産業における酵母と菌類の使用
食品業界で主に使用される酵母種は Saccharomyces cerevisiae です。 アルコール発酵を行うため、製パンに広く使用されています。 焼いている間にアルコールが蒸発し、二酸化炭素の泡がパン粉を作ります。
1910年以来、ソーセージに酵母が添加され始めました。 Saccharomyces cerevisiae 種の酵母は、ワイン、ビール、クワスの製造に使用されます。
米。 24. コンブチャは、スティック酢と酵母菌の友好的な共生です。 それは前世紀に私たちの地域に現れました。
米。 25. ドライイーストとウェットイーストは製パン業界で広く使用されています。
米。 26. 顕微鏡下で見た酵母細胞 Saccharomyces cerevisiae と「本物の」ワイン酵母 Saccharomyces cerevisiae。
人間の生活における細菌の役割: 酢酸の酸化
パスツールはまた、特別な微生物が酢酸の酸化に関与していることを証明しました。 酢スティック、自然界に広く存在します。 それらは植物に定着し、熟した野菜や果物に浸透します。 野菜や果物のピクルス、ワイン、ビール、クワスなどに多く含まれています。
エチルアルコールを酢酸に酸化する酢スティックの能力は、今日では食用や動物飼料の調製（缶詰）に使用される酢の製造に利用されています。
米。 27. 飼料をサイジングするプロセス。 サイレージは栄養価の高い、ジューシーな飼料です。
人間の生活における細菌の役割: 医薬品の生産
微生物の生命活動を研究することで、科学者は一部の細菌を使用して抗菌薬、ビタミン、ホルモン、酵素を合成することが可能になりました。
彼らは多くの感染症と戦うのに役立ちます。 ウイルス性疾患。 ほとんどの場合、抗生物質が生産されます 放線菌、それほど頻繁ではありません – 非ミセル化細菌。 カビ菌から得られるペニシリンは細菌の細胞膜を破壊します。 放線菌微生物細胞のリボソームを不活性化するストレプトマイシンを生成します。 干し草スティックまたは 枯草菌環境を酸性化します。 これらは、多くの抗菌物質の形成により、腐敗性微生物や日和見微生物の増殖を抑制します。 枯草菌は、腐敗した組織の崩壊の結果として形成される物質を破壊する酵素を生成します。 それらはアミノ酸、ビタミン、免疫活性化合物の合成に関与しています。
テクノロジーの活用 遺伝子工学、今日、科学者は次のことを学びました。 インスリンとインターフェロンの生成に使用されます。
家畜の飼料や人間の食品に添加できる特別なタンパク質を生成するために、多くの細菌が使用されると考えられています。
米。 28. 写真では、枯草菌の胞子 (青色)。
米。 29. ビオスポリン・バイオファーマは、バチルス属の非病原性細菌を含む国産医薬品です。
バクテリアを利用して安全な除草剤を生産する
今日、このアプリケーション技術は広く使用されています 植物性細菌安全な除草剤の製造のために。 毒素 バチルス・チューリンゲンシス昆虫にとって危険なCry-toxinsを分泌するため、植物害虫との戦いに微生物のこの特徴を利用することが可能になります。
洗剤の製造におけるバクテリアの使用
プロテアーゼは、タンパク質を構成するアミノ酸間のペプチド結合を分解します。 アミラーゼはでんぷんを分解します。 枯草菌 (枯草菌）プロテアーゼとアミラーゼを生成します。 細菌性アミラーゼは粉末洗剤の製造に使用されます。
米。 30. 微生物の生命活動を研究することにより、科学者はその特性の一部を人間の利益のために利用することができます。
人間の生活における細菌の重要性は非常に大きいです。 有益な細菌は、何千年もの間、人間の絶え間ない仲間でした。 人類の使命は、私たちの体内と環境に生息する微生物の間に形成されたこの微妙なバランスを乱さないことです。 人間の生活における細菌の役割は非常に大きいです。 科学者は常に発見しています 有益な特性微生物、その用途 日常生活そして本番環境では、その特性によってのみ制限されます。
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