Tipuri de bacterii: dăunătoare și benefice. Bacteriile - bune, rele, eterne

Modă și stil

Bacteriile sunt microorganisme minuscule care au apărut cu multe mii de ani în urmă. Este imposibil să vezi microbii cu ochiul liber, dar nu trebuie să uităm de existența lor. Există un număr mare de bacili. Știința microbiologiei se ocupă de clasificarea, studiul, soiurile, caracteristicile structurale și fiziologia acestora.

Microorganismele sunt numite diferit, în funcție de tipul lor de acțiune și de funcție. La microscop, puteți observa modul în care aceste mici creaturi interacționează între ele. Primele microorganisme aveau o formă destul de primitivă, dar importanța lor nu trebuie în niciun caz subestimată. De la bun început, bacilii s-au dezvoltat, au creat colonii, au încercat să supraviețuiască în schimbare conditiile climatice. Diferiții vibrioni sunt capabili să facă schimb de aminoacizi pentru a crește și a se dezvolta normal.

Astăzi este greu de spus câte specii din aceste microorganisme există pe pământ (acest număr depășește un milion), dar cele mai faimoase și numele lor sunt familiare aproape oricărei persoane. Nu contează ce fel de microbi există sau cum se numesc, toți au un singur avantaj - trăiesc în colonii, ceea ce le face mult mai ușor să se adapteze și să supraviețuiască.

Mai întâi, să ne dăm seama ce microorganisme există. Cel mai mult clasificare simplă- acestea sunt bune și rele. Cu alte cuvinte, cele care sunt dăunătoare organismului uman provoacă multe boli, iar cele care sunt benefice. În continuare, vom vorbi în detaliu despre care sunt principalele bacterii benefice și vom oferi descrierea acestora.

De asemenea, puteți clasifica microorganismele în funcție de forma și caracteristicile lor. Mulți oameni își amintesc probabil că în manualele școlare exista un tabel special înfățișând diferite microorganisme, iar lângă ele era semnificația și rolul lor în natură. Există mai multe tipuri de bacterii:

• cocci - bile mici care seamănă cu un lanț, deoarece sunt amplasate una după alta;
• în formă de tijă;
• spirilla, spirochete (au o formă întortocheată);
• vibrioni.

Bacterii de diferite forme

Am menționat deja că una dintre clasificări împarte microbii în tipuri în funcție de formele lor.

Bacteriile bacilului au, de asemenea, unele caracteristici. De exemplu, există tipuri în formă de tijă cu stâlpi ascuțiți, capete îngroșate, rotunjite sau drepte. De regulă, microbii în formă de tijă sunt foarte diferiți și sunt întotdeauna în haos, nu se aliniază într-un lanț (cu excepția streptobacililor) și nu se atașează unul de celălalt (cu excepția diplobacililor).

Microbiologii includ streptococi, stafilococi, diplococi și gonococi printre microorganismele sferice. Acestea pot fi perechi sau lanțuri lungi de bile.

Bacilii curbați sunt spirilla, spirochetele. Sunt mereu activi, dar nu produc spori. Spirilla este sigur pentru oameni și animale. Puteți distinge spirilla de spirochete dacă acordați atenție numărului de spirale, acestea sunt mai puțin încurcate și au flageli speciale pe membre;

Tipuri de bacterii patogene

De exemplu, un grup de microorganisme numite coci, și mai precis streptococi și stafilococi, devin cauza unor boli purulente reale (furunculoză, amigdalita streptococică).

Anaerobii trăiesc și se dezvoltă bine fără oxigen pentru unele tipuri de aceste microorganisme, oxigenul devine fatal. Microbii aerobi au nevoie de oxigen pentru a se dezvolta.

Archaea sunt organisme unicelulare practic incolore.

Trebuie să aveți grijă de bacteriile patogene, deoarece acestea provoacă infecții, microorganismele gram-negative sunt considerate rezistente la anticorpi. Există o mulțime de informații despre sol, microorganisme putrefactive, care pot fi dăunătoare sau benefice.

În general, spirilla nu este periculoasă, dar unele specii pot provoca sodoku.

Tipuri de bacterii benefice

Chiar și școlarii știu că bacilii pot fi utili și dăunători. Oamenii cunosc unele nume după ureche (stafilococ, streptococ, bacil ciumei). Acestea sunt creaturi dăunătoare care interferează nu numai cu mediul extern, ci și cu oamenii. Există bacili microscopici care provoacă toxiinfecții alimentare.

Cu siguranță trebuie să cunoașteți informații utile despre acidul lactic, alimente și microorganismele probiotice. De exemplu, probioticele, cu alte cuvinte organisme bune, sunt adesea folosite în scopuri medicale. Puteți întreba: pentru ce? Ele nu permit bacteriilor dăunătoare să se înmulțească în interiorul unei persoane, întăresc funcțiile de protecție ale intestinelor și au un efect bun asupra sistemului imunitar uman.

Bifidobacteriile sunt, de asemenea, foarte benefice pentru intestine. Vibrionii de acid lactic includ aproximativ 25 de specii. ÎN corpul uman sunt disponibile în cantități uriașe, dar nu sunt periculoase. Dimpotrivă, ele protejează tractul gastro-intestinal de microbi putrefactiv și de alți microbi.

Apropo de cele bune, nu se poate să nu menționăm speciile uriașe de streptomicete. Ele sunt cunoscute celor care au luat cloramfenicol, eritromicină și medicamente similare.

Există microorganisme precum azotobacter. Ei trăiesc în sol de mulți ani, au un efect benefic asupra solului, stimulează creșterea plantelor și curăță solul de metale grele. Sunt indispensabile în medicină, agricultură, medicament, industria alimentară.

Tipuri de variabilitate bacteriană

Prin natura lor, microbii sunt foarte variabili, mor rapid, pot fi spontani sau induși. Nu vom intra în detalii despre variabilitatea bacteriilor, deoarece aceste informații sunt mai interesante pentru cei care sunt interesați de microbiologie și de toate ramurile sale.

Tipuri de bacterii pentru fose septice

Locuitorii caselor private înțeleg nevoia urgentă de a epura apele uzate, precum și canalele de scurgere. Astăzi, puteți curăța rapid și eficient scurgerile folosind bacterii speciale pentru fosele septice. Aceasta este o ușurare imensă pentru o persoană, deoarece curățarea canalizării nu este o sarcină plăcută.

Am clarificat deja unde se aplică specii biologice tratarea apelor uzate, iar acum să vorbim despre sistemul în sine. Bacteriile pentru fose septice sunt cultivate în laboratoare, ele distrug mirosul neplăcut al apelor uzate, dezinfectează puțurile de drenaj, gropile și reduc volumul; apa reziduala. Există trei tipuri de bacterii care sunt utilizate pentru fosele septice:

• aerobic;
• anaerob;
• vii (bioactivatori).

Foarte des oamenii folosesc metode combinate de curățare. Urmați cu strictețe instrucțiunile de pe produs, asigurându-vă că nivelul apei este favorabil supraviețuirii normale a bacteriilor. De asemenea, nu uitați să folosiți scurgerea cel puțin o dată la două săptămâni pentru a oferi bacteriilor ceva de mâncare, altfel vor muri. Nu uitați că clorul din pulberile și lichidele de curățare ucide bacteriile.

Cele mai populare bacterii sunt Doctor Robic, Septifos, Waste Treat.

Tipuri de bacterii în urină

Teoretic, în urină nu ar trebui să existe bacterii, dar după diverse acțiuni și situații, microorganismele minuscule se instalează oriunde doresc: în vagin, în nas, în apă și așa mai departe. Dacă bacteriile au fost detectate în timpul testelor, aceasta înseamnă că persoana suferă de boli de rinichi, vezica urinara sau uretere. Există mai multe moduri prin care microorganismele pătrund în urină. Înainte de tratament, este foarte important să se examineze și să se determine cu exactitate tipul de bacterii și calea de intrare. Acest lucru poate fi determinat prin cultura biologică a urinei, atunci când bacteriile sunt plasate într-un habitat favorabil. În continuare, se verifică reacția bacteriilor la diferite antibiotice.

Vă dorim să rămâneți mereu sănătoși. Ai grijă de tine, spală-te pe mâini în mod regulat, protejează-ți corpul de bacteriile dăunătoare!

Aplicarea tehnologică a agenților biologici, și anume utilizarea bacteriilor pentru a produce produse specifice sau pentru a efectua modificări controlate, direcționate, stă la baza biotehnologiei.

Cu mii de ani în urmă, oamenii, neștiind nimic despre biotehnologii, le foloseau în agricultura lor - el făcea bere, făcea vin, coace pâine și făcea produse cu acid lactic și brânzeturi.

ÎN lumea modernă semnificație practică Metodele biotehnologice care folosesc bacterii cu greu pot fi supraestimate - sunt utilizate în industria alimentară și agricultură, în medicină și farmacologie, în extracția mineralelor și prelucrarea acestora, în procesul de purificare a apei în natură și în fose septice, în multe zone ale viata umana.

Industria alimentară

Cele mai răspândite în industria alimentară sunt bacteriile lactice și drojdia.

Mecanismul de acțiune al bacteriilor și al drojdiei este de a transforma zahărul din lapte în acid lactic, în urma căruia un produs neutru se transformă în acid lactic.

Bacteriile lactice includ:

• lactobacili - microaerofili gram-pozitivi din ordinul Lactobacillales, coci care nu formează spori sau bacterii în formă de baston;
• bifidobacteriile sunt aerobi termofili formatori de spori din genul Sporolactobacillus și Bacillus.

Bacteriile de acid lactic și drojdia sunt utilizate în fermentarea produselor lactate și a legumelor, la prelucrarea boabelor de cacao și la producerea de aluat de drojdie. Capacitatea procariotelor de a influența produsele este determinată de activitatea lor enzimatică ridicată și este determinată de enzimele pe care le secretă.

Pe lângă bacteriile lactice, microflora de fermentație conține drojdie, care are o relație simbiotică complexă cu bacteriile.

Un starter de fermentație similar cu drojdie este utilizat în industria de panificație, în special atunci când se coace pâine de secară.

Una dintre cele mai vechi biotehnologii folosite de oameni este producerea de brânză. Utilizarea bacteriilor cu acid propionic în producerea brânzeturilor cu cheag tare ne permite să obținem un produs de înaltă calitate, cu proprietăți specificate.

Aceste bacterii nu au activitate față de cazeină, dar au activitate lipolitică ridicată, în urma căreia se formează o serie de acizi organici:

• oţet;
• izo-ulei;
• ulei;
• izovaleric;
• valeriană;
• și diacetil.

Compoziția produselor metabolice bacteriene, care determină proprietățile organoleptice (gust) ale produsului final (brânză), depinde de tulpina de microorganisme.

Utilizarea bacteriilor cu acid propionic în schema tehnologică conferă brânzeturilor finite culoarea, gustul și aroma tipică, îmbogățind produsul cu substanțe biologic active.

In plus, bacteriile cu acid propionic au proprietati bactericide, fiind conservanti naturali ai cazeinei (proteina laptelui).

Dacă pentru brânzeturile mari bacteriile cu acid propionic sunt o necesitate tehnologică, atunci pentru brânzeturile mici sunt o biofloră nedorită, a cărei prezență duce la o încălcare a caracteristicilor gustative.

Creșterea microflorei acidului propionic în brânzeturile mici are loc numai în cazul încălcării standardelor tehnologice:

• scăderea nivelului de sare;
• încălcarea condițiilor de temperatură în timpul coacerii.

Industrie

Leşierea

Pe parcursul vieții, bacteriile sunt capabile să extragă selectiv substanțe din compuși complecși prin dizolvarea lor în apă. Acest proces se numește leșiere bacteriană și are o mare importanță practică:

• vă permite să extrageți utile chimicale din minereuri, deșeuri industriale;
• îndepărtați impuritățile inutile - arsenul din minereurile de metale neferoase și feroase.

Bacteriile tionice sunt cel mai des folosite în industrie pentru leșierea bacteriană:

• Thiobacillius ferrooxidans sunt bacterii de fier care oxidează fierul feros și mineralele sulfurate.
• Thiobacillius thiooxidans sunt bacterii cu sulf care oxidează sulful.

Bacteriile cu fier și sulf sunt chimioautotrofe - oxidarea sulfurilor, oxidului de fier și sulfului este singura sursă de energie pentru ele.

În industrie, leșierea bacteriană a mineralelor (uraniu, cupru) direct la zăcăminte are o importanță practică deosebită.

Procesul nu necesită echipamente complexe și, ținând cont de revenirea la proces soluția reziduală care conține bacterii are o serie de avantaje semnificative:

• vă permite să reduceți semnificativ costurile de producție;
• extinde semnificativ baza de materie primă din cauza minereurilor epuizate, dezechilibrate sau pierdute, a deșeurilor de îmbogățire, a zgurii etc.

Utilizarea biotehnologiei în minerit este extrem de promițătoare pentru a extinde domeniul de aplicare, desfășoară oamenii de știință lucrări de cercetareîn următoarele domenii:

• leșierea diferitelor metale de către bacterii tionice - Zn (zinc), Co (cobalt), Mn (mangan), etc.;
• căutând bacterii din alte specii pentru a extrage minerale.

Astfel, pentru extragerea aurului, de exemplu, se propune folosirea bacteriilor Aeromonas, care sunt izolate din minele de aur din apele de mină.

În viitor, leșierea bacteriană va face posibilă crearea unei instalații de producție automată pentru extragerea metalelor direct din subsol, ocolind procesul complex și costisitor de îmbogățire a rocii.

Medicamente

Medicamentele create cu participarea bacteriilor sunt utilizate pe scară largă în medicina modernă și au salvat mii de vieți. Revoluția a fost apariția penicilinei, primul antibiotic produs.

Antibioticele sunt substanțe care pot suprima creșterea celulelor bacteriene, iar mecanismul de acțiune poate fi diferit:

• penicilina distruge învelișul bacterian în sine;
• Streptomicina inhibă ribozomii celulelor microorganismelor patogene.

Prin urmare, în medicina modernă, antibioticele sunt mijloace eficienteîn lupta împotriva bolilor infecțioase umane, dar sunt practic ineficiente împotriva infecțiilor virale.

Medicina modernă utilizează cu succes medicamente pentru producerea cărora sunt folosite bacterii:

• insulina și interferonul sunt produse folosind tehnologii de inginerie genetică bazate pe Escherichia coli;
• enzimele Bacillus subtilis subtilis distrug produșii de descompunere putrefactiv.

Biotehnologiile moderne fac posibilă producerea de enzime, hormoni, medicamente antibacteriene și vitamine.

Importanța enzimelor

Enzimele (enzimele) sunt biocatalizatori ai proceselor care măresc viteza de reacție cu ordine de mărime în comparație cu catalizatorii chimici. Sub influența enzimelor, randamentul produsului este de aproape 100%, în timp ce enzimele în sine nu sunt consumate în timpul reacției.

Sursele naturale de enzime din natură sunt bacteriile și drojdiile sunt cunoscute peste 3.000 de enzime.

Toate enzimele sunt împărțite în 2 grupe în funcție de metoda de producție:

• extracelular;
• intracelular.

Enzimele sunt adesea folosite de oameni în producție:

• alimente;
• farmaceutic;
• piele;
• textile;
• chimic;
• în agricultură.

Spectrul enzimatic

Fiecare tip de bacterie are propriul său set de enzime, ceea ce face posibilă utilizarea spectrului enzimatic ca metodă importantă pentru identificarea bacteriilor.

Există multe metode de identificare a bacteriilor care rezolvă o problemă - pentru a determina poziția taxonomică a microorganismului.

Practica bacteriologică identifică bacteriile după caracteristici morfologice, genotipice, culturale, tinctoriale, patogene și de altă natură, folosind determinanți.

Unul dintre cele mai populare este determinantul Bergey - bacteriile din determinant sunt împărțite în grupuri în funcție de diferite caracteristici, iar în cadrul grupului există și o divizare în funcție de caracteristici.

Instrumentul de identificare a microorganismelor Bergey vă permite să identificați rapid o bacterie și să stabiliți poziția taxonomică a acesteia.

O altă metodă de identificare a bacteriilor este studierea activității enzimatice, cel mai adesea acestea sunt studii ale activității zaharolitice și proteolitice.

Ca metodă expresă, sistemele de testare sunt utilizate pentru a identifica un anumit grup de microorganisme - anaerobi, enterobacterii și altele. Există sisteme de testare specializate concepute pentru sanitare cercetare microbiologică.

Agricultură

Aplicarea umană a metodelor biotehnologiei în agricultură rezolvă cu succes o serie de probleme:

• crearea de soiuri de plante rezistente la boli și cu randament ridicat;
• producerea de îngrășăminte pe bază de bacterii (nitragină, agrofil, azotobacterin etc.), inclusiv composturi și deșeuri animale fermentate (fermentarea metanului);
• dezvoltarea tehnologiilor fără deșeuri pentru agricultură.

Plantele din natură au nevoie de azot, dar nu sunt capabile să absoarbă azotul din aer, dar unele bacterii, noduli și cianobacterii, în natură produc aproximativ 90% din cantitatea totală de azot legat, îmbogățind solul cu acesta.

În agricultură, plantele care conțin bacterii nodulare pe rădăcini sunt folosite:

• lucernă;
• lupin;
• mazăre;
• leguminoase.

Aceste culturi sunt folosite în rotația culturilor pentru a îmbogăți solul cu azot.

Pentru a combate agenții patogeni în producția de culturi, probioticele sunt folosite în locul fungicidelor.

Biotehnologia, cu participarea dezvoltărilor ingineriei genetice, propune utilizarea bacteriilor cu proprietățile dorite pentru a combate microorganismele patogene, capabile să suprime creșterea microbilor patogeni și fără efecte secundare negative.

Acestea includ tulpini de elită de bacterii Bacillus subtilis și Licheniformis, obținute ca urmare a selecției țintite. Când tulpinile de elită de microorganisme intră în corpul unei plante sau al unui animal, acestea încep să se înmulțească rapid și să suprime microflora patogenă.

Tulpinile de elită, precum antibioticele, neutralizează microorganismele dăunătoare, dar nu au aspectele lor negative:

• nu există dependență sau dependență;
• nu există acumulare de otrăvuri sau toxine în organism;
• imunitatea nu este dezvoltată.

Utilizarea probioticelor în agricultură are succes împotriva a peste 70 de microorganisme patogene care provoacă boli ale plantelor, inclusiv a celor care anterior nu puteau fi tratate deloc. În plus, tulpinile de elită au un efect benefic asupra vegetației plantelor în general:

• coacerea fructelor necesită mai puțin timp;
• conținutul de nitrați și alte toxine din fructe este redus semnificativ;
• necesarul de îngrășăminte minerale pentru plante este redus.

Creșterea animalelor

Bacteriile de acid lactic sunt folosite în producerea de siloz - însilozare.

În agricultură, silozul este una dintre principalele metode de conservare a masei plantelor și se realizează prin fermentație controlată sub influența acidului lactic, a bacteriilor cocoide și în formă de bastonaș.

Procesul de fermentare a acidului lactic a materiei vegetale necesită respectarea condițiilor optime pentru viața bacteriilor:

• compoziția chimică a masei plantelor;
• un anumit nivel de umiditate al materiilor prime;
• temperatura optimă de fermentare este de 25°C;
• bacteriile lactice sunt anaerobe - însilozarea are loc fără acces la aer.

Silozul obținut în urma fermentației acidului lactic este o hrană suculentă, de înaltă calitate, care reține substanțele benefice ale materialelor vegetale și are o valoare nutritivă ridicată.

Bacteriile descompun gunoiul de grajd animal, rezultând metan, un compus de hidrocarburi care este folosit în sinteza organică.

Probleme de mediu

Una dintre principalele probleme de mediu Problema cu care se confruntă oamenii astăzi este problema epurării apei în natură.

Utilizarea combinată a bacteriilor heterotrofe și autotrofe a făcut posibilă obținerea unui succes semnificativ - bacteriile din natură purifică cu succes apa, normalizează aciditatea acesteia, descompun sedimentele de fund, în urma căreia activitatea vitală a tuturor locuitorilor corpurilor de apă este normalizată.

De asemenea, bacteriile din natură sunt capabile să descompună componentele sintetice detergentiși o serie de medicamente.

Xenobacteriile sunt folosite cu succes pentru a curăța solul și apa în natură în timpul scurgerilor de petrol și produse petroliere.

Stații de tratare

O persoană folosește o cantitate mare de apă pentru nevoile sale personale, rezolvând problema epurării apelor uzate folosind fose septice.

Eficienta instalatiilor de tratare este asigurata de bacterii speciale folosite in fose septice.

Microorganismele utilizate în fosele septice descompun compușii organici de orice origine la tratarea apelor uzate, distrug cu succes un miros specific.

Compoziția florei bacteriene a unei fose septice este o combinație de culturi aerobe și anaerobe.

Microorganismele anaerobe (fără oxigen) efectuează purificarea primară a apei, iar bacteriile aerobe purifică și clarifică în continuare apa.

Atunci când utilizați microorganisme pentru o fosă septică, există anumite reguli pentru tratarea apelor uzate:

• este necesar să se mențină un anumit nivel de microorganisme în fosa septică;
• Prezența apei este obligatorie - fără ea, microorganismele vor muri;
• nu utilizați agenți agresivi pentru curățare chimicale– vor ucide microorganismele.

Instrumente de bioproces

Principalele instrumente ale biotehnologiei pentru obținerea celor mai eficiente microorganisme sunt selecția și ingineria genetică.

Selecția este selecția țintită a indivizilor extrem de eficienți dintr-o populație datorită mutației naturale a microorganismelor.

În natură, procesul este destul de lung, dar sub influența factorilor mutageni (radiații dure, acid azot etc.) poate fi accelerat semnificativ.

Avantajele selecției sunt compatibilitatea cu mediul și naturalețea produsului.

• durata procesului;
• incapacitatea de a controla direcția mutației este determinată de rezultatul final.

Metode de inginerie genetică în biotehnologie

Metodele de inginerie genetică schimbă celulele microorganismelor și drojdiei, transformându-le în producători eficienți ai oricărei proteine. Acest lucru deschide posibilități largi de utilizare a celulelor microbiene și de drojdie modificate genetic pentru a obține organismul final cu caracteristici specificate.

Utilizarea de către oameni a celulelor microbiene și de drojdie cu mutații genetice în viata de zi cu zi ridică îngrijorări bine întemeiate - există mulți atât susținătorii substanțelor modificate genetic, cât și adversarii acestora.

Cu toate acestea, rămâne faptul că există o lipsă de informații despre impactul celulelor bacteriene și de drojdie modificate genetic asupra corpului uman și a naturii în ansamblu.

Bacteriile modificate genetic și energie

Geneticienii lucrează la problema unei surse alternative de energie. Sarcina principală este de a crea materii prime chimice și apoi combustibil ca produs al metabolismului bacterian.

Una dintre modalitățile prin care oamenii pot obține energie din bacterii este lucrul cu cianobacteriile modificate genetic.

Biologii de la Universitatea din Tübingen au descoperit microorganisme care au proprietățile unei baterii și sunt capabile atât să acumuleze energie, cât și să o transfere altor bacterii.

Energia produsă de aceste bacterii poate fi folosită de oameni pentru nanodispozitive.

În China, a fost construit un dispozitiv în care bacteriile produc hidrogen din acetați, în timp ce dispozitivul nu are sursă externă de energie, iar materia primă este deșeuri industriale ieftine. La rândul său, hidrogenul este o sursă de energie pentru mașinile ecologice.

Microbiologii de la Universitatea din Carolina de Sud au descoperit o bacterie care poate genera energie hrănindu-se cu deșeuri toxice, cum ar fi bifenilii policlorurați problematici și solvenții duri.

Cercetătorii din California au propus o metodă de reciclare alge brune E. coli modificată, producând ca rezultat alcool etilic - o sursă excelentă de energie.

Hidrogenul ca sursă de energie a fost obținut de oamenii de știință americani din descompunerea glucozei de către bacteriile anaerobe.

Avantaje și dezavantaje ale OMG (organisme modificate genetic)

Utilizarea bacteriilor modificate genetic și a drojdiilor de către oameni în viața de zi cu zi pentru a obține organisme modificate are atât aspecte pozitive, cât și negative.

Avantajele organismelor modificate genetic includ:

• producerea oricăror organe pentru transplant care nu vor fi respinse;
• producerea de materii prime pentru biocombustibili;
• producerea de medicamente;
• crearea de plante în scopuri tehnice (producția de țesături etc.).

Dezavantaje cunoscute ale produselor modificate genetic:

• costul legumelor și fructelor modificate genetic este cu aproape 30% mai mare decât al celor naturale;
• semințele și fructele plantelor modificate genetic nu sunt viabile;
• câmpurile cu culturi modificate genetic necesită cantități crescute de pesticide și erbicide;
• plantele modificate genetic cultivate sunt capabile să producă hibrizi cu plante sălbatice.

Utilizarea umană a microorganismelor în viața de zi cu zi și în producție poate fi limitată numai de proprietățile bacteriilor înseși. Și cu cât oamenii de știință acordă mai multă atenție bacililor, cu atât mai interesant și proprietăți utile sunt detectate microorganisme.

Bacteriile produc energie, extrag minerale, purifică apa și solul – recent s-au descoperit bacterii care mănâncă chiar și pungile de plastic (!) – catalizează procesele de producție, sunt folosite în sinteza produselor farmaceutice și în multe alte domenii ale vieții umane.

Introducere

Biotehnologia modernă se bazează pe realizările științelor naturale, ingineriei, tehnologiei, biochimiei, microbiologiei, biologiei moleculare și geneticii. Metodele biologice sunt utilizate în controlul poluării mediuși dăunători ai organismelor vegetale și animale. Realizările biotehnologiei includ, de asemenea, utilizarea enzimelor imobilizate, producerea de vaccinuri sintetice și utilizarea tehnologiei celulare în reproducere.

Bacteriile, ciupercile, algele, lichenii, virusurile și protozoarele joacă un rol semnificativ în viața umană. Din cele mai vechi timpuri, oamenii le-au folosit în procesele de coacere a pâinii, fabricarea vinului și a berii și în diverse industrii.

Microorganismele ajută oamenii în producerea de proteine ​​nutritive eficiente și biogaz. Se folosesc la aplicarea metodelor biotehnice de purificare a aerului și a apelor uzate, la utilizarea metodelor biologice de exterminare a dăunătorilor agricoli, la obținerea medicamentelor și la distrugerea deșeurilor.

Scopul principal al acestei lucrări este de a studia metodele și condițiile de cultivare a microorganismelor

· Familiarizați-vă cu domeniile de aplicare a microorganismelor

· Studiul morfologiei și fiziologiei microorganismelor

· Studiați principalele tipuri și compoziția mediilor nutritive

· Dați conceptul și familiarizați-vă cu bioreactorul

· Dezvăluie metodele de bază de cultivare a microorganismelor

Morfologia și fiziologia microorganismelor

Morfologie

Clasificarea microorganismelor

Bacteriile

Bacteriile sunt microorganisme procariote unicelulare. Dimensiunea lor este măsurată în micrometri (µm). Există trei forme principale: bacterii sferice - coci, în formă de baston și întortocheate.

Cocci(Greac kokkos - cereale) au o formă sferică sau ușor alungită. Ele diferă unele de altele în funcție de modul în care sunt amplasate după divizare. Cocii localizați individual sunt micrococi, iar cocii localizați în perechi sunt diplococi. Streptococii se împart într-un singur plan și după divizare nu se diverg, formând lanțuri (greacă streptos - lanț). Tetracocii formează combinații de patru coci ca urmare a divizării în două planuri reciproc perpendiculare, sarcina (lat. sarcio - a lega) se formează prin diviziunea în trei planuri reciproc perpendiculare și arată ca niște grupuri de 8-16 coci. Ca urmare a diviziunii aleatorii, stafilococii formează ciorchine asemănătoare cu un ciorchine de struguri (grec staphyle - ciorchine de struguri).

În formă de tijă bacteriile (bacteriile grecești - stick) capabile să formeze spori se numesc bacili dacă sporul nu este mai lat decât stickul în sine și clostridii dacă diametrul sporului depășește diametrul stick-ului. Bacteriile în formă de baston, spre deosebire de coci, sunt diverse ca mărime, formă și aranjare a celulelor: scurte (1-5 µm), groase, cu capete rotunjite, bacterii din grupa intestinală; bacili de tuberculoză subțiri, ușor curbați; tije subțiri de difterie situate în unghi; bacili mari (3-8 microni) antrax cu capete „toiate”, formând lanțuri lungi - streptobacili.

LA sertizat formele de bacterii includ vibrioni, care au o formă ușor curbată în formă de virgulă (Vibrio cholera) și spirilla, constând din mai multe bucle. Formele contorte includ și Campylobacter, care la microscop arată ca aripile unui pescăruș zburător.

Structura unei celule bacteriene.

Elementele structurale ale unei celule bacteriene pot fi împărțite în:

a) elemente structurale permanente - sunt prezente in fiecare tip de bacterie pe toata durata de viata a bacteriei; acesta este peretele celular, membrana citoplasmatică, citoplasma, nucleoid;

B) elemente structurale instabile pe care nu toate tipurile de bacterii sunt capabile să le formeze, iar acele bacterii care le formează le pot pierde și dobândi din nou în funcție de condițiile de existență. Acestea sunt capsula, incluziuni, pili, spori, flageli.

Orez. 1.1. Structura celulelor bacteriene

Peretele celular acoperă întreaga suprafață a celulei. Bacteriile Gram-pozitive au un perete celular mai gros: până la 90% este un compus polimer al peptidoglicanului asociat cu acizii teicoici și un strat de proteine. La bacteriile gram-negative, peretele celular este mai subțire, dar mai complex ca compoziție: este format dintr-un strat subțire de peptidoglican, lipopolizaharide și proteine; este acoperit cu o membrană exterioară.

Funcțiile peretelui celularsunt asta:

Este o barieră osmotică

Determină forma celulei bacteriene,

Protejează celula de influențele mediului,

Poartă o varietate de receptori care facilitează atașarea fagilor, colicinelor, precum și a diferiților compuși chimici,

Prin peretele celular, nutrienții intră în celulă și produsele metabolice sunt eliberate,

Antigenul O este localizat în peretele celular și endotoxina (lipida A) a bacteriilor este asociată cu aceasta.

Membrana citoplasmatica

Adiacent peretelui celular bacterian membrana citoplasmatica , a cărei structură este similară cu membranele eucariotelor ( constă dintr-un strat dublu lipidic, în principal fosfolipide cu suprafață încorporată și proteine ​​integrale). Ea oferă:

Permeabilitatea selectivă și transportul substanțelor solubile în celulă,

Transportul de electroni și fosforilarea oxidativă,

Izolarea exoenzimelor hidrolitice, biosinteza diferiților polimeri.

Limitele membranei citoplasmatice citoplasmă bacteriană , care reprezintă structura granulara. Localizat în citoplasmă ribozomi și bacteriene nucleoid, poate conține și incluziuni și plasmide(ADN extracromozomial). Pe lângă structurile obligatorii, celulele bacteriene pot avea spori.

Citoplasma- Conținutul intern asemănător unui gel al celulei bacteriene este pătruns cu structuri membranare care creează un sistem rigid. Citoplasma conține ribozomi (în care are loc biosinteza proteinelor), enzime, aminoacizi, proteine ​​și acizi ribonucleici.

Nucleoid- Acesta este un cromozom bacterian, o catenă dublă de ADN, închisă într-un inel, asociat cu mezozomul. Spre deosebire de nucleul eucariotelor, catena de ADN este localizată liber în citoplasmă și nu are o membrană nucleară, nucleol sau proteine ​​​​histone. Catena de ADN este de multe ori mai lunga decat bacteria in sine (de exemplu, E. coli are o lungime a cromozomului mai mare de 1 mm).

Pe lângă nucleoid, citoplasma poate conține factori de ereditate extracromozomiale numiți plasmide. Acestea sunt catene scurte, circulare de ADN atașate mezosomilor.

Incluziuni sunt continute in citoplasma unor bacterii sub forma de boabe care pot fi detectate prin microscopie. În mare parte, acesta este stoc nutrienti.

A băut(latină pili - fire de păr) altfel cili, fimbriae, fimbriae, villi - procese scurte asemănătoare firului de pe suprafața bacteriilor.

Flagelii. Multe tipuri de bacterii sunt capabile să se miște datorită prezenței flagelilor. Dintre bacteriile patogene, doar printre tije și forme contorte există specii mobile. Flagelele sunt fire elastice subțiri, a căror lungime la unele specii este de câteva ori mai mare decât lungimea corpului bacteriei în sine.

Numărul și localizarea flagelilor este o specie caracteristică caracteristică bacteriilor. Bacteriile se disting: monotrici - cu un flagel la capătul corpului, lophotrici - cu un mănunchi de flageli la capăt, amfitrici, care au flageli la ambele capete și peritrici, în care flagelii sunt localizați pe toată suprafața corpul. Monotricii includ Vibrio cholerae, peritricii includ Salmonella typhoid.

Capsulă- stratul mucos exterior pe care îl au multe bacterii. La unele specii, este atât de subțire încât poate fi detectată doar la un microscop electronic - aceasta este o microcapsulă. În alte tipuri de bacterii, capsula este bine definită și vizibilă într-un microscop optic convențional - aceasta este o macrocapsulă.

Micoplasme

Micoplasmele sunt procariote, dimensiunile lor sunt de 125-200 nm. Aceștia sunt cei mai mici dintre microbii celulari, dimensiunea lor este aproape de limita de rezoluție a unui microscop optic. Le lipsește un perete celular. Absența peretelui celular este asociată cu trăsăturile caracteristice ale micoplasmelor. Nu au o formă constantă, așa că se găsesc forme sferice, ovale și asemănătoare firului.

Rickettsia

Chlamydia

Actinomicete

Actinomicetele sunt microorganisme unicelulare care aparțin procariotelor. Celulele lor au aceeași structură ca și bacteriile: un perete celular care conține peptidoglican, o membrană citoplasmatică; citoplasma conține nucleoizi, ribozomi, mezosomi și incluziuni intracelulare. Prin urmare, actinomicetele patogene sunt sensibile la medicamentele antibacteriene. În același timp, au o formă de fire ramificate care se întrepătrund asemănătoare ciupercilor, iar unele actinomicete aparținând familiei Strentomycetes se reproduc prin spori. Alte familii de actinomicete se reproduc prin fragmentare, adică prin dezintegrarea filamentelor în fragmente separate.

Actinomicetele sunt răspândite în mediu, în special în sol, și participă la ciclul substanțelor din natură. Printre actinomicete există producători de antibiotice, vitamine și hormoni. Majoritatea antibioticelor utilizate în prezent sunt produse de actinomicete. Acestea sunt streptomicina, tetraciclina și altele.

Spirochetele.

Spirochetele sunt procariote. Au caracteristici comune atât bacteriilor, cât și microorganismelor protozoare. Aceștia sunt microbi unicelulari, în formă de celule lungi, subțiri, curbate spiralat, capabili de mișcare activă. În condiții nefavorabile, unele dintre ele se pot transforma în chisturi.

Studiile cu microscopul electronic au făcut posibilă stabilirea structurii celulelor spirochete. Aceștia sunt cilindri citoplasmatici înconjurați de o membrană citoplasmatică și un perete celular care conține peptidoglican. Citoplasma conține nucleoidul, ribozomii, mezosomii și incluziunile.

Sub membrana citoplasmatică există fibrile care asigură diverse mișcări ale spirochetelor - de translație, rotație, îndoire.

Reprezentanți patogeni ai spirochetelor: Treponema pallidum - provoacă sifilis, Borrelia recurrentis - febră recidivantă, Borrelia burgdorferi - boala Lyme, Leptospira interrogans - leptospiroză.

Ciuperci

Ciupercile (ciupercile, micetele) sunt eucariote, plante inferioare, lipsit de clorofilă și, prin urmare, nu sintetizează compuși organici de carbon, adică sunt heterotrofe, au miez diferențiat și sunt acoperiți cu o înveliș care conține chitină. Spre deosebire de bacterii, ciupercile nu au peptidoglican în coajă, prin urmare sunt insensibile la peniciline. Citoplasma ciupercilor se caracterizează prin prezența unui număr mare de incluziuni și vacuole diferite.

Printre ciupercile microscopice (micromicete) există microorganisme unicelulare și multicelulare care diferă prin morfologie și metode de reproducere. Ciupercile se caracterizează printr-o varietate de metode de reproducere: diviziune, fragmentare, înmugurire, formare de spori - asexuați și sexuali.

În studiile microbiologice, se întâlnesc cel mai adesea mucegaiuri, drojdii și reprezentanți ai grupului așa-numitelor ciuperci imperfecte.

Mucegai formează un miceliu tipic răspândindu-se de-a lungul substratului nutritiv. Ramurile aeriene se ridică în sus din miceliu, terminându-se în corpi fructiferi. diverse forme, purtând spori.

Mucor sau mucegaiuri capitate (Mucor) sunt ciuperci unicelulare cu un corp fructifer sferic umplut cu endospori.

Mucegai genul Aspergillus- ciuperci multicelulare cu un corp fructifer, care la microscopie seamănă cu vârful unui udator, pulverizând curenți de apă; de unde si denumirea de „mucegai de udare”. Unele specii de Aspergillus sunt folosite industrial pentru a produce acid citric și alte substanțe. Există specii care provoacă boli ale pielii și plămânilor la om - aspergiloza.

Mucegaiurile din genul Penicillum, sau racemele, sunt ciuperci multicelulare cu un corp fructifer sub formă de perie. Primul antibiotic, penicilina, a fost obținut din anumite tipuri de mucegai verde. Printre penicilliums există specii patogene pentru om care provoacă penicilioză.

Diverse tipuri de mucegaiuri pot provoca deteriorarea produselor alimentare, a medicamentelor și a produselor biologice.

Drojdia - ciupercile de drojdie (Saccharomycetes, Blastomycetes) au forma unor celule rotunde sau ovale, de multe ori mai mari decât bacteriile. Dimensiune medie celulele de drojdie sunt aproximativ egale cu diametrul unei celule roșii din sânge (7-10 µm).

Viruși

Viruși- (lat. otravă virală) - cele mai mici microorganisme care nu au o structură celulară, un sistem de sinteză a proteinelor și sunt capabile să se reproducă numai în celulele formelor de viață foarte organizate. Sunt răspândite în natură, afectând animalele, plantele și alte microorganisme.

Particula virală matură, cunoscută sub numele de virion, este formată din acid nucleic - material genetic (ADN sau ARN) care poartă informații despre mai multe tipuri de proteine ​​necesare formării unui nou virus - acoperit cu o înveliș proteic protector - capsid. Capsida este formată din subunități identice de proteine ​​numite capsomere. Virușii pot avea, de asemenea, un înveliș lipidic peste o capside ( supercapside), formată din membrana celulei gazdă. Capsida este formată din proteine ​​codificate de genomul viral, iar forma sa stă la baza clasificării virusurilor pe baza caracteristicilor morfologice. Virușii complexi codifică și proteine ​​speciale care ajută la asamblarea capsidei. Complexele de proteine ​​și acizi nucleici sunt cunoscute ca nucleoproteine, iar complexul de proteine ​​​​capside virale cu acid nucleic viral se numește nucleocapsidă.

Orez. 1.4. Structura schematică a virusului: 1 - miez (ARN monocatenar); 2 - înveliș proteic (Capsid); 3 - membrana lipoproteica suplimentara; 4 - Capsomere (părți structurale ale Capsidei).

Fiziologia microorganismelor

Fiziologia microorganismelor studiază activitatea vitală a celulelor microbiene, procesele de nutriție, respirație, creștere, reproducere și modele de interacțiune a acestora cu mediul.

Metabolism

Metabolism– un set de procese biochimice care vizează obținerea de energie și reproducerea materialului celular.

Caracteristicile metabolismului bacteriilor:

1) varietatea de substraturi utilizate;

2) intensitatea proceselor metabolice;

4) predominarea proceselor de dezintegrare asupra proceselor de sinteză;

5) prezența exo- și endoenzime ale metabolismului.

Metabolism constă din două procese interdependente: catabolism și anabolism.

Catabolism(metabolismul energetic) este procesul de descompunere a moleculelor mari în molecule mai simple, în urma căruia se eliberează energie, care se acumulează sub formă de ATP:

a) respiratie;

b) fermentare.

Anabolism(metabolismul constructiv) – asigură sinteza macromoleculelor din care este construită celula:

a) anabolism (cu consum de energie);

b) catabolism (cu eliberare de energie);

În acest caz, se folosește energia obținută în procesul de catabolism. Metabolismul bacterian se caracterizează printr-o rată ridicată de proces și o adaptare rapidă la condițiile de mediu în schimbare.

Într-o celulă microbiană, enzimele sunt catalizatori biologici. După structură se disting:

1) enzime simple (proteine);

2) complex; constau din proteine ​​(centrul activ) și părți non-proteice; necesare pentru activarea enzimei.

După locul de acțiune se disting:

1) exoenzime (acționează în afara celulei; participă la descompunerea moleculelor mari care nu pot pătrunde în interiorul celulei bacteriene; caracteristice bacteriilor gram-pozitive);

2) endoenzime (acționează în celula însăși, asigurând sinteza și descompunerea diferitelor substanțe).

În funcție de catalizat reactii chimice toate enzimele sunt împărțite în șase clase:

1) oxidoreductaze (catalizează reacțiile redox între două substraturi);

2) transferaze (realizează transferul intermolecular al grupărilor chimice);

3) hidrolaze (realizează clivaj hidrolitic a legăturilor intramoleculare);

4) liazele (atașează grupuri chimice la două legături și efectuează, de asemenea, reacții inverse);

5) izomeraze (realizează procese de izomerizare, asigură conversia internă cu formarea diferiților izomeri);

6) ligaze sau sintetaze (acestea leagă două molecule, ducând la scindarea legăturilor pirofosfat din molecula de ATP).

Nutriţie

Nutriția se referă la procesele de intrare și ieșire a nutrienților în și din celule. Nutriția asigură în primul rând reproducerea și metabolismul celular.

Diverse substanțe organice și anorganice intră în celula bacteriană în timpul alimentației. Bacteriile nu au organe nutriționale speciale. Substanțele pătrund pe întreaga suprafață a celulei sub formă de molecule mici. Acest mod de a mânca se numește holofitic. O condiție necesară pentru trecerea nutrienților în celulă este solubilitatea lor în apă și valoarea mică (adică proteinele trebuie hidrolizate la aminoacizi, carbohidrații la di- sau monozaharide etc.).

Principalul regulator al pătrunderii substanțelor în celula bacteriană este membrana citoplasmatică. Există patru mecanisme principale de intrare a substanțelor:

-difuzie pasiva- de-a lungul unui gradient de concentrație, consumatoare de energie, fără specificitate de substrat;

- difuzie facilitată- de-a lungul unui gradient de concentrație, specific substratului, consumatoare de energie, efectuată cu participarea proteinelor specializate pătrunde;

- transport activîmpotriva unui gradient de concentrație, specific substratului (proteine ​​de legare speciale în complex cu permeaze), consumatoare de energie (datorită ATP), substanțele pătrund în celulă într-o formă nemodificată chimic;

- translocare (transfer de grup) -împotriva unui gradient de concentrație, folosind sistemul fosfotransferazelor, consumatoare de energie, substanțele (în principal zaharuri) pătrund în celulă sub formă forforilată.

Elemente chimice de bază - organogeni, necesare sintezei organice compuși – carbon, azot, hidrogen, oxigen.

Tipuri de alimente. O varietate de diete contribuie la răspândirea pe scară largă a bacteriilor. Microbii au nevoie de carbon, oxigen, azot, hidrogen, sulf, fosfor și alte elemente (organogeni).

În funcție de sursa de carbon, bacteriile sunt împărțite în:

1) autotrofe (utilizați substanțe anorganice - CO2);

2) heterotrofe;

3) metatrofe (utilizați substanțe organice natura neînsuflețită);

4) paratrofii (folosesc substante organice de natura vie).

Procesele de nutriție trebuie să asigure nevoile energetice ale celulei bacteriene.

Pe baza surselor de energie, microorganismele sunt împărțite în:

1) fototrofe (capabile să folosească energia solară);

2) chimiotrofe (obțin energie prin reacții redox);

3) chimiolitotrofe (utilizați compuși anorganici);

4) chemoorganotrofe (utilizați substanțe organice).

Printre bacterii se numără:

1) prototrofe (capabili să sintetizeze ei înșiși substanțele necesare din substanțe slab organizate);

2) auxotrofe (sunt mutanți ai prototrofelor care și-au pierdut genele; sunt responsabili de sinteza anumitor substanțe - vitamine, aminoacizi și, prin urmare, necesită aceste substanțe în formă finită).

Microorganismele asimilează nutrienții sub formă de molecule mici, astfel încât proteinele, polizaharidele și alți biopolimeri pot servi ca surse de nutriție numai după ce sunt descompuse de exoenzime în compuși mai simpli.

Respirația microorganismelor.

Microorganismele obțin energie prin respirație. Respirația este procesul biologic de transfer de electroni prin lanțul respirator de la donatori la acceptori cu formarea de ATP. În funcție de care este acceptorul final de electroni, există respiratie aeroba si anaeroba.În respirația aerobă, acceptorul final de electroni este oxigenul molecular (O 2), în respirația anaerobă, oxigenul legat (-NO 3, =SO 4, =SO 3).

Respirație aerobă donator de hidrogen H2O

Respirația anaerobă

Oxidarea cu nitrați a NO 3

(anaerobi facultativi) donor de hidrogen N 2

Oxidarea cu sulfat de SO4

(anaerobi obligatorii) donator de hidrogen H 2 S

Pe baza tipului de respirație, se disting patru grupuri de microorganisme.

1.Obliga(strict) aerobi. Au nevoie de oxigen molecular (atmosferic) pentru a respira.

2.Microaerofili necesită o concentrație redusă (presiune parțială scăzută) de oxigen liber. Pentru a crea aceste condiții, CO 2 este de obicei adăugat la amestecul de gaz pentru cultivare, de exemplu până la o concentrație de 10 la sută.

3.Anaerobi facultativi poate consuma glucoză și se poate reproduce în condiții aerobe și anaerobe. Printre acestea se numără microorganisme care sunt tolerante la concentrații relativ mari (aproape de atmosferice) de oxigen molecular - i.e. aerotolerant,

precum și microorganismele care sunt capabile, în anumite condiții, să treacă de la respirația anaerobă la cea aerobă.

4.Anaerobi stricti se reproduc numai în condiții anaerobe, adică la concentrații foarte scăzute de oxigen molecular, care în concentrații mari este distructiv pentru ei. Biochimic, respirația anaerobă se desfășoară în funcție de tipul proceselor de fermentație, nu se folosește oxigenul molecular.

Respirația aerobă este mai eficientă energetic (se sintetizează mai mult ATP).

În procesul de respirație aerobă se formează produși toxici de oxidare (H 2 O 2 - peroxid de hidrogen, -O 2 - radicali liberi de oxigen), de care protejează enzimele specifice, în primul rând catalaza, peroxidaza, peroxid dismutază. Anaerobii le lipsesc aceste enzime, la fel sistem de reglare a potențialului redox (rH 2).

Creșterea și reproducerea bacteriilor

Creșterea bacteriană este o creștere a dimensiunii celulelor bacteriene fără creșterea numărului de indivizi din populație.

Reproducerea bacteriilor este un proces care asigură o creștere a numărului de indivizi dintr-o populație. Bacteriile sunt caracterizate de mare viteză reproducere.

Creșterea precede întotdeauna reproducerea. Bacteriile se reproduc prin fisiune binară transversală, în care dintr-o celulă mamă se formează două celule fiice identice.

Procesul de diviziune celulară bacteriană începe cu replicarea ADN-ului cromozomial. În punctul de atașare a cromozomului la membrana citoplasmatică (punctul replicator), acționează o proteină inițiatoare, care provoacă ruperea inelului cromozomului, iar apoi are loc despiralizarea firelor acestuia. Firele se desfășoară, iar al doilea fir se atașează la membrana citoplasmatică în punctul pro-replicator, care este diametral opus punctului replicator. Datorită ADN-polimerazelor, o copie exactă a fiecărei catene este completată de-a lungul matricei. Dublare material genetic– semnal pentru dublarea numărului de organite. În mezosomii septali, se construiește un sept care împarte celula în jumătate. ADN-ul dublu catenar este elicoidal, răsucit într-un inel în punctul de atașare la membrana citoplasmatică. Acesta este un semnal pentru ca celulele să se disperseze de-a lungul septului. Se formează două fiice.

Reproducerea bacteriilor este determinată de timpul de generare. Aceasta este perioada în care are loc diviziunea celulară. Durata de generare depinde de tipul bacteriilor, vârstă, compoziția mediului nutritiv, temperatură etc.

Medii de cultură

Pentru cultivarea bacteriilor se folosesc medii nutritive, care au o serie de cerințe.

1. Valoarea nutritivă. Bacteriile trebuie să conțină toți nutrienții necesari.

2. Izotonicitate. Bacteriile trebuie să conțină un set de săruri pentru a menține presiunea osmotică, o anumită concentrație de clorură de sodiu.

3. pH-ul (aciditatea) optim al mediului. Aciditatea mediului asigură funcționarea enzimelor bacteriene; pentru majoritatea bacteriilor este 7,2–7,6.

4. Potențial electronic optim, indicând conținutul de oxigen dizolvat în mediu. Ar trebui să fie ridicat pentru aerobi și scăzut pentru anaerobi.

5. Transparență (s-a observat creșterea bacteriilor, în special pentru mediile lichide).

6. Sterilitate (absența altor bacterii).

Clasificarea mediilor de cultură

1. După origine:

1) naturale (lapte, gelatină, cartofi etc.);

2) artificiale - medii preparate din componente naturale special preparate (peptonă, aminopeptidă, extract de drojdie etc.);

3) sintetice - medii de compoziție cunoscută, preparate din compuși anorganici și organici puri chimic (săruri, aminoacizi, carbohidrați etc.).

2. După compoziție:

1) simplu - agar cu extract de carne, bulion cu extract de carne, agar Hottinger etc.;

2) complex - acestea sunt simple cu adăugarea unei componente nutriționale suplimentare (sânge, agar cu ciocolată): bulion de zahăr,

bulion de bilă, agar din zer, agar gălbenuș-sare, mediu Kitt-Tarozzi, mediu Wilson-Blair etc.

3. După consistență:

1) solid (conțin 3–5% agar-agar);

2) semi-lichid (0,15-0,7% agar-agar);

3) lichid (nu contin agar-agar).

Agar- polizaharidă de compoziție complexă din alge marine, principalul întăritor pentru mediile dense (solide).

4. În funcție de scopul PS, acestea se disting:

Diagnostic diferenţial

Elective

Selectiv

Inhibitor

Mass-media pentru menținerea culturii

Cumulativ (saturare, îmbogățire)

Conservant

Teste.

Diagnosticul diferențial - acestea sunt medii complexe pe care microorganismele diferite tipuri cresc diferit, în funcție de proprietățile biochimice ale culturii. Sunt destinate identificării apartenența la specii microorganismele sunt utilizate pe scară largă în bacteriologia clinică și cercetarea genetică.

PS selective, inhibitorii și elective sunt concepute pentru creșterea unui tip strict definit de microorganism. Aceste medii servesc la izolarea bacteriilor din populațiile mixte și pentru a le diferenția de specii similare. La compoziția lor se adaugă diferite substanțe care suprimă creșterea unor specii și nu afectează creșterea altora.

Mediul poate fi făcut selectiv datorită valorii pH-ului. Recent, agenți antimicrobieni precum antibioticele și alte substanțe chimioterapeutice au fost utilizați ca substanțe care conferă caracter selectiv mediului.

PS-uri opționale găsite aplicare largă la izolarea agenților patogeni ai infecțiilor intestinale. Când se adaugă malachit sau verde strălucitor, săruri biliare (în special acid taurocolic de sodiu), cantități semnificative de clorură de sodiu sau săruri de citrat, creșterea E. coli este suprimată, dar creșterea bacteriilor coliforme patogene nu este afectată. Unele mass-media electorale sunt pregătite cu adaos de antibiotice.

Mediile de întreținere a culturii sunt concepute astfel încât să nu conțină substanțe selective care pot provoca variabilitatea culturii.

PS cumulativ (îmbogățire, saturare) sunt medii în care anumite tipuri de culturi sau grupuri de culturi cresc mai rapid și mai intens decât cele însoțitoare. La cultivarea pe aceste medii, de obicei nu se folosesc substanțe inhibitoare, ci, dimpotrivă, se creează condiții favorabile pentru speciile specifice prezente în amestec. Baza mediilor de acumulare sunt bila și sărurile sale, tetrationatul de sodiu, diverși coloranți, sărurile selenite, antibioticele etc.

Mediile de conservare sunt utilizate pentru însămânțarea inițială și transportul materialului de testat.

Există, de asemenea, PS de control, care sunt utilizate pentru a monitoriza sterilitatea și contaminarea bacteriană generală a antibioticelor.

5. Pe baza setului de nutrienți se disting următoarele:

Medii minime, care conțin doar suficiente surse de hrană pentru creștere;

Medii bogate care conțin multe substanțe suplimentare.

6. Pe baza dimensiunii de utilizare, PS-urile sunt împărțite în:

> producție (tehnologică);

> mediu pentru cercetarea stiintifica cu utilizare limitată.

PS industrial trebuie să fie accesibil, economic, convenabil de pregătit și utilizat pentru cultivarea pe scară largă. Mijloacele pentru cercetarea științifică, de regulă, sunt sintetice și bogate în nutrienți.

Selectarea materiilor prime pentru construirea mediilor nutritive

Calitatea PS este determinată în mare măsură de completitudinea compoziției substraturilor nutritive și a materiilor prime utilizate pentru prepararea acestora. Mare varietate tipuri de surse de materii prime ridică sarcina dificilă de a selecta cele mai promițătoare, potrivite pentru construirea PS de calitatea cerută. Rolul decisiv în această problemă îl joacă, în primul rând, indicatorii biochimici ai compoziției materiilor prime, de care alegerea metodei și modurilor de prelucrare a acesteia depinde de scopul celui mai complet și mai complet. utilizare eficientă nutrienții pe care îi conține.

Pentru obtinerea PS cu proprietati deosebit de valoroase se folosesc surse traditionale de proteine ​​de origine animala si anume carne bovine (bovine), cazeină, pește și produsele acestuia. Cele mai dezvoltate și utilizate pe scară largă PS sunt cele pe bază de carne de bovine.

Având în vedere deficitul de șprot caspic, care a fost utilizat pe scară largă în trecutul recent, pentru obținerea bazelor nutriționale pentru pește au început să fie utilizate produse nealimentare mai ieftine și mai accesibile din industria pescuitului - krill uscat, deșeuri de prelucrare a cărnii de krill, pollock filet și al acestuia. caviar supracoapt. Cea mai răspândită este făina de hrană pentru pește (FFM), care îndeplinește cerințele valoare biologică, accesibilitate și standard relativ.

PS pe bază de cazeină, care conține toate componentele găsite în lapte: grăsimi, lactoză, vitamine, enzime și săruri, sunt destul de răspândite. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că, din cauza creșterii prețurilor la produsele de prelucrare a laptelui, precum și a creșterii cererii de cazeină pe piața mondială, utilizarea acesteia este oarecum limitată.

Din surse nealimentare de proteine ​​de origine animală, ca materie primă pentru construcția PS complet, este necesară izolarea sângelui animalelor sacrificate, care este bogat în substanțe și microelemente biologic active și conține produse ale metabolismului celular și tisular. .

Hidrolizatele de sânge de la animalele de fermă sunt utilizate ca înlocuitori de peptonă în mediile nutritive de diagnostic diferențial.

Alte tipuri de materii prime de origine animală care conțin proteine ​​care pot fi utilizate pentru construcția PS includ: placenta și splina bovinelor, concentratul proteic uscat - un produs de prelucrare a deșeurilor de carne, tăietura despicată obținută din prelucrarea pielii, embrioni de pasăre - un deșeu de producție de vaccin, înlocuitori de sânge cu expirat, zer caș, țesuturi moi de moluște și pinipede.

Este promițător să se utilizeze carcase de animale purtătoare de blană de la fermele de blană, sânge de bovine obținut la o fabrică de procesare a cărnii, lapte degresat și zer (deșeuri de la cremerii).

În general, PS preparate din materii prime de origine animală au un conținut ridicat de componente nutriționale de bază, sunt complete și echilibrate în compoziția aminoacizilor și au fost destul de bine studiate.

Din produse origine vegetală este posibil să se utilizeze porumb, soia, mazăre, cartofi, lupin etc. ca substrat proteic pentru PS Cu toate acestea, materiile prime agricole din plante conțin proteine, a căror compoziție dezechilibrată depinde de condițiile de creștere a culturilor, precum și de lipide. în cantităţi mai mari decât produsele de origine animală.

Un grup mare este format din PS fabricate din materii prime proteice de origine microbiană (drojdie, bacterii etc.). Compoziția de aminoacizi a microorganismelor care servesc drept substrat pentru prepararea PS a fost bine studiată, iar biomasa microorganismelor utilizate este completă din punct de vedere al compoziției nutritive și se caracterizează printr-un conținut crescut de lizină și treonină.

A fost dezvoltată o întreagă gamă de PS cu compoziție combinată din substraturi proteice de diverse origini. Acestea includ mediu nutritiv de cazeină de drojdie, mediu de carne de drojdie etc. Baza celor mai cunoscute PS-uri sunt hidrolizate de cazeină, carne de bovine și pește (până la 80%).

Ponderea materiilor prime nealimentare în tehnologia de construcție PS este de doar 15% și trebuie crescută în viitor.

Materiile prime nealimentare utilizate pentru obținerea unei baze nutriționale (NB) trebuie să îndeplinească anumite cerințe și anume:

^ complet (compoziția cantitativă și calitativă a materiilor prime ar trebui să satisfacă în principal nevoile nutriționale ale microorganismelor și celulelor pentru care sunt dezvoltate PS);

^ accesibil (au o bază de materie primă destul de extinsă);

^ avansat tehnologic (costurile de implementare în producție trebuie efectuate folosind echipamente existente sau tehnologie existentă);

^ economic (costurile de introducere a tehnologiei la trecerea la noi materii prime și prelucrarea acestora nu trebuie să depășească standardele de cost pentru obținerea produsului țintă);

^ standard (au termen de valabilitate lung, fără a modifica proprietățile fizico-chimice și valoarea nutritivă)

Tabel periodic

Un sistem de cultivare discontinuă este un sistem în care, după introducerea bacteriilor (inoculare) în mediul nutritiv, nu se adaugă sau se îndepărtează componente, cu excepția fazei gazoase. Rezultă că un sistem periodic poate susține reproducerea celulară pentru o perioadă limitată de timp, timp în care compoziția mediului nutritiv se schimbă de la favorabil (optim) pentru creșterea lor la nefavorabil, până la încetarea completă a creșterii celulare.

Microorganismele sunt utilizate pe scară largă în industria alimentară, gospodării și industria microbiologică pentru a produce aminoacizi, enzime, acizi organici, vitamine etc. Producția microbiologică clasică include vinificația, fabricarea berii, fabricarea pâinii, a produselor cu acid lactic și a oțetului alimentar. De exemplu, vinificația, fabricarea berii și producția de aluat de drojdie sunt imposibile fără utilizarea drojdiei, care este larg răspândită în natură.

Istoria producției industriale de drojdie a început în Olanda, unde a fost fondată prima fabrică care produce drojdie în 1870. Principalul tip de produs a fost drojdia comprimată cu un conținut de umiditate de aproximativ 70%, care putea fi păstrată doar câteva săptămâni. Depozitarea pe termen lung a fost imposibilă, deoarece celulele de drojdie presate au rămas în viață și și-au păstrat activitatea, ceea ce a dus la autoliza și moartea lor. Una dintre metodele de conservare industrială a drojdiei este uscarea. În drojdia uscată, la umiditate scăzută, celula de drojdie este în stare anabiotică și poate persista mult timp. Prima drojdie uscată a apărut în 1945. În 1972, a apărut a doua generație de drojdie uscată, așa-numita drojdie instant. De la mijlocul anilor 1990, a apărut o a treia generație de drojdie uscată: drojdia de brutărie Saccharomyces cerevisiae, care combină beneficiile drojdiei instant cu un complex foarte concentrat de enzime specializate de coacere într-un singur produs. Această drojdie nu numai că îmbunătățește calitatea pâinii, dar și rezistă activ procesului de învechire.

Drojdie de brutărie Saccharomyces cerevisiae sunt folosite și la producerea alcoolului etilic.

Vinificația folosește mai multe rase diferite de drojdie pentru a produce o marcă unică de vin cu calități unice.

Bacteriile lactice sunt implicate în prepararea alimentelor precum varza murată, murăturile, măslinele murate și multe alte alimente murate.

Bacteriile lactice transformă zahărul în acid lactic, care protejează produse alimentare din bacterii putrefactive.

Cu ajutorul bacteriilor de acid lactic, se prepară o gamă largă de produse cu acid lactic, brânză de vaci și brânză.

Cu toate acestea, multe microorganisme joacă un rol negativ în viața omului, fiind agenți patogeni ai bolilor la om, animale și plante; pot provoca deteriorarea alimentelor, distrugerea diferitelor materiale etc.

Pentru combaterea acestor microorganisme au fost descoperite antibiotice - penicilina, streptomicina, gramicidina etc., care sunt produse metabolice ale ciupercilor, bacteriilor si actinomicetelor.

Microorganismele oferă oamenilor enzimele necesare. Astfel, amilaza este utilizată în industria alimentară, textilă și hârtie. Proteaza determină descompunerea proteinelor în diferite materiale. În Orient, proteaza din ciuperci a fost folosită cu câteva secole în urmă pentru a face sos de soia. În prezent, este folosit în producția de detergenți. La conservarea sucurilor de fructe, se folosește o enzimă precum pectinaza.

Microorganismele sunt folosite pentru tratarea apelor uzate și pentru deșeurile de prelucrare a alimentelor. Descompunerea anaerobă a materiei organice din deșeuri produce biogaz.

ÎN ultimii ani au apărut noi producții. Din ciuperci se obțin carotenoizi și steroizi.

Bacteriile sintetizează mulți aminoacizi, nucleotide și alți reactivi pentru cercetarea biochimică.

Microbiologia este o știință în dezvoltare rapidă, ale cărei realizări sunt în mare măsură legate de dezvoltarea fizicii, chimiei, biochimiei, biologiei moleculare etc.

Pentru a studia cu succes microbiologia, sunt necesare cunoștințe ale științelor enumerate.

Acest curs se concentrează în primul rând pe microbiologia alimentară. Multe microorganisme trăiesc la suprafața corpului, în intestinele oamenilor și animalelor, pe plante, pe produsele alimentare și pe toate obiectele din jurul nostru. Microorganismele consumă o mare varietate de alimente și se adaptează extrem de ușor la condițiile de viață în schimbare: căldură, frig, lipsă de umiditate etc. Se înmulțesc foarte repede. Fără cunoștințe de microbiologie, este imposibil să se gestioneze în mod competent și eficient procesele biotehnologice, să se mențină produsele alimentare de înaltă calitate în toate etapele producției și să se prevină consumul de produse care conțin agenți patogeni ai bolilor de origine alimentară și a otrăvirii.

Trebuie subliniat mai ales că studiile microbiologice ale produselor alimentare, nu numai din punct de vedere caracteristici tehnologice, dar și, nu mai puțin important, din punct de vedere al siguranței lor sanitare și microbiologice, sunt obiectul cel mai complex al microbiologiei sanitare. Acest lucru se explică nu numai prin diversitatea și abundența microflorei din produsele alimentare, ci și prin utilizarea microorganismelor în producția multora dintre ele.

În acest sens, în analiza microbiologică a calității și siguranței alimentelor, trebuie să se distingă două grupe de microorganisme:

– microfloră specifică;

– microfloră nespecifică.

Specific– acestea sunt rase culturale de microorganisme care sunt folosite pentru prepararea unui anumit produs și reprezintă o verigă esențială în tehnologia producerii acestuia.

Această microfloră este utilizată în tehnologia de producere a vinului, a berii, a pâinii și a tuturor produselor din lapte fermentat.

Nespecific sunt microorganisme care pătrund în produsele alimentare din mediu, contaminându-le. Dintre acest grup de microorganisme se disting microorganismele saprofite, patogene și oportuniste, precum și microorganismele care provoacă alterarea alimentelor.

Gradul de contaminare depinde de mulți factori, care includ procurarea corectă a materiilor prime, depozitarea și prelucrarea acestora, respectarea regimurilor tehnologice și sanitare pentru producerea produselor, depozitarea și transportul acestora.

Articol pentru concursul „bio/mol/text”: Există medicamente care nu provoacă efecte secundareși complicații, foarte eficiente și sigure? Cel mai apropiat de aceste caracteristici ideale a venit preparate probiotice(din microorganisme vii – simbionti umani) si bacteriofagi(virusuri bacteriene). Când sunt introduși în corpul uman, intră într-o luptă pentru existență cu agenții patogeni ai bolilor infecțioase sau, în cazul bacteriofagelor, îi descompun din interior ca o gherilă. Probioticele și fagii cu diferite specificități afectează bacteriile patogene, toate procesele se dezvoltă în microbiocenoza unei anumite zone a corpului uman și au ca scop conservarea habitatului, cu alte cuvinte, menținerea homeostaziei. Probioticele și fagii sunt de obicei utilizate separat, dar utilizarea lor combinată poate fi promițătoare.

Fiţi atenți!

Sponsorul nominalizării „Cel mai bun articol despre mecanismele îmbătrânirii și longevității” este Fundația Science for Life Extension. Premiul publicului a fost sponsorizat de Helicon.

Sponsorii competiției: Laboratorul de Cercetare în Biotehnologie Soluții de bioimprimare 3D și Grafică științifică, Studio de animație și modelare Știință vizuală.

Wedge este eliminat cu wedge.

Înțelepciunea populară

Biotehnologie - medicină

În practica medicală modernă, se utilizează un număr mare de medicamente obținute prin activitatea vitală a microorganismelor. Acestea includ vitamine, enzime, hormoni și interferoni modificați genetic, înlocuitori de sânge și, desigur, antibiotice. De fapt, chiar și alcoolul medical - acest antiseptic universal, analgezic popular și antidepresiv - este un produs al metabolismului fermentativ al ciupercilor de drojdie. Tradiționale și noi foarte eficiente, naturale și modificate chimic, diferite ca structură și mecanism de acțiune medicamente, la crearea cărora au participat microorganisme, sunt folosite pentru a trata diferite boli.

Când medicamentul este mai periculos decât boala

În practica utilizării medicamentelor, medicul trebuie să întâlnească așa-numitele efecte secundare, care se poate dezvolta împreună cu efectul principal al medicamentului și poate limita posibilitățile de utilizare a acestuia. Reacțiile adverse apar mai ales în cazurile de utilizare a medicamentelor care au un efect farmacologic cu mai multe fațete (rețineți același alcool etilic), în timp ce scopul tratamentului este atins prin utilizarea doar a unor aspecte ale farmacodinamicii unui anumit medicament.

Antibioticele merită o atenție deosebită în acest sens, deoarece sunt medicamentele de elecție în tratamentul majorității bolilor infecțioase, iar prescrierea antibioticelor nu este întotdeauna precedată de studiile microbiologice necesare. Există cazuri frecvente de utilizare irațională a antibioticelor cu spectru larg, încălcări ale regimurilor de dozare a medicamentelor de către pacienți și chiar automedicație complet necontrolată. Și chiar și atunci când sunt utilizate corect, efectul antibacterian al antibioticelor se extinde nu numai la flora patogenă, ci și la flora microbiană normală a organismului. Sub influența antibioticelor, bifidobacteriile, lactobacilii, tulpinile simbiotice de Escherichia coli și alți microbi benefici mor. Nișele ecologice eliberate sunt imediat populate de bacterii și ciuperci oportuniste (de obicei rezistente la antibiotice), care anterior erau prezente pe piele și în cavitățile corpului nesterile în cantități mici - reproducerea lor a fost înfrânată de microflora normală. Terapia cu antibiotice, de exemplu, poate promova transformarea ciupercilor pașnice asemănătoare drojdiei saprofite Candida albicans(Fig. 1), care trăiesc pe membranele mucoase ale cavității bucale, trahee și intestine, în microorganisme care se înmulțesc rapid, care provoacă o serie de leziuni locale și generale.

Figura 1. Ciuperci asemănătoare drojdiei Candida albicansşi consecinţele reproducerii lor active. O - Celulele Candida albicans sub microscop electronic. b - Manifestări de candidoză. Desene de pe site-urile velvet.by și www.medical-enc.ru.

Alte reacții adverse se pot datora caracteristici individuale interacțiunea organismului cu un antibiotic: intoleranța la medicament poate fi de natură alergică sau pseudo-alergică, poate fi o consecință a fermentopatiei sau se încadrează în categoria misterioasă a idiosincraziilor (până când mecanismul intoleranței este clarificat).

Probiotice în loc de antibiotice?

În prezent, știința medicală și autoritățile din domeniul sănătății din întreaga lume se confruntă cu o sarcină responsabilă - crearea unor medicamente antibacteriene eficiente, care provoacă cele mai puțin pronunțate reacții adverse.

Una dintre posibilele soluții la problemă este dezvoltarea și utilizarea pe scară largă farmacoterapeutică a medicamentelor bazate pe culturi vii ale reprezentanților microflorei normale ( probiotice) pentru corectarea microbiocenozelor umane și pentru tratamentul stărilor patologice. Utilizarea preparatelor bacteriene se bazează pe înțelegerea rolului microflorei normale a organismului în procesele care asigură rezistență nespecifică la infecții, în formarea răspunsului imun, precum și pe stabilirea rolului antagonic al florei normale și a participării acesteia la reglarea proceselor metabolice.

I.I. este considerat fondatorul teoriei probioticelor. Mechnikov. El credea că menținerea sănătății umane și prelungirea tinereții depind în mare măsură de bacteriile lactice care trăiesc în intestine, care sunt capabile să suprime procesele de degradare și formarea de produse toxice. În 1903, Mechnikov a propus utilizarea practică a culturilor de antagoniști microbieni pentru a combate bacteriile patogene.

Potrivit unor surse, termenul „probiotice” a fost inventat de Werner Kollath în 1953 și a fost interpretat în mod repetat și diferit atât de oamenii de știință, cât și de organizațiile de reglementare. Kollat ​​a numit probiotice substanțele necesare dezvoltării corp sănătos, un fel de „promotori ai vieții” – spre deosebire de antibiotice. Lilly și Stilwell, care sunt adesea creditați cu inventarea termenului, au fost și ei de acord cu sfârșitul acestei afirmații, dar au clarificat că probioticele sunt substanțe produse de unele microorganisme și care stimulează creșterea altora. Marea majoritate a definițiilor se învârte în jurul adoptării microbilor viabili pentru a modula microflora intestinală. Conform interpretării consensuale a consiliului de experți OMS și FAO, Probioticele sunt microorganisme vii care, atunci când sunt luate în cantități suficiente, oferă beneficii pentru sănătate. O contribuție semnificativă la dezvoltarea conceptului modern de probiotice a fost făcută de celebrul biochimist și nutriționist pentru animale Marcel Vanbelle. T.P. Lyons și R.J. Fallon în 1992 a numit vremea noastră „era viitoare a probioticelor” (și au avut dreptate, judecând după creșterea incredibilă a vânzărilor lor - Ed.) .

În comparație cu medicamentele antibacteriene tradiționale, probioticele au o serie de avantaje: inofensivă (cu toate acestea, nu pentru toate diagnosticele și nu pentru toți pacienții - Ed.), absență reacții adverse, alergizare și impact negativ la microflora normală. În același timp, autorii unui număr de studii asociază utilizarea acestor produse biologice cu un efect clinic pronunțat în tratamentul (tratamentul de urmărire) al infecțiilor intestinale acute. O caracteristică importantă a probioticelor, conform unor date, este capacitatea lor de a modula reacțiile imune, în unele cazuri au efect antialergic și de a regla digestia.

În prezent, o serie de preparate bacteriene similare sunt utilizate pe scară largă în medicină. Unele dintre ele conțin bacterii care trăiesc constant în corpul uman („Lactobacterin”, „Bifidumbacterin”, „Colibacterin”, „Bifikol”), altele constau din microorganisme care nu sunt „rezidente” în corpul uman, dar sunt capabile să colonizeze membranele mucoase pentru un anumit timp sau suprafețele plăgii, creând un biofilm protector pe acestea (Fig. 2) și producând substanțe care sunt distructive pentru bacteriile patogene. Astfel de medicamente includ, în special, „Biosporin” pe bază de bacterii saprofite Bacillus subtilisși „A-bacterin”, constând din celule vii ale viridans aerococcus - Aerococcus viridans .

Microb benefic - aerococ

Unii aerococi (Fig. 3) sunt considerați microbi oportuniști deoarece pot provoca boli la animale (de exemplu, gaffkemia la homari) și la persoanele cu imunodeficiențe. Aerococii se găsesc adesea în aerul secțiilor de spital și pe rechizitele medicale, sunt izolați de la pacienții cu infecții streptococice și stafilococice și au, de asemenea, o anumită asemănare morfologică cu aceste bacterii periculoase.

Figura 3. Celule și colonii de aerococi. O - Bacteriile sub un microscop cu lumină convențională. b - Bacteriile la microscop electronic. Celulele rotunde dispuse în perechi și tetrade sunt vizibile. V - Colonii de aerococi pe mediu nutritiv cu adaos de sânge. Culoarea verde din jurul coloniilor este rezultatul distrugerii parțiale a hemoglobinei. Fotografie (a) de pe site-ul codeofconduc.com, (b) și (c) - realizată de autorii articolului.

Figura 4. Suprimarea creșterii bacteriilor patogene de către aerococi. Zone de întârziere semnificativă a creșterii au fost înregistrate în timpul cultivării vibrioșilor, stafilococilor, bacilului difteric și providenței. Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa) este rezistent la actiunea antagonista a aerococilor. Fotografia autorilor articolului.

Însă echipa Departamentului de Microbiologie al Academiei Medicale Dnepropetrovsk a reușit să identifice o tulpină printre aerococi care nu este doar inofensivă pentru oameni, dar prezintă și o activitate antagonistă pronunțată împotriva unei game largi de agenți patogeni ai bolilor infecțioase. Astfel, a fost dezvoltat și introdus un medicament care nu are analogi în practica mondială - probioticul „A-bacterin” pentru uz extern și oral, care nu este inferior în efectul său asupra microflorei umane față de medicamentele antibiotice scumpe (Fig. 4).

Proprietățile antagoniste ale aerococilor sunt asociate cu producerea de peroxid de hidrogen (o substanță utilizată pe scară largă în medicină ca antiseptic) - o caracteristică stabilă a tulpinii de producție. A. viridans, din care se prepară „A-bacterin”. O altă substanță bactericidă, produs al metabolismului aerococilor, este radicalul superoxid (Fig. 5), format de aceste bacterii în timpul oxidării acidului lactic. În plus, capacitatea aerococilor de a oxida acidul lactic este foarte importantă atunci când se utilizează medicamentul în stomatologie, deoarece una dintre cauzele cariilor este acidul lactic format de streptococi.

Figura 5. Substante bactericide produse de aerococi: peroxid de hidrogen (O) și radical superoxid (b) . Desen de pe site-ul tofeelwell.ru.

În fluidul de cultură al aerococilor a fost identificată o peptidă rezistentă la acid și stabilă la căldură cu un nivel molecular scăzut viridocină, care are o gamă largă de activitate antagonistă împotriva acelor microorganisme care provoacă cel mai adesea infecții spitalicești și sunt implicate în formarea microbiocenozei fiziologice și patologice a intestinului uman. In plus, A. viridans produce o peptidă în mediul extern aerocină*, capabil să omoare ciuperci asemănătoare drojdiei. Utilizarea „A-bacterin” cu iodură de potasiu și etoniu este eficientă pentru candidoza urogenitală, deoarece provoacă leziuni specifice membranelor candida. Același efect este obținut atunci când medicamentul este utilizat ca mijloc de prevenire a candidozei, care apare, de exemplu, din cauza imunosupresiei în timpul infecției cu HIV.

* - Odată cu producerea de peroxid de hidrogen (datorită lactat dehidrogenazei independente de NAD), și în prezența iodurii de potasiu și formarea de hipoiodură (datorită glutation peroxidazei) cu efect bactericid mai pronunțat decât peroxidul de hidrogen, aerococii au și ele. componente neoxidice cu activitate antagonistă. Ele formează o aerocină peptidică termostabilă cu greutate moleculară mică, care aparține clasei de microcine, active împotriva Proteus, stafilococi, Escherichia și Salmonella. Aerocinul a fost izolat din lichidul de cultură folosind metode de sărare, electrodializă și cromatografie pe hârtie, după care s-a stabilit compoziția de aminoaciziși a arătat eficacitate terapeutică împotriva infecției experimentale cu salmonella la șoareci. Aerococii se caracterizează, de asemenea, prin aderența la celulele epiteliale și la alte celule, adică are loc rezistența la bacteriile patogene, inclusiv la nivelul biofilmelor și rezistența la colonizare.

Pe lângă capacitatea de a suprima proliferarea bacteriilor patogene, „A-bacterin” promovează regenerarea țesutului deteriorat, prezintă un efect adjuvant, stimulează fagocitoza și poate fi recomandată pacienților sensibilizați la antibiotice și agenți chimioterapeutici. Astăzi, „A-bacterin” este utilizat cu succes pentru tratamentul arsurilor și rănilor chirurgicale, pentru prevenirea și tratamentul diareei, precum și în practica dentară, urologică și ginecologică. Pe cale orală, „A-bacterin” este utilizat pentru corectarea microflorei intestinale, prevenirea și tratarea infecțiilor intestinale, corectarea anumitor parametri biochimici (profilul colesterolului și nivelul acidului lactic) și activarea sistemului imunitar. Alte probiotice sunt, de asemenea, utilizate pe scară largă pentru tratamentul și prevenirea infecțiilor intestinale, în special la copii vârstă fragedă care se hrănesc artificial. Produsele alimentare care conțin culturi probiotice vii sunt, de asemenea, populare.

Vindecarea virușilor

Când se tratează infecțiile, este important să se creeze o concentrație mare de medicament antimicrobian exact la locul de localizare a agentului patogen. Folosind antibiotice sub formă de tablete sau injecții, acest lucru este destul de dificil de realizat. Dar, în cazul terapiei cu fago, este suficient dacă cel puțin bacteriofagi unici ajung la focarul infecțios. După ce au detectat bacterii patogene și au pătruns în ele, fagii încep să se înmulțească foarte repede. Cu fiecare ciclu de reproducere, care durează aproximativ o jumătate de oră, numărul de fagi crește de zeci sau chiar de sute de ori. După distrugerea tuturor celulelor agentului patogen, fagii nu se mai pot reproduce și, datorită dimensiunilor lor mici, sunt excretați liber din organism împreună cu alți produși de degradare.

Probioticele și fagii împreună

Bacteriofagii s-au dovedit în prevenirea și tratarea infecțiilor intestinale și a proceselor purulent-inflamatorii. Agenții cauzali ai acestor boli devin adesea rezistenți la antibiotice, dar rămân sensibili la fagi. Recent, oamenii de știință au devenit interesați de perspectiva utilizării împreună a bacteriofagelor și a probioticelor. Se presupune că atunci când este prescris un astfel de medicament complex, fagul distruge mai întâi bacteriile patogene, iar apoi nișa ecologică eliberată este populată de microorganisme benefice, formând o microbiocenoză stabilă cu proprietăți protectoare ridicate. Această abordare a fost deja testată pe animale de fermă. Probabil că va intra și în practica medicală.

Este posibilă și o interacțiune mai strânsă în sistemul „bacteriofag + probiotic”. Se știe că bacteriile - reprezentanți ai microflorei umane normale - sunt capabile să adsorbe diferite viruși pe suprafața lor, împiedicându-le să pătrundă în celulele umane. S-a dovedit că bacteriofagii pot fi adsorbiți în același mod: ei nu sunt capabili să pătrundă în celula unei bacterii care este rezistentă la ei, dar o folosesc ca „ vehicul» pentru mișcarea în corpul uman. Acest fenomen se numește translocarea bacteriofagului.

Mediul intern al corpului, țesuturile și sângele acestuia sunt considerate sterile. De fapt, prin deteriorarea microscopică a membranelor mucoase, bacteriile simbionte pătrund periodic în fluxul sanguin (Fig. 7), deși sunt rapid distruse acolo de celulele sistemului imunitar și de substanțele bactericide. În prezența unui focar infecțios, proprietățile de barieră ale țesuturilor din jur sunt adesea afectate, iar permeabilitatea acestora crește. Acest lucru crește probabilitatea ca bacteriile probiotice circulante să pătrundă acolo împreună cu fagii atașați de ele. În special, la persoanele cu infecții ale tractului urinar care iau A-bacterin pe cale orală, aerococi au fost găsiți în urină, iar numărul lor a fost constant scăzut, ceea ce a indicat precis transfer aerococi, și nu despre reproducerea lor în aceste organe. Aerococii și cei mai frecventi agenți cauzali ai infecțiilor urologice aparțin unor grupuri complet diferite de bacterii și, prin urmare, sunt sensibili la diferiți bacteriofagi. Acest lucru deschide perspective interesante pentru crearea unui medicament complex, de exemplu, pe baza A. viridansși fagi care infectează bacteriile intestinale. Astfel de evoluții sunt realizate la Departamentul de Microbiologie al Academiei Medicale Dnepropetrovsk, dar nu au ajuns încă în stadiul cercetării de laborator.

Articolul a fost scris cu participarea lui Yurgel L.G. și Kremenchutsky G.N.

De la editor

Editorii „Biomolecules” atrag atenția cititorilor asupra faptului că autorii articolelor din nominalizarea „Own Work” împărtășesc detalii importante și interesante. lor cercetare, conduce propria viziune cu privire la situația din industria dvs. Echipa Biomolecules nu crede că problema oportunității utilizării probioticelor a fost deja rezolvată.

Rezultatele cercetării asupra unor astfel de substanțe, oricât de uimitoare ar fi acestea, trebuie confirmate în consecință: medicamentul trebuie să treacă prin fazele necesare de studii clinice pentru ca comunitatea medicală să-l recunoască ca sigur și eficient. medicament, și numai după aceea recomandă pacienților. Natural, despre care vorbim despre teste conform standardelor internaționale, și nu așa cum se întâmplă uneori cu noi - pe 12 pacienți ai unui spital rural care au declarat că i-a ajutat doar-îngrozitor. Un ghid bun pentru medici și pacienți ar fi aprobarea unor medicamente probiotice, de exemplu, de către FDA americană, dar din păcate...

Între timp, probioticele administrate pe cale orală nu trebuie privite ca medicamente, ci ca aditivi alimentari. În plus, proprietățile medicamentului declarate de producător nu pot fi transferate altor probiotice: ele sunt critice. tulpina(nu un gen sau chiar o specie) și numărul de unități formatoare de colonii. De asemenea, trebuie să rețineți că astfel de produse sunt influențate de mulți factori legați de producție, condițiile și perioadele de depozitare, consum și digestie.

Cele mai mari organizații de nutriție și tratament din lume iau în considerare: Nu există încă suficiente dovezi care să sugereze că probioticele au un efect pozitiv asupra sănătății(mai ales pe toate, indiferent de starea inițială a aceleiași stări de sănătate). Și nu este că controlorii sunt convinși de ineficacitatea acestor medicamente - doar că, de regulă, în studiile medicale efectuate, ei nu văd o relație de încredere cauză-efect între administrarea de probiotice și schimbări pozitive. De asemenea, merită să ne amintim acele studii în care unele probiotice s-au dovedit a fi ineficiente sau chiar au avut un efect negativ.

Într-un fel sau altul, tendința probiotică are potențial - cel puțin în prevenirea și tratarea diferitelor enterite (dacă vorbim de administrare orală). Doar că nu este atât de simplu. Nu atât de simplu pe cât și-ar dori producătorul, medicul și pacientul. Probabil, probioticele de pe rafturile magazinelor și farmaciilor noastre s-au „născut puțin prematur”. Așa că așteptăm dovezi ucigașe de la oamenii de știință și producătorii de dezvoltare. Le dorim autorilor articolului succes în acest domeniu dificil și, bineînțeles, în căutarea unor noi proprietăți interesante ale microorganismelor.

Literatură

1. Kremenchutsky G.N., Ryzhenko S.A., Volyansky A.Yu., Molchanov R.N., Chuiko V.I. A-bacterin în tratamentul și prevenirea proceselor purulent-inflamatorii. Dnepropetrovsk: Praguri, 2000. - 150 p.;
2. Vanbelle M., Teller E., Focant M. (1990). Probioticele în alimentația animală: o revizuire. Arc. Tiernahr. 40 (7), 543–567;
3. Rizhenko S.A., Kremenchutsky G.M., Bredikhina M.O. (2008). Infuzia unui probiotic rar „A-bacterin” pe microbiota intestinală. Perspective medicale. 2 , 47–50;
4. Akilov O.A. (2000). Metode moderne de tratare a candidozei. Site-ul web Russian Medical Server.;
5. Edwards J.E. Jr., Bodey G.P., Bowden R.A., Büchner T., de Pauw B.E., Filler S.G. et al. (1997). Conferință internațională pentru dezvoltarea consensului privind managementul și prevenirea infecțiilor candida severe. Clin. lnfect. Dis. 25 , 43–59;
6. Antoniskis D., Larsen R.A., Akil B., Rarick M.U., Leedom J.M. (1990). Coccidioidomicoza diseminată seronegativă la pacienții cu infecție HIV. SIDA. 4 , 691–693;
7. Jones J.L., Fleming P.L., Ciesielski C.A., Hu D.J., Kaplan J.E., Ward J.W. (1995). Coccidioidomicoza în rândul persoanelor cu SIDA din Statele Unite. J. Infectează. Dis. 171 , 961–966;
8. Stepansky D.A., Ryzhenko S.A., Kremenchutsky G.N., Sharun O.V., Yurgel L.G., Krushinskaya T.Yu., Koshevaya I.P. (2012). Componente neoxidice ale activității antagoniste aerococice (NAA). Analele Institutului Mechnikov. 4 , 9–10;
9. Ardatskaya M.D. (2011). Pre- și probiotice în corectarea tulburărilor microecologice ale intestinului. Pharmateka. 12 , 62–68;
10. Bekhtereva M.K., Ivanova V.V. (2014). Locul bacteriofagelor în tratamentul bolilor infecțioase ale tractului gastrointestinal. Pediatrie. 2 , 24–29;
11. Grigorieva G.I., Gordeeva I.V., Kulchitskaya M.A., Anikina T.A. (2006). Utilizarea eficientă a medicamentelor biologice (probiotice și bacteriofage) în tratamentul vacilor cu endometrită acută. Patologia veterinară. 1 , 52–56;
12. Bondarenko V.M. (2013). Mecanisme de translocare a autoflorei bacteriene în dezvoltarea infecției endogene. Buletinul Orenburg centru științific URO RAS (jurnal electronic). 3 ;
13. Kremenchutsky G.N., Ryzhenko S.A., Yurgel L.G. (2008). Fenomen de translocare E.coli(Tivul + , Str r) . Procesul XVI Conferinta internationala„Noile tehnologii informaționale în medicină, biologie, farmacologie, ecologie”. 250–251;
14. Kutoviy A.B., Vasylishin R.Y., Meshalov V.D., Kremenchutsky G.N. (2002). Translocarea de organe enterale a bacteriilor și generalizarea procesului infecțios în experiment. Buletin de cercetare științifică. 2 , 121–123;
15. Sharun A.V., Nikulina O.O., Kremenchutsky G.M. (2005). O analiză actualizată a influențelor biologice ale aerococilor observate din diferite nișe ecologice din corpul uman. Perspective medicale. 3 , 72–78;
16. Zimin A.A., Vasilyeva E.A., Vasilyeva E.L., Fishman K.S., Skoblikov N.E., Kremenchutsky G.N., Murashev A.N. (2009). Biosecuritatea în terapia cu fagi și probiotice: probleme și soluții. Buletinul noilor tehnologii medicale. 1 , 200–202..