Vrste bakterij: škodljive in koristne. Bakterije – dobre, slabe, večne

Kaj so bakterije: vrste bakterij, njihova razvrstitev

Bakterije so drobni mikroorganizmi, ki obstajajo že tisočletja. Mikrobov je nemogoče videti s prostim očesom, vendar ne smemo pozabiti na njihov obstoj. Bacilov je ogromno. Mikrobiološka znanost se ukvarja z njihovo klasifikacijo, preučevanjem, sortami, značilnostmi strukture in fiziologije.

Mikroorganizme imenujemo različno, odvisno od njihovega delovanja in funkcij. Pod mikroskopom lahko opazujete, kako ta mala bitja komunicirajo med seboj. Prvi mikroorganizmi so bili po obliki precej primitivni, a njihovega pomena nikakor ne smemo podcenjevati. Že od vsega začetka so se bacili razvijali, ustvarjali kolonije, poskušali preživeti v spreminjajočih se podnebnih razmerah. Različni vibriji so sposobni izmenjevati aminokisline, da posledično normalno rastejo in se razvijajo.

Danes je težko reči, koliko vrst teh mikroorganizmov je na zemlji (to število presega milijon), vendar so najbolj znani in njihova imena poznajo skoraj vsi. Ne glede na to, kaj so mikrobi in kako se imenujejo, vsi imajo eno prednost - živijo v kolonijah, zato se veliko lažje prilagodijo in preživijo.

Najprej ugotovimo, kateri mikroorganizmi obstajajo. Najenostavnejša klasifikacija je dobra in slaba. Z drugimi besedami, tiste, ki so škodljive za človeško telo, povzročajo številne bolezni, in tiste, ki so koristne. Nato bomo podrobno govorili o glavnih koristnih bakterijah in jih opisali.

Mikroorganizme lahko razvrstite tudi glede na njihovo obliko, značilnosti. Verjetno se marsikdo spomni, da je bila v šolskih učbenikih posebna tabela s podobo različnih mikroorganizmov, zraven pa pomen in njihova vloga v naravi. Obstaja več vrst bakterij:

• koki - majhne kroglice, ki spominjajo na verigo, saj se nahajajo ena za drugo;
• v obliki palice;
• spirila, spirohete (imajo zavito obliko);
• vibrioti.

Bakterije različnih oblik

Omenili smo že, da ena od klasifikacij mikrobe deli na vrste glede na njihovo obliko.

Bakterije coli imajo tudi nekatere značilnosti. Na primer, obstajajo vrste v obliki palice s koničastimi drogovi, z odebeljenimi, zaobljenimi ali ravnimi konci. Paličasti mikrobi so praviloma zelo različni in so vedno v kaosu, se ne vrstijo v verigo (izjema so streptobacili), se ne vežejo med seboj (razen diplobacili).

Za mikroorganizme sferične oblike mikrobiologi vključujejo streptokoke, stafilokoke, diplokoke, gonokoke. Lahko so pari ali dolge verige žog.

Ukrivljeni bacili so spirila, spirohete. Vedno so aktivni, vendar ne proizvajajo spor. Spirilla je varna za ljudi in živali. Spirilo lahko ločite od spirohet, če ste pozorni na število kodrov, so manj zaviti, imajo posebne flagele na okončinah.

Vrste patogenih bakterij

Na primer, skupina mikroorganizmov, imenovanih koki, natančneje streptokoki in stafilokoki, povzročajo prave gnojne bolezni (furunkuloza, streptokokni tonzilitis).

Anaerobi popolnoma živijo in se razvijajo brez kisika, za nekatere vrste teh mikroorganizmov pa kisik na splošno postane smrtonosen. Aerobni mikrobi potrebujejo kisik za preživetje.

Arheje so skoraj brezbarvni enocelični organizmi.

Patogenim bakterijam se je treba izogibati, ker povzročajo okužbe, gramnegativni mikroorganizmi veljajo za odporne na protitelesa. Veliko je informacij o zemlji, gnitnih mikroorganizmih, ki so škodljivi, koristni.

Na splošno spirile niso nevarne, vendar lahko nekatere vrste povzročijo sodoku.

Različne vrste koristnih bakterij

Že šolarji vedo, da so bacili koristni in škodljivi. Ljudje poznamo nekatera imena na uho (stafilokok, streptokok, bacil kuge). To so škodljiva bitja, ki posegajo ne le v zunanje okolje, temveč tudi v človeka. Obstajajo mikroskopski bacili, ki povzročajo zastrupitev s hrano.

Bodite prepričani, da poznate koristne informacije o mlečni kislini, hrani, probiotičnih mikroorganizmih. Na primer, probiotiki, z drugimi besedami dobri organizmi, se pogosto uporabljajo v medicinske namene. Sprašujete: za kaj? Ne dovolijo razmnoževanja škodljivih bakterij v človeku, krepijo zaščitne funkcije črevesja in dobro vplivajo na človeški imunski sistem.

Bifidobakterije so zelo koristne tudi za črevesje. Mlečnokislinski vibriji vključujejo približno 25 vrst. V človeškem telesu so prisotni v velikih količinah, vendar niso nevarni. Nasprotno, ščitijo prebavila pred gnitnimi in drugimi mikrobi.

Ko govorimo o dobrih, ne moremo ne omeniti ogromnih vrst streptomicetov. Poznajo jih tisti, ki so jemali kloramfenikol, eritromicin in podobna zdravila.

Obstajajo mikroorganizmi, kot je Azotobacter. V zemlji živijo več let, blagodejno vplivajo na tla, spodbujajo rast rastlin, čistijo zemljo težkih kovin. Nepogrešljive so v medicini, kmetijstvu, medicini, Prehrambena industrija.

Vrste bakterijske variabilnosti

Po svoji naravi so mikrobi zelo muhasti, hitro umirajo, lahko so spontani, inducirani. O variabilnosti bakterij se ne bomo spuščali, saj ta podatek bolj zanima tiste, ki jih zanima mikrobiologija in vse njene veje.

Vrste bakterij za greznice

Prebivalci zasebnih domov razumejo nujno potrebo po čiščenju odpadne vode, pa tudi greznic. Danes lahko odtoke hitro in učinkovito očistimo s pomočjo posebnih bakterij za greznice. Za človeka je to veliko olajšanje, saj čiščenje kanalizacije ni prijetna stvar.

Kam smo že razčistili vrstečiščenje odpadne vode, zdaj pa se pogovorimo o samem sistemu. Bakterije za greznice gojimo v laboratorijih, ubijajo neprijeten vonj odtokov, dezinficirajo drenažne vodnjake, greznice in zmanjšujejo količino odpadne vode. Obstajajo tri vrste bakterij, ki se uporabljajo za greznice:

• aerobika;
• anaerobno;
• živi (bioaktivatorji).

Zelo pogosto ljudje uporabljajo kombinirane metode čiščenja. Strogo upoštevajte navodila na pripravku, pazite, da nivo vode prispeva k normalnemu preživetju bakterij. Prav tako ne pozabite uporabiti odtoka vsaj enkrat na dva tedna, da imajo bakterije kaj jesti, sicer bodo umrle. Ne pozabite, da klor iz čistilnih praškov in tekočin ubija bakterije.

Najbolj priljubljene bakterije so Dr. Robik, Septifos, Waste Treat.

Vrste bakterij v urinu

Teoretično v urinu ne bi smelo biti bakterij, a po različnih dejanjih in situacijah se drobni mikroorganizmi naselijo, kjer jim paše: v nožnici, nosu, vodi ipd. Če so med preiskavami odkrili bakterije, to pomeni, da ima oseba bolezni ledvic, mehurja ali sečevodov. Obstaja več načinov, kako mikroorganizmi vstopijo v urin. Pred zdravljenjem je zelo pomembno raziskati in natančno določiti vrsto bakterije in pot vstopa. To lahko ugotovimo z biološko urinokulturo, ko bakterije postavimo v ugodno okolje. Nato se preveri reakcija bakterij na različne antibiotike.

Želimo vam, da vedno ostanete zdravi. Poskrbite zase, redno si umivajte roke, zaščitite telo pred škodljivimi bakterijami!

Tehnološka uporaba bioloških sredstev, in sicer uporaba bakterij za pridobivanje določenih produktov ali za izvajanje nadzorovanih usmerjenih sprememb, je osnova biotehnologije.

Pred tisočletji jih je človek, ki ni vedel nič o biotehnologiji, uporabljal v svojem gospodinjstvu – varil je pivo, delal vino, pekel kruh ter delal mlečnokislinske izdelke in sire.

V sodobnem svetu praktična vrednost Težko je preceniti metode biotehnologije z uporabo bakterij - uporabljajo se v živilski industriji in kmetijstvu, v medicini in farmakologiji, pri pridobivanju mineralov in njihovi predelavi, v procesu čiščenja vode v naravi in ​​v greznicah, v številna področja človeškega življenja.

prehrambena industrija

V živilski industriji so najbolj razširjene mlečnokislinske bakterije in kvasovke.

Mehanizem delovanja bakterij in kvasovk je pretvorba mlečnega sladkorja v mlečno kislino, kar povzroči pretvorbo nevtralnega produkta v mlečno kislino.

Mlečnokislinske bakterije vključujejo:

• laktobacili - gram-pozitivni mikroaerofili iz reda Lactobacillales, koki, ki ne tvorijo spor, ali paličaste bakterije;
• bifidobakterije so termofilni aerobi iz rodu Sporolactobacillus in Bacillus, ki tvorijo spore.

Mlečnokislinske bakterije in kvas se uporabljajo pri fermentaciji mlečnih izdelkov in zelenjave, predelavi kakavovih zrn in izdelavi kvašenega testa. Sposobnost prokariotov, da vplivajo na produkte, je določena z njihovo visoko encimsko aktivnostjo in jo določajo izločeni encimi.

V fermentacijski mikroflori so poleg mlečnokislinskih bakterij kvasovke, ki so z bakterijami v zapletenih simbiotskih odnosih.

Podoben fermentacijski starter z kvasom se uporablja v pekarstvu, predvsem pri peki rženega kruha.

Ena najstarejših biotehnologij, ki jih uporablja človek, je proizvodnja sira. Uporaba propionskokislinskih bakterij pri izdelavi trdih sirilnih sirov omogoča pridobivanje visokokakovostnega izdelka z želenimi lastnostmi.

Te bakterije nimajo delovanja proti kazeinu, vendar imajo visoko lipolitično aktivnost, kar povzroči nastanek številnih organskih kislin:

• ocetna;
• izomaslena;
• olje;
• izovalerična;
• baldrijan;
• in diacetil.

Sestava presnovnih produktov bakterij, ki določa organoleptične (okusne) lastnosti končnega izdelka (sira), je odvisna od seva mikroorganizmov.

Uporaba propionsko kislinskih bakterij v tehnološki shemi daje končnim sirom značilno barvo, okus in aromo, obogati izdelek z biološko aktivnimi snovmi.

Poleg tega imajo bakterije propionske kisline baktericidne lastnosti, saj so naravni konzervansi kazeina (mlečne beljakovine).

Če so bakterije propionske kisline tehnološka nuja za velike sire, potem je za majhne sire to nezaželena bioflora, katere prisotnost vodi do kršitve lastnosti okusa.

Rast mikroflore propionske kisline v majhnih sirih se pojavi le v primeru kršitve tehnoloških standardov:

• znižanje ravni soli;
• kršitev temperaturnih pogojev med zorenjem.

Industrija

Izpiranje

Bakterije so sposobne tekom svojega življenja selektivno izločati snovi iz kompleksnih spojin tako, da jih raztapljajo v vodi. Ta proces se imenuje bakterijsko izpiranje in je zelo praktičnega pomena:

• omogoča pridobivanje koristnih kemične snovi iz rud, industrijskih odpadkov;
• odstraniti nepotrebne nečistoče - arzen iz rud barvnih in železnih kovin.

Najpogosteje se v industriji za izpiranje bakterij uporabljajo tionske bakterije:

• Thiobacillius ferrooxidans je železova bakterija, ki oksidira železovo železo in sulfidne minerale.
• Thiobacillius thiooxidans so žveplove bakterije, ki oksidirajo žveplo.

Železove in žveplove bakterije so kemoavtotrofi - procesi oksidacije sulfidov, železovega oksida (ll) in žvepla so zanje edini vir energije.

V industriji je bakterijsko izpiranje mineralov (uran, baker) neposredno na nahajališčih velikega praktičnega pomena.

Postopek ne zahteva sofisticirane opreme in ima ob upoštevanju vračanja izrabljene raztopine, ki vsebuje bakterije v proces, številne pomembne prednosti:

• vam omogoča znatno zmanjšanje stroškov proizvodnje;
• bistveno razširi bazo virov zaradi izčrpanih, zunajbilančnih ali izgubljenih rud, jalovine, žlindre itd.

Uporaba biotehnologij v rudarstvu je izjemno obetavna, da bi razširili področje uporabe, so znanstveniki raziskovalno delo na naslednjih področjih:

• izpiranje različnih kovin s tionskimi bakterijami - Zn (cink), Co (kobalt), Mn (mangan) itd.;
• iskanje bakterij drugih vrst za pridobivanje mineralov.

Tako je na primer za pridobivanje zlata predlagana uporaba bakterij Aeromonas, ki so izolirane v rudnikih zlata v rudniških vodah.

V prihodnosti bo bakterijsko izpiranje omogočilo ustvarjanje avtomatizirane proizvodnje za pridobivanje kovin neposredno iz črevesja, mimo zapletenega in dragega procesa obogatitve kamnin.

Medicinski pripravki

Pripravki, ustvarjeni s sodelovanjem bakterij, se pogosto uporabljajo v sodobni medicini in so rešili na tisoče življenj. Revolucija je bila pojav penicilina, prvega pridobljenega antibiotika.

Antibiotiki so snovi, ki lahko zavirajo rast bakterijskih celic, mehanizem delovanja pa je lahko drugačen:

• penicilin uniči samo lupino bakterije;
• streptomicin zavira ribosome celic patogenih mikroorganizmov.

Zato so v sodobni medicini antibiotiki učinkovito orodje v boju proti človeškim nalezljivim boleznim, proti virusnim okužbam pa praktično neučinkoviti.

Sodobna medicina uspešno uporablja zdravila, za proizvodnjo katerih se uporabljajo bakterije:

• insulin in interferon se proizvajata s tehnologijami genskega inženiringa, ki temeljijo na Escherichia coli;
• encimi senenega bacila Bacillus subtilis uničijo produkte gnitja.

Sodobne biotehnologije omogočajo proizvodnjo encimov, hormonov, antibakterijskih zdravil in vitaminov.

Pomen encimov

Encimi (encimi) so biokatalizatorji procesov, ki povečajo hitrost reakcije za velikostne rede v primerjavi s kemičnimi katalizatorji. Pod delovanjem encimov je izkoristek produkta skoraj 100%, medtem ko se sami encimi med reakcijo ne porabijo.

Naravni vir encimov v naravi so bakterije in kvasovke, poznanih je več kot 3000 encimov.

Vsi encimi so glede na način priprave razdeljeni v 2 skupini:

• zunajcelično;
• znotrajcelično.

Ljudje pogosto uporabljajo encime v industriji:

• hrana;
• farmacevtski;
• usnje;
• tekstil;
• kemična;
• v kmetijstvu.

Encimski spekter

Vsaka bakterijska vrsta ima svoje lastne sklope encimov, kar omogoča uporabo encimskega spektra kot pomembne metode za identifikacijo bakterij.

Obstaja veliko metod za identifikacijo bakterij, ki rešujejo en problem - določiti taksonomski položaj mikroorganizma.

Bakteriološka praksa identificira bakterije po morfoloških, genotipskih, kulturnih, tinktorialnih, patogenih in drugih značilnostih z uporabo determinant.

Ena najbolj priljubljenih je Bergeyeva determinanta – bakterije v determinanti so razdeljene v skupine po različnih lastnostih, znotraj skupine obstaja tudi delitev po lastnostih.

Bergeyeva determinanta mikroorganizmov omogoča hitro identifikacijo bakterije in določitev njenega taksonomskega položaja.

Druga metoda za identifikacijo bakterij je študija encimske aktivnosti, največkrat so to študije saharolitične in proteolitske aktivnosti.

Kot ekspresna metoda se testni sistemi uporabljajo za identifikacijo določene skupine mikroorganizmov - anaerobov, enterobakterij in drugih. Obstajajo specializirani testni sistemi za sanitarne in mikrobiološke raziskave.

Kmetijstvo

Človeška uporaba biotehnoloških metod v kmetijstvu uspešno rešuje številna vprašanja:

• ustvarjanje visoko donosnih sort rastlin, odpornih na bolezni;
• proizvodnja gnojil na osnovi bakterij (nitragin, agrofil, azotobakterin itd.), vključno s komposti in fermentiranimi (metanska fermentacija) živalskimi odpadki;
• razvoj neodpadnih tehnologij za kmetijstvo.

Rastline v naravi potrebujejo dušik, vendar ga ne morejo absorbirati iz zraka, vendar pa nekatere bakterije, gomoljične in cianobakterije, v naravi proizvedejo približno 90 % celotne količine vezanega dušika in z njim obogatijo tla.

V kmetijstvu se uporabljajo rastline, ki vsebujejo gomoljne bakterije na svojih koreninah:

• lucerna;
• volčji bob;
• grah;
• stročnice.

Ti pridelki se uporabljajo v kolobarjenju za obogatitev tal z dušikom.

Za boj proti patogenom v rastlinski pridelavi se namesto fungicidov uporabljajo probiotiki.

Biotehnologija s sodelovanjem razvoja genskega inženiringa predlaga uporabo bakterij s potrebnimi lastnostmi, ki lahko zavirajo rast patogenih mikrobov in nimajo negativnih stranskih učinkov za boj proti patogenim mikroorganizmom.

Sem spadajo elitni sevi bakterij Bacillus subtilis in Licheniformis, pridobljeni z usmerjeno selekcijo. Enkrat v telesu rastline ali živali se elitni sevi mikroorganizmov začnejo hitro razmnoževati in zatirati patogeno mikrofloro.

Elitni sevi tako kot antibiotiki nevtralizirajo škodljive mikroorganizme, vendar nimajo svojih negativnih strani:

• ni odvisnosti ali zasvojenosti;
• v telesu ni kopičenja strupov ali toksinov;
• imuniteta ni razvita.

Uporaba probiotikov v kmetijstvu je bila uspešna proti več kot 70 povzročiteljem bolezni rastlin, vključno s prej nezdravljenimi. Poleg tega elitni sevi blagodejno vplivajo na vegetacijo rastlin na splošno:

• zorenje sadja traja manj časa;
• vsebnost nitratov in drugih toksinov v sadju se znatno zmanjša;
• zmanjšana je potreba po mineralni prehrani rastlin.

živinoreja

Mlečnokislinske bakterije uporabljamo pri izdelavi silaže – siliranju.

V kmetijstvu je siliranje eden glavnih načinov ohranjanja rastlinske mase in poteka z nadzorovano fermentacijo pod vplivom mlečnokislinskih, kokoidnih in paličastih bakterij.

Proces mlečnokislinske fermentacije rastlinske mase zahteva skladnost z optimalnimi pogoji za življenje bakterij:

• kemična sestava rastlinske mase;
• določena stopnja vlažnosti surovin;
• optimalna temperatura fermentacije je 25°C;
• mlečnokislinske bakterije so anaerobne – siliranje poteka brez dostopa zraka.

Silaža, pridobljena z mlečnokislinsko fermentacijo, je visokokakovostna sočna krma za živali, ki ohranja koristne snovi rastlinskega materiala in ima visoko hranilno vrednost.

Bakterije razgrajujejo živalski gnoj, pri čemer nastane metan, ogljikovodikova spojina, ki se uporablja v organski sintezi.

Okoljevarstveni problemi

Eden od glavnih okoljska vprašanjaČlovek se danes sooča s problemom čiščenja vode v naravi.

Skupna uporaba heterotrofnih in avtotrofnih bakterij je omogočila doseganje pomembnega uspeha - bakterije v naravi se uspešno spopadajo s čiščenjem vode, normalizirajo njeno kislost, razgrajujejo spodnje usedline, zaradi česar se normalizira vitalna aktivnost vseh prebivalcev vodnih teles.

Prav tako so bakterije v naravi sposobne razgraditi sestavine sintetike detergenti in številna zdravila.

Ksenobakterije se uspešno uporabljajo za čiščenje prsti in vode v naravi ob razlitju nafte in naftnih derivatov.

Čistilna naprava

Oseba porabi veliko količino vode za svoje osebne potrebe in rešuje vprašanje čiščenja odpadne vode z greznicami.

Učinkovitost čistilnih naprav zagotavljajo posebne bakterije, ki se uporabljajo v greznicah.

Mikroorganizmi, ki se uporabljajo v greznicah, razgrajujejo organske spojine katerega koli izvora, pri čiščenju odpadne vode pa uspešno uničijo specifičen vonj.

Sestava bakterijske flore greznice je kombinacija aerobnih in anaerobnih kultur.

Anaerobni (brez kisika) mikroorganizmi izvajajo primarno čiščenje vode, aerobne bakterije pa vodo dodatno čistijo in bistrijo.

Pri uporabi mikroorganizmov za greznico obstajajo določena pravila za čiščenje odpadne vode:

• potrebno je vzdrževati določeno raven mikroorganizmov v greznici;
• prisotnost vode je obvezna - brez nje bodo mikroorganizmi umrli;
• ne uporabljajte agresivnih kemikalij za čiščenje - ubili bodo mikroorganizme.

Biotehnološka procesna orodja

Glavni orodji biotehnologije za pridobivanje najučinkovitejših mikroorganizmov sta selekcija in genski inženiring.

Selekcija je usmerjena selekcija zelo učinkovitih osebkov v populaciji zaradi naravne mutacije mikroorganizmov.

V naravi je proces precej dolg, vendar se lahko pod vplivom mutagenih dejavnikov (močno sevanje, dušikova kislina itd.) znatno pospeši.

Prednosti izbire so okolju prijaznost, naravnost izdelka.

• trajanje postopka;
• nezmožnost nadzora smeri mutacije je določena s končnim rezultatom.

Metode genskega inženiringa v biotehnologiji

Metode genskega inženiringa spreminjajo celice mikroorganizmov in kvasovk ter jih spreminjajo v učinkovite proizvajalce katere koli beljakovine. To odpira široke možnosti za uporabo gensko spremenjenih mikrobnih in kvasnih celic za pridobitev končnega organizma z želenimi lastnostmi.

Uporaba genetsko mutiranih celic mikrobov in kvasovk s strani ljudi v Vsakdanje življenje vzbuja upravičen strah – veliko je tako zagovornikov gensko spremenjenih substanc kot tudi njihovih nasprotnikov.

Dejstvo pa ostaja pomanjkanje informacij o vplivu gensko spremenjenih bakterij in celic kvasovk na človeško telo in naravo nasploh.

Gensko spremenjene bakterije in energija

Genetiki se ukvarjajo z vprašanjem alternativnega vira energije. Glavna naloga je ustvariti kemične surovine, nato pa gorivo kot produkt bakterijskega metabolizma.

Eden od načinov, kako lahko ljudje pridobivajo energijo iz bakterij, je delo z gensko spremenjenimi cianobakterijami.

Biologi z univerze v Tübingenu so odkrili mikroorganizme, ki imajo lastnosti baterije in so sposobni tako kopičiti energijo kot jo prenašati na druge bakterije.

Energijo, ki jo ustvarijo te bakterije, lahko ljudje uporabijo za nano naprave.

Na Kitajskem so zgradili napravo, v kateri bakterije pridobivajo vodik iz acetatov, pri čemer aparat nima zunanjega vira energije, kot surovina pa služijo poceni proizvodni odpadki. Vodik pa je vir energije za ekološke avtomobile.

Mikrobiologi z univerze v Južni Karolini so odkrili bakterijo, ki lahko proizvaja energijo z uživanjem strupenih odpadkov, kot so moteči PCB-ji in močna topila.

Kalifornijski raziskovalci so predlagali tehniko recikliranja rjave alge modificirana Escherichia coli, ki kot rezultat proizvaja etilni alkohol - odličen vir energije.

Vodik kot vir energije so ameriški znanstveniki pridobili z razgradnjo glukoze s pomočjo anaerobnih bakterij.

Prednosti in slabosti GSO (gensko spremenjenega organizma)

Uporaba gensko spremenjenih bakterij in kvasovk s strani ljudi v vsakdanjem življenju za pridobivanje spremenjenih organizmov ima tako pozitivne kot negativne strani.

Prednosti gensko spremenjenih organizmov vključujejo:

• izdelava organov za presaditev, ki ne bodo zavrnjeni;
• proizvodnja surovin za biogoriva;
• proizvodnja zdravil;
• ustvarjanje obratov za tehnične namene (proizvodnja tkanin itd.).

Znane slabosti gensko spremenjene hrane:

• stroški gensko spremenjene zelenjave in sadja so skoraj 30% višji od naravnih;
• semena in plodovi gensko spremenjenih rastlin niso sposobni preživeti;
• polja z gensko spremenjenimi zasaditvami zahtevajo povečano količino pesticidov in herbicidov;
• gojene GS rastline so sposobne proizvajati hibride z divjimi rastlinami.

Človeška uporaba mikroorganizmov v vsakdanjem življenju in proizvodnji je lahko omejena le z lastnostmi samih bakterij. In bolj ko znanstveniki posvečajo pozornost bacilom, bolj zanimive in uporabne lastnosti mikroorganizmov odkrivajo.

Bakterije proizvajajo energijo, pridobivajo minerale, čistijo vodo in prst – nedavno odkrite bakterije, ki jedo celo plastične vrečke (!) – katalizirajo proizvodne procese, uporabljajo se v sintezi farmacevtskih izdelkov in na številnih drugih področjih človekovega življenja.

Uvod

Sodobna biotehnologija temelji na dosežkih naravoslovja, tehnike, tehnologije, biokemije, mikrobiologije, molekularne biologije in genetike. Pri obvladovanju onesnaževanja se uporabljajo biološke metode okolju in škodljivci rastlin in živali. Med dosežke biotehnologije lahko štejemo tudi uporabo imobiliziranih encimov, proizvodnjo sintetičnih cepiv, uporabo celične tehnologije pri žlahtnjenju.

Bakterije, glive, alge, lišaji, virusi, protozoji igrajo pomembno vlogo v življenju ljudi. Že od pradavnine so jih ljudje uporabljali v procesih peke, pridelave vina in piva ter v različnih panogah.

Mikroorganizmi pomagajo človeku pri proizvodnji učinkovitih beljakovinskih hranil in bioplina. Uporabljajo se pri uporabi biotehničnih metod čiščenja zraka in odpadnih voda, pri uporabi bioloških metod za uničevanje kmetijskih škodljivcev, pri izdelavi zdravilnih pripravkov, pri uničevanju odpadnih snovi.

Glavni namen tega dela je preučevanje metod in pogojev za gojenje mikroorganizmov

Seznanite se s področji uporabe mikroorganizmov

Preučuje morfologijo in fiziologijo mikroorganizmov

Preučiti glavne vrste in sestavo hranilnih medijev

Podajte koncept in se seznanite z bioreaktorjem

Razkrijte glavne metode gojenja mikroorganizmov

Morfologija in fiziologija mikroorganizmov

Morfologija

Klasifikacija mikroorganizmov

bakterije

Bakterije so enocelični prokariontski mikroorganizmi. Njihova vrednost se meri v mikrometrih (µm). Obstajajo tri glavne oblike: sferične bakterije - koki, paličaste in zavite.

koki(grško kokkos - zrno) imajo sferično ali rahlo podolgovato obliko. Med seboj se razlikujejo glede na to, kako se nahajajo po delitvi. Posamezno urejeni koki so mikrokoki, urejeni v parih so diplokoki. Streptokoki se delijo v isti ravnini in se po delitvi ne razhajajo, tvorijo verige (grško streptos - veriga). Tetracocci tvorijo kombinacije štirih kokov kot rezultat delitve v dveh medsebojno pravokotnih ravninah, sarcini (latinsko sarcio - vezati) nastanejo pri delitvi v treh medsebojno pravokotnih ravninah in izgledajo kot grozdi 8-16 kokov. Stafilokoki zaradi naključne delitve tvorijo grozde, ki spominjajo na grozd (grško staphyle - grozd).

v obliki palice bakterije (grško bakterij - palica), ki lahko tvorijo trose, imenujemo bacili, če tros ni širši od same paličice, in klostridije, če premer trosa presega premer paličice. Paličaste bakterije so za razliko od kokov raznolike po velikosti, obliki in razporeditvi celic: kratke (1-5 mikronov), debele, z zaobljenimi konci bakterije črevesne skupine; tanke, rahlo ukrivljene palice tuberkuloze; tanke palice difterije, ki se nahajajo pod kotom; velike (3-8 mikronov) antraksne palice z "odrezanimi" konci, ki tvorijo dolge verige - streptobacile.

Za vijugasto oblike bakterij vključujejo vibrije, ki imajo rahlo ukrivljeno obliko v obliki vejice (kolera vibrio) in spirilo, sestavljeno iz več kodrov. Med zavihane oblike sodi tudi Campylobacter, ki je pod mikroskopom videti kot krila letečega galeba.

Zgradba bakterijske celice.

Strukturne elemente bakterijske celice lahko razdelimo na:

a) trajni strukturni elementi - prisotni so v vsaki vrsti bakterij skozi celotno življenje bakterije; je celična stena, citoplazemska membrana, citoplazma, nukleoid;

B) nestalni strukturni elementi, ki jih ne morejo oblikovati vse vrste bakterij, lahko pa jih tiste bakterije, ki jih tvorijo, izgubijo in ponovno pridobijo, odvisno od pogojev obstoja. To je kapsula, vključki, pijača, spore, flagele.

riž. 1.1. Zgradba bakterijske celice

celične stene pokriva celotno površino celice. Pri gram-pozitivnih bakterijah je celična stena debelejša: do 90% je polimerna spojina peptidoglikan, povezana s teihojskimi kislinami in beljakovinsko plastjo. Pri gramnegativnih bakterijah je celična stena tanjša, a bolj zapletena po sestavi: sestavljena je iz tanke plasti peptidoglikana, lipopolisaharidov, beljakovin; prekriva ga zunanja membrana.

Funkcije celične steneali je to:

Je osmotska pregrada

Določa obliko bakterijske celice

Ščiti celico pred vplivi okolja

Nosi različne receptorje, ki spodbujajo pritrditev fagov, kolicinov in različnih kemičnih spojin,

Hranila vstopajo v celico skozi celično steno in odpadne snovi se izločajo.

O-antigen je lokaliziran v celični steni in z njim je povezan endotoksin (lipid A) bakterij.

citoplazmatsko membrano

v bližini bakterijske celične stene citoplazmatsko membrano , katerih struktura je podobna evkariontskim membranam ( sestoji iz dvojne plasti lipidov, predvsem fosfolipidi z vgrajenimi površinskimi in integralnimi proteini). Ona zagotavlja:

Selektivna prepustnost in transport topljencev v celico,

Prenos elektronov in oksidativna fosforilacija,

Izolacija hidrolitskih eksoencimov, biosinteza različnih polimerov.

Omejitve citoplazemske membrane bakterijska citoplazma , ki predstavlja zrnato strukturo. Lokaliziran v citoplazmi ribosomi in bakterijske nukleoid, lahko vsebuje tudi vključke in plazmidi(ekstrakromosomska DNA). Poleg zahtevanih struktur imajo lahko bakterijske celice spore.

citoplazma- notranja gelasta vsebina bakterijske celice je prežeta z membranskimi strukturami, ki ustvarjajo tog sistem. Citoplazma vsebuje ribosome (v katerih se izvaja biosinteza beljakovin), encime, aminokisline, beljakovine, ribonukleinske kisline.

Nukleoid- je bakterijski kromosom, dvojna veriga DNA, obročasto zaprta, povezana z mezosomom. Za razliko od jedra evkariontov je veriga DNK prosto locirana v citoplazmi, nima jedrske membrane, nukleolusa ali histonskih proteinov. DNA veriga je mnogokrat daljša od same bakterije (npr. pri E. coli je dolžina kromosoma večja od 1 mm).

Poleg nukleoida se v citoplazmi nahajajo ekstrakromosomski dejavniki dednosti, imenovani plazmidi. To so kratke, okrogle verige DNK, pritrjene na mezosome.

Vključki se nahajajo v citoplazmi nekaterih bakterij v obliki zrnc, ki jih lahko zaznamo z mikroskopom. Večinoma je to zaloga hranilnih snovi.

pitje(lat. pili - dlake) sicer migetalke, fimbrije, resice, resice - kratki nitasti izrastki na površini bakterij.

Flagella. Mnoge vrste bakterij se lahko premikajo zaradi prisotnosti bičkov. Od patogenih bakterij so samo med paličicami in zvitimi oblikami mobilne vrste. Flagele so tanke elastične nitke, katerih dolžina je pri nekaterih vrstah večkrat večja od dolžine telesa same bakterije.

Število in razporeditev flagel je značilna vrstna lastnost bakterij. Bakterije ločimo: monotrične - z enim bičkom na koncu telesa, lofotrične - s snopom bičkov na koncu, amfitrične, ki imajo bičke na obeh koncih, in peritrične, pri katerih so bički nameščeni po celotni površini. telo. Vibrio cholerae spada med monotrihe, tifusna salmonela pa med peritrihe.

Kapsula- zunanja plast sluznice, ki jo najdemo v številnih bakterijah. Pri nekaterih vrstah je tako tanek, da ga najdemo le v elektronskem mikroskopu - to je mikrokapsula. Pri drugih vrstah bakterij je kapsula dobro definirana in vidna v običajnem optičnem mikroskopu – to je makrokapsula.

mikoplazme

Mikoplazme so prokarioti, njihova velikost je 125-200 nm. To so najmanjši celični mikrobi, njihova velikost je blizu meje ločljivosti optičnega mikroskopa. Manjka jim celična stena. Značilne lastnosti mikoplazem so povezane z odsotnostjo celične stene. Nimajo stalne oblike, zato obstajajo kroglaste, ovalne, nitaste oblike.

rikecije

Klamidija

aktinomicete

Aktinomicete so enocelični mikroorganizmi, ki spadajo med prokarionte. Njihove celice imajo enako zgradbo kot bakterije: celično steno, ki vsebuje peptidoglikan, citoplazmatsko membrano; nukleoid, ribosomi, mezosomi, intracelularni vključki se nahajajo v citoplazmi. Zato so patogene aktinomicete občutljive na antibakterijska zdravila. Hkrati imajo obliko razvejanih prepletenih filamentov, podobnih glivam, nekatere aktinomicete iz družine strenomicet pa se razmnožujejo s sporami. Druge družine aktinomicet se razmnožujejo s fragmentacijo, to je z razgradnjo filamentov v ločene fragmente.

Aktinomicete so zelo razširjene v okolju, predvsem v tleh, in sodelujejo v kroženju snovi v naravi. Med aktinomicetami so proizvajalci antibiotikov, vitaminov, hormonov. Večino antibiotikov, ki se trenutno uporabljajo, proizvajajo aktinomicete. To so streptomicin, tetraciklin in drugi.

Spirohete.

Spirohete so prokarioti. Imajo skupne lastnosti tako z bakterijami kot s praživalimi. To so enocelični mikrobi, ki imajo obliko dolgih tankih spiralno ukrivljenih celic, sposobnih aktivnega gibanja. V neugodnih pogojih se lahko nekateri od njih spremenijo v ciste.

Študije v elektronskem mikroskopu so omogočile določitev strukture celic spirohet. To so citoplazemski valji, obdani s citoplazemsko membrano in celično steno, ki vsebuje peptidoglikan. Citoplazma vsebuje nukleoid, ribosome, mezosome in vključke.

Fibrile se nahajajo pod citoplazemsko membrano in zagotavljajo različno gibanje spirohet - translacijsko, rotacijsko, fleksijsko.

Patogeni predstavniki spirohet: Treponema pallidum - povzroča sifilis, Borrelia recurrentis - povratna mrzlica, Borrelia burgdorferi - borelioza, Leptospira interrogans - leptospiroza.

Gobe

Gobe ​​(Fungi, Mycetes) - evkarionti, nižje rastline, brez klorofila, zato ne sintetizirajo organskih ogljikovih spojin, to je, da so heterotrofi, imajo diferencirano jedro, pokriti so z lupino, ki vsebuje hitin. Za razliko od bakterij glive ne vsebujejo peptidoglikana in so zato neobčutljive na peniciline. Za citoplazmo gliv je značilna prisotnost velikega števila različnih vključkov in vakuol.

Med mikroskopskimi glivami (mikromicetami) obstajajo enocelični in večcelični mikroorganizmi, ki se razlikujejo po morfologiji in načinih razmnoževanja. Za glive so značilni različni načini razmnoževanja: delitev, drobljenje, brstenje, tvorba spor - nespolnih in spolnih.

V mikrobioloških študijah najpogosteje srečamo plesni, kvasovke in predstavnike združene skupine tako imenovanih nepopolnih gliv.

Plesen tvorijo tipičen micelij, ki se plazi po hranilnem substratu. Iz micelija se dvigajo zračne veje navzgor, ki se končajo s plodovi. različne oblike prenašanje spor.

Mucor ali glavičaste plesni (Mucor) so enocelične glive s kroglastim plodiščem, napolnjenim z endosporami.

Plesni iz rodu Aspergillus so večcelične glive s sadnim telesom, mikroskopsko podobnim konici zalivalke, ki prši curke vode; od tod tudi ime "plesen za puščanje". Nekatere vrste Aspergillus se industrijsko uporabljajo za proizvodnjo citronske kisline in drugih snovi. Obstajajo vrste, ki povzročajo bolezni kože in pljuč pri ljudeh - aspergilozo.

Plesni iz rodu Penicillum ali ščetke so večcelične glive s plodnim telesom v obliki čopiča. Iz nekaterih vrst zelene plesni so pridobili prvi antibiotik penicilin. Med penicili so vrste, patogene za človeka, ki povzročajo peniciliozo.

Različne vrste plesni lahko povzročijo kvarjenje hrane, zdravil, bioloških sredstev.

Kvasovke - glive kvasovke (Saccharomycetes, Blastomycetes) imajo obliko okroglih ali ovalnih celic, mnogokrat večjih od bakterij. Povprečna velikost celic kvasovk je približno enaka premeru eritrocita (7-10 mikronov).

Virusi

Virusi- (lat. virus poison) - najmanjši mikroorganizmi, ki nimajo celične strukture, sistema za sintezo beljakovin in so sposobni razmnoževanja le v celicah visoko organiziranih življenjskih oblik. V naravi so zelo razširjeni, prizadenejo živali, rastline in druge mikroorganizme.

Zrel virusni delec, znan kot virion, je sestavljen iz nukleinske kisline - genetskega materiala (DNK ali RNK), ki nosi informacije o več vrstah beljakovin, potrebnih za nastanek novega virusa - prekrite z zaščitno beljakovinsko ovojnico - kapsido. Kapsida je sestavljena iz enakih beljakovinskih podenot, imenovanih kapsomere. Virusi imajo lahko tudi lipidno ovojnico nad kapsido ( superkapsid), ki nastanejo iz membrane gostiteljske celice. Kapsida je sestavljena iz beljakovin, ki jih kodira virusni genom, in njena oblika je osnova za klasifikacijo virusov po morfoloških lastnostih. Zapleteno organizirani virusi poleg tega kodirajo posebne beljakovine, ki pomagajo pri sestavljanju kapside. Kompleksi beljakovin in nukleinskih kislin so znani kot nukleoproteinov, in imenujemo kompleks proteinov virusne kapside z virusno nukleinsko kislino nukleokapsida.

riž. 1.4. Shematska struktura virusa: 1 - jedro (enoverižna RNA); 2 - beljakovinska lupina (kapsida); 3 - dodatna lipoproteinska membrana; 4 - Kapsomeri (strukturni deli kapside).

Fiziologija mikroorganizmov

Fiziologija mikroorganizmov preučuje vitalno aktivnost mikrobnih celic, procese njihove prehrane, dihanja, rasti, razmnoževanja, vzorcev interakcije z okoljem.

Presnova

Presnova- niz biokemičnih procesov, namenjenih pridobivanju energije in reprodukciji celičnega materiala.

Značilnosti metabolizma pri bakterijah:

1) raznolikost uporabljenih substratov;

2) intenzivnost presnovnih procesov;

4) prevlada procesov razpadanja nad procesi sinteze;

5) prisotnost ekso- in endoencimov metabolizma.

Presnova sestoji iz dveh med seboj povezanih procesov: katabolizma in anabolizma.

katabolizem(energijski metabolizem) je proces cepitve velikih molekul na manjše, pri čemer se sprosti energija, ki se kopiči v obliki ATP:

a) dihanje

b) fermentacijo.

Anabolizem(konstruktivni metabolizem) - zagotavlja sintezo makromolekul, iz katerih je zgrajena celica:

a) anabolizem (s stroški energije);

b) katabolizem (s sproščanjem energije);

V tem primeru se porabi energija, pridobljena v procesu katabolizma. Za metabolizem bakterij je značilna visoka stopnja procesa in hitro prilagajanje spreminjajočim se okoljskim razmeram.

V mikrobni celici so encimi biološki katalizatorji. Glede na strukturo ločimo:

1) preprosti encimi (beljakovine);

2) zapleteno; sestavljen iz beljakovin (aktivni center) in neproteinskih delov; potreben za aktivacijo encimov.

Glede na kraj dejanja so:

1) eksoencimi (delujejo zunaj celice; sodelujejo v procesu razpada velikih molekul, ki ne morejo prodreti v bakterijsko celico; značilnost gram-pozitivnih bakterij);

2) endoencimi (delujejo v sami celici, zagotavljajo sintezo in razgradnjo različnih snovi).

Glede na katalizirane kemične reakcije so vsi encimi razdeljeni v šest razredov:

1) oksidoreduktaze (katalizirajo redoks reakcije med dvema substratoma);

2) transferaze (izvajajo medmolekularni prenos kemičnih skupin);

3) hidrolaze (izvajajo hidrolitično cepitev intramolekularnih vezi);

4) liaze (pritrjujejo kemične skupine na dve vezi in izvajajo tudi povratne reakcije);

5) izomeraze (izvajajo procese izomerizacije, zagotavljajo notranjo pretvorbo s tvorbo različnih izomerov);

6) ligaze ali sintetaze (povezujejo dve molekuli, kar povzroči cepitev pirofosfatnih vezi v molekuli ATP).

hrana

Prehranjevanje razumemo kot procese vnosa hranilnih snovi v celico in iz nje. Prehrana zagotavlja predvsem razmnoževanje in presnovo celice.

V procesu prehranjevanja v bakterijsko celico vstopajo različne organske in anorganske snovi. Bakterije nimajo posebnih prehranjevalnih organov. Snovi prodrejo v celotno površino celice v obliki majhnih molekul. Ta način prehranjevanja se imenuje holofitni. Nujen pogoj za prehod hranil v celico je njihova topnost v vodi in majhna vrednost (tj. beljakovine morajo biti hidrolizirane v aminokisline, ogljikove hidrate v di- ali monosaharide itd.).

Glavni regulator vstopa snovi v bakterijsko celico je citoplazemska membrana. Obstajajo štirje glavni mehanizmi za vnos snovi:

-pasivna difuzija- vzdolž koncentracijskega gradienta, energetsko intenziven, brez specifičnosti substrata;

- olajšana difuzija- vzdolž koncentracijskega gradienta, specifično za substrat, energetsko intenzivno, izvaja se s sodelovanjem specializiranih proteinov permeaza;

- aktivni transport- proti koncentracijskemu gradientu, substratno specifične (posebni vezavni proteini v kombinaciji s permeazami), energijsko potratne (zaradi ATP), snovi vstopajo v celico v kemično nespremenjeni obliki;

- translokacija (prenos skupin) - proti koncentracijskemu gradientu s pomočjo fosfotransferaznega sistema energijsko potratne snovi (predvsem sladkorji) vstopajo v celico v forforilirani obliki.

Glavni kemični elementi so organogeni potreben za sintezo organskih spojin - ogljika, dušika, vodika, kisika.

Vrste hrane.Široko razširjenost bakterij olajšajo različne vrste prehrane. Mikrobi potrebujejo ogljik, kisik, dušik, vodik, žveplo, fosfor in druge elemente (organogene).

Glede na izvor tvorbe ogljika se bakterije delijo na:

1) avtotrofi (uporabljajo anorganske snovi - CO2);

2) heterotrofi;

3) metatrofi (uporabljajo organske snovi nežive narave);

4) paratrofi (uporabljajo organske snovi divjih živali).

Prehranski procesi morajo zagotavljati energetske potrebe bakterijske celice.

Glede na vire energije delimo mikroorganizme na:

1) fototrofi (sposobni uporabljati sončno energijo);

2) kemotrofi (prejmejo energijo z redoks reakcijami);

3) kemolitotrofi (uporabljajo anorganske spojine);

4) kemoorganotrofi (uporabljajo organske snovi).

Bakterije vključujejo:

1) prototrofi (sposobni so sami sintetizirati potrebne snovi iz nizko organiziranih);

2) avksotrofi (so mutanti prototrofov, ki so izgubili gene; odgovorni so za sintezo določenih snovi - vitaminov, aminokislin, zato te snovi potrebujejo v končni obliki).

Mikroorganizmi asimilirajo hranila v obliki majhnih molekul, zato lahko beljakovine, polisaharidi in drugi biopolimeri služijo kot viri hrane šele, ko jih eksoencimi razgradijo na enostavnejše spojine.

dihanje mikroorganizmov.

Mikroorganizmi pridobivajo energijo z dihanjem. Dihanje je biološki proces prenosa elektronov skozi dihalno verigo od donorjev do akceptorjev, da nastane ATP. Odvisno od tega, kaj je končni sprejemnik elektronov, oddajajo aerobno in anaerobno dihanje. Pri aerobnem dihanju je končni sprejemnik elektronov molekularni kisik (O 2), pri anaerobnem dihanju pa vezan kisik (-NO 3, \u003d SO 4, \u003d SO 3).

Aerobno dihanje vodikov donor H 2 O

Anaerobno dihanje

Nitratna oksidacija NO 3

(fakultativni anaerobi) donor vodika N 2

Sulfatna oksidacija SO 4

(obligate anaerobi) vodikov donor H 2 S

Glede na vrsto dihanja ločimo štiri skupine mikroorganizmov.

1.obvezno(strogo) aerobi. Za dihanje potrebujejo molekularni (atmosferski) kisik.

2.mikroaerofili potrebujejo zmanjšano koncentracijo (nizek parcialni tlak) prostega kisika. Za ustvarjanje teh pogojev se CO 2 običajno doda plinski mešanici kulture, na primer do 10-odstotne koncentracije.

3.Fakultativni anaerobi lahko porabljajo glukozo in se razmnožujejo v aerobnih in anaerobnih pogojih. Med njimi so mikroorganizmi, ki so tolerantni na relativno visoke (blizu atmosferskih) koncentracije molekularnega kisika – t.j. aerotoleranten,

kot tudi mikroorganizmi, ki so sposobni pod določenimi pogoji preiti iz anaerobnega v aerobno dihanje.

4.Strogi anaerobi razmnožujejo samo v anaerobnih pogojih, tj. pri zelo nizkih koncentracijah molekularnega kisika, ki jim je v visokih koncentracijah škodljiv. Biokemično anaerobno dihanje poteka glede na vrsto fermentacijskih procesov, medtem ko se molekularni kisik ne uporablja.

Aerobno dihanje je energijsko učinkovitejše (sintetizira se več ATP).

V procesu aerobnega dihanja nastajajo toksični produkti oksidacije (H 2 O 2 - vodikov peroksid, -O 2 - prosti kisikovi radikali), ki jih ščitijo specifični encimi, predvsem katalaza, peroksidaza, peroksid dismutaza. Tudi anaerobi nimajo teh encimov sistem regulacije redoks potenciala (rH 2).

Rast in razmnoževanje bakterij

Rast bakterij je povečanje velikosti bakterijske celice brez povečanja števila osebkov v populaciji.

Razmnoževanje bakterij je proces, ki zagotavlja povečanje števila osebkov v populaciji. Za bakterije je značilna visoka stopnja razmnoževanja.

Rast je vedno pred razmnoževanjem. Bakterije se razmnožujejo s transverzalno binarno cepitvijo, pri kateri iz ene matične celice nastaneta dve enaki hčerinski celici.

Proces delitve bakterijske celice se začne z replikacijo kromosomske DNA. Na mestu pritrditve kromosoma na citoplazmatsko membrano (replikacijska točka) deluje iniciatorski protein, ki povzroči zlom kromosomskega obroča, nato pa pride do despiralizacije njegovih niti. Filamenti se odvijejo in drugi filament se pritrdi na citoplazemsko membrano na proreplikatorski točki, ki je diametralno nasprotna replikatorski točki. Zaradi DNK polimeraz se njena natančna kopija dopolni v matriki vsake verige. Podvojitev genetski material- signal za podvojitev števila organelov. V septalnih mezosomih se gradi septum, ki deli celico na pol. Dvoverižna DNK se spiralizira, zvije v obroč na mestu pritrditve na citoplazmatsko membrano. To je signal za razhajanje celic vzdolž septuma. Nastaneta dva hčerinska osebka.

Razmnoževanje bakterij je odvisno od časa nastanka. To je obdobje, v katerem poteka delitev celic. Trajanje razmnoževanja je odvisno od vrste bakterije, starosti, sestave hranilnega medija, temperature itd.

Hranilni mediji

Za gojenje bakterij se uporabljajo hranilni mediji, za katere so naložene številne zahteve.

1. Prehrana. Bakterije morajo vsebovati vsa potrebna hranila.

2. Izotonični. Bakterije morajo vsebovati niz soli za vzdrževanje osmotskega tlaka, določeno koncentracijo natrijevega klorida.

3. Optimalni pH (kislost) medija. Kislost okolja zagotavlja delovanje bakterijskih encimov; za večino bakterij je 7,2–7,6.

4. Optimalni elektronski potencial, ki kaže vsebnost raztopljenega kisika v mediju. Za aerobe mora biti visoka, za anaerobe pa nizka.

5. Transparentnost (opažena je bila rast bakterij, zlasti pri tekočih medijih).

6. Sterilnost (odsotnost drugih bakterij).

Razvrstitev kulturnih medijev

1. Po izvoru:

1) naravni (mleko, želatina, krompir itd.);

2) umetni - mediji, pripravljeni iz posebej pripravljenih naravnih sestavin (peptona, aminopeptida, ekstrakta kvasa itd.);

3) sintetični - mediji znane sestave, pripravljeni iz kemično čistih anorganskih in organskih spojin (soli, aminokisline, ogljikovi hidrati itd.).

2. Po sestavi:

1) preprost - mesno-peptonski agar, mesno-peptonska juha, Hottingerjev agar itd.;

2) zapleteni - to so preprosti z dodatkom dodatne hranilne komponente (kri, čokoladni agar): sladkorna juha,

žolčno juho, serumski agar, rumenjakovo-solni agar, gojišče Kitt-Tarozzi, gojišče Wilson-Blair itd.

3. Po doslednosti:

1) trdna (vsebujejo 3-5% agar-agarja);

2) poltekoče (0,15-0,7% agar-agar);

3) tekočina (ne vsebuje agar-agarja).

agar- kompleksen polisaharid iz morskih alg, glavni utrjevalec gostih (trdnih) medijev.

4. Glede na namen PS obstajajo:

Diferencialna diagnostika

izbirni

selektivno

zaviralne

Kulturni mediji

Kumulativno (nasičenost, obogatitev)

Konzervans

Nadzor.

Diferencialna diagnostika - to so kompleksna okolja, na katerih mikroorganizmi različni tipi rastejo na različne načine, odvisno od biokemičnih lastnosti kulture. Zasnovani so za identifikacijo vrst mikroorganizmov, se pogosto uporabljajo v klinični bakteriologiji in genetskih raziskavah.

Selektivni, inhibitorni in elektivni PS so zasnovani za gojenje strogo določene vrste mikroorganizmov. Ti mediji služijo za izolacijo bakterij iz mešanih populacij in njihovo razlikovanje od podobnih vrst. Njihovi sestavi so dodane različne snovi, ki zavirajo rast nekaterih vrst in ne vplivajo na rast drugih.

Medij je lahko selektiven zaradi pH vrednosti. Nedavno so se protimikrobna sredstva, kot so antibiotiki in druga kemoterapevtska sredstva, uporabljala kot selektivna sredstva za medije.

Izbirni PS so našli široko uporabo pri izolaciji patogenov črevesnih okužb. Z dodatkom malahita ali briljantnega zelenega, žolčnih soli (zlasti natrijeve tauroholne kisline), znatne količine natrijevega klorida ali citratne soli se rast Escherichia coli zavira, vendar se rast patogenih bakterij črevesne skupine ne poslabša. . Nekatera elektivna gojišča pripravimo z dodatkom antibiotikov.

Gojišča za vzdrževanje kulture so oblikovana tako, da ne vsebujejo selektivnih snovi, ki lahko povzročijo variabilnost kulture.

Kumulativne PS (obogatitev, nasičenost) so gojišča, na katerih določene vrste poljščin ali skupine poljščin uspevajo hitreje in intenzivneje kot spremljajoče. Pri gojenju na teh gojiščih se inhibitorne snovi običajno ne uporabljajo, ampak se, nasprotno, ustvarijo ugodni pogoji za določeno vrsto, ki je prisotna v mešanici. Osnova akumulacijskih medijev so žolč in njegove soli, natrijev tetrationat, različna barvila, selenitne soli, antibiotiki itd.

Konzervativna gojišča se uporabljajo za primarno inokulacijo in transport testnega materiala.

Obstajajo tudi kontrolni PS, ki se uporabljajo za nadzor sterilnosti in celotne bakterijske kontaminacije antibiotikov.

5. Glede na niz hranilnih snovi razlikujejo:

Minimalni mediji, ki vsebujejo samo vire hrane, ki zadostujejo za rast;

Bogata okolja, ki vključujejo številne dodatne snovi.

6. Glede na obseg uporabe so PS razdeljeni na:

> proizvodnja (tehnološka);

> okolja za znanstveno raziskovanje z omejenim obsegom uporabe.

Proizvodni PS mora biti na voljo, ekonomičen, enostaven za pripravo in uporabo za obsežno gojenje. Raziskovalni mediji so običajno sintetični in bogati s hranili.

Izbira surovin za izdelavo gojišč

Kakovost PS je v veliki meri odvisna od uporabnosti sestave hranilnih substratov in surovin, uporabljenih za njihovo pripravo. Velika raznolikost Vrsta surovin predstavlja težko nalogo izbire najbolj obetavne, primerne za oblikovanje PS zahtevane kakovosti. Odločilno vlogo pri tem igrajo predvsem biokemični kazalci sestave surovin, ki določajo izbiro metode in načinov njene predelave, da bi dosegli najbolj popolno in učinkovita uporaba hranila, ki jih vsebuje.

Za pridobivanje PS s posebno dragocenimi lastnostmi se uporabljajo predvsem tradicionalni viri živalskih beljakovin, in sicer meso govedo (govedo), kazein, ribe in proizvodi njihove predelave. Najbolj razvita in razširjena PS na osnovi govejega mesa.

Zaradi pomanjkanja kaspijske papaline, ki je bila v bližnji preteklosti zelo razširjena, so se za pridobivanje prehranskih osnov za ribe začeli uporabljati cenejši in dostopnejši neprehrambeni proizvodi ribiške industrije - suhi kril, odpadki predelave krilovega mesa, filet polok in njegov prezreli kaviar. Najbolj razširjena ribja krmna moka (RCM), ki ustreza zahtevam biološka vrednost, dostopnost in relativni standard.

Dokaj razširjena PS na osnovi kazeina, ki vsebuje vse sestavine, ki jih najdemo v mleku: maščobo, laktozo, vitamine, encime in soli. Vendar je treba opozoriti, da je zaradi povečanja stroškov proizvodov predelave mleka in povečanega povpraševanja po kazeinu na svetovnem trgu njegova uporaba nekoliko omejena.

Iz neprehrambenih virov beljakovin živalskega izvora, kot surovine za izgradnjo polnopravnih PS, je potrebno izolirati kri klavnih živali, ki je bogata z biološko aktivnimi snovmi in mikroelementi ter vsebuje produkte celične in tkivne presnove. .

Krvni hidrolizati domačih živali se uporabljajo kot nadomestki peptona v diferencialno diagnostičnih hranilnih gojiščih.

Druge vrste surovin živalskega izvora, ki vsebujejo beljakovine, ki se lahko uporabljajo za izdelavo PS, vključujejo: posteljico in vranico goveda, suhi beljakovinski koncentrat - produkt predelave mesnih odpadkov, razcepljene ostanke, pridobljene pri predelavi kože, perutninski zarodki - odpadki pri proizvodnji cepiv, krvni nadomestki s pretečenim rokom uporabnosti, skuta sirotka, mehka tkiva mehkužcev in plavutonožcev.

Obeta se uporaba trupel kožuharjev s farm za krzno, goveje krvi, pridobljene v mesnopredelovalnih obratih, posnetega mleka in sirotke (odpadki iz tovarn masla).

Na splošno imajo PS, pripravljeni iz surovin živalskega izvora, visoko vsebnost glavnih hranilnih sestavin, so popolni in uravnoteženi glede na sestavo aminokislin in so precej dobro raziskani.

Od rastlinskih proizvodov se lahko kot beljakovinski substrat za PS uporablja koruza, soja, grah, krompir, volčji bob itd.. Vendar rastlinske kmetijske surovine vsebujejo beljakovine, katerih neuravnotežena sestava je odvisna od pogojev gojenja pridelka, pa tudi lipide. v večjih količinah kot izdelki živalskega izvora.

Obsežno skupino sestavljajo PS iz beljakovinskih surovin mikrobnega izvora (kvasovke, bakterije itd.). Aminokislinska sestava mikroorganizmov, ki služijo kot substrat za pripravo PS, je dobro raziskana, biomasa uporabljenih mikroorganizmov pa je po hranilni sestavi popolna in zanjo je značilna povečana vsebnost lizina in treonina.

Razvitih je bilo več PS kombinirane sestave iz proteinskih substratov različnega izvora. Ti vključujejo kvasno kazeinsko juho, kvasno meso itd. Večina znanih PS temelji na hidrolizatih kazeina, govejega mesa in rib (do 80%).

Specifična teža neživilskih surovin v tehnologiji oblikovanja PS je le 15% in jo je treba v prihodnosti povečati.

Neživilske surovine, ki se uporabljajo za pridobivanje prehranske osnove (PS), morajo izpolnjevati določene zahteve, in sicer:

^ popolna (količinska in kakovostna sestava surovin mora v glavnem zadostiti prehranskim potrebam mikroorganizmov in celic, za katere se razvijajo PS);

^ cenovno dostopen (imeti precej obsežno bazo surovin);

^ tehnološki (stroški uvedbe v proizvodnjo bi morali biti izvedeni z uporabo obstoječe opreme ali obstoječe tehnologije);

^ ekonomično (stroški uvajanja tehnologije pri prehodu na nove surovine in njene predelave ne smejo presegati stroškovnih norm za pridobitev ciljnega izdelka);

^ standard (imajo dolg rok trajanja brez spreminjanja fizikalno-kemijskih lastnosti in hranilne vrednosti)

Periodni sistem

Periodični sistem gojenja je sistem, pri katerem se po vnosu bakterij (inokulaciji) v hranilni medij ne dodaja niti ne odvzema nobenih drugih sestavin razen plinske faze. Iz tega sledi, da lahko periodični sistem podpira razmnoževanje celic v omejenem času, v katerem se sestava hranilnega medija spremeni iz ugodne (optimalne) za njihovo rast v neugodno, vse do popolnega prenehanja rasti celic.

Mikroorganizmi se pogosto uporabljajo v živilski industriji, gospodinjstvu, mikrobiološki industriji za pridobivanje aminokislin, encimov, organskih kislin, vitaminov itd. Klasične mikrobiološke industrije vključujejo vinarstvo, pivovarstvo, pripravo kruha, mlečnokislinskih izdelkov in živilskega kisa. Na primer, vinarstvo, pivovarstvo in proizvodnja kvašenega testa so nemogoči brez uporabe kvasa, ki je v naravi zelo razširjen.

Zgodovina industrijske proizvodnje kvasa se je začela na Nizozemskem, kjer je bila leta 1870 ustanovljena prva tovarna kvasa. Glavni proizvod je bil stisnjen kvas z vsebnostjo vlage okoli 70%, ki se je lahko skladiščil le nekaj tednov. Dolgotrajno skladiščenje je bilo nemogoče, saj so stisnjene celice kvasovk ostale žive in ohranile svojo aktivnost, kar je povzročilo njihovo avtolizo in odmrtje. Sušenje je postalo ena od metod industrijskega konzerviranja kvasa. V suhem kvasu pri nizki vlažnosti je celica kvasovke v anabiotskem stanju in lahko obstoja dolgo časa. Prvi suhi kvas se je pojavil leta 1945. Leta 1972 se je pojavila druga generacija suhega kvasa, tako imenovani instant kvas. Od sredine devetdesetih let se je pojavila tretja generacija suhega kvasa: pekovski kvas. Saccharomyces cerevisiae, ki združujejo vrline instant kvasa z visoko koncentriranim kompleksom specializiranih encimov za peko v enem izdelku. Ta kvas omogoča ne le izboljšanje kakovosti kruha, temveč tudi aktivno upiranje procesu zastarelosti.

pekovski kvas Saccharomyces cerevisiae Uporabljajo se tudi pri proizvodnji etilnega alkohola.

Vinarstvo uporablja veliko različnih sevov kvasovk za proizvodnjo edinstvene znamke vina z edinstvenimi lastnostmi.

Mlečnokislinske bakterije sodelujejo pri pripravi živil, kot so kislo zelje, kisle kumarice, vložene olive in številne druge vložene jedi.

Mlečnokislinske bakterije pretvarjajo sladkor v mlečno kislino, ki ščiti hrano pred gnilobnimi bakterijami.

S pomočjo mlečnokislinskih bakterij se pripravi širok izbor mlečnokislinskih izdelkov, skute in sira.

Vendar pa imajo številni mikroorganizmi negativno vlogo v življenju ljudi, saj so povzročitelji bolezni ljudi, živali in rastlin; lahko povzročijo kvarjenje živil, uničenje različnih materialov itd.

Za boj proti takim mikroorganizmom so odkrili antibiotike - penicilin, streptomicin, gramicidin itd., Ki so presnovni produkti gliv, bakterij in aktinomicet.

Mikroorganizmi zagotavljajo človeku potrebne encime. Tako se amilaza uporablja v prehrambeni, tekstilni in papirni industriji. Proteaza povzroča razgradnjo beljakovin v različnih materialih. Na vzhodu so gobovo proteazo že stoletja uporabljali za pripravo sojine omake. Trenutno se uporablja pri izdelavi detergentov. Pri konzerviranju sadnih sokov se uporablja encim, kot je pektinaza.

Mikroorganizmi se uporabljajo za čiščenje odpadnih voda, predelavo odpadkov živilske industrije. Pri anaerobni razgradnji odpadnih organskih snovi nastane bioplin.

AT Zadnja leta nove produkcije. Karotenoidi in steroidi se pridobivajo iz gob.

Bakterije sintetizirajo številne aminokisline, nukleotide in druge reagente za biokemijske raziskave.

Mikrobiologija je hitro razvijajoča se veda, katere dosežki so v veliki meri povezani z razvojem fizike, kemije, biokemije, molekularne biologije itd.

Za uspešen študij mikrobiologije je potrebno poznavanje naštetih ved.

Ta predmet se osredotoča na živilsko mikrobiologijo. Številni mikroorganizmi živijo na površini telesa, v črevesju ljudi in živali, na rastlinah, hrani in na vseh predmetih okoli nas. Mikroorganizmi uživajo najrazličnejšo hrano, izjemno enostavno se prilagajajo spreminjajočim se življenjskim razmeram: vročini, mrazu, pomanjkanju vlage itd. Zelo hitro se razmnožujejo. Brez poznavanja mikrobiologije je nemogoče kompetentno in učinkovito voditi biotehnološke procese, vzdrževati visoko kakovost živilskih izdelkov v vseh fazah njihove proizvodnje in preprečevati uživanje izdelkov, ki vsebujejo povzročitelje bolezni, ki se prenašajo s hrano, in zastrupitev.

Poudariti je treba, da mikrobiološke študije živilskih izdelkov ne le v smislu tehnološke lastnosti, a nič manj pomembno, da so z vidika njihove sanitarne in mikrobiološke varnosti najtežji predmet sanitarne mikrobiologije. To je razloženo ne le z raznolikostjo in številčnostjo mikroflore v prehrambenih izdelkih, temveč tudi z uporabo mikroorganizmov pri proizvodnji mnogih od njih.

V zvezi s tem je treba pri mikrobiološki analizi kakovosti in varnosti živil ločiti dve skupini mikroorganizmov:

- specifična mikroflora;

- nespecifična mikroflora.

Specifično- To so kulturne rase mikroorganizmov, ki se uporabljajo za pripravo določenega izdelka in so nepogrešljiva povezava v tehnologiji njegove proizvodnje.

Takšna mikroflora se uporablja v tehnologiji proizvodnje vina, piva, kruha in vseh fermentiranih mlečnih izdelkov.

Nespecifično To so mikroorganizmi, ki pridejo v živila iz okolja in jih onesnažijo. Med to skupino mikroorganizmov ločimo saprofitne, patogene in pogojno patogene ter mikroorganizme, ki povzročajo kvarjenje izdelkov.

Stopnja onesnaženosti je odvisna od številnih dejavnikov, ki vključujejo pravilno nabavo surovin, njihovo skladiščenje in predelavo, skladnost s tehnološkimi in sanitarnimi pogoji za proizvodnjo izdelkov, njihovo skladiščenje in prevoz.

Članek za natečaj "bio/mol/besedilo": Ali obstajajo zdravila, ki ne povzročajo stranskih učinkov in zapletov, so zelo učinkovita in varna? Najbližje tem idealnim lastnostim se je prikradel probiotični pripravki(iz živih mikroorganizmov – človeških simbiontov) in bakteriofagi(virusi bakterij). Ko pridejo v človeško telo, se podajo v boj za obstoj s povzročitelji nalezljivih bolezni ali pa jih v primeru bakteriofagov gverilsko razgradijo od znotraj. Probiotiki in fagi z različno specifičnostjo vplivajo na patogene bakterije, vsi procesi se odvijajo v mikrobiocenozi določenega področja človeškega telesa in so usmerjeni v ohranjanje habitata, z drugimi besedami, v vzdrževanje homeostaze. Probiotiki in fagi se običajno uporabljajo ločeno, obetavna pa je lahko njihova kombinirana uporaba.

Opomba!

Pokrovitelj nominacije "Najboljši članek o mehanizmih staranja in dolgoživosti" je Fundacija Science for Life Extension. Nagrado po izboru občinstva je sponzoriral Helicon.

Sponzorja natečaja: Laboratorij za biotehnološke raziskave 3D Bioprinting Solutions in Studio za vizualne znanosti za znanstveno grafiko, animacijo in modeliranje.

Klin je izbit s klinom.

ljudska modrost

Biotehnologija - medicina

V sodobni medicinski praksi se uporablja veliko število sredstev, pridobljenih z vitalno aktivnostjo mikroorganizmov. Sem spadajo vitamini, encimi, gensko spremenjeni hormoni in interferoni, krvni nadomestki in seveda antibiotiki. Pravzaprav je tudi medicinski alkohol - ta univerzalni antiseptik, ljudski analgetik in antidepresiv - produkt fermentativne presnove gliv kvasovk. Tradicionalni in novi zelo učinkoviti, različni po strukturi in mehanizmu delovanja, naravni in kemično modificirani zdravila, pri nastanku katerih so sodelovali mikroorganizmi, se uporabljajo za zdravljenje različnih bolezni.

Ko je zdravilo hujše od bolezni

V praksi uporabe zdravil se mora zdravnik soočiti s tako imenovanimi stranskimi učinki, ki se lahko razvijejo skupaj z glavnim učinkom zdravila in omejijo možnosti njegove uporabe. Neželeni učinki se še posebej pogosto pojavijo v primerih uporabe zdravil, ki imajo večstranski farmakološki učinek (spomnimo se istega etanola), medtem ko se cilj zdravljenja doseže z uporabo le nekaterih vidikov farmakodinamike tega zdravila.

V tem smislu si antibiotiki zaslužijo posebno pozornost, saj so zdravila izbire pri zdravljenju večine nalezljivih bolezni, pred predpisovanjem antibiotikov pa niso vedno opravljene potrebne mikrobiološke preiskave. Pogosti so primeri neracionalne uporabe antibiotikov širokega spektra, kršitev režima zdravljenja s strani bolnikov in celo nenadzorovanega samozdravljenja. In tudi ob pravilni uporabi se antibakterijski učinek antibiotikov razširi ne le na patogeno, ampak tudi na normalno mikrobno floro telesa. Pod delovanjem antibiotikov umrejo bifidobakterije, laktobacili, simbiotični sevi Escherichia coli in drugi koristni mikrobi. Izpraznjene ekološke niše takoj poselijo oportunistične bakterije in glive (običajno odporne na antibiotike), ki so bile prej prisotne na koži in v nesterilnih telesnih votlinah v majhnih količinah – njihovo razmnoževanje je zavirala normalna mikroflora. Antibiotska terapija lahko na primer spodbudi preobrazbo miroljubnih saprofitskih kvasovkam podobnih gliv Candida albicans(slika 1), ki živijo na sluznicah ustne votline, sapnika in črevesja, v hitro razmnožujoče se mikroorganizme, ki povzročajo številne lokalne in splošne lezije.

Slika 1. Kvasovkam podobne glive Candida albicans in posledice njihovega aktivnega razmnoževanja. a - Celice Candida albicans pod elektronskim mikroskopom. b - Manifestacije kandidiaze. Slike iz velvet.by in www.medical-enc.ru.

Drugi neželeni učinki so lahko posledica posamezne značilnosti interakcije telesa z antibiotikom: intoleranca na zdravilo je lahko alergijske ali psevdoalergijske narave, je posledica fermentopatije ali spada v skrivnostno kategorijo idiosinkrazij (dokler mehanizem intolerance ni razjasnjen).

Probiotiki namesto antibiotikov?

Trenutno se medicinska znanost in zdravstveni organi po vsem svetu soočajo z odgovorno nalogo - ustvarjanjem učinkovitih protibakterijskih zdravil, ki povzročajo najmanj izrazite neželene učinke.

Ena od možnih rešitev problema je razvoj in široka farmakoterapevtska uporaba zdravil na osnovi živih kultur predstavnikov normalne mikroflore ( probiotiki) za korekcijo človeških mikrobiocenoz in za zdravljenje patoloških stanj. Uporaba bakterijskih pripravkov temelji na razumevanju vloge normalne mikroflore telesa v procesih, ki zagotavljajo nespecifično odpornost proti okužbam, pri oblikovanju imunskega odziva, pa tudi na ugotavljanju antagonistične vloge normoflore in njegovo sodelovanje pri uravnavanju presnovnih procesov.

Ustanovitelj teorije probiotikov je I.I. Mečnikov. Verjel je, da je ohranjanje zdravja ljudi in podaljšanje mladosti v veliki meri odvisno od mlečnokislinskih bakterij, ki živijo v črevesju in so sposobne zatreti procese gnitja in nastajanje strupenih produktov. Že leta 1903 je Mečnikov predlagal praktično uporabo antagonističnih mikrobnih kultur za boj proti patogenim bakterijam.

Po nekaterih poročilih je izraz "probiotiki" uvedel Werner Kollat ​​leta 1953, nato pa so ga znanstveniki in regulatorne organizacije večkrat in različno razlagali. Kollat ​​je probiotike imenoval snovi, ki so potrebne za razvoj zdravega organizma, nekakšni "promotorji življenja" - v nasprotju z antibiotiki. S koncem te trditve sta se strinjala tudi Lilly in Stilwell, ki jima pogosto pripisujejo iznajdbo izraza, vendar sta pojasnila, da so probiotiki snovi, ki jih proizvajajo nekateri mikroorganizmi in spodbujajo rast drugih. Velika večina definicij se je vrtela okoli sprejemanja sposobnih mikrobov za modulacijo črevesne mikroflore. Po soglasni razlagi strokovnega sveta WHO in FAO, Probiotiki so živi mikroorganizmi, ki, če jih zaužijemo v zadostnih količinah, dajejo koristi zdravju. K razvoju sodobnega koncepta probiotikov je pomembno prispeval znani biokemik, nutricionist za živali Marcel Vanbelle. T.P. Lyons in R.J. Fallon je leta 1992 naš čas poimenoval "prihajajoče obdobje probiotikov" (in niso se zmotili, sodeč po neverjetni rasti njihove prodaje - Ed.) .

V primerjavi s tradicionalnimi antibakterijskimi zdravili imajo probiotiki številne prednosti: neškodljivost (vendar ne za vse diagnoze in ne za vse bolnike - Ed.), odsotnost neželenih učinkov, alergij in negativnih učinkov na normalno mikrofloro. Hkrati avtorji številnih raziskav povezujejo uporabo teh bioloških pripravkov z izrazitim kliničnim učinkom pri zdravljenju (zdravljenju) akutnih črevesnih okužb. Pomembna lastnost probiotikov naj bi bila po nekaterih poročilih njihova sposobnost modulacije imunskega odziva, v nekaterih primerih delujejo protialergijsko in uravnavajo prebavo.

Trenutno se v medicini široko uporabljajo številni takšni bakterijski pripravki. Nekateri vsebujejo bakterije, ki stalno živijo v človeškem telesu ("Lactobacterin", "Bifidumbacterin", "Colibacterin", "Bifikol"), drugi so sestavljeni iz mikroorganizmov, ki niso "prebivalci" človeškega telesa, vendar so sposobni kolonizirati sluznice za določen čas ali površine rane, na njih ustvari zaščitni biofilm (slika 2) in proizvaja snovi, ki so škodljive za patogene bakterije. Ta zdravila vključujejo zlasti Biosporin na osnovi saprofitskih bakterij Bacillus subtilis in "A-bakterin", sestavljen iz živih celic zelenega aerokoka - Aerococcus viridans .

Koristni mikrob - aerococcus

Nekateri aerokoki (slika 3) so razvrščeni kot oportunistični mikrobi, ker lahko povzročijo bolezni pri živalih (npr. haffkemija pri jastogih) in ljudeh z oslabljenim imunskim sistemom. Aerokoke pogosto najdemo v zraku bolnišničnih oddelkov in na medicinskih pripomočkih, izoliranih od bolnikov s streptokoknimi in stafilokoknimi okužbami, in imajo tudi določeno morfološko podobnost s temi nevarnimi bakterijami.

Slika 3. Celice in kolonije aerokokov. a - Bakterije pod konvencionalnim svetlobnim mikroskopom. b - Bakterije pod elektronskim mikroskopom. Vidne so zaobljene celice, razporejene v parih in tetradah. v - Kolonije aerokokov na hranilnem mediju z dodatkom krvi. Zelena barva okrog kolonij je posledica delnega uničenja hemoglobina. Fotografija (a) s spletnega mesta codeofconduc.com, (b) in (c) - avtorja članka.

Slika 4. Zaviranje rasti patogenih bakterij z aerokoki. Med gojenjem vibrijev, stafilokokov, davičnega bacila in providence so bila registrirana območja pomembnega zastoja rasti. Pseudomonas aeruginosa ( Pseudomonas aeruginosa) je odporen na antagonistično delovanje aerokokov. Fotografija avtorjev članka.

Toda osebje Oddelka za mikrobiologijo Dnjepropetrovske medicinske akademije je med aerokoki uspelo identificirati sev, ki ni le neškodljiv za ljudi, temveč kaže tudi izrazito antagonistično aktivnost proti širokemu spektru patogenov nalezljivih bolezni. Tako je bilo razvito in predstavljeno zdravilo, ki v svetovni praksi nima analogov - probiotik "A-bakterin" za zunanjo in peroralno uporabo, ki po svojem učinku na človeško mikrofloro ni slabši od dragih antibiotičnih pripravkov (slika 4).

Antagonistične lastnosti aerokokov so povezane s proizvodnjo vodikovega peroksida (snov, ki se v medicini pogosto uporablja kot antiseptik) - stabilna lastnost proizvodnega seva A. viridans, iz katerega je pripravljen "A-bakterin". Druga baktericidna snov, presnovni produkt aerokokov, je superoksidni radikal (slika 5), ​​ki ga te bakterije tvorijo pri oksidaciji mlečne kisline. Poleg tega je sposobnost aerokokov, da oksidirajo mlečno kislino, zelo pomembna v primeru uporabe zdravila v zobozdravstvu, saj je eden od povzročiteljev kariesa mlečna kislina, ki jo tvorijo streptokoki.

Slika 5. Baktericidne snovi, ki jih proizvajajo aerokoki: vodikov peroksid (a) in superoksidni radikal (b) . Slika iz tofeelwell.ru.

V tekočini kulture aerokokov so našli nizkomolekularni kislinsko odporen in termostabilen peptid viridocin, ki ima širok spekter antagonističnega delovanja proti tistim mikroorganizmom, ki najpogosteje povzročajo bolnišnične okužbe in so vključeni v nastanek fiziološke in patološke mikrobiocenoze človeškega črevesja. Poleg tega A. viridans proizvaja peptid v zunanjem okolju aerocin* sposoben uničiti kvasovkam podobne glive. Uporaba "A-bakterina" s kalijevim jodidom in etonijem je učinkovita pri urogenitalni kandidiazi, saj ciljno poškoduje membrane kandide. Enak učinek je dosežen, če se zdravilo uporablja kot sredstvo za preprečevanje kandidiaze, ki se pojavi na primer kot posledica imunosupresije pri okužbi s HIV.

* - Skupaj s tvorbo vodikovega peroksida (zaradi od NAD neodvisne laktat dehidrogenaze) ter v prisotnosti kalijevega jodida in tvorbe hipojodida (zaradi glutation peroksidaze) z izrazitejšim baktericidnim učinkom kot vodikov peroksid, aerokoki imajo tudi neoksidne komponente antagonističnega delovanja. Tvorijo nizkomolekularni termostabilni peptid aerocin, ki spada v razred mikrocinov, aktiven proti Proteus, Staphylococcus, Escherichia in Salmonella. Aerocin smo izolirali iz tekočine kulture s soljenjem, elektrodializo in papirno kromatografijo, nato pa določili njegovo aminokislinsko sestavo in dokazali terapevtsko učinkovitost pri eksperimentalni okužbi s salmonelo pri miših. Za aerokoke je značilna tudi adhezija na epitelne in nekatere druge celice, to pomeni, da se pojavi odpornost proti patogenim bakterijam, tudi na ravni biofilmov in kolonizacijske odpornosti.

Poleg sposobnosti zatiranja razmnoževanja patogenih bakterij "A-bakterin" spodbuja regeneracijo poškodovanega tkiva, ima adjuvantni učinek, spodbuja fagocitozo in se lahko priporoča bolnikom, ki so občutljivi na antibiotike in kemoterapevtike. Danes se "A-bakterin" uspešno uporablja za zdravljenje opeklin in kirurških ran, za preprečevanje in zdravljenje driske, pa tudi v zobozdravstveni, urološki in ginekološki praksi. Peroralno se "A-bakterin" uporablja za korekcijo črevesne mikroflore, preprečevanje in zdravljenje črevesnih okužb, korekcijo posameznih biokemičnih parametrov (profil holesterola in raven mlečne kisline) ter aktiviranje imunskega sistema. Tudi drugi probiotiki se pogosto uporabljajo za zdravljenje in preprečevanje črevesnih okužb, zlasti pri dojenčkih, hranjenih z umetnim mlekom. Priljubljena so tudi živila, ki vsebujejo žive probiotične kulture.

Zdravljenje virusov

Pri zdravljenju okužb je pomembno ustvariti visoko koncentracijo protimikrobnega zdravila ravno na mestu povzročitelja. Z uporabo antibiotikov v obliki tablet ali injekcij je to precej težko doseči. Toda v primeru fagne terapije je dovolj, če vsaj posamezni bakteriofagi pridejo do žarišča okužbe. Ko najdejo patogene bakterije in prodrejo vanje, se fagi začnejo zelo hitro razmnoževati. Z vsakim ciklusom razmnoževanja, ki traja približno pol ure, se število fagov poveča za več deset ali celo stokrat. Po uničenju vseh patogenih celic se fagi ne morejo več razmnoževati in se zaradi svoje majhnosti prosto izločajo iz telesa skupaj z drugimi produkti razpada.

Probiotiki in fagi skupaj

Bakteriofagi so se izkazali pri preprečevanju in zdravljenju črevesnih okužb in gnojno-vnetnih procesov. Povzročitelji teh bolezni pogosto pridobijo odpornost na antibiotike, vendar ostanejo dovzetni za fage. V zadnjem času se znanstveniki zanimajo za možnost skupne uporabe bakteriofagov in probiotikov. Predpostavlja se, da pri predpisovanju tako kompleksnega pripravka fag najprej uniči patogene bakterije, nato pa izpraznjeno ekološko nišo poselijo koristni mikroorganizmi, ki tvorijo stabilno mikrobiocenozo z visokimi zaščitnimi lastnostmi. Ta pristop je bil že preizkušen na domačih živalih. Verjetno bo vstopil tudi v zdravniško prakso.

Možna je tudi tesnejša interakcija v sistemu "bakteriofag + probiotik". Znano je, da so bakterije - predstavniki normalne človeške mikroflore - sposobne adsorbirati različne viruse na svoji površini in jim preprečiti prodiranje v človeške celice. Izkazalo se je, da se bakteriofagi lahko adsorbirajo na enak način: ne morejo prodreti v celico bakterije, ki je nanje odporna, ampak jo uporabljajo kot vozilo»gibati se v človeškem telesu. Ta pojav se imenuje translokacije bakteriofaga.

Notranje okolje telesa, njegova tkiva in kri veljajo za sterilne. Pravzaprav z mikroskopskimi poškodbami sluznice simbiontske bakterije občasno prodrejo v krvni obtok (slika 7), čeprav jih celice imunskega sistema in baktericidne snovi tam hitro uničijo. V prisotnosti žarišča okužbe so pregradne lastnosti okoliških tkiv pogosto oslabljene, njihova prepustnost se poveča. To poveča verjetnost prodiranja krožečih probiotičnih bakterij skupaj s fagi, pritrjenimi na njih. Zlasti pri ljudeh z okužbami sečil, ki jemljejo A-bakterin peroralno, so v urinu našli aerokoke, njihovo število pa je bilo stalno nizko, kar je natančno kazalo prenos aerokokov, in ne o njihovem razmnoževanju v teh organih. Aerokoki in najpogostejši povzročitelji uroloških okužb pripadajo popolnoma različnim skupinam bakterij, kar pomeni, da so občutljivi na različne bakteriofage. To odpira zanimive možnosti za ustvarjanje kompleksnega zdravila, na primer na osnovi A. viridans in fagi, ki napadajo črevesne bakterije. Takšen razvoj poteka na Oddelku za mikrobiologijo Dnepropetrovske medicinske akademije, vendar še niso presegli stopnje laboratorijskih raziskav.

Članek je bil napisan s sodelovanjem Yurgel L.G. in Kremenchuksky G.N.

Uredništvo

Uredniki "Biomolecule" opozarjajo bralce na dejstvo, da avtorji člankov iz nominacije "Lastno delo" delijo pomembne in zanimive podrobnosti njihov raziskovanje, vodenje lasten pogled o razmerah v njihovi panogi. Ekipa Biomolecule ne verjame, da je vprašanje smiselnosti uporabe probiotikov že rešeno.

Rezultati raziskav o takšnih substancah, ne glede na to, kako neverjetni so, morajo biti ustrezno potrjeni: zdravilo mora prestati potrebne faze kliničnih preskušanj, da ga medicinska skupnost lahko prepozna kot varnega in učinkovitega. zdravilo , in šele nato priporoča bolnikom. seveda, pogovarjamo se o testih po mednarodnih standardih, in ne tako, kot se včasih dogaja pri nas - na 12 pacientih podeželske ambulante, ki so rekli, da so, no, groza-kako-pomagali. Dobra smernica za zdravnike in bolnike bi bila odobritev kakršnih koli probiotičnih pripravkov, na primer s strani ameriške FDA, a žal...

Peroralnih probiotikov medtem ne bi smeli obravnavati kot zdravila, temveč kot prehranska dopolnila. Poleg tega lastnosti zdravila, ki jih je navedel proizvajalec, ni mogoče prenesti na druge probiotike: kritične so obremenitev(ne rod ali celo vrsta) in število enot, ki tvorijo kolonije. Upoštevati pa morate tudi, da na takšne izdelke vpliva veliko dejavnikov, povezanih s proizvodnjo, pogoji in roki uporabnosti, uživanjem in prebavo.

Največje svetovne organizacije za prehrano in zdravje pravijo: še ni dovolj dokazov, da bi probiotiki pozitivno vplivali na zdravje(predvsem vsi brez izjeme, ne glede na začetno zdravstveno stanje). In ne gre za to, da bi bili kontrolorji prepričani o neučinkovitosti teh zdravil – le praviloma v izvedenih medicinskih študijah ne vidijo zanesljive vzročne zveze med uživanjem probiotikov in pozitivnimi spremembami. Prav tako se je vredno spomniti tistih študij, kjer se je nekakšen probiotik izkazal za neučinkovitega ali celo negativno vplival.

Tako ali drugače ima probiotična smer potencial – vsaj pri preprečevanju in zdravljenju različnih enteritisov (če govorimo o peroralnem vnosu). Samo ni tako preprosto. Ni tako enostavno, kot bi si želeli proizvajalec, zdravnik in bolnik. Verjetno so bili probiotiki na policah naših trgovin in lekarn enostavno »rojeni malo prezgodaj«. Kaj torej čakamo od znanstvenikov, razvijalcev in proizvajalcev morilskih dokazov. In avtorjem članka želimo uspeh na tem težkem področju in seveda pri iskanju novih zanimivih lastnosti mikroorganizmov.

Literatura

1. Kremenchutsky G.N., Ryzhenko S.A., Volyansky A.Yu., Molchanov R.N., Chuiko V.I. A-bakterin pri zdravljenju in preprečevanju gnojno-vnetnih procesov. Dnepropetrovsk: Thresholds, 2000. - 150 str.;
2. Vanbelle M., Teller E., Focant M. (1990). Probiotiki v prehrani živali: pregled. Arh. Tierernahr. 40 (7), 543–567;
3. Rizhenko S.A., Kremenchutskiy G.M., Bredikhina M.O. (2008). Injekcija redkega probiotika "A-bacterin" na črevesno mikrobioto. Medicinske perspektive. 2 , 47–50;
4. Akilov O.A. (2000). Sodobne metode zdravljenja kandidiaze. Spletno mesto "Ruski medicinski strežnik".;
5. Edwards J.E. Jr., Bodey G.P., Bowden R.A., Büchner T., de Pauw B.E., Filler S.G. et al. (1997). Mednarodna konferenca za razvoj soglasja o obvladovanju in preprečevanju hudih okužb s kandido. Clin. Okužen. Dis. 25 , 43–59;
6. Antoniskis D., Larsen R.A., Akil B., Rarick M.U., Leedom J.M. (1990). Seronegativna diseminirana kokcidioidomikoza pri bolnikih z okužbo s HIV. AIDS. 4 , 691–693;
7. Jones J.L., Fleming P.L., Ciesielski C.A., Hu DJ, Kaplan J.E., Ward J.W. (1995). Kokcidioidomikoza pri osebah z aidsom v Združenih državah. J. Infect. Dis. 171 , 961–966;
8. Stepansky D.A., Ryzhenko S.A., Kremenchuksky G.N., Sharun O.V., Yurgel L.G., Krushinskaya T.Yu., Koshevaya I.P. (2012). Neoksidne komponente antagonističnega delovanja aerokokov (NCA). Annaly Mečnikovega inštituta. 4 , 9–10;
9. Ardatskaya M.D. (2011). Pre- in probiotiki pri korekciji mikroekoloških motenj črevesja. Pharmateka. 12 , 62–68;
10. Bekhtereva M.K., Ivanova V.V. (2014). Mesto bakteriofagov pri zdravljenju nalezljivih bolezni prebavil. Pediatrija. 2 , 24–29;
11. Grigoryeva G.I., Gordeeva I.V., Kulchitskaya M.A., Anikina T.A. (2006). Učinkovita uporaba bioloških pripravkov (probiotikov in bakteriofagov) pri zdravljenju krav z akutnim endometritisom. Veterinarska patologija. 1 , 52–56;
12. Bondarenko V.M. (2013). Translokacijski mehanizmi bakterijske avtoflore pri razvoju endogene okužbe. Bilten Orenburškega znanstvenega centra Uralske podružnice Ruske akademije znanosti (elektronska revija). 3 ;
13. Kremenchukskiy G.N., Ryzhenko S.A., Yurgel L.G. (2008). Pojav translokacije E.coli(Hem + , Str r) . Zbornik XVI. mednarodne konference "Nove informacijske tehnologije v medicini, biologiji, farmakologiji, ekologiji". 250–251;
14. Kutoviy A.B., Vasilishin R.J., Meshalov V.D., Kremenchutsky G.N. (2002). Enteralna organska translokacija bakterij in generalizacija infekcijskega procesa v poskusu. Zbornik znanstvenih dosežkov. 2 , 121–123;
15. Sharun A.V., Nikulina O.O., Kremenchukskiy G.M. (2005). Relativna analiza bioloških moči aerokokov, gledano iz različnih ekoloških niš v človeškem telesu. Medicinske perspektive. 3 , 72–78;
16. Zimin A.A., Vasiljeva E.A., Vasiljeva E.L., Fishman K.S., Skoblikov N.E., Kremenčutski G.N., Murašev A.N. (2009). Biološka varnost pri zdravljenju s fagi in probiotiki: težave in rešitve. Bilten novih medicinskih tehnologij. 1 , 200–202..