Предмет и задачи почвенной микробиологии.

Почвенная микробиология изучает роль микроорганизмов в процессах почвообразования, создания структуры почвы и почвенного плодородия в целом. Исключительная роль микроорганизмов для почвообразовательных процессов связана с их быстрым размножением (время генерации составляет 20 минут), в результате чего в 1 г почвы насчитывается до 10 млрд. прокариотных клеток, а их масса в 25 см слое достигает 10 т/га.

Задачи почвенной микробиологии:

1.Определение численности и качественного состава микрооганизмов по генетическим горизонтам почвы в географическом аспекте.

2.Выявление влияния почвенных факторов (химического состава, структуры, влажности, аэрации, температуры, величины рН и др.) на распределение и численность м/о.

3.Изучение зависимости качественного и количественного состава м/о почвы от хозяйственной деятельности человека – способа обработки почвы, чередования культур, внесения удобрений, орошения, дренажа и др.

4.Исследование направленности, скорости, взаимосвязи биохимических процессов, происходящих в почве при участии м/о.

5.Выявление сложных отношений почвенных микробов между собой и высшими растениями.

7. Генетика, патогенность и вирулентность.

Генетика микроорганизмов – наука о законах наследственности и изменчивости, которая обладает присущими особенностями, отвечающими строению и их биологии. Больше всего исследована генетика бактерий. Бактерии характеризуются малыми размерами и большой скоростью размножения. Эти особенности позволяют отследить генетические изменения за незначительный отрезок времени на максимальном числе популяций. Клетка бактерии обладает одинарным набором генов, то есть отсутствуют аллели. Хромосома у бактерий представляет собой полинуклеотид (две связанные полинуклеотидные цепочки, которые образуют ДНК).

Длина хромосомы составляет 1000 мкм, а молярная масса примерно 1,5.2-10'Д. Она суперспирализована и сомкнута в кольцо, включает 3000 – 5000 генов. В цитоплазме бактерий подобно хромосоме расположены ковалентно замкнутые кольца ДНК, которые называются плазмидами ( или внехромосомные факторы наследственности). Плазмиды обладают значительно меньшей массой, чем хромосомы. Хромосома и плазмида обладают способностью к независимому самокопированию, репликации, поэтому получили название репликоны. Свойства микроорганизмов, как у других организмов, обусловливаются их генотипом, то есть набором генов данной особи. Термин геном касательно микроорганизмов является практически синонимом понятия генотип.

Фенотип – следствие взаимодействия генотипа с окружающей средой, то есть проявление генотипа в определенных условиях обитания. Фенотип микроорганизмов зависит не только от окружающей среды, он так же контролируется генотипом. Характер и степень допустимых для данной клетки фенотипических изменений обусловливаются набором генов, представленный конкретным участком молекулы ДНК. Основу генетической изменчивости составляет реакция генотипа на обстоятельства окружающей среды или видоизменение самого генотипа как результат мутации генов или их рекомбинации. Вследствие этого фенотипическую изменчивость можно разделить на ненаследственную и наследственную.

Ненаследственная или средовая, модификационная изменчивость определяется влиянием внутренних и внешних клеточных факторов на проявление генотипа. Если убрать причины, вызывающие модификацию, возникшие изменения исчезают. Наследственная или генотипическая изменчивость связанна с мутациями и называется мутационная изменчивость. Так в основе мутации лежит изменение порядка нуклеотидов в ДНК, полная или частичная их утрата, так как идет структурная перестройка генов, которая проявляется фенотипически как измененный признак. Наследственная изменчивость связана с рекомбинациями и называется рекомбинационной изменчивостью.

Способность микроорганизмов вызывать патологиче­ские процессы в макроорганизме, т. е. заболевания, назы­ваетсяпатогенностью (от лат. pathos — страдание, genos — рождение). Микроорганизмы, обладающие этой способностью, называются патогенными. Патогенность это генетически обусловленный видовой признак. Для большинства патогенных микроорганизмов характер­на специфичность — способность данного вида микро­бов вызывать определенное заболевание. Например, холе­ру вызывает холерный вибрион, гонорею — гонококк и т. д.

Разные штаммы одного и того же вида могут обладать различным по патогенности действием. Степень или мера патогенности называется вирулентностью.

Вирулентность, как и всякое свойствомикроорганизма, может изменяться. Эти изменения носят либо фенотипический характер, либо являются результатом нарушений в геноме клетки — тогда они передаются по наследству. Фенотипические изменения, ведущие к ослаблению вирулентности, возникают тогда, когда микроорганизмы попадают в неблагоприятные условия, например при воз­действии на них различных физических и химических факторов. Эти изменения восстанавливаются, вирулент­ность снова повышается при попадании микробов в благо­приятные условия существования. Стабильное снижение вирулентности можно получить при длительном действии различных веществ. Так, Кальметт и Герен получили БЦЖ — живую вакцину из туберкулезных бактерий. Уче­ные 13 лет пересевали культуру на среды, содержащие бычью желчь. При этом имела место селекция (отбор) авирулентных бактериальных клеток, обладающих высо­кой устойчивостью к желчи. Количество их в исходной культуре было невелико (их свойства в популяции не проявлялись).

Вирулентность микроорганизмов обусловлена их спо­собностью к адгезии (прилипанию), колонизации (размножению), инвазии (проникновению в ткани, клетки микро­организма) и подавлению фагоцитоза.