Задания для самостоятельной работы студентов

Название процесса

Микроорганизмы (название на русском языке и латыни), их характеристика

Рисунок

микроорганизмов

Исходные субстраты

Конечные продукты

Условия, благоприятствующие процессу, особенности

Значение

в природе и хозяйстве

Признаки

Функции

Эукариоты

Прокариоты

Наличие истинного ядра с мембраной

Функции ядра состоят в регуляции всех жизненных отправлений клетки, которую оно осуществляет при помощи ДНК и РНК-материальных носителей наследственной информации.

+

-

Хромосомы

(ДНК)Кодирует жизненно важные для бактериальной клетки функции.

+

+

Наличие нуклеоида

Нуклеоид — эквивалент ядра у бактерий. Кроме нуклеоида, представленного одной хромосомой, в бактериальной клетке имеются внехромосомные факторы наследственности - плазмиды, представляющие собой ковалентно замкнутые кольца ДНК.

-

+

Наличие в клетке митохондрий, комплекса Гольджи, эндоплазматического ретикулума

Синтез, модификация и транспортировка белков.

Митохондрия -завершение окислительного распада питательных веществ и образование за счёт выделяющейся при этом энергии АТФ - временного аккумулятора энергии в клетке.

+

-

+

-

+

-

Мезосомы

Выполняющие функцию генерации энергии, аналоги митохондрий эукариот

-

+

Наличие рибосом (указать тип)

 Выполняют роль универсальной белоксинтезирующей органеллы.

+

эукариотные

+

прокариотные

Наличие в составе клеточной стенки

целлюлозы

Определяет форму клетки, защищает от внешних воздействий

Клеточная стенка обладает свойством полупроницаемости, поэтому через нее избирательно проникают из среды питательные вещества. Несет на своей поверхности рецепторы для бактериофагов и различных химических веществ.

+

-

пептидогликана хитина

+ +

+

-

Споры для

размножения

 приспособление к неблагоприятным условиям среды, распространение и размножение вида.

+

-

сохранения

+

+

Вакуоли

Вакуоли поддерживают тургорное(внутреннее) давление, в них сосредоточен клеточный или вакуолярный сок, молекулы которого определяют его осмотическую концентрацию.

+

+

Жгутики

Служат бактериальной

 клетке органами движения. Лишь у спирохет эту функцию выполняет осевая нить (аксиальная фибрилла).

+

+

Движение цитоплазмы

объединение всех клеточных структур (компонентов) и обеспечение их химического взаимодействия.

+

-

Размножение

размножение

Мейоз, амитоз, митоз

Простое деление

Эндоцитоз

эндоцитоз – обобщенный термин, означающий интернализацию (процесс освоения внешних структур, в результате которого они становятся внутренними регуляторами)

интернализация внешних структур - внеклеточных компонентов и фрагментов плазматической мембраны, которая формирует эндоцитозный пузырек или вакуоль. 

+

-

Процессы

Ферменты *

ЛИГ

Г

И

О

Т

Л

Окислительно-восстановительные

+

Перенос отдельных радикалов, частей молекул и целых атомных группировок

+

Синтез сложных органических соединений из простых

+

Отщепление от субстратов определённых химических групп с образованием двойной связи

+

Превращение органических соединений в их изомеры

+

Реакции расщепления и синтеза с участием воды

+

Микроорганизмы

Тип строения клетки*

Группы по источнику С**

Э

П

НФ

А

Г

Мукор

+

+

Стафилококки

+

+

Дрожжи

+

+

Водоросли

+

+

Стрептококки

+

+

Бациллы

+

+

Сарцины

+

+

Простейшие

+

+

+

Микоплазмы

+

+

Плесневые грибы

+

+

Аспергилл

+

+

Микобактерии

+

+

Миксобактерии

+

+

Бактериофаги

+

+

Риккетсии

+

+

Хламидии

+

+

Актиномицеты

+

+

Пеницилл

+

+

Архебактерии

+

хемоавтотрофы

+

Цианобактерии

+

+

Актинофаги

+

+

Вирусы

+

+

Диплобациллы

+

+

Микрококки

+

+

Клостридии

+

+

Стрептобактерии

+

+

Вирионы

+

Бактерии

+

+

+

Используемые методы

Что позволяет изучить данный метод

(указать видовой состав, численность)

Наиболее объективным является метод прямого микроскопирования почвы, принцип которого был предложен С. Н. Виноградским. При этом способе готовят почвенную суспензию и в определенном объеме ее с помощью микроскопа подсчитывают общее число микроорганизмов.

С. Н. Виноградский готовил препараты на предметном стекле и просматривал их под оптическим микроскопом.

Прямое микроскопирование почвы облегчается при использовании флюорохромов, позволяющих легче различать микроорганизмы среди мелких минеральных частиц.

В качестве красителей применяют акридиновый оранжевый, изотиоционат и другие вещества.

При окрашивании акридиновым оранжевым красный тон приобретают мертвые клетки, зеленый — живые. Для окраски грибного мицелия и установления его длины при прямом микроскопировании пользуются диацетатом флуоресцеина.

Прямые методы дают представление об общем количестве микроорганизмов в почве. Однако внешний облик микроорганизмов не позволяет судить об их функциях, поэтому бывает целесообразно дополнительно определить отношение в почве отдельных систематических и физиологических групп микроскопических существ.

Можно установить, сколько микроорганизмов приходится на 1 г исследуемой почвы.

Можно видеть палочковидные бактерии, мелкие и крупные кокки, иногда обрывки мицелия грибов и актиномицетов и другие микроорганизмы.

Б. В. Перфильев и Д. Р. Габе для подсчета микроорганизмов в почве рекомендовали пользоваться сконструированной ими капиллярной камерой, глубина которой не превышает 30-40 мкм, а ширина не более поля зрения микроскопа. Подсчитав число микроорганизмов в капилляре, можно затем сделать пересчет на 1 г почвы.

Д. И. Никитин и его сотрудники использовали для прямого подсчета микроорганизмов почвы электронный микроскоп. С его помощью наряду с обычными микроорганизмами можно обнаружить множество мельчайших форм микроскопических существ, которые не были известны до сих пор.

Отдельные группы микроорганизмов (бактерии, актиномицеты, грибы и т. д.) могут быть определены посевом почвенной суспензии на твердые питательные среды, на которых затем зародыши нанесенных микроорганизмов развиваются. В практике обычно используются агаризованные или желатинизированные, а иногда силикогелевые питательные среды. В отдельных случаях берется различный набор питательных ингредиентов, что помогает выявлять те или иные группы микроорганизмов.

Можно примерно вычислить массу совокупности микроорганизмов в почве. Отдельные группы микроорганизмов (бактерии, актиномицеты, грибы и т. д.) Как показывают подсчеты, масса совокупности микроорганизмов составляет десятые доли процента массы почвы. По мере перехода от северных почв к южным процент микробной массы в них увеличивается. В общем, от 0,1 до 1,0% почвенного органического вещества состоит из клеток разных микроорганизмов, вызывающих глубокие изменения органических и минеральных составных частей почвы.

После инкубации засеянных чашек в термостате подсчитывают выросшие на твердой питательной среде колонии. Допуская, что каждая колония произошла из одного зародыша того или иного микроорганизма, устанавливают число клеток во взятом образце почвы. Подобный пересчет имеет ряд условностей. Например, бактериальные колонии могут вырасти на питательной среде не из одной клетки, а из группы их, оставшихся неразделенными в почвенной взвеси. Колонии грибов и актиномицетов вырастают из обрывков мицелия разной величины и из спор. Дифференцировать колонии, образованные из спор и из мицелия этих микроорганизмов, невозможно. Поэтому правильнее богатство почв мицелиальными микроорганизмами учитывать, измеряя длину их мицелия при прямом микроскопировании.

В 30-х годах ХХ столетия академик АН УССР Н. Г. Холодный рекомендовал изучать микробные пейзажи почвы с помощью «стекол обрастания». При работе по этому методу в почву закладывают предметные стекла и оставляют там, на определенный срок. Поверхность стекол обрастает микрофлорой, характерной для данной почвы.

Микроскопический анализ стекол позволяет получить представление, как о составе, так и о взаимоотношениях микроорганизмов в почве.

Методом титра, при котором твердые или жидкие избирательные (элективные) питательные среды для определенных групп микроорганизмов заражают разными разведениями почвенной суспензии. Устанавливая после выдерживания в термостате степень разведения, показавшего наличие искомой группы микроорганизмов, можно простым пересчетом определить численность ее представителей в почве.

 Учитывают число отдельных физиологических групп микроорганизмов, узнают, насколько богата почва нитрификаторами, денитрификаторами, целлюлозоразлагающими и другими микроорганизмами.

Метод титра используют при учете почвенных водорослей и простейших. Для водорослей берут минеральные среды, которые после заражения рядом разведений почвенной суспензии выдерживают при искусственном освещении. При учете простейших, используя также разведения почвенной суспензии, инфицируют среды, содержащие микроорганизмы, которыми простейшие могут питаться.

Косвенный метод, рекомендованный Д. Дженкинсоном. Почву обрабатывают летучим антисептическим веществом, убивающим микробов. После дефумигации почвы определяют количество выделяемой углекислоты, которая в основном образуется из отмерших клеток.

Расчетным путем можно примерно установить массу органического вещества микробов.

 Сотрудники МГУ предложили оригинальный «репарационный метод». Почву подсушивают при температуре не выше 70°С, что нарушает барьер проницаемости микробных клеток, и в водную или солевую вытяжку, переходит часть внутренних компонентов клетки. Их концентрация может быть измерена с использованием определенного коэффициента и установлена биомасса микроорганизмов в почве.

Установление количества биомасса микроорганизмов в почве.

Тип почвы

Количество микроорганизмов

в 1 г почвы

Преобладающие виды грибов, актиномицетов, бактерий

Название

бактериального удобрения

Состав и

используемые

микроорганизмы

Какой процесс

активизируется

и каково его влияние

на растение

Под какие культуры используется, способ применения

нитрагин

препарат, содержащий клубеньковые бактерии, которые поставляют к растениям азот.

Бактериальные удобрения — это препараты, способствующие улучшению питания растений. Питательных веществ они не содержат; препараты, в которых содержатся полезные для сельскохозяйственных растений почвенные микроорганизмы. При внесении этих удобрений в почве усиливаются биохимические процессы и улучшается корневое питание растений.

Используется только для бобовых растений, причем для каждого вида культуры разный тип бактерий;

азотобактерин

препарат, содержащий азотобактерии, которые также поставляют азот

Азотобактерии универсальны и могут применяться на разных культурах

фосфобактерин

препарат, содержащий фосфобактерии, соответственно, переносят к корням растений фосфор;

ЭМ-препарат (эффективные микроорганизмы)

содержит несколько видов микроорганизмов, которые вместе комплексно воздействуют на растения.

Ризоторфин

Основу этого бактериального удобрения составляют клубеньковые бактерии. Они способны улавливать из атмосферы азот и преобразовывать его в форму, удобную для усвоения.

Азот одно из важных элементов, отвечающих за рост растения

используется для обработки непосредственно перед посевом бобовых культур. К бобовым относятся горох, фасоль, соя и др.

Название препарата и используемые микроорганизмы

Назначение (против кого используется) и принцип действия

Насекомые

Грызуны

Микроорганизмы

Бактериальные

Практически все отечественные и зарубежные препараты готовят на основе многочисленных культур кристаллоносной бактерии Bacillus thuringiensis. Культуры различают по вирулентности к насекомым и обладают стойкими индивидуальными свойствами.

Битоксибациллин,

Лепидоцид

Колорадский жук, совки

Дендробациллин,

Инсектин

Сибирский шелкопряд

Бактороденцид,

созданный на основе бактерий Исаченко — Salmonella Enteritidis.

Для борьбы с мышевидными грызунами. Наиболее чувствительны к бактороденциду мышь домашняя — Mus Musculus L., лесная — Apodemus silvaticus L., полевая — Microtus agrarius L.

Гомелин

Эндобактерин

Сосновый шелкопряд

Против пядениц и листовёрток

Грибные препараты обладают широким спектром инфекционности.

Они действуют на вредителей контактно, поэтому могут поражать насекомых и в непитающейся фазе.

Учеными выделен ряд бактерий и грибов, которые имеют антагонистические свойства к патогенам растений

Бактериальные препараты на основе Bacillus subtilis, Pseudomonas aurefaciens,

P. fluorescens.

Боверин

(Beauweria

Bassiana)

применяют для борьбы с почвообитающими (хрущи, щелкуны, медведки и др.) насекомыми диапаузирующими в лесной подстилке (сосновый подкорный клоп, гусеницы соснового и сибирского шелкопрядов, куколки некоторых совок и пядениц, лунки серебристой и др.

Вертициллин

широко используют против сосущих вредителей (тли, трипсы, белокрылки) в защищенном грунте.

Бактофит, Бизар, Планриз, Псевдобактерин, ФИТОДОКТОР

проявляют антагонистическую активность к широкому спектру фитопатогенов родов Erwinia, Fusarium, Rhizoctonia, Botritis Pythium, Verticillium, Sclerotinia, Phytophthora, Ascohyta.

Вирусные

В нашей стране для биологической борьбы с лесными вредителями разработано 5 вирусных препаратов на основе бакуловирусов, вызывающие ядерные полиэдрозы общего и кишечного типа и гранулезы. Эти препараты обладают исключительной видоспецифичностью, их действие направлено на одного вредителя, что отражено в названии препарата.

Вирин НШ –

предназначен для борьбы с гусеницами непарного шелкопряда

Применяют для обработки кладок яиц, для создания микроочагов инфекции.

Вирин-Диприон

предназначен для борьбы с личинками рыжего соснового пилильщика

Вирин – ПШМ –

против гусениц 1 – 2 возраста шелкопряда монашенки

Вирин – ГСШ –

разработан на основе вируса гранулеза сибирского шелкопряда

Антибиотики

Продуценты

Назначение

бактерии

бациллы

грибы

актиномицеты

пенициллин

Реnicillium chrysogenum

оказывает антимикробное действие в отношении некоторых грамположительных бактерий (стафиллококков, стрептококков, диплококков и некоторых других) и практически неактивен в отношении грамотрицательных видов и дрожжей. Бактериальные инфекции: бронхит, пневмония, ангина

стрептомицин

Actinomyces globisporus

Полностью излечивает туберкулезный менингит

хлормицетии

Actinomyces venezuella

лечение открытых ожогов, фурункулов, язв, трещин у кормящих женщин.

нистатин

Actinomyces noursei

для профилактики и лечения заболеваний, вызванных дрожжеподобными грибами рода Candida (Candidaalbicansи др.); дрожжевыми грибками)

канамицин

Actinomyces kanamyceticus

ожоги и другие заболевания, вызванные преимущественно грамотрицательными микроорганизмами. (E. coli, Enterobacter aerogenes, Serratia, Salmonella, Klebsiella pneumonia, Proteus spp., Shigella), устойчивыми к другим антибиотикам, или ассоциациями грамположительных и грамотрицательных возбудителей;

Туберкулез легких и туберкулезные поражения других органов, вызванные микобактериями туберкулеза, устойчивыми к противотуберкулезным препаратам I и II ряда и другим противотуберкулезным препаратам, кроме флоримицина.

пиоциаиин

Pseudomonas aeruginosa

абсцессы; - пролежни; - ожоги всех степеней; - раневые инфекции; - расхождение послеоперационных швов и др. Пиоцианин является специфическим для штаммов Pseudomonas aeruginosa и обладает выраженной антибактериальной активностью.

продигиозин

Chromobacterium prodigiosum (serratia, marcescens)

субтилин

Вас. subtilis

грамицидин и грамицидин С

выделенные из различных штаммов почвенных бактерий

Bacillus brevis

ауреомицин, или биомицин

Actinomyces aureofaciens

Название продукции

Способ

консервирования

Условия среды, активизирующие процесс

Консервант

Дополнительная информация

силос

Для силосования пригодна только свежесобранная растительная масса.

Предназначенную для силосования массу предварительно измельчают. Степень

измельчения силосуемых растений зависит от их влажности.

Бактерии, составляющие основу препарата, осуществляют активное

гомоферментативное сбраживание сахаров растительного сока с выделением молочной

кислоты, которая является сильным консервантом, подкислителем и фунгестатиком.

Антагонистическое воздействие молочнокислых бактерий на гнилостную микрофлору

обусловливает лучшее сохранение белка (на 10-15%); способствует сокращению потерь

сухого вещества в 2-4 раза и повышению его переваримости на 5-10%, а также лучшему

сохранению витаминов А и С и увеличению биосинтеза витамина В12; улучшает качество

силоса по составу органических кислот и аминокислот; сокращает отходы корма в

поверхностных слоях в 1,5-2 раза.

Основными консервирующими веществами в силосе являются молочная, муравьиная и янтарные кислоты

Применение консерванта при правильном силосовании усиливает молочнокислое

брожение и подавляет нежелательные микробиологические процессы, благодаря чему

сокращаются потери питательных веществ и обеспечивается получение более качественного

корма.

Препараты

Бактерии

Грибы

Вирусы

Актиномицеты

Дендробациллин

Битоксибациллин

Боверин

Микоризин

Бактероденцид

Вирин

Триходермин

Трихоцетин

Фитобактериомицин

Лепидоцид

Гомелин

Дипел

Инсектин

Форей

Бикол

Агат