Микробиология

1. 2. 3. 4. Введение Предмет и задачи пищевой микробиологии. Основные свойства микроорганизмов. История развития микробиологии - самостоятельно Систематика и разнообразие микроорганизмов. Типы клеточной организации микроорганизмов 1. Предмет и задачи пищевой микробиологии. Основные свойства микроорганизмов Микробиология (от греч. «mikros» – малый, «bios» – жизнь, «logos» – учение) – наука, изучающая мир мельчайших живых существ – микроорганизмов и процессы, вызываемые микроорганизмами. Одна из основных дисциплин биологии, изучающая микроорганизмы, их морфологию, систематику, генетику, физиологию, закономерности их развития и процессы, которые они вызывают в среде обитания, а так же их роль в жизни животных, растений и человека. Микроорганизмы (микробы) – это мельчайшие живые организмы, которые находятся вокруг нас: в воздухе, воде, почве, продуктах. Их нельзя увидеть невооруженным взглядом. К микроорганизмам относятся бактерии, актиномицеты, дрожжи, микроскопические мицелиальные грибы, вирусы, простейшие, сине-зеленые водоросли. Основная часть микроорганизмов – одноклеточные, но имеются и многоклеточные. Микроорганизмы обитают во всех климатических зонах, находятся на всех предметах и продуктах, живут в организме человека. С жизнедеятельностью микроорганизмов связаны образование полезных ископаемых, плодородие почвы, самоочищение водоемов и т.д. Полезные свойства микроорганизмов используются в технологии производства многих пищевых продуктов и различных биологически активных веществ, таких как ферменты, аминокислоты, витамины, антибиотики и др. Многие микроорганизмы являются вредителями пищевых производств и вызывают порчу пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья, непродовольственных товаров. Некоторые микроорганизмы, развиваясь и размножаясь в пищевых продуктах, образуют токсины и вызывают пищевые отравления. Патогенные (болезнетворные) микробы, которые, попадая в организм человека через пищевые продукты, способны вызвать пищевые инфекционные заболевания (алиментарные инфекции). Вирусы – группа ультрамикроскопических структур, не имеющих клеточного строения и отличающихся по химическому составу от всех микроорганизмов. Вирусы являются внутриклеточными паразитами клеток и вызывают разнообразные болезни человека, животных и растений. Общими свойствами микроорганизмов являются:  малые размеры (размеры микроорганизмов измеряются в мкм, 1 мкм = 1-6 м);  Высокая скорость обменных процессов. Для микроорганизмов вся поверхность клетки является поверхностью обмена. Так как клетки бактерий самые мелкие, то они растут и развиваются быстрее всех микроорганизмов, за ними следуют дрожжи и грибы.  Широкое распространение в природе. Микроорганизмы могут распространяться с воздушными потоками и существуют повсюду;  Пластичность обмена – высокая способность к адаптации (приспособлению к новым условиям существования). 1  Высокая степень изменчивости. Это связано с тем, что большинство микроорганизмов являются одноклеточными организмами. На отдельную клетку воздействовать легче, чем на организм, состоящий из множества клеток. Пищевая микробиология разрабатывает методы получения пищевых продуктов с помощью микроорганизмов, а также способы защиты пищевых продуктов от микробной порчи. Задачи пищевой микробиологии: 1. предотвращение роста и развития микроорганизмов при производстве, транспортировании пищевых продуктов. 2. интенсификация технологических процессов, основанных на жизнедеятельности полезной микрофлоры. 3. обеспечение выпуска продовольственных товаров, безопасных для здоровья потребителей. 4. создание безотходные технологии, либо технологий в основе которых лежат замкнутые циклы. 2. Систематика и разнообразие микроорганизмов Систематика (таксономия) – наука о многообразии и взаимоотношениях между организмами. Одна из задач систематики – распределение (классификация) множества организмов по группам (таксонам). Таксон – группа организмов, обладающих заданной степенью однородности. Целями систематики являются:  Классификация – распределение отдельных единиц по группам более высокого ранга (таксономия). Для группирования родственных микроорганизмов по иерархической схеме используют следующие таксономические категории: вид род семейство порядок класс отдел царство. При распределении микроорганизмов на группы учитывают следующие их свойства: морфологические - форма и размеры клеток, их взаимное расположение, клеточное строение, способность образовывать споры, особенности размножения и т.д.; физиологические - тип питания, характер получения энергии, потребность в кислороде, патогенность, отношение к температуре и др.; культуральные – характер роста культуры на плотных питательных средах: форма и размер колоний, их цвет, прозрачность, край, профиль, структура, поверхность и др.; биохимические - различия в путях превращения и синтеза органических веществ. Вид – совокупность организмов, имеющих общее происхождение, характеризующихся общими морфологическими и физиологическими свойствами и приспособленных к существованию в определенных условиях внешней среды. Другими словами, микроорганизмы одного вида имеют одинаковый генотип. Более узким является понятие штамм. Штаммами называются чистые культуры микроорганизмов одного и того же вида, выделенные из различных природных сред или из одной среды, но в разное время. Штаммы одного вида имеют одинаковые свойства, но отличаются по отдельным признакам. Штаммы культурных дрожжей называются расами. Например, расы дрожжей вида Saccharomyces cerevisiae, которые используются во многих отраслях пищевой промышленности (например: в производстве хлеба, спирта, пива, кваса и др.), отличаются друг от друга по скорости и степени использования углеводов, по бродильной активности, по количеству образуемых побочных продуктов и т.д. 2  Номенклатура – присвоение микроорганизму названия после подробного его изучения. Для названия микроорганизмов используют бинарную номенклатуру (название из двух латинских слов), предложенную Линнеем еще в XVIII веке. Первое слово – название рода. Это имя существительное, пишется с прописной буквы и обычно характеризует какой-либо морфологический или физиологический признак, или же особый отличительный признак, например, место обитания. Второе слово – это имя прилагательное, пишется со строчной буквы и характеризует какую-либо особенность данного вида. Оно может быть производным от существительного, дающего описание цвета колонии, источника происхождения микроорганизма, вызываемые этим микроорганизмом болезни или процессы и др. признаки. Например – 1, род Bacillus вид albus – микроорганизм Г+, представляет собой аэробную палочку (свойства рода)), а видовое название характеризует цвет колоний (albus - белый) Например: название микроорганизма Streptococcus lactis. Streptococcus – родовое название. К этому роду относятся бактерии сферической формы (кокки), которые обычно располагаются цепочками (морфологический признак). Второе слово обозначает основное местообитание этого стрептококка – стрептококк молочнокислый. Названия микроорганизмам присваиваются в соответствии с правилами Международного Кодекса номенклатуры микроорганизмов, они едины во всех странах мира. Идентификация – распознавание микроорганизмов. Это третья цель систематики. 3. Типы клеточной организации микроорганизмов Наиболее простым типом клеточной организации является одноклеточность. Одноклеточные микроорганизмы очень малы из-за малых размеров клеток. Одноклеточность распространена среди бактерий, простейших, дрожжей. Некоторые одноклеточные микроорганизмы подвижны, так как снабжены специальными приспособлениями для движения – жгутиками. Многоклеточность – более сложный тип клеточной организации. Многоклеточные организмы возникают из одной клетки, но во взрослом состоянии они построены из множества клеток, характер расположения которых и определяет общую форму организмов. Многоклеточную структуру имеют растения, животные и некоторые микроорганизмы. Для некоторых микроорганизмов биологическая организация представлена многоядерными структурами. Такие микроорганизмы называют ценоцитными. У них цитоплазма непрерывна, и растут они, не претерпевая клеточного деления. К таким организмам относится большинство мицелиальных грибов и водорослей. Микроорганизмы относятся к царству протистов (Protista – первосущества, от греч. “protos” – самый простой). Они отличаются от царства животных и растений тем, что являются одноклеточными организмами и имеют малые размеры менее 100 мкм. Существуют два различных типа клеток: 1. эукариотические, которые могут иметь одноклеточную, многоклеточную и ценоцитную структуру. Строение клетки эукариот сходно со строением растительных и животных клеток. К ним относятся микроскопические водоросли (кроме синезеленых), микроскопические грибы (плесени, дрожжи) и микроскопические животные (простейшие). 2. прокариотические (в основном одноклеточные) Прокариоты (низшие протисты) 3 – строение клетки существенно отличается от всех других организмов. К ним относятся бактерии, цианобактерии (сине-зеленые водоросли), актиномицеты, риккетсии. 4