Шпаргалки для студентов

готовимся к сессии

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Шпаргалки по микробиологии. Часть 2 - Распространение в природе. Использование человеком.

Индекс материала
Шпаргалки по микробиологии. Часть 2
Мембранная структура бактериальных клеток
Взаимодействие микроорганизмов с высшими растениями.
Антибиотики. Природа действия
Типы микроскопии и использование.
Способы генетического обмена у бактерий.
Хемолитотрофы
Молочнокислое брожение
Получение накопительных культур.
Оперонный принцип организации генов у бактерий.
Органоиды движения. Типы движения.
Псевдомонады
Распространение в природе. Использование человеком.
Факторы физической природы.
Бактериофаги.
Бактериальная трансдукция.
Патогены высших животных
Анаэробное дыхание
Конкуренция микроорганизмов. Бактериоцины.
Формы и взаимодействия между микрорганизмами.
Явления рестрикции и модификации.
Фототрофные бактерии. Фотосинтетический аппарат.
Типы трансдукции
Спирохеты.
Биогеохимическая деятельность микроорганизмов.
Компетентность. Получение компетентных культур.
Рикеттсии и хламидии.
Все страницы




Распространение в природе. Использование человеком.

 

Повсеместное распространение, быстрое размножение и особенности метаболизма микроорганизмов накладывают отпечаток на жизнь всей планеты.

Особую роль в формировании и поддержании плодородия почвы играют бактерии, участвующие в круговороте азота в природе. Это азотфиксирующие бактерии, которые превращают недоступный для растений молекулярный азот атмосферного воздуха в связанный, обогащая тем самым почву соединениями азота. Немаловажным этапом круговорота азота в природе является возвращение минерального азота в атмосферу, которое осуществляют денитрифицирующие бактерии в процессе

нитратного (анаэробного) дыхания. Если бы этот цикл не был замкнут, то окисленные формы азота вымывались бы из почвы в моря и океаны, оставаясь в них недоступными для растений. Кроме того, образующиеся в процессе денитрификации оксиды азота участвуют в поддержании озонового слоя.

Микроорганизмы-редуценты – «санитары» природы. Они осуществляют разложение растительных и животных остатков и превращают их в минеральные вещества.

Микроорганизмы принимают активное участие в биологическом самоочищении водоемов, выполняя функцию по обезвреживанию и переработке поступающих в водоем загрязняющих веществ.

Широко используются микроорганизмы и в системах биологической очистки сточных вод. Создаются специальные сооружения аэробной биологической очистки – биотенки, биофильтры и аэротенки.

Достижения микробиологии находят практическое применение в металлургии для извлечения различных металлов из руд. Например, уже реализован способ микробиологического выщелачивания меди из сульфидной руды халькопирита. Особо следует отметить, что микробиология внедрилась в такие традиционно небиологические производства, как получение энергетического сырья (биогаз метан), добыча нефти, что вносит существенный вклад в решение топливно-энергетической проблемы.

Установлено, что при добавлении на тонну бетона нескольких килограммов биомассы микроорганизмов повышается прочность и пластичность строительного материала.

Изучение свойств патогенных микроорганизмов позволило получать в промышленных масштабах вакцины, сыворотки и другие лечебные препараты.

  1. Генетическая инженерия. Клонирование.

Генетическая инженерия – совокупность методов, позволяющих создавать in vitro рекомбинантные молекулы ДНК, с последующим введением этих новых генетических структур в живую клетку.

Так как с химической точки зрения ДНК всех организмов однотипна, то in vitro возможно воссоединение фрагментов ДНК из любых организмов.

Для того чтобы осуществить генно-инженерный эксперимент, создать рекомбинантную ДНК и ввести ее в клетку другого организма, необходимо соблюсти следующие условия:

• иметь инструменты для разрезания молекул ДНК на фрагменты;

• иметь инструменты для соединения фрагментов ДНК, выделенных из различных источников;

• подобрать переносчик, или вектор генов, предназначенных к введению в клетку другого организма. Этот вектор должен самостоятельно реплицироваться в клетке и обеспечивать репликацию введенного фрагмента ДНК;

• разработать способ введения гибридных или рекомбинантных молекул ДНК в живую клетку;

• определить метод отбора (селекции) клона реципиентной клетки, воспринявшей гибридную ДНК.

Самыми удобными векторами являются плазмиды, так как они, во-первых, способны реплицироваться независимо от хромосомной ДНК бактерий. Во-вторых, плазмиды содержат гены, благодаря которым по фенотипу можно отделить бактерии, содержащие плазмиды, от бактерий, лишенных плазмид. Например, R-плазмиды содержат структурные гены, ответственные за устойчивость к антибиотикам. При высеве бактерий, содержащих такие R-плазмиды, на среду с антибиотиком они будут расти и формировать колонии, бактерии, лишенные их, на среде с антибиотиком не вырастут.

Резать молекулы ДНК на фрагменты можно с помощью ферментов рестриктаз. Необходимо подобрать специфическую рестриктазу, которая имела бы сайты узнавания на двух молекулах ДНК (плазмиде и ДНК, из которой вырезаются переносимые гены) и резала бы их с образованием липких концов. Рестриктаза не должна резать ДНК плазмиды в области, ответственной за репликацию, и в области структурных генов, детерминирующих фенотип плазмиды.

Соединять или сшивать фрагменты ДНК можно с помощью ферментов полинуклеотидлигаз.

Вводить рекомбинантные молекулы ДНК можно с помощью трансформации. Рекомбинантной ДНК обрабатывают реципиентные клетки (клетки, в которые клонируется нужный ген) и через определенный промежуток времени выдерживания при оптимальной температуре смесь высевают на селективную среду, позволяющую отобрать по фенотипу клоны, воспринявшие плазмиду.

Метод клонирования нашел широкое применение. С его помощью можно получать микробиологическим путем продукты, использующиеся человеком. В настоящее время разработаны методы микробиологического получения гормона инсулина, в котором нуждаются больные диабе-

том. Разработаны методы получения интерферонов – белков, обладающих антивирусным действием;

соматостатина – гормона роста и др. Гены, детерминирующие синтез этих веществ, клонированы в основном в клетках E. coli.

  1. Определение ферментативной активности.

Выявление каталазы проводят на предметном стекле в капле 5 % перекиси водорода. При наличии каталазы происходит разложение перекиси водорода с выделением пузырьков кислорода.

Выявление оксидазы также проводят на предметном стекле. Вносят в каплю 1 % р-ра дигидрохлорида тетраметил-n-фенилендиамина. При положит. реакции в течен. мин развивается розово-красная окр-ка.

Выявление дегидрогеназ: в пробирку вносят 1 мл суспензии бактерий, добавляют 0,5 мл 3 % раствора 2,3,5-трифенилтетразолиум хлорида (ТТХ). Смесь помещают в термостат на 30 мин. Если дегидрогеназы восстанавливают ТТХ до формазана, то развив-ся красное окра-ие трифенилформазана.

Утилизация микроорганизмами источников углерода Культуры высевают на среды, содержащие в качестве единственного источника углерода различные моно-, ди- и полисахариды, многоатомные спирты, органические кислоты, углеводороды: глюкозу, фруктозу, арабинозу, ксилозу, рамнозу, маннозу, лактозу, мальтозу, сахарозу, трегалозу, глицерин, маннит. Среды Гисса: • Основной фон (в %, пептон – 0,5; К2НРО4 – 0,1); • Индикатор (бромтимоловый синий, бромкрезоловый пурпурный, феноловый красный);• Исследуемый углевод или спирт (1 %).

Рост микроорганизмов может приводить к накоплению органических кислот, нейтральных продуктов и газов. Образование кислот регистрируется по изменению рН среды, о чем свидетельствует изменение окраски индикатора. Образование газа определяют по появлению пены, разрывов и пузырьков.

Определение способности использовать углеводы на агаризованных синтетич. средах. На пов-сть агаризованной среды с углеводом или спиртом с помощью петли засевают штрихом испытуемые микроорганизмы. Чашки инкубируют при оптимальной для роста температуре. Результаты учитывают по наличию роста культур в сравнении с ростом на контрольной чашке, не содержащей испытуемых соединений.

Определение продукции гидролитических ферментов Микроорганизмы способны использовать в качестве питательных субстратов различные высокомолекулярные соединения: полисахариды, белки, нуклеиновые кислоты, липиды. Макромолекулы не могут проникать через цитоплазматическую мембрану. Первоначально под действием гидролитических ферментов, которые выделяются микроорганизмами, они переходят в низкомолекулярные продукты, которые с помощью специализированных транспортных систем поступают в бактериальные клетки. Микроорганизмы выращивают в питательной среде, которая содержит макромолекулярное соединение. Если клетки образуют экзоферменты, то вокруг колоний, образуется зона продуктов гидролиза.

Определение протеолитической активности заключается в выявлении протеаз, которые катализируют расщепление белков на поли и олигопептиды. Активность последних определяют, используя в качестве субстратов, желатину, казеин и другие белки.

Разжижение желатины. Разжижение желатины регистрируют визуально, при этом отмечают интенсивность и характер разжижения, которое может быть послойным, мешковидным, пузыристым.

О наличии протеолитических ферментов может свидетельствовать и гидролиз казеина. В этом случае обезжиренное (0,3 – 0,5 %) молоко смешивают с питат. средой и определяют образование сгустков. Определение амилолитической активности заключается в посеве на поверхность полноценной питательной среды, которая содержит 0,2 % растворимого крахмала. Через 3 – 5 суток инкубирования на поверхность среды в чашках Петри наносят раствор Люголя. При отрицат. реакции поверхность остается синей. Если бактерии гидролизуют крахмал, то питательная среда не окрашивается.

Утилизация органических азотсодержащих веществ

В результате этого разложение белков сопровождается выделением побочных продуктов:

аммиака (при дезаминировании аминокислот); сероводорода при использовании серосодержащих аминокислот (цистин, цистеин, метионин), индола при утилизации триптофана. Обнаружение подобных

продуктов свидетельствует об использовании вышеперечисленных соединений.

Определение образования индола 1 – 2 мл реактива Эрлиха (парадиметиламинобензальдегид, раство-

ренный в этаноле и соляной кислоте). При положительной реакции образуется красное кольцо на границе раздела со средой. В качестве индикатора могут выступать и фильтровальные бумажки, пропитанные насыщенным раствором щавелевой кислоты, которые помещают под пробку и которые изменяют цвет (от розового до красного) при образовании индола.

Определение образования сероводорода также проводят с использованием индикаторных бумажек, пропитанных раствором уксуснокислого свинца. почернение бумаги = сульфид свинца.

Определение образования аммиака индикаторной бумажки, пропитанной реактивом Крупа. Об образовании аммиака свидетельствует покраснение бумаги.