Зміст
Роль мікроорганізмів у природі і сільському господарстві
Класифікація мікроорганізмів за способами харчування.Сутність автотрофного і гетеротрофного харчування. Сапрофітиі паразити.
Методи визначення сумарної біохімічної активностігрунтової мікрофлори
Характеристика мікробів клітинноїорганізації
Роль мікроорганізмів у природі і сільському господарстві
Широке поширення мікроорганізмів свідчить проїх величезної ролі в природі. За їх участі відбувається розкладання різнихорганічних речовин у грунтах і водоймах, вони обумовлюють кругообіг речовині енергії в природі; від їх діяльності залежить родючість грунтів, формуваннякам'яного вугілля, нафти, багатьох інших корисних копалин. Мікроорганізмиберуть участь у вивітрюванні гірських порід та інших природних процесах.
Багато мікроорганізми використовують в промисловому ісільськогосподарському виробництві. Так, хлібопечення, виготовленнякисломолочних продуктів, виноробство, отримання вітамінів, ферментів, харчових ікормових білків, органічних кислот і багатьох речовин, що застосовуються у сільськомугосподарстві, промисловості та медицині, засновані на діяльності різноманітнихмікроорганізмів. Особливо важливе використання мікроорганізмів у рослинництвіі тваринництві. Від них залежить збагачення грунту азотом, боротьба з шкідникамисільськогосподарських культур за допомогою мікробних препаратів, правильнеприготування і зберігання кормів, створення кормового білка, антибіотиків іречовин мікробного походження для годівлі тварин.
Мікроорганізми роблять позитивний вплив на процесирозкладання речовин неприродного походження - ксенобіотиків, штучносинтезованих, що потрапляють в грунти і водойми та забруднюючих їх.
Поряд з корисними мікроорганізмами існує великагрупа так званих хвороботворних, або патогенних, мікроорганізмів,викликають різноманітні хвороби сільськогосподарських тварин, рослин,комах і людини. В результаті їх життєдіяльності виникають епідеміїзаразних хвороб людини і тварин, що позначається на розвитку економіки іпродуктивних сил суспільства.
Останні наукові дані не тільки істотно розширилиуявлення про грунтових мікроорганізмах і процесах, що викликаються ними внавколишньому середовищу, але й дозволили створити нові галузі в промисловості й сільськогосподарськомувиробництві. Наприклад, відкриті антибіотики, які виділяються грунтовимимікроорганізмами, і показана можливість їх використання для лікування людини,тварин і рослин, а також при зберіганні сільськогосподарських продуктів. Виявленаздатність грунтових мікроорганізмів утворювати біологічно активніречовини: вітаміни, амінокислоти, стимулятори росту рослин - ростовіречовини і т.д. Знайдені шляхи використання білка мікроорганізмів для годуваннясільськогосподарських тварин. Виділено мікробні препарати, що підсилюютьнадходження в грунт азоту з повітря.
Відкриття нових методів одержання спадково зміненихформ корисних мікроорганізмів дозволило ширше застосовувати мікроорганізми всільськогосподарському та промисловому виробництві, а також у медицині. Особливоперспективним є розвиток генної, або генетичної, інженерії. Її досягненнязабезпечили розвиток біотехнології, поява високопродуктивнихмікроорганізмів, які синтезують білки, ферменти, вітаміни, антибіотики, ростовіречовини та інші, необхідні для тваринництва і рослинництва продукти.
З мікроорганізмами людство стикалося завжди,тисячоліття навіть не здогадуючись про це. З незапам'ятних часів люди спостерігалибродіння тіста, готували спиртні напої, сквашується молоко, робили сири,переносили різні захворювання, у тому числі епідемічні. Свідченнямостаннього в біблійних книгах служить вказівку про повальної хвороби (ймовірно,чумі) з рекомендаціями спалювати трупи і робити обмивання.
Однак до середини минулого століття навіть ніхто не уявляв,що різного роду бродильні процеси і захворювання можуть бути наслідкомдіяльності мізерно малих істот.
Класифікація мікроорганізмів за способами харчування. Сутність автотрофного і гетеротрофного харчування. Сапрофіти іпаразити.
Відповідно до прийнятої зараз класифікацієюмікроорганізми за типом харчування поділяють на ряд груп залежно відджерел споживання енергії та вуглецю. Так, виділяють фототрофів,користуються енергією сонячного світла, і хемотрофи, енергетичним матеріаломдля яких служать різноманітні органічні та неорганічні речовини.
В залежності від того, в якій формі мікроорганізми отримуютьз навколишнього середовища вуглець, їх поділяють на дві групи: автотрофні ("самісебе живлять "), що використовують як єдине джерело вуглецюдіоксид вуглецю, і гетеротрофні ("харчуються за рахунок інших"),одержуючі вуглець у складі досить складних відновлених органічнихз'єднань.
Таким чином, за способом отримання енергії та вуглецюмікроорганізми можна підрозділити на фотоавтотрофи, фотогетеротрофи,хемоавтотрофи і хемогетеротрофи. Усередині групи в залежності від природиокисляемого субстрату, званого донором електронів (Н-донором), в своючергу, виділяють органотрофи, що споживають енергію при розкладанні органічнихречовин, і літотрофи (від грец. lithos - камінь),одержують енергію за рахунок окислення неорганічних речовин. Тому вЗалежно від використовуваного мікроорганізмами джерела енергії і донораелектронів слід розрізняти фотоорганотрофи, фотолітотрофи, хемоорганотрофамі іхемолітотрофамі. Таким чином, виділяють вісім можливих типів харчування.
Кожній групі мікроорганізмів властивий певний типхарчування. Нижче наведено опис найбільш поширених типів харчування такороткий перелік мікроорганізмів, які їх здійснюють.
При фототрофов джерело енергії - сонячне світло. Фотолітоавтотрофія- Тип харчування, характерний для мікроорганізмів, що використовують енергію світла длясинтезу речовин клітини з С0 2 і неорганічних сполук (Н 2 0,Н 2 S, S В°), тобто здійснюютьфотосинтез. До даної групи відносять ціанобактерій, пурпурних сірчаних бактерій ізелених сірчаних бактерій.
ціанобактерії (порядок Суаnobасtеriа1еs),як і зелені рослини, відновлюють С0 2 до органічногоречовини фотохімічним шляхом, використовуючи водень води:
С0 2 + Н 2 0 світло-> (СH 2 O) * + O 2
Пурпурні сірчані бактерії (сімейство Chromatiaceae)містять бактериохлорофилла а й b, що обумовлюютьздатність даних мікроорганізмів до фотосинтезу, і різні каротиноїднийпігменти.
Для відновлення С0 2 в органічну речовинубактерії даної групи використовують водень, що входить до складу Н 2 5. Прицьому в цитоплазмі накопичуються гранули сірки, яка потім окислюється досірчаної кислоти:
С0 2 + 2Н 2 Sсвітло-> (СH 2 O) + Н 2 + 2S
3CO 2 + 2S + 5H 2 O світло-> 3 (СН 2 0)+ 2Н 2 S0 4
Пурпурні сірчані бактерії зазвичай бувають облігатнимианаеробами.
Зелені сірчані бактерії (сем. Chlorobiaceae)містять зелені бактериохлорофилла с, і, в невеликій кількості бактериохлорофилла,а також різні каротиноїди. Як і пурпурні сірчані бактерії, вони строгіанаероби і здатні окислювати в процесі фотосинтезу сірководень, сульфіди ісульфіти, накопичуючи сірку, яка в більшості випадків окислюється до 50 ^ " 2 .
Фотоорганогетеротрофія - тип харчування, характерний длямікроорганізмів, які для отримання енергії крім фотосинтезу можутьвикористовувати ще й прості органічні сполуки. До цієї групи відносятьсяпурпурні несерние бактерії.
Пурпурні несерние бактерії (сімейство Rhjdospirillaceae)містять бактериохлорофилла а й b, а також різнікаротиноїди. Вони не здатні окислювати сірководень (Н 2 S), накопичувати сірку і виділяти її в навколишнє середовище.
При хемотрофов енергетичне джерело - н...
