Раздел 1 ВВЕДЕНИЕ В МИКРОБИОЛОГИЮ Лектор доцент кафедры

Раздел 1 ВВЕДЕНИЕ В МИКРОБИОЛОГИЮ Лектор: доцент кафедры БИОХ Тимощенко Лариса Владимировна

Микробиология – это наука, изучающая живые организмы, не видимые невооруженным глазом, диаметр микроорганизмов не превышает 0, 1 мм. 1838 г. Шлейден и Шванн сформулировали клеточную теорию. Была создана концепция основного строительного элемента жизни.

СТРОЕНИЕ КЛЕТОК Все известные в настоящее время клетки относятся к двум типам: прокариоты и эукариоты.

Клетки 1. Прокариоты 2. Эукариоты 3. Акариоты

АКАРИОТЫ Вирусы Фаги

Прокариотическая клетка

Прокариотические клетки

КЛЕТОЧНАЯ СТЕНКА Клеточная стенка представляет собой внешнюю структуру бактерий толщиной 30– 35 нм, главным компонентом которой является пептидогликан (муреин). Пептидогликан является структурным полимером, состоящим из чередующихся субъединиц ацетилглюкозамина и -ацетилмурамовой кислоты, соединенных гликозидными связями.

Детальное строение структуры пептидогликана Светлые и черные короткие стрелки указывают связи, расщепляемые соответственно лизоцимом и специфической муроэндопептидазой

Эукариотические клетки

Химический состав бактериальной клетки В состав любой клетки входят два типа нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), белки, липиды, углеводы, минеральные вещества и вода.

Содержание химических элементов в клетке

Cвойства воды • Вода – растворитель • Большая теплоемкость • Большая теплота испарения • Большая теплота плавления • Плотность • Большое поверхностное натяжение и когезия • Вода – реагент

НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЫЕ БИОЛОГИЧЕСКИЕ ФУНКЦИИ ВОДЫ У всех организмов • Обеспечивает поддержание структуры • Растворитель и среда для диффузии • Участвует в реакциях гидролиза • Среда обитания для водных организмов • Среда оплодотворения • Обеспечивает распространение семян, гамет, личинок У растений • Обеспечивает осмос • Участвует в фотосинтезе • Обеспечивает транспорт неорг. ионов и орг. молекул • Обеспечивает прорастание семян У животных • Обеспечивает транспорт веществ • Обусловливает осморегуляцию • Способствует охлаждению • Служит компонентом смазки (например, в суставах) • Выполняет защитную функцию (например, в слезной жидкости) • Способствует миграции (морские течения)

1. Систематика, классификация и номенклатура микроорганизмов Биологическая систематика или таксономия заключается в распределении живых существ по определенным, имеющим названия группам, или категориям в соответствии с некоторой строгой схемой и на основании какого-либо признака или группы признаков В соответствии с традицией и принятыми в биологии правилами научные названия даются на латинском языке, так как в прошлом это был универсальный язык ученых, позволявший преодолевать языковые барьеры

Добиться единого мнения ученых в области таксономии вообще и в систематике бактерий в частности - дело весьма трудное Морфологические признаки служат критерием для выявления естественных, или эволюционных, связей, так как эти признаки возникли в результате длительной, непрерывной и хорошо документированной истории эволюционного развития и филогенетических связей

ВАЖНЕЙШИЕ ТИПЫ КЛЕТОК Рассмотрим классификацию царства протистов, к которому относятся все живые существа с очень простой биологической классификацией по сравнению с растениями и животными. К царству протистов принадлежат все одноклеточные, а также многоклеточные организмы, построенные из клеток одного типа. В таблице показано деление царства протистов на таксоны (Таксономия – искусство биологической классификации). Таксоны различаются источником и способом получения питательных веществ, скоростями роста, способами воспроизводства и способностью к передвижению.

БАКТЕРИИ. Классификация По форме: спирали, палочки, сферы. По отношению к реакции Грама: грамположительные и грамотрицательные. По отношению к кислороду: аэробные и анаэробные. По спорообразованию: спорообразующие и споронеобразуюшие.

Бактерии разнообразны по форме и размерам Сферические (около 1 мкм) Палочковидные (1 – 3 мкм) Спиралевидные (2 – 150 мкм) Нитевидные (2 – 500 мкм) 1 мкм = 10 -3 мм

Стрептококки

Кишечная палочка

Молочнокислые бактерии

Грамположительные и грамотрицательные бактерии Грамположительные бактерии

Грамположительные и грамотрицательные бактерии

Неокрашенные микроорганизмы – бесцветны

грамположительные

грамотрицательные

Споры бактерий

Сине-зеленые водоросли (цианеи) Окраска цианобактерии зависит от находящихся в клетках нескольких пигментов: зеленого хлорофилла а, синего — фикоцианина, желтого — каротиноидов и красного — фикоэритрина. Продуктом ассимиляции является гликогеноподобный полисахарид. Крахмал не образуется. В зависимости от соотношения пигментов их окраска может быть от синезеленой до буроватой.

Водоросли «убийцы» Водоросли -- «убийцы" водоемов Производство метана из водорослей

Грибы Биотехнологические функции грибов разнообразны. Их используют для получения таких продуктов, как: - антибиотики (пенициллы, стрептомицеты, цефалоспорины); - каротиноиды (н-р, астаксантин, придающий мякоти лососевых рыб красно-оранжевый оттенок ). вырабатывают Rhaffia rhodozima, которых добавляют в корм на рыбозаводах); - белок (Candida, Saccharomyces lipolitica); - сыры типа рокфор и камамбер (пенициллы); - соевый соус (Aspergillus oryzae) К грибам относятся актиномицеты, дрожжи и плесени.

ДРОЖЖИ Дрожжи: 1 -5 - Saccharomyces cerevisiae, 1 - цепочка почкующихся дрожжей, 2 - отдельная клетка, 3, 4, 5 - почкующиеся клетки, 6 -10 Saccharomyces octosporus; 6, 7, 8 - половой процесс, 9 - деление копуляционного ядра; 10 - сумка с 8 -ю аскоспорами

ПЛЕСЕНИ

Актиномицеты

Простейшие относятся к числу нетрадиционных объектов биотехнологии. До недавнего времени они использовались лишь как компонент активного ила при биологической очистке сточных вод. В настоящее время они привлекли внимание исследователей как продуценты биологически активных веществ.

простейшие

водоросли Водоросли используются, в основном, для получения белка. Весьма перспективны в этом отношении и культуры одноклеточных водорослей, в частности высокопродуктивных штаммов рода Chlorella и Scenedesmus. Их биомасса после соответствующей обработки используется в качестве добавки в рационы скота, а также в пищевых целях.

Снежные водоросли

Зеленые водоросли

Багрянки

Растительные клетки выращивают в виде каллюса

Метаболизм

Важнейшие источники химических элементов Химический элемент Источник Углерод СО 2, сахара, белки, жиры Азот Белки, NH 3, NO 3 - Сера Белки, SO 4 - Фосфор PO 4 -

Классификация и номенклатура организмов в зависимости от источников углерода и энергии Источник углерода Источник энергии Химический Органические соединения СО 2 Световой Хемогетеротрофы Фотогетеротрофы (высшие животные и (некоторые бактерии, простейшие, грибы и ряд водорослейбольшинство эукариот) бактерий) Хемоаутотрофы (некоторые бактерии) Фотоаутотрофы (высшие растения, водорослиэукариоты, синезеленые водоросли и некоторые бактерии)

Ты мой хозяин! Я прорываюсь вверх с ваших ног к горлу, где вы проглатываете меня. Я живу и расту, и мои зубы прогрызли ваш кишечник! Ancylostoma duodenale