Uso práctico de bacterias en la producción de alimentos. ¿Dónde y cómo la gente usa las bacterias?

Introducción

La biotecnología moderna se basa en los logros de las ciencias naturales, la ingeniería, la tecnología, la bioquímica, la microbiología, la biología molecular y la genética. Los métodos biológicos se utilizan para combatir la contaminación ambiental y las plagas de organismos vegetales y animales. Los logros de la biotecnología también incluyen el uso de enzimas inmovilizadas, la producción de vacunas sintéticas y el uso de tecnología celular en el mejoramiento.

Las bacterias, hongos, algas, líquenes, virus y protozoos desempeñan un papel importante en la vida humana. Desde la antigüedad, la gente los ha utilizado en los procesos de horneado de pan, elaboración de vino y cerveza, y en diversas industrias.

Los microorganismos ayudan a los humanos en la producción de nutrientes proteicos y biogás eficaces. Se utilizan cuando se aplican métodos biotécnicos de purificación de aire y aguas residuales, cuando se utilizan métodos biológicos para exterminar plagas agrícolas, cuando se obtienen medicamentos y cuando se destruyen materiales de desecho.

El objetivo principal de este trabajo es estudiar métodos y condiciones para el cultivo de microorganismos.

· Familiarizarse con las áreas de aplicación de los microorganismos.

· Estudiar la morfología y fisiología de los microorganismos.

· Estudiar los principales tipos y composición de medios nutritivos.

· Dar el concepto y familiarizarse con el biorreactor.

· Revelar los métodos básicos de cultivo de microorganismos.

Morfología y fisiología de los microorganismos.

Morfología

Clasificación de microorganismos.

bacterias

Las bacterias son microorganismos procarióticos unicelulares. Su tamaño se mide en micrómetros (μm). Hay tres formas principales: bacterias esféricas: cocos, en forma de bastón y convolutas.

cocos(Griego kokkos - grano) tienen una forma esférica o ligeramente alargada. Se diferencian entre sí según cómo se ubican después de la división. Los cocos ubicados individualmente son micrococos y los cocos ubicados en pares son diplococos. Los estreptococos se dividen en un plano y después de la división no divergen, formando cadenas (del griego streptos - cadena). Los tetracocos forman combinaciones de cuatro cocos como resultado de la división en dos planos mutuamente perpendiculares, las sarcinas (lat. sarcio - unir) se forman por división en tres planos mutuamente perpendiculares y parecen grupos de 8 a 16 cocos. Como resultado de la división aleatoria, los estafilococos forman racimos que se asemejan a un racimo de uvas (del griego staphyle, racimo de uvas).

En forma de varilla Las bacterias (bacterias griegas - palo) capaces de formar esporas se denominan bacilos si la espora no es más ancha que el palo mismo, y clostridios, si el diámetro de la espora excede el diámetro del palo. Las bacterias en forma de bastón, a diferencia de los cocos, son diversas en tamaño, forma y disposición de las células: bacterias cortas (1-5 µm), gruesas, con extremos redondeados, del grupo intestinal; bacilos tuberculosos delgados y ligeramente curvados; varillas delgadas de difteria ubicadas en ángulo; bacilos de ántrax grandes (3-8 micrones) con extremos "cortados" que forman largas cadenas: estreptobacilos.

A rizado Las formas de bacterias incluyen vibrios, que tienen una forma de coma ligeramente curvada (Vibrio cholera) y espirilla, que consta de varios rizos. Las formas enrevesadas también incluyen Campylobacter, que bajo el microscopio parece las alas de una gaviota voladora.

Estructura de una célula bacteriana.

Los elementos estructurales de una célula bacteriana se pueden dividir en:

una constante elementos estructurales- están presentes en todo tipo de bacterias, durante toda la vida de las bacterias; esta es la pared celular, la membrana citoplasmática, el citoplasma, el nucleoide;

B) elementos estructurales inestables que no todo tipo de bacterias son capaces de formar, y aquellas bacterias que los forman pueden perderlos y adquirirlos nuevamente dependiendo de las condiciones de existencia. Estos son la cápsula, inclusiones, pili, esporas, flagelos.

Arroz. 1.1. Estructura celular bacteriana

Pared celular cubre toda la superficie de la célula. Las bacterias grampositivas tienen una pared celular más gruesa: hasta un 90% es un compuesto polimérico de peptidoglicano asociado con ácidos teicoicos y una capa de proteína. En las bacterias gramnegativas, la pared celular es más delgada, pero de composición más compleja: consta de una capa delgada de peptidoglicano, lipopolisacáridos y proteínas; está cubierto con una membrana exterior.

Funciones de la pared celulares eso:

Es una barrera osmótica

Determina la forma de la célula bacteriana.

Protege la célula de las influencias ambientales,

Lleva una variedad de receptores que facilitan la unión de fagos, colicinas, así como varios compuestos químicos,

A través de la pared celular, los nutrientes ingresan a la célula y se liberan productos metabólicos,

El antígeno O se localiza en la pared celular y a él se asocia la endotoxina (lípido A) de las bacterias.

Membrana citoplasmática

Adyacente a la pared celular bacteriana. membrana citoplasmática , cuya estructura es similar a las membranas de los eucariotas ( Consiste en una bicapa lipídica., principalmente fosfolípidos con proteínas integrales y de superficie incorporadas). ella proporciona:

Permeabilidad selectiva y transporte de sustancias solubles al interior de la célula.

Transporte de electrones y fosforilación oxidativa.

Aislamiento de exoenzimas hidrolíticas, biosíntesis de diversos polímeros.

Los límites de la membrana citoplasmática citoplasma bacteriano , que representa estructura granular. Localizado en el citoplasma ribosomas y bacteriano nucleoide, también puede contener inclusiones y plásmidos(ADN extracromosómico). Además de las estructuras obligatorias, las células bacterianas pueden tener esporas.

Citoplasma- El contenido interno gelatinoso de la célula bacteriana está impregnado de estructuras de membrana que crean un sistema rígido. El citoplasma contiene ribosomas (en los que se lleva a cabo la biosíntesis de proteínas), enzimas, aminoácidos, proteínas y ácidos ribonucleicos.

nucleoide- Se trata de un cromosoma bacteriano, una doble hebra de ADN, cerrada en un anillo, asociada al mesosoma. A diferencia del núcleo de los eucariotas, la cadena de ADN se encuentra libremente en el citoplasma y no tiene membrana nuclear, nucléolo ni proteínas histonas. La cadena de ADN es muchas veces más larga que la propia bacteria (por ejemplo, coli longitud del cromosoma superior a 1 mm).

Además del nucleoide, el citoplasma puede contener factores hereditarios extracromosómicos llamados plásmidos. Son hebras circulares cortas de ADN unidas a mesosomas.

Inclusiones Están contenidos en el citoplasma de algunas bacterias en forma de granos que pueden detectarse mediante microscopía. Básicamente se trata de un aporte de nutrientes.

Bebió(Latín pili - pelos) de lo contrario cilios, fimbrias, fimbrias, vellosidades - procesos cortos en forma de hilos en la superficie de las bacterias.

Flagelos. Muchos tipos de bacterias son capaces de desplazarse gracias a la presencia de flagelos. De las bacterias patógenas, solo entre los bastoncillos y las formas convolutas hay especies móviles. Los flagelos son finos hilos elásticos, cuya longitud en algunas especies es varias veces mayor que la longitud del cuerpo de la propia bacteria.

El número y ubicación de los flagelos es una especie característica característica de las bacterias. Se distinguen las bacterias: monotrics, con un flagelo al final del cuerpo, lophotrichs, con un haz de flagelos al final, anfitrichs, que tienen flagelos en ambos extremos, y peritrichs, en las que los flagelos se encuentran en toda la superficie de el cuerpo. Los monotricos incluyen Vibrio cholerae, los peritricos incluyen Salmonella tifoidea.

Cápsula- la capa mucosa externa que tienen muchas bacterias. En algunas especies es tan fino que sólo se puede detectar con un microscopio electrónico: se trata de una microcápsula. En otros tipos de bacterias, la cápsula está bien definida y es visible en un microscopio óptico convencional: se trata de una macrocápsula.

Micoplasmas

Los micoplasmas son procariotas, sus tamaños son de 125 a 200 nm. Estos son los microbios celulares más pequeños, su tamaño se acerca al límite de resolución de un microscopio óptico. Carecen de pared celular. La ausencia de pared celular se asocia con los rasgos característicos de los micoplasmas. No tienen una forma constante, por lo que se encuentran formas esféricas, ovaladas y filiformes.

Rickettsia

Clamidia

actinomicetos

Los actinomicetos son microorganismos unicelulares que pertenecen a los procariotas. Sus células tienen la misma estructura que las bacterias: una pared celular que contiene peptidoglicano, una membrana citoplasmática; el citoplasma contiene el nucleoide, los ribosomas, los mesosomas y las inclusiones intracelulares. Por tanto, los actinomicetos patógenos son sensibles a los fármacos antibacterianos. Al mismo tiempo, tienen una forma de hilos ramificados y entrelazados similares a los hongos, y algunos actinomicetos pertenecientes a la familia Strentomycetes se reproducen mediante esporas. Otras familias de actinomicetos se reproducen por fragmentación, es decir, desintegración de filamentos en fragmentos separados.

Los actinomicetos están muy extendidos en el medio ambiente, especialmente en el suelo, y participan en el ciclo de sustancias en la naturaleza. Entre los actinomicetos se encuentran los productores de antibióticos, vitaminas y hormonas. La mayoría de los antibióticos utilizados actualmente son producidos por actinomicetos. Estos son estreptomicina, tetraciclina y otros.

Espiroquetas.

Las espiroquetas son procariotas. Tienen características comunes tanto a bacterias como a microorganismos protozoarios. Se trata de microbios unicelulares, con forma de células largas, delgadas y curvadas en espiral, capaces de moverse activamente. En condiciones desfavorables, algunos de ellos pueden convertirse en quistes.

Los estudios con microscopio electrónico permitieron establecer la estructura de las células espiroquetas. Son cilindros citoplasmáticos rodeados por una membrana citoplasmática y una pared celular que contiene peptidoglicano. El citoplasma contiene el nucleoide, los ribosomas, los mesosomas y las inclusiones.

Debajo de la membrana citoplasmática hay fibrillas que proporcionan varios movimientos de espiroquetas: traslación, rotación y flexión.

Representantes patógenos de las espiroquetas: Treponema pallidum - causa sífilis, Borrelia recurrentis - fiebre recurrente, Borrelia burgdorferi - enfermedad de Lyme, Leptospira interrogans - leptospirosis.

Hongos

Los hongos (hongos, micetos) son eucariotas, plantas inferiores, carecen de clorofila, y por tanto no sintetizan compuestos orgánicos de carbono, es decir, son heterótrofos, tienen un núcleo diferenciado y están cubiertos por una capa que contiene quitina. A diferencia de las bacterias, los hongos no tienen peptidoglicano en su caparazón, por lo que son insensibles a las penicilinas. El citoplasma de los hongos se caracteriza por la presencia de una gran cantidad de diversas inclusiones y vacuolas.

Entre los hongos microscópicos (micromicetos) existen microorganismos unicelulares y multicelulares que difieren en morfología y métodos de reproducción. Los hongos se caracterizan por una variedad de métodos de reproducción: división, fragmentación, gemación y formación de esporas, asexuales y sexuales.

En los estudios microbiológicos se encuentran con mayor frecuencia mohos, levaduras y representantes del grupo de los llamados hongos imperfectos.

Moho Forman un micelio típico que se extiende a lo largo del sustrato nutritivo. Las ramas aéreas se elevan desde el micelio y terminan en cuerpos fructíferos de diversas formas que transportan esporas.

Los mohos mucor o capitados (Mucor) son hongos unicelulares con un cuerpo fructífero esférico lleno de endosporas.

Los mohos del género Aspergillus son hongos multicelulares con un cuerpo fructífero que, bajo microscopía, se asemeja a la punta de una regadera que rocía chorros de agua; de ahí el nombre de "moho de riego". Algunas especies de Aspergillus se utilizan industrialmente para producir ácido cítrico y otras sustancias. Hay especies que causan enfermedades de la piel y los pulmones en humanos: la aspergilosis.

Los mohos del género Penicillum, o racimos, son hongos multicelulares con un cuerpo fructífero en forma de cepillo. El primer antibiótico, la penicilina, se obtuvo de ciertos tipos de moho verde. Entre los penicilliums existen especies patógenas para el ser humano que provocan peniciliosis.

Diferentes tipos Los mohos pueden provocar el deterioro de productos alimenticios, medicamentos y productos biológicos.

Levadura: los hongos de levadura (Saccharomycetes, Blastomicetes) tienen la forma de células redondas u ovaladas, muchas veces más grandes que las bacterias. El tamaño medio de las células de levadura es aproximadamente igual al diámetro de un glóbulo rojo (7-10 micrones).

Virus

Virus- (lat. veneno de virus): los microorganismos más pequeños que no tienen una estructura celular, un sistema de síntesis de proteínas y son capaces de reproducirse solo en las células de formas de vida altamente organizadas. Están muy extendidos en la naturaleza y afectan a animales, plantas y otros microorganismos.

La partícula viral madura, conocida como virión, está formada por ácido nucleico, material genético (ADN o ARN) que transporta información sobre varios tipos de proteínas necesarias para la formación de un nuevo virus, cubierto por una capa proteica protectora, la cápside. La cápside está formada por subunidades proteicas idénticas llamadas capsómeros. Los virus también pueden tener una envoltura lipídica sobre una cápside ( supercápside), formado a partir de la membrana de la célula huésped. La cápside está formada por proteínas codificadas por el genoma viral y su forma es la base de la clasificación de los virus según característica morfológica. Los virus complejos también codifican proteínas especiales que ayudan en el ensamblaje de la cápside. Los complejos de proteínas y ácidos nucleicos se conocen como nucleoproteínas, y el complejo de proteínas de la cápside viral con ácido nucleico viral se llama nucleocápside.

Arroz. 1.4. Estructura esquemática del virus: 1 - núcleo (ARN monocatenario); 2 - cubierta proteica (cápside); 3 - membrana lipoproteica adicional; 4 - Capsómeros (partes estructurales de la Cápside).

Fisiología de los microorganismos.

La fisiología de los microorganismos estudia la actividad vital de las células microbianas, los procesos de su nutrición, respiración, crecimiento, reproducción y patrones de interacción con el medio ambiente.

Metabolismo

Metabolismo– un conjunto de procesos bioquímicos destinados a obtener energía y reproducir material celular.

Características del metabolismo en bacterias:

1) variedad de sustratos utilizados;

2) intensidad de los procesos metabólicos;

4) el predominio de los procesos de desintegración sobre los procesos de síntesis;

5) la presencia de exo y endoenzimas del metabolismo.

Metabolismo Consta de dos procesos interrelacionados: catabolismo y anabolismo.

catabolismo(metabolismo energético) es el proceso de descomposición de moléculas grandes en otras más simples, como resultado de lo cual se libera energía, que se acumula en forma de ATP:

a) respirar;

b) fermentación.

Anabolismo(metabolismo constructivo) – asegura la síntesis de macromoléculas a partir de las cuales se construye la célula:

a) anabolismo (con gasto de energía);

b) catabolismo (con liberación de energía);

En este caso se utiliza la energía obtenida en el proceso de catabolismo. El metabolismo bacteriano se caracteriza por una alta tasa de proceso y una rápida adaptación a las condiciones ambientales cambiantes.

En una célula microbiana, las enzimas son catalizadores biológicos. Por estructura se distinguen:

1) enzimas simples (proteínas);

2) complejo; constan de partes proteicas (centro activo) y no proteicas; necesaria para la activación enzimática.

Según el lugar de actuación distinguen:

1) exoenzimas (actúan fuera de la célula; participan en la descomposición de moléculas grandes que no pueden penetrar dentro de la célula bacteriana; característica de las bacterias grampositivas);

2) endoenzimas (actúan en la propia célula, asegurando la síntesis y degradación de diversas sustancias).

Dependiendo de las reacciones químicas que catalizan, todas las enzimas se dividen en seis clases:

1) oxidorreductasas (catalizan reacciones redox entre dos sustratos);

2) transferasas (realizan transferencia intermolecular de grupos químicos);

3) hidrolasas (realizan la escisión hidrolítica de enlaces intramoleculares);

4) liasas (unen grupos químicos a dos enlaces y también realizan reacciones inversas);

5) isomerasas (realizan procesos de isomerización, aseguran la conversión interna con la formación de varios isómeros);

6) ligasas o sintetasas (conectan dos moléculas, lo que resulta en la escisión de los enlaces pirofosfato en la molécula de ATP).

Nutrición

La nutrición se refiere a los procesos de entrada y salida de nutrientes dentro y fuera de las células. La nutrición asegura principalmente la reproducción y el metabolismo celular.

Varias sustancias orgánicas e inorgánicas ingresan a la célula bacteriana durante la nutrición. Las bacterias no tienen órganos nutricionales especiales. Las sustancias penetran en toda la superficie de la célula en forma de pequeñas moléculas. Esta forma de comer se llama holofítico. Una condición necesaria para el paso de los nutrientes a la célula es su solubilidad en agua y su pequeño valor (es decir, las proteínas deben hidrolizarse a aminoácidos, los carbohidratos a di o monosacáridos, etc.).

El principal regulador de la entrada de sustancias a la célula bacteriana es la membrana citoplasmática. Hay cuatro mecanismos principales de entrada de sustancias:

-Difusión pasiva- según un gradiente de concentración, de gran consumo energético, sin especificidad de sustrato;

- difusión facilitada- a lo largo de un gradiente de concentración, específico del sustrato, intensivo en energía, realizado con la participación de proteínas especializadas permease;

- transporte activo contra un gradiente de concentración, sustancias específicas de sustrato (proteínas de unión especiales en complejo con permeasas), que consumen energía (debido al ATP), ingresan a la célula sin cambios químicos;

- translocación (transferencia grupal) - contra un gradiente de concentración, utilizando el sistema de fosfotransferasa, las sustancias que consumen energía (principalmente azúcares) ingresan a la célula en forma forforilada.

Elementos químicos básicos - organógenos. Necesario para la síntesis de compuestos orgánicos: carbono, nitrógeno, hidrógeno, oxígeno.

Tipos de comida. Una variedad de dietas contribuyen a la propagación generalizada de bacterias. Los microbios necesitan carbono, oxígeno, nitrógeno, hidrógeno, azufre, fósforo y otros elementos (organógenos).

Según la fuente de carbono, las bacterias se dividen en:

1) autótrofos (use sustancias inorgánicas - CO2);

2) heterótrofos;

3) metatrofos (usar sustancias orgánicas naturaleza inanimada);

4) paratrofos (utilizan sustancias orgánicas de la naturaleza viva).

Los procesos de nutrición deben satisfacer las necesidades energéticas de la célula bacteriana.

Según las fuentes de energía, los microorganismos se dividen en:

1) fotótrofos (capaces de usar energía solar);

2) quimiotrofos (obtienen energía mediante reacciones redox);

3) quimiolitotrofos (utilizan compuestos inorgánicos);

4) quimioorganotrofos (utilizan sustancias orgánicas).

Entre las bacterias se encuentran:

1) prototrofos (capaces de sintetizar ellos mismos las sustancias necesarias a partir de sustancias poco organizadas);

2) auxótrofos (son mutantes de protótrofos que han perdido genes; son responsables de la síntesis de ciertas sustancias: vitaminas, aminoácidos y, por lo tanto, requieren estas sustancias en forma terminada).

Los microorganismos asimilan los nutrientes en forma de pequeñas moléculas, por lo que las proteínas, los polisacáridos y otros biopolímeros pueden servir como fuentes de nutrición solo después de que las exoenzimas los descompongan en compuestos más simples.

Respiración de microorganismos.

Los microorganismos obtienen energía a través de la respiración. La respiración es el proceso biológico de transferir electrones a través de la cadena respiratoria desde los donantes a los aceptores con la formación de ATP. Dependiendo de cuál sea el aceptor final de electrones, existen respiración aeróbica y anaeróbica. En la respiración aeróbica, el aceptor final de electrones es el oxígeno molecular (O 2), en la respiración anaeróbica, el oxígeno unido (-NO 3, =SO 4, =SO 3).

Respiración aeróbica donante de hidrógeno H 2 O

Respiración anaerobica

Oxidación de nitratos de NO 3

(anaerobios facultativos) donante de hidrógeno N 2

Oxidación por sulfato de SO 4

(anaerobios obligados) donante de hidrógeno H 2 S

Según el tipo de respiración, se distinguen cuatro grupos de microorganismos.

1.Obligar(estricto) aerobios. Necesitan oxígeno molecular (atmosférico) para respirar.

2.Microaerófilos requieren una concentración reducida (presión parcial baja) de oxígeno libre. Para crear estas condiciones, normalmente se añade CO2 a la mezcla de gases para el cultivo, por ejemplo hasta una concentración del 10 por ciento.

3.Anaerobios facultativos Puede consumir glucosa y reproducirse en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. Entre ellos se encuentran microorganismos que son tolerantes a concentraciones relativamente altas (cercanas a las atmosféricas) de oxígeno molecular, es decir, aerotolerante,

así como microorganismos que son capaces, bajo determinadas condiciones, de pasar de la respiración anaeróbica a la aeróbica.

4.Anaerobios estrictos reproducirse sólo en condiciones anaeróbicas, es decir. en concentraciones muy bajas de oxígeno molecular, que en altas concentraciones es destructivo para ellos. Bioquímicamente, la respiración anaeróbica se produce según el tipo de procesos de fermentación; no se utiliza oxígeno molecular.

La respiración aeróbica es energéticamente más eficiente (se sintetiza más ATP).

En el proceso de respiración aeróbica, se forman productos de oxidación tóxicos (H 2 O 2 - peróxido de hidrógeno, -O 2 - radicales libres de oxígeno), de los cuales protegen enzimas específicas, principalmente catalasa, peroxidasa, peróxido dismutasa. Los anaerobios carecen de estas enzimas, al igual que Sistema de regulación del potencial redox (rH 2).

Crecimiento y reproducción de bacterias.

El crecimiento bacteriano es un aumento del tamaño de las células bacterianas sin aumentar el número de individuos de la población.

La reproducción de bacterias es un proceso que asegura un aumento en el número de individuos de una población. Las bacterias se caracterizan por una alta tasa de reproducción.

El crecimiento siempre precede a la reproducción. Las bacterias se reproducen por fisión binaria transversal, en la que se forman dos células hijas idénticas a partir de una célula madre.

El proceso de división celular bacteriana comienza con la replicación del ADN cromosómico. En el punto de unión del cromosoma a la membrana citoplasmática (punto replicador), actúa una proteína iniciadora, que hace que el anillo cromosómico se rompa y luego se produce la desspiralización de sus hilos. Los hilos se desenrollan y el segundo hilo se adhiere a la membrana citoplasmática en el punto pro-replicador, que es diametralmente opuesto al punto replicador. Gracias a las ADN polimerasas, se completa una copia exacta de cada hebra a lo largo de la matriz. La duplicación del material genético es una señal para duplicar el número de orgánulos. En los mesosomas septales se está construyendo un tabique que divide la célula por la mitad. El ADN bicatenario está helicizado, retorcido formando un anillo en el punto de unión a la membrana citoplasmática. Esta es una señal para que las células se dispersen a lo largo del tabique. Se forman dos individuos hijas.

La reproducción de las bacterias está determinada por el tiempo de generación. Este es el período durante el cual ocurre la división celular. La duración de la generación depende del tipo de bacteria, edad, composición del medio nutritivo, temperatura, etc.

Medios culturales

Para el cultivo de bacterias se utilizan medios nutritivos, que presentan una serie de requisitos.

1. Valor nutricional. Las bacterias deben contener todos los nutrientes necesarios.

2. Isotonicidad. Las bacterias deben contener un conjunto de sales para mantener la presión osmótica, una determinada concentración de cloruro de sodio.

3. pH (acidez) óptimo del ambiente. La acidez del ambiente asegura el funcionamiento de las enzimas bacterianas; para la mayoría de las bacterias es de 7,2 a 7,6.

4. Potencial electrónico óptimo, que indica el contenido de oxígeno disuelto en el medio. Debe ser alto para los aerobios y bajo para los anaerobios.

5. Transparencia (se ha observado crecimiento de bacterias, especialmente en medios líquidos).

6. Esterilidad (ausencia de otras bacterias).

Clasificación de los medios de cultivo.

1. Por origen:

1) natural (leche, gelatina, patatas, etc.);

2) artificial: medios preparados a partir de componentes naturales especialmente preparados (peptona, aminopéptido, extracto de levadura, etc.);

3) sintético: medios de composición conocida, preparados a partir de compuestos orgánicos e inorgánicos químicamente puros (sales, aminoácidos, carbohidratos, etc.).

2. Por composición:

1) simple: agar de extracto de carne, caldo de extracto de carne, agar Hottinger, etc.;

2) complejos: son simples con la adición de un componente nutricional adicional (sangre, agar chocolate): caldo de azúcar,

caldo de bilis, agar suero, agar yema-sal, medio Kitt-Tarozzi, medio Wilson-Blair, etc.

3. Por coherencia:

1) sólido (contiene entre 3 y 5% de agar-agar);

2) semilíquido (0,15-0,7% agar-agar);

3) líquido (no contiene agar-agar).

Agar- polisacárido de composición compleja procedente de algas marinas, principal endurecedor de medios densos (sólidos).

4. Según la finalidad del PS, se distinguen:

Diagnóstico diferencial

Electivo

Selectivo

Inhibitorio

Medios para mantener la cultura.

Acumulativo (saturación, enriquecimiento)

Preservativo

Pruebas.

Los medios de diagnóstico diferencial son medios complejos en los que los microorganismos de diferentes especies crecen de manera diferente, dependiendo de las propiedades bioquímicas del cultivo. Están diseñados para identificar especies de microorganismos y se utilizan ampliamente en bacteriología clínica e investigación genética.

Los PS selectivos, inhibidores y electivos están diseñados para cultivar un tipo de microorganismo estrictamente definido. Estos medios sirven para aislar bacterias de poblaciones mixtas y diferenciarlas de especies similares. A su composición se le añaden diversas sustancias que inhiben el crecimiento de algunas especies y no afectan el crecimiento de otras.

El medio puede hacerse selectivo debido al valor del pH. EN Últimamente Los agentes antimicrobianos, tales como antibióticos y otras sustancias quimioterapéuticas, se utilizan como sustancias que imparten un carácter selectivo a los medios.

Los PS selectivos han encontrado una amplia aplicación en el aislamiento de patógenos de infecciones intestinales. Al agregar malaquita o verde brillante, sales biliares (en particular ácido taurocólico de sodio), cantidades significativas de cloruro de sodio o sales de citrato, se suprime el crecimiento de Escherichia coli, pero no se altera el crecimiento de bacterias coliformes patógenas. Algunos medios electorales se preparan con antibióticos.

Los medios para el mantenimiento del cultivo están diseñados para que no contengan sustancias selectivas que puedan provocar variabilidad en el cultivo.

Los PS acumulativos (enriquecimiento, saturación) son medios en los que ciertos tipos de cultivos o grupos de cultivos crecen más rápido e intensamente que los que los acompañan. En el cultivo en estos medios no se suelen utilizar sustancias inhibidoras, sino que, por el contrario, se crean condiciones favorables para las especies específicas presentes en la mezcla. La base de los medios de acumulación son la bilis y sus sales, el tetrationato de sodio, diversos colorantes, sales de selenito, antibióticos, etc.

Se utilizan medios conservantes para la siembra inicial y el transporte del material de prueba.

También existen PS de control, que se utilizan para controlar la esterilidad y la contaminación bacteriana general de los antibióticos.

5. En función del conjunto de nutrientes se distinguen los siguientes:

Medios mínimos, que contienen sólo suficientes fuentes de alimento para el crecimiento;

Medios enriquecidos que contienen muchas sustancias adicionales.

6. Según la escala de uso, los PS se dividen en:

> producción (tecnológica);

> ambiente para investigación científica con uso limitado.

El PS industrial debe ser accesible, económico, cómodo de preparar y utilizar para el cultivo a gran escala. Los medios para la investigación científica suelen ser sintéticos y ricos en nutrientes.

Selección de materias primas para la construcción de medios nutritivos.

La calidad del PS está determinada en gran medida por la integridad de la composición de los sustratos nutritivos y las materias primas utilizadas para su preparación. La gran variedad de tipos de fuentes de materias primas plantea la difícil tarea de seleccionar las más prometedoras y adecuadas para construir PS de la calidad requerida. El papel decisivo en esta cuestión lo desempeñan, en primer lugar, los indicadores bioquímicos de la composición de las materias primas, de los que depende la elección del método y los modos de procesamiento para lograr el objetivo de obtener el producto más completo y uso efectivo los nutrientes que contiene.

Para obtener PS con propiedades especialmente valiosas se utilizan fuentes tradicionales de proteínas de origen animal, a saber carne bovinos (bovinos), caseína, pescado y sus productos. Los PS más desarrollados y utilizados son los basados en carne de vacuno.

Teniendo en cuenta la escasez de espadín del Caspio, que se utilizaba ampliamente en el pasado reciente, se empezaron a utilizar productos no alimentarios más baratos y accesibles de la industria pesquera para obtener las bases nutricionales del pescado: krill seco, desechos de procesamiento de carne de krill, abadejo fileteado y sus caviar demasiado maduro. La más extendida es la harina de pienso para peces (FFM), que cumple los requisitos de valor biológico, disponibilidad y estándar relativo.

Los PS a base de caseína, que contienen todos los componentes de la leche: grasas, lactosa, vitaminas, enzimas y sales, están bastante extendidos. Sin embargo, cabe señalar que debido al aumento de los precios de los productos lácteos, así como al aumento de la demanda de caseína en el mercado mundial, su uso es algo limitado.

A partir de fuentes no alimentarias de proteínas de origen animal, como materia prima para la construcción de PS completos, es necesario aislar la sangre de los animales sacrificados, que es rica en sustancias biológicamente activas y microelementos y contiene productos del metabolismo celular y tisular. .

Los hidrolizados de sangre de animales de granja se utilizan como sustitutos de peptona en medios nutritivos de diagnóstico diferencial.

Otros tipos de materias primas de origen animal que contienen proteínas que se pueden utilizar para la construcción de PS incluyen: placenta y bazo de ganado, concentrado de proteína seco, un producto del procesamiento de desechos de carne, recortes obtenidos del procesamiento del cuero, embriones de aves de corral, un desperdicio. de producción de vacunas, sucedáneos de la sangre con caducados, suero de cuajada, tejidos blandos de moluscos y pinnípedos.

Es prometedor utilizar cadáveres de animales peleteros procedentes de granjas peleteras, sangre de ganado obtenida en una planta procesadora de carne, leche desnatada y suero (residuos de lecherías).

En general, los PS preparados a partir de materias primas de origen animal tienen un alto contenido de componentes nutricionales básicos, son completos y equilibrados en su composición de aminoácidos y han sido bastante bien estudiados.

Entre los productos de origen vegetal, se pueden utilizar maíz, soja, guisantes, patatas, altramuces, etc. como sustrato proteico para el PS. Sin embargo, las materias primas agrícolas vegetales contienen proteínas, cuya composición desequilibrada depende de las condiciones de crecimiento de los cultivos. así como lípidos en mayores cantidades que los productos de origen animal.

Un amplio grupo lo forman los PS elaborados a partir de materias primas proteicas de origen microbiano (levaduras, bacterias, etc.). La composición de aminoácidos de los microorganismos que sirven como sustrato para la preparación de PS ha sido bien estudiada, y la biomasa de los microorganismos utilizados es completa en términos de composición nutricional y se caracteriza por un mayor contenido de lisina y treonina.

Diseñada por toda la linea PS de composición combinada a partir de sustratos proteicos de diversos orígenes. Estos incluyen medio de cultivo de levadura de caseína, medio de cultivo de levadura de carne, etc. La base de los PS más conocidos son los hidrolizados de caseína, carne de ganado y pescado (hasta un 80%).

La proporción de materias primas no alimentarias en la tecnología de construcción PS es sólo del 15% y deberá aumentarse en el futuro.

Las materias primas no alimentarias utilizadas para la obtención de una base nutricional (NB) deben cumplir ciertos requisitos, a saber:

^ completo (la composición cuantitativa y cualitativa de las materias primas debe satisfacer principalmente las necesidades nutricionales de los microorganismos y células para los cuales se desarrollan los PS);

^ accesible (tener una base de materias primas bastante extensa);

^ tecnológicamente avanzado (el costo de implementación en producción debe llevarse a cabo utilizando el equipo o la tecnología existente);

^ económico (los costos de introducir tecnología al cambiar a nuevas materias primas y procesarlas no deben exceder los estándares de costos para obtener el producto objetivo);

^ estándar (tiene una larga vida útil sin cambiar las propiedades fisicoquímicas y el valor nutricional)

Tabla periódica

Un sistema de cultivo por lotes es un sistema en el que, después de introducir bacterias (inoculación) en el medio nutritivo, no se añaden ni eliminan componentes excepto la fase gaseosa. De ello se deduce que un sistema periódico puede favorecer la reproducción celular durante un tiempo limitado, durante el cual la composición del medio nutritivo cambia de favorable (óptima) para su crecimiento a desfavorable, hasta el cese completo del crecimiento celular.

Métodos para determinar la actividad bioquímica total de la microflora del suelo.

Características de la organización celular microbiana.

El papel de los microorganismos en la naturaleza y la agricultura.

La amplia distribución de los microorganismos indica su enorme papel en la naturaleza. Con su participación, diversas sustancias orgánicas se descomponen en suelos y cuerpos de agua; determinan la circulación de sustancias y energía en la naturaleza; De sus actividades dependen la fertilidad del suelo, la formación de carbón, petróleo y muchos otros minerales. Los microorganismos participan en la erosión de las rocas y otros procesos naturales.

Muchos microorganismos se utilizan en la producción industrial y agrícola. Así, la panificación, la producción de productos lácteos fermentados, la vinificación, la producción de vitaminas, enzimas, proteínas alimentarias y forrajeras, ácidos orgánicos y muchas sustancias utilizadas en la agricultura, la industria y la medicina se basan en la actividad de diversos microorganismos. Es especialmente importante el uso de microorganismos en la producción agrícola y ganadera. De ellos dependen el enriquecimiento del suelo con nitrógeno, el control de plagas de cultivos con la ayuda de preparados microbianos, la preparación y almacenamiento adecuados de los piensos, la creación de proteínas alimentarias, antibióticos y sustancias de origen microbiano para la alimentación animal.

Los microorganismos tienen un efecto positivo en los procesos de descomposición de sustancias de origen no natural: xenobióticos, sintetizados artificialmente, que ingresan a los suelos y cuerpos de agua y los contaminan.

Junto con los microorganismos beneficiosos, existe un gran grupo de los llamados microorganismos patógenos o patógenos que causan diversas enfermedades en animales de granja, plantas, insectos y humanos. Como resultado de su actividad vital, surgen epidemias de enfermedades infecciosas en humanos y animales, lo que afecta el desarrollo de la economía y las fuerzas productivas de la sociedad.

Los datos científicos recientes no sólo han ampliado significativamente la comprensión de los microorganismos del suelo y los procesos que provocan en el medio ambiente, sino que también han permitido crear nuevos sectores en la industria y la producción agrícola. Por ejemplo, se han descubierto antibióticos secretados por microorganismos del suelo y se ha demostrado la posibilidad de su uso para el tratamiento de humanos, animales y plantas, así como para el almacenamiento de productos agrícolas. Se ha descubierto la capacidad de los microorganismos del suelo para formar sustancias biológicamente activas: vitaminas, aminoácidos, estimulantes del crecimiento de las plantas, sustancias de crecimiento, etc. Se han encontrado formas de utilizar la proteína de los microorganismos para alimentar a los animales de granja. Se han aislado preparados microbianos que mejoran el suministro de nitrógeno del aire al suelo.

El descubrimiento de nuevos métodos para obtener formas hereditariamente modificadas de microorganismos beneficiosos ha hecho posible un uso más amplio de microorganismos en la agricultura y producción industrial, así como en medicina. El desarrollo de la ingeniería genética o genética es especialmente prometedor. Sus logros aseguraron el desarrollo de la biotecnología, la aparición de microorganismos altamente productivos que sintetizan proteínas, enzimas, vitaminas, antibióticos, sustancias de crecimiento y otros productos necesarios para la cría de animales y la producción de cultivos.

La humanidad siempre ha estado en contacto con microorganismos, durante milenios, sin siquiera darse cuenta. Desde tiempos inmemoriales, la gente ha observado la fermentación de masas, preparaba bebidas alcohólicas, leches fermentadas, elaboraba quesos, transfería varias enfermedades, incluidos los epidémicos. La evidencia de esto último en los libros bíblicos es una indicación de una enfermedad generalizada (probablemente la peste) con recomendaciones de quemar cadáveres y realizar abluciones.

De acuerdo con la clasificación actualmente aceptada, los microorganismos según el tipo de nutrición se dividen en varios grupos en función de las fuentes de energía y el consumo de carbono. Así, existen fotótrofos, que utilizan la energía de la luz solar, y quimiotrofos, para los cuales diversas sustancias orgánicas e inorgánicas sirven como material energético.

Dependiendo de la forma en que los microorganismos reciben el carbono del medio ambiente, se dividen en dos grupos: autótrofos (“se alimentan a sí mismos”), que utilizan dióxido de carbono como única fuente de carbono, y heterótrofos (“se alimentan a expensas de otros”). , recibiendo carbono en la composición de compuestos orgánicos reducidos bastante complejos.

Así, según el método de obtención de energía y carbono, los microorganismos se pueden dividir en fotoautótrofos, fotoheterótrofos, quimioautótrofos y quimioheterótrofos. Dentro del grupo, dependiendo de la naturaleza del sustrato oxidado, llamado donante de electrones (donante H), a su vez, existen organótrofos que consumen energía durante la descomposición de sustancias orgánicas, y litotrofos (del griego lithos - piedra), que reciben energía a través de la oxidación de sustancias inorgánicas. Por lo tanto, dependiendo de la fuente de energía y el donante de electrones utilizados por los microorganismos, se debe distinguir entre fotoorganótrofos, fotolitotrofos, quimioorganótrofos y quimiolitotrofos. Así, existen ocho tipos posibles de nutrición.

Cada grupo de microorganismos tiene un tipo de nutrición específico. A continuación se muestra una descripción de los tipos de nutrición más comunes y una breve lista de los microorganismos que las llevan a cabo.

En la fototrofia, la fuente de energía es la luz solar. La fotolitoautotrofia es un tipo de nutrición característica de los microorganismos que utilizan la energía luminosa para sintetizar sustancias celulares a partir de C0 2 y compuestos inorgánicos (H 2 0, H 2 S, S°), es decir. realizando la fotosíntesis. Este grupo incluye cianobacterias, bacterias de azufre púrpura y bacterias de azufre verdes.

Las cianobacterias (orden Cyanobacteria1es), al igual que las plantas verdes, reducen fotoquímicamente el CO2 a materia orgánica utilizando hidrógeno del agua:

C0 2 + H 2 0 luz-› (CH 2 O) * + O 2

Las bacterias del azufre púrpura (familia Chromatiaceae) contienen bacterioclorofilas a y b, que determinan la capacidad de estos microorganismos para realizar la fotosíntesis, y varios pigmentos carotenoides.

Para restaurar el CO2 en materia orgánica, las bacterias de este grupo utilizan hidrógeno, que forma parte del H25. En este caso, los gránulos de azufre se acumulan en el citoplasma, que luego se oxida a ácido sulfúrico:

С0 2 + 2Н 2 S luz-› (СH 2 O) + Н 2 + 2S

3CO 2 + 2S + 5H 2 O luz-› 3 (CH 2 0) + 2H 2 S0 4

Las bacterias púrpuras del azufre suelen ser anaerobios obligados.

Las bacterias verdes del azufre (familia Chlorobiaceae) contienen bacterioclorofilas verdes y, en pequeñas cantidades, bacterioclorofila, así como diversos carotenoides. Al igual que las bacterias del azufre púrpura, son anaerobias estrictas y son capaces de oxidar sulfuro de hidrógeno, sulfuros y sulfitos durante la fotosíntesis, acumulando azufre, que en la mayoría de los casos se oxida a 50^"2.

La fotoorganoheterotrofia es un tipo de nutrición característica de los microorganismos que, además de la fotosíntesis, también pueden utilizar compuestos orgánicos simples para obtener energía. Este grupo incluye bacterias violetas sin azufre.

Las bacterias moradas sin azufre (familia Rhjdospirillaceae) contienen bacterioclorofilas a y b, así como varios carotenoides. No son capaces de oxidar el sulfuro de hidrógeno (H 2 S), acumular azufre y liberarlo al medio ambiente.

En la quimiotrofia, la fuente de energía son los compuestos orgánicos e inorgánicos. La quimiolitoautotrofia es un tipo de nutrición característica de los microorganismos que obtienen energía a partir de la oxidación de compuestos inorgánicos, como H 2, NH 4 +, N0 2 -, Fe 2+, H 2 S, S°, S03 2 -, S 2 03. 2- , CO, etc. El proceso de oxidación en sí se llama quimiosíntesis. El carbono para la construcción de todos los componentes de las células quimiolitoautótrofas se obtiene del dióxido de carbono.

La quimiosíntesis en microorganismos (bacterias férricas y bacterias nitrificantes) se descubrió en 1887-1890. El famoso microbiólogo ruso S.N. Vinogradsky. La quimiolitoautotrofia la llevan a cabo bacterias nitrificantes (oxidan el amoníaco o nitritos), bacterias del azufre (oxidan el sulfuro de hidrógeno, azufre elemental y algunos compuestos inorgánicos simples del azufre), bacterias que oxidan el hidrógeno a agua, bacterias del hierro capaces de oxidar compuestos de hierro divalentes, etc.

Una idea de la cantidad de energía que se obtiene durante los procesos de quimiolitoautotrofia provocados por estas bacterias la dan las siguientes reacciones:

NH3 + 11/2 0 2 - HN0 2 + H 2 0 + 2,8 10 5 J

HN0 2 + 1/2 0 2 - HN0 3 + 0,7 105J

H 2 S + 1/2 0 2 - S + H 2 0 + 1,7 10 5 J

S + 11/2 0 2 - H 2 S0 4 + 5,0 10 5 J

H 2 + 1/ 2 0 2 - H 2 0 + 2,3 10 5 J

2FeC0 3 + 1/2 0 2 + ZN 2 0 - 2Fe (OH) 3 + 2C0 2 + 1,7 10 5 J

La quimioorganoheterotrofia es un tipo de nutrición característica de los microorganismos que obtienen la energía y el carbono necesarios a partir de compuestos orgánicos. Entre estos microorganismos, muchos son especies aeróbicas y anaeróbicas que viven en suelos y otros sustratos.

Uso práctico bacterias en la producción de alimentos

Entre las bacterias, las bacterias del ácido láctico del género Lactobacilos, Estreptococos al recibir productos lácteos fermentados. Los cocos tienen una ronda, forma oval con un diámetro de 0,5-1,5 micras, dispuestas en pares o cadenas de diferentes longitudes. Los tamaños de bacterias tienen forma de bastón o están unidas en cadenas.

Estreptococo del ácido láctico estreptococo lactis tiene células conectadas en pares o cadenas cortas, coagula la leche en 10-12 horas, algunas razas forman el antibiótico nisina.

C 6 H 12 O 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

estreptococo cremoso S.cremoris forma largas cadenas a partir de células esféricas, formador de ácido inactivo, utilizado para fermentar la nata en la producción de crema agria.

bacilo acidófilo Lactobacillus acidophilus forman largas cadenas de células en forma de bastón; cuando se fermentan, acumulan hasta un 2,2% de ácido láctico y sustancias antibióticas que son activas contra los patógenos de las enfermedades intestinales. A partir de ellos se elaboran productos biológicos medicinales para la prevención y el tratamiento de enfermedades gastrointestinales de los animales de granja.

barras de ácido láctico L plantatum Tienen células unidas en pares o en cadenas. Agentes fermentativos durante la fermentación de hortalizas y ensilado de piensos. L. brevis fermentar azúcares al encurtir repollo y pepinos, formando ácidos, etanol, CO 2.

Bacilos gram+ del género, no móviles y sin esporas propionibacteria familias Propionibacterias– Los agentes causantes de la fermentación del ácido propiónico, provocan la conversión del azúcar o del ácido láctico y sus sales en ácido propiónico y acético.

3C6H12O6 →4CH3CH2COOH+2CH3COOH+2CO2 +2H2O

La fermentación del ácido propiónico es la base de la maduración de los quesos de cuajo. Algunos tipos de bacterias del ácido propiónico se utilizan para producir vitamina B12.

Bacterias formadoras de esporas de la familia. bacilóceas algo así como clostridio Son agentes causantes de la fermentación del ácido butírico, convirtiendo los azúcares en ácido butírico.

C6H12O6 → CH3(CH2)COOH+2CO2+2H2

Ácido butírico

Hábitats– suelo, sedimentos limosos de cuerpos de agua, acumulaciones de residuos orgánicos en descomposición, productos alimenticios.

Estos minerales se utilizan en la producción de ácido butírico, que tiene olor desagradable, a diferencia de sus transmisiones:

Éter metílico – aroma a manzana;

Etil - pera;

Amilo - piña.

Se utilizan como agentes aromatizantes.

Las bacterias del ácido butírico pueden provocar el deterioro de las materias primas y productos alimenticios: hinchamiento de los quesos, enranciamiento de la leche y la mantequilla, bombardeo de alimentos enlatados, muerte de patatas y verduras. El ácido butírico resultante da un fuerte sabor rancio y un fuerte olor desagradable.

bacterias del ácido acético – bacilos de Gram sin esporas con flagelos polares, pertenecen al género Gluconobacter (Acetomonas); formar ácido acético a partir de etanol

CH3CH2OH+O2 →CH3COOH+H2O

palos de tipos acetobacteria– peritricos, capaces de oxidar el ácido acético a CO 2 y H 2 O.

Las bacterias del ácido acético se caracterizan por una variabilidad de forma; en condiciones desfavorables toman la forma de filamentos largos y gruesos, a veces hinchados. Las bacterias del ácido acético están ampliamente distribuidas en la superficie de las plantas, sus frutos y en las verduras encurtidas.

El proceso de oxidación del etanol a ácido acético Es la base para la producción de vinagre. El desarrollo espontáneo de bacterias del ácido acético en el vino, la cerveza y el kvas provoca su deterioro: acidez y turbidez. Estas bacterias forman películas secas y arrugadas, islas o anillos cerca de las paredes del recipiente en la superficie de los líquidos.

Un tipo común de daño es La pudrición es el proceso de descomposición profunda de sustancias proteicas por parte de microorganismos. Los agentes causantes más activos de los procesos de putrefacción son las bacterias.

Palitos de heno y patatasBacillus subtilis - bacilo aeróbico gram+ formador de esporas. Las esporas son ovaladas y resistentes al calor. Las células son sensibles a un ambiente ácido y a un alto contenido de NaCl.

Género de bacteriaspseudomono – bastones móviles aeróbicos con flagelos polares, no forman esporas, gram-. Algunas especies sintetizan pigmentos, se llaman pseudomonas fluorescentes, algunas son resistentes al frío y provocan el deterioro de los productos proteicos en los refrigeradores. Patógenos de la bacteriosis de plantas cultivadas.

Bastones formadores de esporas del género. clostridio descompone las proteínas con la formación de grandes cantidades de gas NH 3, H 2 S, ácido, especialmente peligroso para los alimentos enlatados. La intoxicación alimentaria grave es causada por una toxina de grandes bacilos gram+ móviles clostridio botulínico. Las esporas dan la apariencia de una raqueta. La exotoxina de estas bacterias afecta los sistemas nervioso central y cardiovascular (signos: discapacidad visual, discapacidad del habla, parálisis, insuficiencia respiratoria).

Las bacterias nitrificantes, desnitrificantes y fijadoras de nitrógeno desempeñan un papel importante en la formación del suelo. Se trata principalmente de células que no forman esporas. Se cultivan en condiciones artificiales y aplicado en forma de fertilizantes para el suelo.

Las bacterias se utilizan en la producción de enzimas hidrolíticas y aminoácidos para la producción de alimentos.

Entre las bacterias, es especialmente necesario destacar los agentes causantes de infecciones alimentarias e intoxicaciones alimentarias.. Las infecciones transmitidas por alimentos son causadas por bacterias patógenas presentes en los alimentos y el agua. Infecciones intestinales – cólera – virión del cólera;

Las bacterias juegan un papel muy importante tanto en la biosfera como en la vida humana. Las bacterias participan en muchos procesos biológicos, especialmente en la circulación de sustancias en la naturaleza. Importancia para la biosfera:

© Muchas bacterias pueden fijar el nitrógeno atmosférico. Además, azotobacter, vive libre en el suelo, fija nitrógeno independientemente de las plantas y bacterias nódulos Muestran su actividad sólo en simbiosis con las raíces de plantas superiores (principalmente leguminosas). Gracias a estas bacterias, el suelo se enriquece con nitrógeno y aumenta la productividad de las plantas.

© Las bacterias no sólo son descomponedoras, sino también productoras (creadoras) de materia orgánica, que debe ser utilizada por otros organismos. Los compuestos formados como resultado de la actividad de bacterias de un tipo pueden servir como fuente de energía para bacterias de otro tipo.

Sin embargo, las bacterias regulan la composición gaseosa de la atmósfera.

Algunas sustancias formadas durante la vida de las bacterias también son importantes para los humanos. Su significado es el siguiente:

© Actualmente, las bacterias se utilizan activamente como productoras de muchos productos biológicamente. sustancias activas(antibióticos, aminoácidos, vitaminas, etc.) utilizados en medicina, veterinaria y ganadería;

© Sin la participación de bacterias, los procesos que ocurren durante el secado de las hojas de tabaco, la preparación del cuero para el curtido, la maceración de las fibras de lino y cáñamo son imposibles;

Un papel negativo lo desempeñan las bacterias patógenas que causan enfermedades en plantas, animales y humanos.

Muchas bacterias deterioran los alimentos y liberan sustancias tóxicas.

Bacterias, características y significado para los humanos.

Estructura

Las bacterias son organismos vivos muy pequeños. Sólo se pueden ver bajo un microscopio con un aumento muy alto. Todas las bacterias son unicelulares. Estructura interna Las células bacterianas no son como las células vegetales y animales. No tienen núcleo ni plastidios. La materia nuclear y los pigmentos están presentes, pero en estado "rociado". La forma es variada.

La célula bacteriana está cubierta por una capa densa especial: una pared celular que realiza funciones protectoras y de apoyo y también le da a la bacteria una forma característica y permanente. La pared celular de una bacteria se parece a la pared de una célula vegetal. Es permeable: a través de él, los nutrientes pasan libremente a la célula y los productos metabólicos salen al medio ambiente. A menudo, las bacterias producen una capa protectora adicional de moco encima de la pared celular: una cápsula. El grosor de la cápsula puede ser muchas veces mayor que el diámetro de la propia célula, pero también puede ser muy pequeño. La cápsula no es una parte esencial de la célula; se forma dependiendo de las condiciones en las que se encuentran las bacterias. Protege a las bacterias de la desecación.

En la superficie de algunas bacterias hay flagelos largos (uno, dos o muchos) o vellosidades cortas y delgadas. La longitud de los flagelos puede ser muchas veces mayor que el tamaño del cuerpo de la bacteria.

Las bacterias se mueven con la ayuda de flagelos y vellosidades.

Dentro de la célula bacteriana hay un citoplasma denso e inmóvil. Tiene una estructura en capas, no hay vacuolas, por lo que varias proteínas (enzimas) y nutrientes de reserva se encuentran en la sustancia del propio citoplasma. Las células bacterianas no tienen núcleo. Una sustancia que transporta información hereditaria se concentra en la parte central de su célula. Bacterias, - ácido nucleico - ADN. Pero esta sustancia no se transforma en núcleo.

La organización interna de una célula bacteriana es compleja y tiene características específicas. El citoplasma está separado de la pared celular por la membrana citoplasmática. En el citoplasma hay una sustancia principal, o matriz, ribosomas y una pequeña cantidad de estructuras de membrana que realizan una variedad de funciones (análogos de mitocondrias, retículo endoplásmico, aparato de Golgi). El citoplasma de las células bacterianas suele contener gránulos de diversas formas y tamaños. Los gránulos pueden estar compuestos de compuestos que sirven como fuente de energía y carbono. También se encuentran gotitas de grasa en la célula bacteriana.

Disputa educativa

Las esporas se forman dentro de la célula bacteriana. Durante el proceso de esporulación, la célula bacteriana sufre una serie de procesos bioquímicos. La cantidad de agua libre que contiene disminuye y la actividad enzimática disminuye. Esto asegura la resistencia de las esporas a condiciones ambientales desfavorables (alta temperatura, alta concentración de sal, secado, etc.). La esporulación es característica sólo de un pequeño grupo de bacterias. Las esporas son una etapa opcional en el ciclo de vida de las bacterias. La esporulación comienza solo con falta de nutrientes o acumulación de productos metabólicos. Las bacterias en forma de esporas pueden largo tiempo estar en reposo. Las esporas bacterianas pueden resistir una ebullición prolongada y una congelación muy prolongada. Cuando se presentan condiciones favorables, la espora germina y se vuelve viable. Las esporas bacterianas son una adaptación para sobrevivir en condiciones desfavorables. Las esporas bacterianas sirven para sobrevivir en condiciones desfavorables. Se forman a partir del interior del contenido celular. Al mismo tiempo, se forma una capa nueva y más densa alrededor de la espora. Las esporas pueden ser muy temperaturas bajas(hasta - 273 °C) y muy alta. Las esporas no mueren con agua hirviendo.

Nutrición

Muchas bacterias tienen clorofila y otros pigmentos. Realizan la fotosíntesis, al igual que las plantas (cianobacterias, bacterias moradas). Otras bacterias obtienen energía de sustancias inorgánicas: azufre, compuestos de hierro y otros, pero la fuente de carbono, como en la fotosíntesis, es el dióxido de carbono.

Reproducción

Las bacterias se reproducen dividiendo una célula en dos. Al alcanzar un cierto tamaño, la bacteria se divide en dos bacterias idénticas. Luego, cada uno de ellos comienza a alimentarse, crece, se divide, etc. Después del alargamiento de las células, se forma gradualmente un tabique transversal y luego las células hijas se separan; en muchas bacterias ciertas condiciones Las células permanecen conectadas después de la división. grupos característicos. En este caso, dependiendo de la dirección del plano de división y del número de divisiones, surgen diferentes formas. La reproducción por gemación ocurre como excepción en las bacterias.

En condiciones favorables, la división celular en muchas bacterias ocurre cada 20 a 30 minutos. Con una reproducción tan rápida, la descendencia de una bacteria en 5 días es capaz de formar una masa que puede llenar todos los mares y océanos. Un cálculo sencillo muestra que se pueden formar 72 generaciones (720.000.000.000.000.000.000 de células) por día. Si se convierte en peso: 4720 toneladas. Sin embargo, esto no sucede en la naturaleza, ya que la mayoría de las bacterias mueren rápidamente bajo la influencia de la luz solar, el secado, la falta de alimento, el calentamiento a 65-100ºC, como resultado de la lucha entre especies, etc.

El papel de las bacterias en la naturaleza. Distribución y ecología.

Las bacterias se distribuyen por todas partes: en los cuerpos de agua, el aire y el suelo. Hay menos en el aire (pero no en lugares concurridos). En las aguas de los ríos puede haber hasta 400.000 por 1 cm3, y en el suelo, hasta 1.000.000.000 por 1 g. Las bacterias tienen diferentes actitudes hacia el oxígeno: para algunas es necesario, para otras es destructivo. Para la mayoría de las bacterias las temperaturas más favorables son entre +4 y +40 °C. La luz solar directa mata muchas bacterias.

Las bacterias, que se encuentran en grandes cantidades (el número de sus especies llega a 2500), desempeñan un papel extremadamente importante en muchos procesos naturales. Junto con los hongos y los invertebrados del suelo, participan en los procesos de descomposición de los residuos vegetales (hojas que caen, ramas, etc.) en humus. La actividad de las bacterias saprofitas conduce a la formación de sales minerales que son absorbidas por las raíces de las plantas. Las bacterias nódulos que viven en los tejidos de las raíces de las polillas, así como algunas bacterias de vida libre, tienen una capacidad notable para asimilar el nitrógeno atmosférico, que es inaccesible para las plantas. Así, las bacterias participan en el ciclo de las sustancias en la naturaleza.

Microflora del suelo. La cantidad de bacterias en el suelo es extremadamente grande: cientos de millones y miles de millones de individuos por gramo. Hay muchos más en el suelo que en el agua y el aire. El número total de bacterias en el suelo cambia. La cantidad de bacterias depende del tipo de suelo, su condición y la profundidad de las capas. En la superficie de las partículas del suelo, los microorganismos se ubican en pequeñas microcolonias (de 20 a 100 células cada una). A menudo se desarrollan en el espesor de coágulos de materia orgánica, en raíces de plantas vivas y moribundas, en capilares finos y en el interior de grumos. La microflora del suelo es muy diversa. Aquí existen diferentes grupos fisiológicos de bacterias: bacterias de putrefacción, bacterias nitrificantes, bacterias fijadoras de nitrógeno, bacterias del azufre, etc. entre ellas se encuentran las aerobias y anaerobias, las formas esporadas y no esporadas. La microflora es uno de los factores en la formación del suelo. El área de desarrollo de microorganismos en el suelo es la zona adyacente a las raíces de las plantas vivas. Se llama rizosfera y el conjunto de microorganismos que contiene se llama microflora de rizosfera.

Microflora de cuerpos de agua. El agua es un entorno natural donde los microorganismos se desarrollan en gran número. La mayor parte de ellos ingresa al agua desde el suelo. Un factor que determina la cantidad de bacterias en el agua y la presencia de nutrientes en ella. Las aguas más limpias provienen de pozos y manantiales artesianos. Los embalses y ríos abiertos son muy ricos en bacterias. La mayor cantidad de bacterias se encuentra en las capas superficiales del agua, más cercanas a la costa. A medida que se aleja de la orilla y aumenta la profundidad, la cantidad de bacterias disminuye. El agua limpia contiene entre 100 y 200 bacterias por ml y el agua contaminada, entre 100 y 300 mil o más. Hay muchas bacterias en el lodo del fondo, especialmente en la capa superficial, donde las bacterias forman una película. Esta película contiene muchas bacterias de azufre y hierro, que oxidan el sulfuro de hidrógeno a ácido sulfúrico y evitan así la muerte de los peces. Hay más formas que contienen esporas en el limo, mientras que en el agua predominan las formas que no contienen esporas. En términos de composición de especies, la microflora del agua es similar a la microflora del suelo, pero también existen formas específicas. Al destruir diversos desechos que caen al agua, los microorganismos llevan a cabo gradualmente la llamada depuración biológica del agua.

Microflora del aire. La microflora del aire es menos numerosa que la microflora del suelo y el agua. Las bacterias se elevan al aire junto con el polvo, pueden permanecer allí durante algún tiempo y luego asentarse en la superficie de la tierra y morir por falta de nutrición o bajo la influencia de los rayos ultravioleta. La cantidad de microorganismos en el aire depende de la zona geográfica, el terreno, la época del año, la contaminación del polvo, etc. cada mota de polvo es portador de microorganismos. La mayoría de las bacterias están en el aire de arriba. empresas industriales. El aire en las zonas rurales es más limpio. El aire más limpio se encuentra en los bosques, las montañas y las zonas nevadas. Las capas superiores de aire contienen menos microbios. La microflora del aire contiene muchas bacterias pigmentadas y portadoras de esporas, que son más resistentes que otras a los rayos ultravioleta.

Microflora del cuerpo humano. El cuerpo humano, incluso uno completamente sano, es siempre portador de microflora. Cuando el cuerpo humano entra en contacto con el aire y el suelo, diversos microorganismos, incluidos los patógenos (bacilos del tétanos, gangrena gaseosa, etc.), se depositan en la ropa y la piel. Las partes expuestas son las que tienen más probabilidades de contaminarse. cuerpo humano. En las manos se encuentran E. coli y estafilococos. Hay más de 100 tipos de microbios en la cavidad bucal. La boca, con su temperatura, humedad y residuos de nutrientes, es un entorno excelente para el desarrollo de microorganismos. El estómago tiene una reacción ácida, por lo que la mayoría de los microorganismos que contiene mueren. A partir del intestino delgado, la reacción se vuelve alcalina, es decir favorable para los microbios. La microflora del intestino grueso es muy diversa. Cada adulto excreta diariamente alrededor de 18 mil millones de bacterias en los excrementos, es decir. hay más individuos que personas en el mundo. Órganos internos Las personas que no están conectadas con el entorno externo (cerebro, corazón, hígado, vejiga, etc.) suelen estar libres de microbios. Los microbios ingresan a estos órganos solo durante la enfermedad.

La importancia de las bacterias en la vida humana.

Los procesos de fermentación son de gran importancia; Esto es lo que generalmente se llama descomposición de los carbohidratos. Entonces, como resultado de la fermentación, la leche se convierte en kéfir y otros productos; El ensilaje de piensos también es fermentación. La fermentación también ocurre en el intestino humano. Sin las bacterias adecuadas (por ejemplo, E. coli), los intestinos no pueden funcionar normalmente. La descomposición, que es útil en la naturaleza, es extremadamente indeseable en la vida cotidiana (por ejemplo, deterioro de los productos cárnicos). La fermentación (por ejemplo, agriar la leche) no siempre es beneficiosa. Para evitar que los alimentos se echen a perder, se salan, se secan, se enlatan y se guardan en refrigeradores. Esto reduce la actividad de las bacterias.

Bacteria patogénica

Las esporas de las bacterias, a diferencia de las esporas de los hongos, no sirven para la reproducción, pero Servir como adaptación para soportar condiciones desfavorables.. Cada bacteria se desarrolla en una sola espora. Cuando las condiciones ambientales se vuelven adecuadas, la espora vuelve a convertirse en una bacteria con un metabolismo normal.

En estado de esporas, muchas bacterias pueden sobrevivir a temperaturas críticas (desde ebullición hasta temperaturas bajo cero) y seguir siendo viables durante cientos de años.

Cuando se forman esporas bacterianas, el volumen del citoplasma disminuye debido a la pérdida de agua. La espora resultante suele ser más pequeña y ligera que la propia bacteria.

Las esporas son transportadas fácilmente por el viento, por lo que su formación puede considerarse no sólo mecanismo de defensa, sino también por el método de liquidación.

Las esporas en los hongos también sirven para la dispersión, pero aquí su función principal es la reproducción, lo que no ocurre en los procariotas.

Las disputas pueden surgir de diferentes maneras. Muy a menudo se forman las llamadas endosporas. En este caso, la membrana celular se sangra hacia adentro, el citoplasma con su contenido pasa allí y el resto de la bacteria se convierte en una capa protectora, que es externa y adentro encerrado en una membrana celular.

Todo el mundo sabe que las bacterias son los habitantes más antiguos del planeta Tierra. Aparecieron, según datos científicos, hace tres o cuatro mil millones de años. Y por mucho tiempo eran los únicos y legítimos amos de la Tierra. Podemos decir que todo empezó con las bacterias. En términos generales, la ascendencia de cada uno se remonta a ellos. Por tanto, el papel de las bacterias en la vida humana y la naturaleza (su formación) es muy importante.

Oda a las bacterias

Su estructura es muy primitiva: la mayoría de ellos son organismos unicelulares que, obviamente, han cambiado poco durante tanto tiempo. No tienen pretensiones y pueden sobrevivir en condiciones extremas para otros organismos (calentamiento hasta 90 grados, congelación, atmósfera enrarecida, el océano más profundo). Viven en todas partes: en el agua, en el suelo, bajo tierra, en el aire y dentro de otros organismos vivos. Y en un gramo de suelo, por ejemplo, se pueden encontrar cientos de millones de bacterias. Criaturas verdaderamente casi ideales que existen a nuestro lado. El papel de las bacterias en la vida humana y la naturaleza es excelente.

Fabricantes de oxígeno

¿Sabías que, muy probablemente, sin la existencia de estos pequeños organismos, simplemente nos asfixiaríamos? Porque ellas (principalmente cianobacterias, capaces de liberar oxígeno como resultado de la fotosíntesis), debido a su gran número, producen una gran cantidad de oxígeno que ingresa a la atmósfera. Esto adquiere especial relevancia en relación con la tala de bosques que son de importancia estratégica para toda la Tierra. Y algunas otras bacterias producen dióxido de carbono, que es necesario para la respiración de las plantas. Pero el papel de las bacterias en la vida humana y en la naturaleza no se limita a esto. Hay varios “tipos de actividad” más para los cuales se pueden administrar bacterias de manera segura

Ordenanzas

En la naturaleza, una de las funciones de las bacterias es sanitaria. Comen células y organismos muertos y se deshacen de cosas innecesarias. Resulta que las bacterias actúan como una especie de conserjes de toda la vida en el planeta. En ciencia, este fenómeno se llama saprotrofia.

Ciclo de sustancias

Y otro papel importante es la participación a escala planetaria. En la naturaleza, todas las sustancias pasan de un organismo a otro. A veces están en la atmósfera, a veces en el suelo, sustentando un ciclo a gran escala. Sin bacterias, estos componentes podrían concentrarse en algún lugar y los grandes ciclos se interrumpirían. Esto sucede, por ejemplo, con una sustancia como el nitrógeno.

Productos de ácido láctico

La leche existe desde hace mucho tiempo. conocido por la gente producto. Pero su almacenamiento a largo plazo sólo ha sido posible recientemente gracias a la invención de métodos de conservación y unidades de refrigeración. Y desde los albores de la cría de ganado, la gente, sin saberlo, ha utilizado bacterias para fermentar la leche y producir productos lácteos fermentados que tienen una vida útil más larga que la leche misma. Por ejemplo, el kéfir seco podría almacenarse durante meses y utilizarse como alimento nutritivo durante largas caminatas por zonas desérticas. En este sentido, el papel de las bacterias en la vida humana es invaluable. Después de todo, si a estos organismos se les "ofrece" leche, podrán producir a partir de ella muchos productos alimenticios sabrosos e insustituibles. Entre ellos: yogur, leche cuajada, leche horneada fermentada, crema agria, requesón, queso. El kéfir, por supuesto, se produce principalmente a partir de hongos, pero no se puede preparar sin la participación de bacterias.

Grandes chefs

Pero el papel de las bacterias “formadoras de alimentos” en la vida humana no se limita a los productos lácteos fermentados. Hay muchos productos más familiares que se producen utilizando estos organismos. Este Chucrut, pepinos encurtidos (barril), encurtidos favoritos y otros productos.

Los mejores vecinos del mundo.

Las bacterias son el reino de organismos animales más numeroso en la naturaleza. Viven en todas partes: a nuestro alrededor, sobre nosotros, ¡incluso dentro de nosotros! Y son “vecinos” muy útiles para los humanos. Por ejemplo, las bifidobacterias fortalecen nuestra inmunidad, aumentan la resistencia del cuerpo a muchas enfermedades, ayudan a la digestión y hacen muchas otras cosas necesarias. Por tanto, el papel de las bacterias en la vida humana como buenos “vecinos” es igualmente invaluable.

Producción de sustancias necesarias.

Los científicos pudieron trabajar con bacterias de tal manera que comenzaron a secretar sustancias necesarias para los humanos. A menudo estas sustancias son medicamentos. Por tanto, el papel terapéutico de las bacterias en la vida humana también es importante. Algunas medicinas modernas son producidas por ellos o en base a su acción.

El papel de las bacterias en la industria.

¡Las bacterias son grandes bioquímicos! Esta propiedad se utiliza ampliamente en la industria moderna. Por ejemplo, en las últimas décadas, la producción de biogás en algunos países ha alcanzado proporciones importantes.

Papel negativo y positivo de las bacterias.

Pero estos organismos microscópicos unicelulares pueden ser no sólo asistentes humanos y coexistir con él en completa armonía y paz. El mayor peligro que suponen es el infeccioso. Al instalarse en nuestro interior, envenenando los tejidos de nuestro cuerpo, son ciertamente nocivos, a veces mortales, para el ser humano. Entre las enfermedades peligrosas más famosas causadas por bacterias se encuentran la peste y el cólera. Menos peligrosas son, por ejemplo, la amigdalitis y la neumonía. Por tanto, algunas bacterias pueden representar un peligro importante para los humanos si son patógenas. Por eso, los científicos y médicos de todos los tiempos y pueblos intentan “mantener bajo control” estos microorganismos nocivos.

Deterioro de los alimentos por bacterias.

Si la carne está podrida y la sopa está agria, ¡probablemente sea obra de bacterias! Comienzan allí y de hecho “comen” estos productos antes que nosotros. Después de lo cual, para una persona, estos platos ya no representan valor nutricional. ¡Todo lo que queda es tirarlo!

Resultados

Al responder a la pregunta de qué papel juegan las bacterias en la vida humana, podemos destacar tanto los aspectos positivos como los negativos. Sin embargo, es obvio que las propiedades positivas de las bacterias son mucho mayores que las negativas. Se trata del control inteligente del hombre sobre este numeroso reino.