Greitos pastabos apie mikrobiologiją

Čia yra mikrobiologijos pastabų rinkinys. Perskaitę šias pastabas, sužinosite apie: 1. Mikrobiologijos reikšmė 2. Mikrobiologijos istorija 3. Auksinė eros 4. Mikrobiologija XX amžiuje 5. Mikrobiologija Indijoje 6. Filialai 7. Mikrobai aplinkos mikrobiologijoje 8. Kompiuterinės programos 9. Kompiuterinės programos 9. Dumbliai 10. Grybai 11. Bakterijos 12. Virusas 13. Instrumentai.

Turinys:

Pastabos dėl mikrobiologijos prasmės
Pastabos apie mikrobiologijos istoriją
Pastabos dėl „Mikrobiologijos aukso eros“ (1860–1910 m.)
Pastabos apie mikrobiologiją XX a
Pastabos dėl mikrobiologijos Indijoje
Pastabos apie mikrobiologijos šakas
Pastabos apie mikrobus aplinkos mikrobiologijoje
Pastabos dėl kompiuterinių programų mikrobiologijoje
Pastabos apie dumblius mikrobiologijoje
Pastabos dėl mikrobiologinių grybų
Pastabos apie bakterijas mikrobiologijoje
Pastabos apie virusą mikrobiologijoje
Pastabos dėl mikrobiologijos instrumentų

Pastaba # 1. Mikrobiologijos reikšmė:

Mikrobiologija tiesiog reiškia mikroorganizmų mokslą. Mikroorganizmai ar mikrobai - kaip jie kartais vadinami - yra tokios gyvos formos, kurios yra per mažos, kad jas galėtų matyti nepagrįsta žmogaus akis. Žmogaus akis, turintis normalią regėjimą, negali aiškiai matyti mažesnio nei 0, 2 mm dydžio objekto. Apskritai, mikroorganizmai yra daug mažesni nei 0, 2 mm, todėl jie yra nematomi plika akimi.

Į mikroorganizmų kategoriją patenka daug įvairių rūšių gyvų kūnų. Jie apima ne tik visus vienaląsčius organizmus, tokius kaip bakterijos, pirmuonys, ameba, paprastos dumbliai ir grybai, mažos daugelio ląstelių formos, pvz., Pelėsiai, gijinės dumbliai, gleivių pelėsiai ir kt., Bet ir aceluliniai biologiniai subjektai, tokie kaip virusai, viroidai ir neseniai aptikti infekciniai baltymai, vadinamas prionais.

Tai, ar šios acelulinės formos gali būti laikomos mikroorganizmais, yra ginčytinas klausimas, tačiau nėra skirtingo požiūrio, kad jie priklauso mikrobiologijai. Ląsteliniai mikroorganizmai paprastai matuojami mikrometro vienetais (μm arba tiesiog μ), kuris yra vienas tūkstančio milimetro dalis. Acellulinės formos yra daug mažesnės, todėl jos matuojamos nanometro (nm) vienetais, kurie yra tūkstantis Jimo dalis.

Kelių pasirinktų ląstelių ir ląstelių formos matmenys pateikti žemiau esančioje lentelėje:

Nors kai kurie virusai yra labai maži, viroidai yra dar mažesni. Jie yra 250-370 nukleotidų ilgio apvalios vienos grandinės RNR molekulės. Panašiai prionai yra baltymai, kurių molekulinis svoris yra apie 30-35 000. Visi iki šiol žinomi viroidai sukelia augalų ligas, o prionai užkrėsti visus gyvūnus, įskaitant žmogų.

Taigi akivaizdu, kad mikrobų pasaulis apima labai įvairią gyvenimo formų grupę. Šis nematomas pasaulis labai skiriasi nuo matomo gyvenimo pasaulio, su kuriuo mes suprantame, kad jau 1866 m. Haeckelis (1834-1919) juos atskirė į karalystę, vadinamą Protista, skiriančia nuo gyvūnų ir augalų.

Protistai dažniausiai yra vienaląsčiai ir paprastesni nei augalai ir gyvūnai. Vėliau buvo pripažinta, kad visos biologinės ląstelės iš esmės turi arba dviejų tipų organizacijas, eukariotines ar prokariotines. Ląsteliniai mikrobai taip pat skirstomi į eukariotinius ir prokariotinius tipus, pvz., Mikro grybai, mikrodumbliai, pirmuonys, ameba ir kt. Yra eukariotiniai, o bakterijos ir cianobakterijos (anksčiau įtrauktos į dumblius kaip cianofikeae) yra prokariotinės.

Aštuntajame dešimtmetyje prokariotai buvo toliau suskirstyti į dvi sritis: Eubacteria ir Archaebacteria. Virusai, viroidai ir prionai yra aceluliniai. Taigi jie nėra nei prokariotiniai, nei eukariotiniai. Šis mikrobinis pasaulis yra ne tik labai įvairus, bet ir didžiulis, ir didžioji dalis šio nematomo pasaulio mums vis dar nežinoma.

Mokslininkai teigia, kad iki šiol buvo auginami ir tiriami tik apie 4000 bakterijų rūšių. Buvo pavadintas dar mažesnis archabebakterijų ir eukariotinių mikrobų rūšių skaičius. Tai greičiausiai sudaro mažiau nei 1% viso mikrobų skaičiaus.

Taigi, daugelis mikrobų mums vis dar nežinomi. Priešingai, mūsų žinios apie augalus ir žinduolius yra patenkinamos. Yra žinoma daugiau nei pusė apskaičiuotų rūšių. Viena iš pagrindinių mūsų nesutarimų priežasčių yra tai, kad mūsų pažintis su mikrobų pasauliu prasidėjo daug vėliau nei matomame pasaulyje. Kita priežastis yra dėl jų mažo dydžio ir techninių sunkumų juos tvarkant.

Tačiau mikrobų įvairovė yra labiau paplitusi nei aukštesnių organizmų. Tai yra kelios priežastys. Viena iš akivaizdžių priežasčių yra ta, kad mikrobai mūsų planetoje buvo daug anksčiau nei augalai ir gyvūnai (1.1 pav.).

Per savo ilgą evoliucijos istoriją jie turėjo ne tik ilgesnį laiką įvairinti, bet ir turėjo galimybę patirti įvairius klimato pokyčių etapus, per kuriuos žemė turėjo praeiti. Be to, mikrobai, kurie yra vieninteliai jaunosios planetos gyventojai, neturėjo susidurti su konkurencija, kad galėtų pasiekti visas galimas vietas, palaikančias jų maitinimą.

Nors visuotinai pripažįstama, kad prokariotai buvo pirmieji, kurie kolonizavo šią planetą, ankstyvųjų organizmų pobūdis, jų išvaizdos laikas ir, dar svarbiau, kaip jie atsirado, dar neabejotinai žinomi. Žemės amžius yra apie 4, 5 x 10 ⁹ metų.

Mokslininkai mano, kad pirmą kartą gyvos ląstelės atsirado nuo 3, 7 iki 3, 8 x 10 ⁹ metų. Tai reiškia, kad gyvenimas atsirado per milijardą metų nuo Žemės kūrimo. Deja, ankstyvieji organizmai neturėjo jokių aiškių iškastinių įrašų, kad suteiktų mums informacijos apie jų pobūdį.

Manoma, kad kai kurios sluoksniuotos uolienos, susidariusios įtraukiant mineralines medžiagas ir mikrobinius kilimėlius, vadinamos stromatolitais, yra apie 3, 5 x 10 ⁹ metų. Stromatolitų mikrobiniai komponentai primena cianobakterijas.

Nors cianobakterijos yra prokariotiniai organizmai, sunku juos priimti kaip primityviausius ląstelių organizmus yra tai, kad jie yra aerobiniai, ir manoma, kad primityvioji žemė neturėjo laisvo deguonies, kad palaikytų aerobinį gyvenimą. Deguonies dujos, kurios šiuo metu yra atmosferoje, atsirado kaip žaliųjų augalų ir cianobakterijų fotosintezės šalutinis produktas.

Todėl manoma, kad pirmieji gyvi organizmai buvo anaerobiniai, kurie savo gyvenime gamina energiją fermentuodami. Kadangi dauguma eukariotų yra aerobiniai, jų evoliucija galėjo prasidėti tik po to, kai fotosintezės dėka atsiras laisvas deguonis.

Mokslininkai mano, kad pirmuonys pirmieji pasirodė tarp eukariotinių mikrobų. Kadangi yra ir anaerobinių pirmuonių, jie galėjo atsirasti dar prieš atsirandant deguoninei fotosintezei. Mūsų žinios apie gyvenimo kilmę Žemėje yra beveik vienodos.

Geriau žinomas ir moksliškai priimtinas požiūris yra Haldano-Oparino hipotezė. Ši hipotezė rodo, kad mūsų primityvioje jaunoje planetoje vyraujančiose sąlygose gyvenimas atsirado de novo iš vandenynuose sukauptų organinių junginių.

Palaipsniui didėjantys sudėtiniai organiniai junginiai buvo pagaminti iš tokių paprastų junginių, kaip metanas, amoniakas, anglies dioksidas, vanduo ir tt Šie junginiai, kurie, kaip manoma, yra primityvios žemės atmosferoje, reagavo tarpusavyje, kad pagamintų paprastus organinius junginius.

Veiksniai, galintys vaidinti svarbų vaidmenį gaminant sudėtingas organines molekules, yra laisvo deguonies nebuvimas, ultravioletinė šviesa, kurią skleidžia saulė, patekusi į žemės paviršių dėl ozono sluoksnio nebuvimo ir dažni ir smurtiniai elektros išleidimai primityviame atmosfera.

Šie junginiai sukaupė vandenynuose, kad pasiektų tokią didelę koncentraciją, kad jie sąveikauja vienas su kitu ir sudarė pirmąją savitą replikaciją. Eksperimentai, kuriuos 1953 m. Atliko Milleris ir Urey, ir panašūs vėlesnių mokslininkų eksperimentai parodė, kad visiškai įmanoma gaminti organinius junginius iš tokių paprastų ingredientų kaip H ₂, NH ₃, CH ₄ ir vandenį laboratorijoje, sukuriant dirbtines sąlygas, kurios yra turėjo būti primityvioje žemėje.

Pavyzdžiui, „Miller“ ir „Urey“ eksperimentai parodė, kad daugiau nei 10% metano anglies gali būti konvertuojamos į organines molekules, kurių sudėtyje yra organinių rūgščių, riebalų rūgščių, aldehidų ir kelių aminorūgščių, tokių kaip glicinas, alaninas, asparto rūgštis, valinas ir leucinas.

Vėlesni eksperimentai su skirtingomis pradinėmis medžiagomis ir energijos šaltiniais davė sudėtingesnes ir biologiškai reikšmingas molekules, pvz., Cukrus, purinas, pirimidinas ir net ATP. Ši hipotezė numato ilgą cheminės evoliucijos laikotarpį prieš pirmosios biologinės ląstelės evoliuciją. Kadangi nėra išankstinių ląstelių formų geologinių įrodymų, atrodo, kad biologinės ląstelės atsiradimas su visais jo struktūriniais ir funkciniais sunkumais yra staigus.

Antroji hipotezė, vadinama „Panspermean“ teorija, teigia, kad gyvenimas nėra kilęs iš šios planetos, bet gyvenimo „sėkla“ atėjo į žemę iš nežemiško šaltinio ir čia klestėjo svetingomis sąlygomis.

Daugelis mano, kad planetos „Marsas“ yra tikėtinas nežemiškas kūnas, iš kurio gyvybės sėklos galėjo būti nukreiptos į žemę nuo saulės gravitacinio traukimo, nes žemės orbita yra arčiau saulės negu Marso.

Šios hipotezės priežastis yra ta, kad Marsas - mažesnis ir tolesnis už žemę nuo saulės - atvėsta anksčiau ir tikriausiai turėjo šiek tiek vandens tuo metu, kuris galėjo paremti tam tikrą gyvenimo formą. Didžiųjų meteoritų susidūrimas su planetomis buvo įprastas bruožas vienintelėje visų planetų, vadinamojo „bombardavimo fazėje“, dienomis.

Tokie poveikiai galėjo išstumti fragmentus iš Marso paviršiaus, kuriame yra tam tikrų gyvenimo sėklų. Kai kurie iš jų galėjo pasiekti žemę ir daugintis palankiomis sąlygomis, kad būtų pradėta biologinė evoliucija. „Panspermean“ teorija iš esmės yra spekuliacinė. Dar nėra įrodymų apie bet kokios formos gyvenimo buvimą Marse, tačiau neseniai buvo gauti įrodymai apie vandens buvimą praeityje.

Bet kokiu būdu gali kilti gyvybė iš žemės, nėra abejonių dėl to, kad prokariotai priešais eukariotais. Klausimas, kuris natūraliai auga, yra tai, kaip eukariotinė ląstelė išsivystė iš prokariotinės ląstelės? Eukariotinė ląstelė daugeliu atžvilgių skiriasi nuo prokariotinės. Tarp šių skirtumų ypatingai domina dvigubos membranos surištų ląstelių organelių buvimas.

Kai kurie žmonės mano, kad eukariotinėse ląstelėse rastos mitochondrijos ir chloroplastai išsivystė iš aerobinės bakterijos ir cianobakterijų, kurie buvo užsikimšę po to, kai atsirado nuolatinis simbiotinis ryšys. Susidarantis organizmas buvo ameba arba tikriausiai bakterija, kuri prarado arba neturėjo ląstelės sienelės.

Ši idėja yra įtvirtinta endosymbiotinėje hipotezėje. Tačiau tai nepaaiškina, kaip išsivystė dvigubos membranos susietas branduolys ar kitos eukariotinių ląstelių struktūros. Endosymbiotinė hipotezė palaiko chloroplastų ir cianobakterijų panašumus. Abi atlieka deguonies fotosintezę, kuria panašiu mechanizmu vystosi deguonis iš vandens.

Abi yra savaime replikuojančios, turinčios savo genetinę medžiagą apykaitinės DNR forma. Abi jų turi 70S ribosomas ir slopina streptomicino baltymų sintezę. Chloroplastų ir cianobakterijų ribosomų genų sekų analizė atskleidė glaudų panašumą. Eritromicino ir chloramfenikolio mielių mitochondrijų dubliavimo slopinimas atskleidžia panašumą su panašiu bakterijų elgesiu.

Pastaba # 2. Mikrobiologijos istorija:

Mikrobiologijos istorija yra nuolatinė pažangos ataskaita, kaip ir bet kuri kita istorija, ir sunku atskirti skirtingus etapus. Nuo 1940 m. Mikroorganizmas vis dažniau buvo naudojamas kaip eksperimentinės medžiagos pagrindiniams gyvenimo procesams, pvz., Genetikai ir biochemijai, tirti. Mikroorganizmai laboratorijoje yra lengvai auginami kontroliuojamomis sąlygomis.

Per palyginti trumpą laiką galima gauti daug genetiškai vienodų asmenų. Dėl aukšto paviršiaus / tūrio santykio mikroorganizmai turi daug didesnį medžiagų apykaitos greitį nei aukštesnieji organizmai. Be to, mikroorganizmai, ypač vienaląsčios bakterijos, turi didelį metabolinį lankstumą.

Šie požymiai pritraukė mokslininkus juos panaudoti kaip studijų medžiagą. Be to, per pirmąjį dvidešimto amžiaus ketvirtį prasidėjo pagrindinių gyvenimo procesų panašumas visuose gyvuose organizmuose, dėl kurių atsirado biochemijos vienybės samprata.

Mikrobiologijos ir susijusių sričių pokyčiai buvo tokie spartūs ir įvairūs, kad galima paminėti tik kai kuriuos išskirtinius indėlius. 1941 m. GW Beadle ir EL Tatum sugebėjo izoliuoti Neurospora crassa, ascomycetous grybelio, auksotrofinius mutantus.

Tokie mutantai privalomai reikalavo, kad auginimo terpėje būtų pridėta viena ar daugiau augimo faktorių, nors tėvų tipas gali augti be augimo faktorių. Reikalavimas augimo faktoriui mutantuose atsirado dėl to, kad pasikeitė genas, valdantis konkretaus augimo faktoriaus sintezę. Remdamasi savo tyrimais, Beadle ir Tatum pasiūlė savo garsiąją „vieno geno - vieno fermento“ hipotezę. Už darbą 1958 m. Jie buvo apdovanoti Nobelio premija.

F Griffith (1928) atrado transformaciją pneumokokuose. Pneumokokai lieka poromis (diplo-coccus) ir yra dviejų tipų. Vienu tipu kokoso pora yra uždengta stora polisacharido danga, vadinama kapsulė. Kitas tipas yra be kapsulės. Kapsulės buvimas arba nebuvimas yra stabilus genetinis pobūdis.

Svarbu tai, kad kapsuluoti pneumokokai yra patogeniški, sukelia pneumoniją, o ne kapsuliniai - avirulentai. Tai bandė Griffith, švirkščiant gyvas ląsteles eksperimentinėse pelėse. Gyvūnai, gaudantys gyvus virulentinius pneumokokus, mirė ir tie, kurie gavo ne virulentinį tipą, išliko. Tai buvo tikimasi. Kai virulentinės bakterijos buvo nužudytos karščiu ir paskui švirkščiamos į peles, gyvūnai išgyveno.

Taip pat tikimasi. Po to Griffith švirkščia karščiu užkrėstus virulentinius pneumokokus ir gyvus avirulentinius pneumokokus. Įvyko kažkas netikėto. Sušvirkšti gyvūnai mirė. Iš negyvų pelių plaučių Griffithas gali izoliuoti gyvus kapsulinius pneumokokus. Jis padarė išvadą, kad „kažkas“ iš mirusių virulentinių bakterijų patenka į gyvas avirulentines bakterijas, kurios jas paverčia kapsulėmis virulentinėmis pneumokokomis. Šis reiškinys buvo vadinamas transformacija.

Transformavimo principo pobūdis iki 1944 m. Liko nežinomas, kai OT Avery ir jo bendradarbis atrado, kad tai yra dezoksiribonukleino rūgštis (DNR). Tai buvo labai svarbi išvada, nes tai buvo pirmasis įrodymas, kad DNR yra genetinė medžiaga. Transformacijos reiškinys pasirodė pirmasis mechanizmas, kuriuo genetinė mainai gali vykti bakterijose.

1946 m. J. Lederberg ir EL Tatum atrado Escherichia coli, kad genetinė medžiaga gali pereiti iš vienos bakterijos į kitą, tiesiogiai sujungiant dvi ląsteles. Jie įrodė, kad konjugacijai būtinas tiesioginis donoro ir recipiento ląstelių sąlytis. Elektronų mikroskopija parodė, kad dvi ląstelės buvo sujungtos siauru konjugavimo vamzdeliu.

Studijuodamas konjugacijos mechanizmą E. Coli, F. Jacob ir EL Wollman (1952) nustatė, kad egzistavo du poravimosi tipai, donoras (vyras) ir recipientas (moterys). Iš donoro į gavėją per konjugavimo mėgintuvėlį perduota genetinė medžiaga. Galiausiai W. Hayes atrado, kad E. coli bakterijos gebėjimas veikti kaip donoras buvo nustatytas pagal papildomą chromosominį DNR gabalą, vaisingumo faktorių (F). Gavėjų bakterijos neturėjo F-faktoriaus.

Dar vieną genų mainų būdą bakterijose aptiko J. Lederberg ir N. Zinder (1952) Salmonella typhimurium. Jie nustatė, kad genetinė medžiaga gali būti perduodama vidutinio stiprumo bakteriofagu (viruso atakuojančiomis bakterijomis). Genetinės medžiagos mainai per bakteriofagą buvo vadinami transdukcija.

Transdukcijos metu į faginę DNR įtraukiama nedidelė bakterijų chromosomos dalis. Kai toks fagas išsiskiria iš bakterinės ląstelės ir užpuls kitą bakterinę ląstelę, į naująjį šeimininką jis įpurškia savo DNR, į kurį įeina bakterijų DNR.

Anksčiau 1950 m. A. Lwoffas atrado lizogenijos reiškinį. Vidutiniškai bakteriofagai nesukelia tiesioginės šeimininkų bakterijų ląstelės lizės, pavyzdžiui, lytinių bakteriofagų. Vietoj to, jie patenka į lizogenijos būseną, ty tam tikrą taikų sambūvį kelioms kartoms.

1952 m. AD Hershey ir M. Chase klasikiniu elegantišku eksperimentu parodė, kad bakteriofagas užkrečia bakterijų ląstelę, švirkšdamas savo DNR į šeimininko bakteriją, o jo baltymų sluoksnis išlieka išorėje. Jie tai įrodė generuodami du fagų dalelių rinkinius, iš kurių vienas rinkinys turėjo baltymų sluoksnį, pažymėtą radioaktyvia siera ( ³⁵ S), o kitas - DNR, pažymėtas radioaktyviuoju fosforu ( ³² P).

Jiems buvo leista užkrėsti E. coli atskirai ir po tam tikro laiko pašalinti bakterijų fagai. Pastebėta, kad ³² P žymėti fagai radioaktyvumą pernešė į bakterijas, bet ³⁵ S-žymėti fagai neparodė, todėl nukleino rūgštis pateko į bakterijas, o baltymų sluoksnis nebuvo.

Renginys, kuris nuo 1953 m. Iš esmės paskelbė visą mokslinį pasaulį, buvo JD Watson ir FHC Crick pasiūlytas DNR dvigubo spiralės modelis. Modelis pagrįstas cheminiais analitiniais duomenimis ir daugelio kitų darbuotojų gautais DNR rentgeno difrakcijos modeliais. Watson ir Crick šiuos duomenis pritaikė teoriniam DNR struktūros modeliui sukurti.

Dvigubas spiralė susideda iš dviejų polinukleotidinių grandinių, sujungtų viena su kita ir sujungtų vandenilio jungtimis tarp nukleorūgščių bazių porų. Kiekvienoje poroje buvo purino ir pirimidino bazė. Yra du purinai - adeninas ir guaninas, ir du pirimidino - timinas ir citozinas. Normalios poros buvo adenino-timino ir guanino-citozino. Polinukleotidų grandinės turėjo poliškumą, ty galvą ir uodegą, ir dvi juostos buvo lygiagrečios.

1958 m. M. Meselsohn ir FW Stahl elegantišku eksperimentu įrodė, kad DNR molekulės atkartoja du tiksliai panašias dukterines molekules, pagamintas puslaidininkiniu mechanizmu, o tai reiškia, kad kiekvienoje dukterinėje molekulėje yra viena pagrindinės DNR molekulės kryptis, o kita kryptis yra naujai sintezuota. Iki 1950-ųjų pabaigos DNR kaip visuotinės genetinės medžiagos ir genetinės informacijos saugyklos (išskyrus keletą RNR virusų) vaidmuo buvo gerai pripažintas.

1950-aisiais taip pat prasidėjo genų veiklos supratimas, ty kaip organizmas naudoja genetinę informaciją fermentinių baltymų gamybai skirtingų biocheminių reakcijų katalizavimui. Sanger ir jo bendradarbiai (1954) nustatė insulino aminorūgščių seką, palyginti paprastą polipeptidinį hormoną, turintį tik 51 amino rūgštį.

Palaipsniui atlikta sudėtingesnių baltymų, pvz., Ribonukleazės (124 aminorūgščių), TMV sluoksnio baltymo (158 aminorūgščių), hemoglobino (574 aminorūgščių) ir kt. Sekos analizė. Netrukus buvo pripažinta, kad kiekvienam baltymui aminorūgščių seka yra fiksuota ir kad sekos pakitimas gali sukelti tam tikro baltymo disfunkciją.

Svarbiausias klausimas - mechanizmo, kuriuo išlaikomas skirtingų baltymų aminorūgščių seka, supratimas. Keletas svarbių atradimų leido tai suprasti. Ribosomas atrado Claude (1943) gyvūnų ląstelėse, o Schachmanas ir jo asocijuotas asmuo (1952) - bakterijose.

Zamenikas ir Hoaglandas (1953 m.) Aptiko RNR ir Volkin ir Astrachan (1957 m.) Aptiko RNR fagą užkrėstuose E. coli, Weiss ir Nakamoto (1961) pranešė apie fermentą, priklausomą nuo DNR, RNR-polimerazę, galinčią transkribuoti genetinę informaciją Nirenberg ir Matthaei (1961) pavyko atlikti in vitro baltymų sintezę, naudojant dirbtinai sintezuotą RNS.

Pradėta suprasti, kaip genetinė informacija yra koduojama DNR - genetinis kodas. Tripleto kodą atrado Brenner ir Crick (1961). Per ateinančius metus genetinis kodas buvo visiškai iššifruotas Holley, Khorana ir Nirenberg (1966).

Pirmiau minėti atradimai leido sukurti vadinamąją „centrinę dogmą“, pagal kurią genetinė informacija, koduota DNR deoksiribonukleotidų sekos pavidalu, perduodama (arba transkribuojama) į RNR papildomos ribonukleotidų sekos forma, ir iš RNR į baltymą, kur informacija yra transliuojama į aminorūgščių seką.

Kitas svarbus vystymasis 60-ųjų pradžioje buvo genų reguliavimo supratimo pradžia per klasikinį F. Jacob ir J. Monod darbą. 1961 m. Jie pasiūlė operono hipotezę, remdamiesi savo tyrimais dėl laktozės metabolizmo E. coli. Jų darbas pirmą kartą parodė, kad visi genai nebuvo įtraukti į struktūrinius baltymus ir fermentus, tačiau kai kurie genai veikė kaip kitų genų reguliatoriai. 1966 m. Mueller ir Gilbert sugebėjo izoliuoti pirmąjį reguliuojamąjį baltymą (repressorių) iš E. coli, kuris labai patvirtino genų reguliavimo operono modelį.

Aštuntajame dešimtmetyje buvo atlikta keletas svarbių išvadų, padedančių mokslininkams galvoti apie tyčinį manipuliavimą bakterijų genais. Tarp šių atradimų W. Arberio ir HO Smitho (1970 m.) Restrikcijos endonukleazės atradimas ir H. Temino ir D. Baltimorės (1970 m.) Atvirkštinės transkriptazės aptikimas retrovirusuose labiausiai prisidėjo prie šiuolaikinės genetinės inžinerijos pagrindu. ant rekombinantinių DNR molekulių.

Per rekombinantinę DNR technologiją tapo įmanoma klonuoti norimus genus, kad gautų transgenines bakterijas, augalus ir gyvūnus. Taigi, klonuojant kelis žmogaus genus bakterijose, buvo įmanoma gauti terapinės svarbos produktus, pradedant šiuolaikinės biotechnologijos amžiumi. Kai kurie iš rekombinantinių mikroorganizmų gauti produktai išvardyti 1.2 lentelėje.

Be kitų istoriškai svarbių įvykių, 1970-aisiais buvo sukurta hibridomos technika, skirta monokloninių antikūnų gamybai Kohler ir Milstein, ir archabebakterijų pripažinimas kaip atskira pagrindine prokariotų grupe, atliekant Carl Woese ir jo bendradarbių tyrimus 1977 m.

Žmogaus insulino genas buvo sėkmingai perkeliamas į bakterijas 1979 m., O produktas buvo patvirtintas klinikiniam naudojimui diabetikams 1982 metais. Panašiai 1982 m. Buvo klonuotas hepatito B viruso paviršiaus antigeninis baltymo genas, o 1986 m.

Svarbus gilios reikšmės atradimas buvo tas, kad be baltymų RNR taip pat gali turėti katalizinį aktyvumą (ribozimą). 1983–1984 m. Gallo ir Montagnier buvo sėkmingai izoliuoti ŽIV, AIDS priežastinis agentas (įgytas imunodeficito sindromas). 1984 m. Mullis atrado PCR (polimerazės grandininė reakcija) - puikią sistemą, galinčią padaryti milžinišką kopijų skaičių iš nedidelio DNR gabalo.

1990-aisiais prasidėjo pirmoji bakterijų genomo seka. Taip pat buvo užbaigta visa mielių ir giardijos genomo seka. 2000 m. Žmogaus genomo seka buvo beveik baigta per didelę bendradarbiavimo programą „Žmogaus genomo projektas“.

Dešimtajame dešimtmetyje taip pat pradėta rimtų žmonių genų terapijos bandymų, tiesiogiai įtraukiant sveiką geną į pacientus, kenčiančius nuo genetinių sutrikimų. 1995 m. „SB Prusiner“ atrado prionus, infekcinius baltymų daleles, galinčias sukelti tam tikras gyvūnų, įskaitant žmones, centrinės nervų sistemos ligas.

Buvo teigiama, kad prionai sugeba atkurti, bet kokio kito baltymo nežinomą funkciją. Kitas pasiekimas, kuris sukėlė didelį sukrėtimą, buvo sėkmingas klonavimas gyvūne, gaminant ėriuką, vadinamą „Dolly“.

# 3. Pastaba. Mikrobiologijos aukso laikai (1860-1910):

Auksinė mikrobiologijos era prasidėjo Louis Pasteur (Prancūzija) ir Robert Koch (Vokietija) darbais. Louis Pasteur (1822-1895) ištyrė daugybę tokių aspektų, kaip jis parodė, kad virintoji terpė gali likti aiški „gulbės kaklo“ kolboje, atidarytoje orui per švelnus horizontalus vamzdis, kuriame dulkių dalelės nusėda, kai oras vėl atvėsintų indas (1.1 pav.).

Pasteur taip pat parodė, kad santykinai dulkių neturinčioje ramioje rūsyje ar kalnų viršūnėje užsandarintos kolbos gali būti atidarytos ir vėl uždarytos, kad būtų išvengta užteršimo. Pasteuras 1864 m. Sorbonos mieste skaitė paskaitą ir pojūtį atskleidė gyvenimas yra gemalas ir gemalas yra gyvenimas. F. Cohn (1876) tyrinėjo bacili biologiją.

John Tyndall (1820-1893) parodė, kad šienas buvo užteršęs savo laboratoriją neįtikėtinu gyvu organizmu. Ferdinandas Johnas (1877 m.) Parodė atsparias formas kaip mažas, refrakcines endosporas, ypatingą šieno bacilų (Bacillus subtilis) gyvavimo ciklo etapą. Kadangi sporos yra lengvai sterilizuojamos esant drėgmei 120 ° C temperatūroje, autoklavas, kuris naudoja slėgį garuose, tapo bakteriologijos požymiu.

Pasteur (1857) susidomėjo fermentacijos produktais ir stebėjo skirtingų rūšių mikrobus, susijusius su skirtingos rūšies fermentacija: kintamo dydžio sferos (dabar vadinamos mielių ląstelėmis) alkoholio fermentacijos procese ir mažesniuose lazdelės (laktobacilai) pieno rūgšties fermentacijos metu. Šio eksperimento metu Pasteur nustatė mikrobų apykaitos tyrimą ir ypač parodė, kad gyvenimas galimas be oro.

Pasteur paaiškino, kad vynuogių sultyse didelė cukraus koncentracija ir mažas baltymų kiekis (ty maža buferinė galia) lemia žemą pH, kuris leidžia išaugti rūgštims atsparias mieles ir taip gauti alkoholio fermentaciją.

Priešingai, piene daug didesnis baltymų kiekis ir mažesnis cukraus kiekis skatina sparčiai augančių, tačiau rūgščiai jautresnių bakterijų augimą, dėl kurio fermentacija vyksta pieno rūgštyje. Šis atradimas paskatino Pasteur teigti, kad specifiniai mikrobai taip pat gali būti žmogaus specifinės ligos priežastys.

Pasteur sukūrė švelnaus šildymo (ty pasterizavimo) procedūrą, kad nepageidaujamų mikrobų nesugadintų alaus ir vyno. Vėliau šis procesas buvo naudojamas siekiant užkirsti kelią žmogaus maitinamoms pieno ligoms.

Didžioji ekonominė svarba buvo pramoninių fermentacijų išplėtimas nuo maisto produktų ir gėrimų gamybos iki vertingų cheminių medžiagų, tokių kaip glicerolis, acetonas, vėliau vitaminai, antibiotikai ir alkaloidai.

Biologijos vienybė molekulinio lygio koncepcijoje buvo sukurta, kai buvo nustatyta, kad kai kuriuose mikrobuose ir žinduoliuose angliavandenių apykaitos būdai yra panašūs. Šis atradimas buvo pasiektas Pasteurijos eros pabaigoje, visų pirma Rusijoje, ir „Beijerinck“ Olandijoje, kurie atrado įvairius medžiagų apykaitos modelius pagal skirtingas bakterijas, pritaikytas skirtingoms ekologinėms nišoms.

Ekologinė niša apibrėžiama kaip „organizmo užimama fizinė erdvė, bet ir jos funkcinis vaidmuo bendruomenėje“. Šie organizmai buvo izoliuoti naudojant Pasteur selektyvaus auginimo principą: sodrinimo kultūrą, kurioje yra tik konkretus energijos šaltinis, ir augimas apsiriboja tais organizmais, kurie gali naudoti tą šaltinį.

# 4. Mikrobiologija XX a.

Mikrobų poveikio organinėms ir neorganinėms medžiagoms atradimas prasidėjo atskleidus Theodore Schwann ir kitus (1937 m.), Kurie pastebėjo, kad mielių ląstelės gali konvertuoti cukrų į alkoholį, ty alkoholio fermentaciją. Tai buvo Pasteuro stebėjimai, atskleidžiantys apie anaerobinius ir aerobinius mikroorganizmus.

Mikroorganizmų vaidmenį anglies, azoto ir sieros cikluose dirvožemyje ir vandens buveinėse aptarė Sergejus N.Winogradsky (1956-1953) ir Martinus Beijerinck (1851-1931).

Rusijos mikrobiologas Winogradsky taip pat nustatė, kad:

i) dirvožemio bakterijos oksiduoja geležį, sierą ir amoniaką, kad gautų energiją;

ii) izoliuoti anaerobiniai N2 fiksatoriai, \ t

iii) ištyrė celiuliozės organinės medžiagos skilimą.

Kita vertus, „Beijerinck“ labai prisidėjo prie mikrobų ekologijos. Izoliuotas azotobakteris, laisvas gyvas azoto fiksatorius. Vėliau taip pat buvo izoliuotos šaknų mazgo bakterijos, vadinamos Rhizobium ir sulfato reduktoriais. Abu šie mikrobiologai mikrobiologijoje sukūrė sodrinimo kultūros metodus ir selektyvios terpės naudojimą.

^XX amžiuje mikrobiologija iš kitų biologinių mokslų disciplinų išryškėjo taip, kad išspręstos ląstelių struktūros problemos evoliucijoje. Nors daugiau dėmesio buvo skirta infekcinių ligų, imuninio atsako, chemoterapinių medžiagų ir bakterijų metabolizmo agentams.

Beadle ir Tautam (1941) naudojo duonos formų mutantus, Neurospora, o Salvadore Luria ir Max Delbruck (1943) naudojo bakterinius mutantus, rodančius, kad genų mutacijos buvo tikrai spontaniškos ir nėra nukreiptos į aplinką. Avery, Macleod ir Mc Carty (1944) įrodė, kad DNR buvo genetinė medžiaga, į kurią buvo įtraukta genetinė informacija.

Tokie atradimai padarė mikrobiologiją, genetiką ir biochemiją kaip modeminės molekulinės orientacijos genetiką. Mikrobiologija maksimaliai prisidėjo prie molekulinės biologijos, kurioje nagrinėjami fiziniai ir cheminiai gyvosios medžiagos ir jos funkcijos aspektai. Taip pat buvo tiriamas genetinis kodas, DNR, RNR ir baltymų sintezės mechanizmas, naudojant kelis mikroorganizmus.

Geno ekspresijos reguliavimas ir fermentų aktyvumo kontrolė taip pat buvo aptarti mikrobiologijos kontekste. 1970-aisiais nauji atradimai, tokie kaip rekombinantinė DNR technologija ir genetinė inžinerija, taip pat paskatino mikrobiologijos plėtrą, kuri suteikė mikrobiologinės biotechnologijos paslaugas.

Vakarų Cjesterio universiteto, Pensilvanijos mokslininkai atgaivino mikrobą, kuris buvo sustabdytas animacijoje 250 mln. Metų. Tai puikus įvykis, skatinantis teorijas, kurias senovės gyvenimo sėklos atėjo į Žemę iš kosmoso.

Russell Vreeland (2003) išskyrė sporas, sudarančias Bacillus sp. nuo 250 metų senumo druskos kristalo mėginio, esančio po žeme (1850 pėdų) Naujojoje Meksikoje. Atrodo, kad bakterija yra panaši į Bacillus marismortui. Anksčiau buvo pranešimų apie 254–40 milijonų metų seniausių gyvų būtybių.

Šio filialo svarbą lemia tai, kad apie 30% visų fiziologijoje ir medicinoje suteiktų Nobelio premijų skiriama tiems, kurie dirba su mikrobiologijos problemomis, kaip parodyta 1.1 lentelėje.

# 5. Mikrobiologija Indijoje:

Mūsų šalyje veikia daugybė mikrobiologinių tyrimų. Indijos naftos institutas, Dehradunas; „Tata“ energijos tyrimų institutas, Delis ir Nacionalinė chemijos laboratorija, Pune, dirbo su sunkesnėmis naftos frakcijomis. Institutai taip pat atliko svarbų vaidmenį mikrobų sustiprinto naftos gavybos ir biosurfaktų gamybos srityje.

Nacionalinis mitybos institutas, Hyderabad, ITRC, Lucknow ir Nacionalinis profesinės sveikatos institutas, Ahmedabadas jau baigė ilgą planą dėl maisto teršalų keliamų pavojų stebėsenos ir priežiūros Indijoje, o genomo analizė ir sintetinis genų dizainas genomo ekspresijos moduliavimui in vivo Indijos mokslo instituto Bangalore mokslininkai.

Indijos technologijos institute, Delyje ir Madreje sėkmingai atliktas lignoceliuliozės atliekų anaerobinis perdirbimas į kuro ir žaliavų chemines medžiagas. Indijos natūralių augalų auginimo asociacijoje, Kalkutoje, buvo gaminamas natūraliai atsirandančių alergenų, skirtų identifikuoti imunopotencines dalis, apibūdinimas.

Indijos chemijos biologijos institute, Kalkutoje, dirbant Kalkutoje, buvo atlikta žmogaus žarnyno patogenų molekulinė biologija, choleros infekcijos nustatymo bakteriofago tipavimo metodai, fizinio ir genetinio Vibrio cholerae 569B žemėlapio, burnos choleros vakcinos ir Leishmania parazito banko sukūrimas. dėl struktūrizuoto vaidmens Leishmania donovani fermento adenozino struktūrinės anatomijos.

A group at Central Salt and Marine Chemicals Research Institute, Bhavnagar has observed certain economically important plants with special reference to the marine algal flora occurring in the mangrove forests.

Technology for bacterial grade agar agar and biotoxins from marine algae and bacteria has also been developed. Manipulated strains, enzymatic conversions of rifomycinB to rifamysinS, development of cholera vaccine are major achievements of Institute of Microbial Technology, Chandigarh.

The basic biochemical engineering studies on development of stable plasmid vectors in Corynebacteria and fusion hybrids between Praerthes and Corynebacter carried out at Indian Institute of Technology, New Delhi.

The industrial waste treatment by anaerobic digestion with special reference to ultra structure of granular sludge and the cell immobilisation was studied at regional sophisticated instrumentation centre, IIT, Bombay. Microbial degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons with reference to construction of genetically manipulated strain was completed at Institute of Microbial Technology, Chandigarh.

Recombinant DNA application to anaerobic fixed film systems for methane biosynthesis, construction of genetically engineered strains for microbial desulfurisation of petroleum crude, production of surfactants and bioplastics, distillates of cow urine for antimicrobial therapy (US patent) are few achievements of scientists at National Environmental Engineering Research Institute (NEERI), Nagpur.

National facility for disease control in fishes through quarantine and health certification was carried out at Central Institute of fresh water Aquaculture, Bhubneshwar. Monitoring and surveillance of food contaminants hazards in India, and production of various enzymes such as xylanase and B-amylase was developed at Bose Institute, Calcutta.

Microbial xylanases at semipilot scale fermentation and downstream processing and xylose metabolism in Neurospora crassa; ethanol biotechnology and yeast strain improvements were carried out at National Chemical Laboratory, Pune.

Solid state fermentation for production of glucoamylase was studied at Regional Research laboratory, Thiruvanathapuram (Kerala), while application of natural and recombinant microorganisms to bio-surfactant production, oil spill degradation and pollution control was studied at CSIR laboratories.

Regioninė tyrimų laboratorija, „Jammu“ sukūrė laisvos gliukono rūgšties gamybos technologijas, genetiškai modifikuotų padermių gamybą, kad būtų pašalintas žalias naftos produktas, paviršinio aktyvumo medžiagų ir biopolimerų gamyba ir kt.

Biotechnologija dėl gamtinių gamtinių Spodopteros lituros priešų gamybos buvo tiriama Centriniame tabako tyrimų institute, Rajamundry (AP), o Bozės institute, Kalkutoje buvo ištirta tiobacilų feroksidanų genetika ir patobulinimų tobulinimas pažangiomis genetinėmis priemonėmis. Sunkiųjų metalų jonų pašalinimas iš pramoninių atliekų mikroorganizmuose buvo atliktas Bhubanešaro regioninėje tyrimų laboratorijoje.

Heterotrofinių mikrobų inokuliantų įtempių efektyvumo, kokybės ir masinės gamybos technologijos tobulinimas buvo tiriamas SPIC mokslo fonde Madras. Baltymų inžinerija ir biofiziniai bei cheminiai metodai, susiję su baltymų sulankstymo tyrimu, buvo atlikti TIER, Bombay.

Spirulinos ir jo biotechnologijos gemplasmų rinkimas, gerinimas geno inžinerijos būdu ir tolesnis apdorojimas buvo sukurtas pagal All India koordinuotą projektą, kuriame dalyvavo keli institutai, įskaitant CFTRI. Mysore. Molekuliniai ir genetiniai metodai priešmRNR splazijos analizei mielėse buvo pagrindinis Indijos mokslo instituto Bangalore indėlis.

# 6. Pastaba. Mikrobiologijos šakos:

i. Vandens mikrobiologija:

„Nėra gyvenimo be vandens“ yra dažnas reiškinys, priklausantis nuo to, kad vanduo yra vienas iš natūralių visų gyvybės funkcijų esminių reikalavimų. Tai yra pagrindinis tirpiklis, o visos gyvų būtybių metabolinės reakcijos daugiausia priklauso nuo jo buvimo.

Kaip žinome, miestuose, miestuose ir pan. Gyvenantys žmonės priklauso nuo savivaldybės vandens tiekimo. Be to, didelė mūsų gyventojų dalis, gyvenanti kaimo vietovėse, ypač nepakankamai išsivysčiusiose ir besivystančiose šalyse, vandens poreikiams priklauso nuo ežerų, upių, tvenkinių, šaltinių, šulinių ir kt.

Vanduo prarandamas iš žemės garavimo, peršalimo ir iškvėpimo būdu, ir grįžta į žemę kritulių keliu. Vandens užteršimas prasideda nuo pat pradžių, kai vanduo patenka į žemę per orą kritulių pavidalu; į jį patenka ore esantys mikroorganizmai.

Po kritulių išsiskyrimo ir vandens pasiekiamo žemės paviršiaus, jį užteršia mikroorganizmai per dirvožemį, negyvus augalus ir gyvūnus ir tt Be to, natūralūs vandens tiekimo šaltiniai užteršiami daugeliu medžiagų, pavyzdžiui, buitinių ir pramoninių atliekų. ty civilizuoto žmogaus poreikio nuotekos, žmogaus ir gyvūnų išskyrimas šlapimu ir išmatomis.

Visi šie teršalai blogina vandens kokybę ir tampa nesaugūs vartoti žmonėms. Svarbu pažymėti, kad šie užterštumai, ypač buitinės ir pramoninės atliekos ir išmatos, kelia daug biocheminių problemų, nes jie ne tik padidina biocheminį deguonies poreikį (BOD), bet ir kartais turi tam tikrų mikroorganizmų, sukeliančių ligas.

Šios ligos, sukeliančios mikroorganizmus, dažniausiai pasitaiko užsikrėtusio asmens išmatose ir šlapime, o išleidžiant gali patekti į vandens tiekimo šaltinį, iš kurio tiekiamas geriamasis vanduo. Dėl to ligos perduodamos užsikrėtusiems sveikiems asmenims.

Tačiau per vandenį perduodamos ligos vadinamos „vandens pernešamomis ligomis“. Kiekvienais metais daugiau kaip 500 milijonų žmonių kenčia nuo vandens sukeliamų ligų, o daugiau nei 10 milijonų žmonių miršta.

Visa tai rodo būtinybę naudoti vandens valymo techniką, kuri gali užtikrinti saugų geriamąjį vandenį, ir nuotekų valymą prieš jį šalinant.

ii. Oro mikrobiologija:

Kadangi oras įprastomis sąlygomis neturi mikroorganizmų augimui, palaikymui ir dauginimui reikalingų maistinių medžiagų ir drėgmės, jis negali būti laikomas jų natūralia aplinka. Nepaisant to, oras paprastai gausu jų skaičiumi, nes mikroorganizmai patenka į jį iš dirvožemio ir kitos sausos skaidomos medžiagos, įskaitant išskiriamą vėjo veikimą.

Oru perduodami mikroorganizmai tampa svarbiu teršalų šaltiniu laboratorijose, ligoninėse, pramonės šakose ir veikiamose maisto medžiagose ir gėrimuose. Priklausomai nuo mikroorganizmų pobūdžio, kai kurie užteršimai gali užteršti užterštus produktus ir ligas.

Paprastai čiaudulys ir kosulys gali būti išleidžiami į orą aplink burną ir plaučius. Atsižvelgiant į tai, atrodo, kad oro mikroorganizmų kiekio ir kokybės žinios yra būtinos, nes kvėpavimui reikalingas grynas oras.

Oras nėra mikroorganizmų terpė, bet yra dalelių, dulkių ir lašelių nešiklis, kuris išlieka pakrautas mikroorganizmais. Šie nešikliai transportuoja mikroorganizmus ir galutinis tokių mikroorganizmų likimas priklauso nuo sudėtingų sąlygų, pvz., Saulės šviesos, temperatūros, drėgmės, mikrobų pakrautų kietųjų dalelių dydžio, tam tikro mikrobo jautrumo laipsnio ar atsparumo naujai fizinei aplinkai. mikrobų gebėjimas sudaryti atsparias sporas ar cistas.

Visame ore mikroorganizmai greitai nusėda, o jų vežėjai palieka orą gana laisvai. Oras po stiprių lietų yra gana laisvas mikroorganizmų. Netgi mažiausios srovės išsivystymas gali ilgą laiką išlaikyti mikroorganizmų suspendavimą ore.

Apskritai, oras virš šiltesnių žemės sluoksnių turi daugiau mikroorganizmų, nei aukščiau esančiuose šaltiniuose, jei yra pakankamai drėgmės. Nepakankama gyvenamųjų pastatų ventiliacija skatina didesnį mikrobų skaičiaus kaupimąsi oro erdvėje.

Nerūšiuotų ir sunkiai industrializuotų kalnų regionų ir vandenynų oras yra laikomas grynu ir geru sveikatai, nes jis yra palyginti laisvas nuo mikroorganizmų.

iii. Dirvožemio mikrobiologija:

Dirvožemio mikrobiologijos sritis buvo ištirta per paskutinę XIX a. Dalį. Pagrindinių vaidmenų, kuriuos mikroorganizmai atlieka biologiškai svarbiuose žemės cikluose, sukūrimas: azoto, sieros ir anglies ciklai daugiausia buvo dviejų vyrų S. Winogradsky (1856-1953) ir MW Beijerinck (1851-1931) darbas. ).

S. Winogradsky, rusų ir daugelio laikomas dirvožemio mikrobiologijos įkūrėju, atrado nitrifikuojančias bakterijas (1890-91); aprašyta H2S ir sieros (1887) mikrobinė oksidacija; sukūrė mikrobų chemoautotrofijos koncepciją; aprašytos anaerobinės azoto fiksavimo bakterijos (1893); prisidėjo prie nitratų ir simbiotinių azoto fiksavimo mažinimo tyrimų; ir atsirado dirvožemio mikroorganizmų mitybos klasifikacija į autochtonines (humuso panaudojimo) ir zimogenines (oportunistines) grupes.

Beveik vienodai svarbūs buvo ir Olandijos „MW Beijerinck“, kuris izoliavo simbiotinių (1888 m.) Ir ne-simbiotinių aerobinių (1901) azoto fiksatorių, darbą.

Tačiau didžiausias „Beijerinck“ indėlis buvo naujas ir giliai svarbus būdas: sodrinimo kultūros technika: išskirti ir tirti įvairius fiziologinius įvairių mikroorganizmų tipus iš natūralių mėginių naudojant specifines auginimo terpes ir inkubavimo sąlygas.

iv. Maisto mikrobiologija:

Daugelio žmonių mitybą papildo maisto produktai, išsaugoti specialiais būdais. Tokie maisto produktai gali būti užšaldyti, konservuoti arba dehidratuoti. Jis gali būti iš dalies arba visiškai iškeptas, paruoštas šildymui ir patiekimui.

Preparato paruošimo metu heterotrofiniai mikroorganizmai gali užpulti tokius maisto produktus, kad atitiktų jų mitybos reikalavimus. Neribotas šių mikroorganizmų augimas ir dauginimasis maisto produktuose gali tapti netinkamas vartoti ir sukelti gedimą arba sugadinimą.

Pieno, pieno ir maisto mikrobiologija:

A. Pieno ir pieno pramonės mikrobiologija

B. Paukščių, žuvų ir jūros maisto mikrobiologinis užteršimas ir gedimas

C. Ortentaliniai maisto produktai

Pirmasis pienas, paimtas iš gyvūnų, visada turi mikroorganizmų. Dauguma bakterijų yra gaunamos iš pieno ir pieno sutarties paviršių, melžimo mašinų, pieno tvarkytojų ir kitų panašių šaltinių. Bakterijos yra pieno streptokokai, koliforminės bakterijos, psichotrofinės gram-neigiamos bakterijos.

Neigiami strypai yra termoduriniai, išgyvenantys pasterizaciją, pvz., Enterokokus ir bacilius. Ligoniams, turintiems nemokamą pieną, ir sanitarinės įrangos naudojimui padeda sumažinti išorinių šaltinių bakterinių teršalų kiekį.

Skirtingų pieno produktų gamybai reikia turėti atitinkamą mikroorganizmų kultūrą. Gryna kultūra arba motinos kultūra arba atsargų kultūra yra liofilizuota arba sušaldyta.

Pieno rūgščių streptokokų, Leuconostoc ir Lactobacillus pieno kultūrose gali būti palaikomi norimų organizmų atsarginės kultūros. Kita vertus, pradinė kultūra gaminama maišant 2% grynąją kultūrą 600 ml pieno. Tai 30 minučių kaitinama 88 ° C temperatūroje, po to atšaldoma iki 2 ° C ir inkubuojama, kad būtų pradėta naudoti pradinė kultūra.

Pieno ir pieno pramonės mikrobiologija:

Žinduoliai išskiria pieną savo jaunųjų maitinimui. Jis yra skystos formos be jokių priešpienio. Piene yra vandens, riebalų, baltymų ir laktozės. Apie 80-85% baltymų yra kazeino baltymas.

Sūrio mikrobiologija:

Didelis mikroorganizmų skaičius vaidina brandinimo procesą. Pirmąją sūrių gamybos dieną mikrobiologinis skaičius pradinėje medžiagoje svyruoja nuo vieno iki dviejų milijardų g ^-1 . Todėl gamyba mažėja dėl nepakankamo deguonies, didelio rūgštingumo ir slopinamųjų junginių, kurie susidaro sūrio brandinimo metu.

Iš esmės tai yra jų ląstelių fermentų poveikis laktozei, riebalams ir baltymams, kurie sukuria brandintą sūrio skonį. Propionibacterium shermanii dujų formavimo kultūra yra labai svarbi suteikiant Šveicarijos sūriui akis, ar skyles ir skonį. Sūrio specifiškumas priklauso nuo naudojamų mikroorganizmų veislių.

Sūrio gamybos procesas apima devynis žingsnius:

a) pieno paruošimas, \ t

b) varškės,

c) pjovimas,

d) virimo,

e) išrūgos išrūgų,

f) liekanos sūdymas, \ t

g) mikrobų taikymas, \ t

h) varškės presavimas,

i) jaunojo sūrio brandinimas.

Dažniausiai brandintas sūris yra pagamintas iš žalio arba pasterizuoto pieno, kuris turi būti laikomas ne mažiau kaip 60 dienų. Per tą laiką druska, rūgštingumas, brandinimo medžiagų apykaitos junginiai ir deguonies nebuvimas paprastai sunaikina apsinuodijimo maistu organizmą.

Ruošiant pieną galima pridėti kai kurių dažiklių, įskaitant P-karotiną ir augalų ekstraktus, pvz., Bixa orellana ir Capsium spp. Pienas transformuojamas į lygų, kietą varškę, dažniau žinomą kaip chimozinas, kuris per 30 min. Paverčia pieno varškę 32 ° C temperatūroje.

Šliužą galima išgauti iš Mucor miehei, M. pusillus ir Endothica parasiticus. Renninas atakuoja kazeiną ir formuoja groteles arba varškę. Šio chimozino varškės baltymas yra vadinamas paracaseinu, nes jis daugiausia siejamas su kalciu, iš pradžių jis pasireiškia dikalcio paracazinu. Trečiajame etape vielos peiliai arba pjovimo strypai naudojami dideliam varškės sluoksniui sumažinti į mažus 1, 5 cm kubelius.

Šis žingsnis padidina paviršiaus plotą. Per kepimo laikotarpį smulkūs kubeliai susitraukia ir pašalina išrūgas. Cheddar ir susijusių sūrių optimali temperatūra yra 37 ° C, o Emmentaler ir Gruyere varškės virinama maždaug 54 ° C temperatūroje. Kepimas tęsiasi nuo 1 valandos iki valandos ir pusės.

Kitas procesas yra sūdymas, kai sūrio gamintojas į varškę pripildo druskos. Nesubrendusio sūrio sūrymo tirpalas panardinamas maždaug 2–72 valandoms. Spaudimo stadijoje kartais išorinis slėgis yra naudojamas ant šlapio, šilto varškės, kuris yra apribotas medžio, plastiko ar metalo pavidalu arba audinio maišeliu. Spaudimas yra gatavo sūrio paruošimo etapo pabaiga.

v. Ląstelinė mikrobiologija:

Po antibiotikų įvedimo 1950-aisiais ir 1960-aisiais medicinos ir klinikinių mokslų revoliucija buvo atlikta. Per šį laikotarpį buvo atliktas nedidelis darbas, susijęs su susijusiu mechanizmu, ty, kaip bakterijos užkrėsta daugialypį šeimininką ir vystosi liga.

Dešimtajame dešimtmetyje tapo aišku, kad, nepaisant antibiotikų panaudojimo bakterijoms nužudyti, kasmet miršta 3 mln. Žmonių dėl tuberkuliozės, 3-4 mln. Dėl viduriavimo, 1-2 mln. Dėl maliarijos, hepatito ir tymų bei milijonų kitų. ligų visame pasaulyje. Taip pat buvo pranešta apie kai kurias naujas bakterines ligas; pavyzdžiui, Helicobacter pylori, skrandžio opos priežastinis agentas ir E. coli 0157, sukeliantis viduriavimą.

Daug dėmesio skiriama bakterinėms infekcijoms, kurias skatina bakterijų atsparumas antibiotikams. Taip atsitiko tuo metu, kai mikrobiologijos, molekulinės biologijos ir eukariotinių ląstelių biologijos pažanga gali atsakyti į galimus infekcijos proceso klausimus.

Cossart (1996) terminą „ląstelinė mikrobiologija“ sukūrė sintetinant tris susijusias disciplinas (ląstelių biologiją, molekulinę biologiją ir mikrobiologiją). Tačiau individualiai ląstelių biologija; molekulinė biologija ir mikrobiologija yra išsamiai tiriamos kaip atskiri dalykai. Tačiau ląstelių mikrobiologija peržengia atotrūkį tarp šių dviejų disciplinų ir pateikia dabartinės atitinkamos mokslo sintezę.

Mikrobiologijos tyrimas pažino imunologijos žinias, kad bakterijos sukelia imuninę sistemą ir T limfocitai atpažįsta antigeną ir kaip bakterinės eksotoksinai veikia eukariotines ląsteles. Molekulinės biologijos pažanga atkurta atgal į mikrobiologiją.

Akivaizdu, kaip bakterijos gamina ląstelių tarpusavio signalizacijos molekules, kad nustatytų ląstelių tankį? Didelė pažanga padaryta plėtojant molekulinės biologijos metodus, pvz., 16S rRNR sekos nustatymą, in situ išraiškos technologiją, parašo h žymėtą mutagenezę, diferencinio ekrano PCR (DD-PCR), dviejų mielių hibridinę analizę ir fagų rodymą.

# 7 pastaba. Mikrobai aplinkos mikrobiologijoje:

Mikrobai pasiskirsto visur, pvz., Dirvožemyje, vandenyje ir ore, net jei jie yra giliai žemėje, pvz., Giliavandenių angų. Mikrobai atlieka svarbų vaidmenį perdirbant biologinius elementus, tokius kaip deguonis, anglis, azotas, siera ir fosforas.

i. Mikroorganizmai biogeocheminiuose cikluose:

Deguonis sudaro 70 procentų ląstelės svorio ir virš 23% deguonies yra atmosferoje, kuri yra prieinama visiems mikrobams. Kita vertus, mineraliniuose nuosėdose susidaro deguonis kaip karbonatų, silikato, aliuminato ir kitų oksidų druskos.

Apie 80% deguonies biologiniams organizmams nėra prieinama. Jį naudoja cianobakterijos, heterotrofai ir chemolitotrofai. Vanduo yra aerobinių procesų produktas, todėl vėl galima naudoti fotosintezei.

Apie 20 proc. Žemės anglies yra organinis junginys ir mažiau nei 1 proc. Yra iškastiniame kurui, pvz., Naftos, anglies ir tt, anglies dioksido kiekis atmosferoje yra CO ₂ . CO ₂ susidaro deginant iškastinį kurą, biologinius preparatus ir mikrobinį skaidymą.

Fotosintetiniai ir chemosintetiniai mikroorganizmai CO ₂ paverčia organine anglies dvideginiu. Metanas (CH ₄ ) yra generuojamas anaerobiškai iš CO ₂ ir H ₂ metanogeniniu archaea. Dirvožemio bakterijos ir grybai dažniausiai naudoja dirvožemyje esančias organines medžiagas.

Be šių mikrobų dviračių veiksmų, gyvenimas šioje planetoje patirs dėl gyvybei būtinų maistinių medžiagų nebuvimo. Mikrobai per fermentines mašinas gali išskirti tirpius produktus, todėl juos galima įsigyti mikrobams ir augalams. Negyvosios augalų ir gyvūnų liekanos skaidomos mikrobais.

Apie 78% N yra atmosferoje, o 9–15 procentų ląstelės sausos masės yra būtinas ląstelinis elementas N, kuriame yra aminorūgščių, nukleino rūgšties ir kai kurių koenzimų. Neorganinės azoto formos yra konvertuojamos į mikroorganizmų metabolinę veiklą, kuri palaiko natūralų azoto balansą.

Azoto fiksavimo bakterijos sumažina azoto dujas (N2) į amoniaką, reikalingą augalų augimui. Kai kuris organinis azotas (aminorūgštis, nukleino rūgštis) perdirbamas amoniarizacijos būdu. Gautas amoniakas yra įterpiamas į biomasę arba tampa nitrifikacijos substratu. Amoniako oksidaciją į nitratą (NO ₃ ^- ) atlieka nitrifikuojančios bakterijos, kurias atstovauja Nitrosomonas ir Nitrosococcus.

ii. Mikrobai taršos mikrobiologijoje:

Vandens aplinkos, kurioje eutrofikacija aktyviai vyksta keleto patrauklių mikroorganizmų, tyrimas. Tarp jų būtų pirmuonys, dumbliai ir mažiau akivaizdūs vizualiai, bet ne mažiau svarbūs funkciškai yra ne judantys organizmai ir mažesnės formos, įskaitant grybus, ir bakterijos, o tam tikri virusai taip pat rodo, kad yra nustatytos specialios aptikimo procedūros.

Virusai, užkrėsti visą biologinę grupę, turi įtakos vandens taršos problemoms. Augalų ir dumblių virusai gali užkirsti kelią neribotam šeimininko vystymuisi. Buvo teigiama, kad pernelyg didelis mėlynai žaliųjų dumblių augimas gali būti kontroliuojamas sėjant konkrečiais virusais (LPP ir AS virusais).

Panašiai bakterijų virusai (bakteriofagai) gali padėti kontroliuoti bakterijų populiacijos dydį analizuojant jautrias grupes. Ypač domina, kad galimas bakteriofago vaidmuo yra žmogui patogeniškų bakterijų sunaikinimas ir išmatų taršos bakteriniai rodikliai. Kita vertus, bakterijos ypač tinka įvairioms aplinkosaugos galimybėms išnaudoti.

Bakterijos atlieka svarbų vaidmenį atliekant skaidymą. Kai kurie aktinomicetai yra ežerų dumblių gyventojai, tačiau apskritai aktinomicetai neatrodo atsakingi už žemišką kvapą, kuris pastebimas po arimo.

Biologinių nuotekų valymas ir savarankiškas valymas turi daug bendro. Abu jie sukelia organinių teršalų mineralizaciją ir ištirpusio deguonies panaudojimą. Kompleksinės mikrobinės asociacijos atlieka svarbų vaidmenį saviraištyje, ir tokios bendruomenės dominuoja valymo įrenginių ekologijoje.

Kai kurios pramoninėse nuotekose esančios organinės molekulės lengvai skaidomos įvairiais mikroorganizmais, o kai kurie junginiai visiškai priešinasi biologiniam ataka.

# 8 pastaba. Kompiuterinės programos mikrobiologijoje:

Kompiuteriai gali tarnauti įvairioms fermentacijos proceso kontrolės ir analizės funkcijoms.

i. Optimizavimas kompiuteriu:

Kompiuteriai naudojami skalėje, saugoti ir įvertinti fermentacijos parametrus ir įvertinti atskirų parametrų poveikį kultūrų metaboliniam elgesiui.

ii. Valdymas kompiuteriu:

Kompiuteriai gali kontroliuoti fermentacijos procesus. Daugelio įmonių gamybos procese plačiai naudojama fermentacijos kontrolė.

Kompiuterių taikymas mikrobiologijoje ne taip paplitęs kaip ir chemijos pramonėje dėl kelių priežasčių. Jutikliai, tinkami naudoti steriliose sistemose, dar nėra pakankamai patikimi, kad galėtų pasinaudoti kompiuterio pajėgumais ir biosinteze.

Metabolitų susidarymo reguliavimas dar nėra visiškai suprantamas. Fermentacijos sąnaudų mažinimą naudojant kompiuterius sunku apskaičiuoti. Taigi, mikrobiologijoje kompiuteriai pirmiausia naudojami duomenų kaupimui, duomenų analizei ir fermentacijos modelių kūrimui.

a) Duomenų gavimas:

Duomenys gali būti gaunami tiesiai ant fermentatoriaus su linijos jutikliais. Gauta informacija gali būti tokia, kaip pH, temperatūra, slėgis, klampumas, fermento svoris, energijos suvartojimas, aeracijos greitis ir O ₂ ir CO ₂ kiekis dujų sraute. Kiti duomenys gali būti gauti iš laboratorinių matavimų ir į kompiuterį išjungti, pvz., Biomasės koncentracijos maistinių medžiagų kiekis, metabolito susidarymas.

Šią informaciją galima įvesti kaip neapdorotus duomenis ir kompiuteris gali jį konvertuoti į standartinius vienetus, pavyzdžiui, norėdamas reguliuoti standartinės temperatūros kiekius, galima naudoti temperatūros koregavimo duomenis, kad būtų galima apskaičiuoti tikrą gamybos sistemos aeracijos spartą.

Į duomenų gavimo sistemą galima žiūrėti signalizacijos sistemą, kad informuotų palydovą, kai atsiranda nukrypimų nuo standartinės vertės. Duomenys apie fermentacijos eigą gali būti saugomi, gauti ir atspausdinti, o produkto skaičiavimai gali būti dokumentuojami.

(b) Duomenų analizė:

Įrašyti arba išmatuoti duomenys naudojami skaičiavimuose, tokiuose kaip CO ₂ susidarymo greitis, O ₂ suvartojimo greitis, kvėpavimo koeficientas, specifinis substrato įsisavinimo greitis, derlingumo koeficientas, šilumos balansas, produktyvumas, tūrio specifinis energijos suvartojimas ir Reynoldo numeris.

Jei biomasė nėra nuolat matuojama, biomasės koncentraciją galima apskaičiuoti naudojant O2 suvartojimo greitį. Daroma prielaida, kad yra žinoma derlingumo konstanta ir O _{2 dalis,} reikalinga palaikymo metabolizmui. Skaičiavimai turi būti koreguojami, jei susidaro, pavyzdžiui, antriniai metabolitai arba fermentacijos metu pastovūs derlingumo pokyčiai.

Po fermentacijos skirtinguose pH ir temperatūros lygiuose apskaičiuojamos „izoprodukcijos ir izotopų kreivės“. Laukai nurodomi kaip nedidelės produkcijos procentinė dalis, lyginant su didžiausio eritromicino titru. Šiuo grafiku galima nustatyti optimalų produktyvumą (gamybos / fermentacijos laiką) tam tikrame eksploatavimo sąlygų rinkinyje.

iii. Programinė įranga:

Rinkoje yra nemažai programinės įrangos, pvz., „MENTOR by LSLBILAFITTE“, B. BRAUN BIOTECH MFCSAVin, „New BRUNSWICK SCIENTIFIC“, AFS BioComond, kurie naudojami laboratorijoje, taip pat piloto ar pramoninio masto fermentuose. Daugumą programinės įrangos tiekia fermentų gamintojai. Kai kurios programinės įrangos gali automatiškai aptikti valdiklio konfigūraciją fermentatoriuose.

Šios programinės įrangos taip pat naudojamos reguliuojant skiedimo greitį, apskaičiuojant augimo greitį, sąveikaujant su kitais prietaisais, pvz., Analizės ir duomenų archyvavimo patvirtinimui. Šios programinės įrangos registracijos paprastai yra parašytos pagrindinėmis, „Pascal“ arba „C“ kalbomis. Tačiau norint įveikti įvairius sunkumus, MS langas naudojamas kaip bendroji platforma programinės įrangos gamybai laboratorijų ir NT versijoms didelio masto fermentuotojams.

Tokių įrenginių svarba padeda užtikrinti sąsają tarp išorinių programų, pagrįstų MS langu ir realiuoju laiku. Modelių valdymo strategijoms ir adaptyviai kontrolei sukurti keli skirtingi valdymo metodai; todėl ji suteikia daugiau galimybių veiksmingai kontroliuoti fermentacijos procesus.

# 9. Pastaba. Mikrobiologijos dumbliai:

Dumbliai susideda iš didelės ir nevienalytės santykinai paprastų eukariotų, kurie turi mažai bendro, išskyrus jų būdingą deguonies išsivystymo tipo fotosintezę. Jie gali būti apibrėžiami kaip maži autotrofai, kurie neparodo jokių ląstelių diferenciacijos, o jų lyties organai yra vienaląsčiai ir, jei visos ląstelės yra derlingos.

Nors daugelyje taksonominių dumblių grupių yra daugelio ląstelių makroskopiniai organizmai, kurie yra laikomi augalais ir įdėti į karalystės planą, daugelyje vienarūšių mikroskopinių formų daugumoje tokių taksonominių grupių, kurios patenka į mikrobiologijos sritį ir yra įtrauktos į mikroorganizmus kaip mikroorganizmas „.

Dumbliai yra labai svarbi biosferos sudedamoji dalis, tarnauja kaip pirminės organinės medžiagos ir deguonies gamintojos ir yra visuotinės.

Jie randami gausiai gėlame vandenyje (ežere, tvenkiniuose, upeliuose ir kt.) Ir jūrų buveinėse; gėlo vandens ir jūros vienaląsčių dumblių formos, augančios kaip planktonai, gamina didžiulį kiekį organinių medžiagų ir deguonies. Apskaičiuota, kad apie 80% žemės deguonies susidaro tokios planktoninės dumbliai.

Dumbliai taip pat atsiranda drėgnoje dirvoje, uolose, augaluose ir netgi gyvūnuose. Kai kurie dumbliai auga ant poliarinių regionų sniego ir ledo, kiti - karštuose šaltiniuose, esant 90 ° C temperatūrai. Dumbliai taip pat auga endofitiškai pirmuoniuose, „Hydra“, kempinėse ir koraluose. Nors dauguma dumblių yra fotoautotrofinės, heterotrofinės ir holozoinės dumblių formos nėra retos.

Tačiau dumblių skiriamieji požymiai yra šie:

i. Jie dažniausiai yra fotoautotrofai, ty sintezuoja savo maistą fotosintezės būdu.

ii. Pirmiausia jie gyvena vandens buveinėse.

iii. Vegetatyvinis kūnas nerodo diferenciacijos į įvairias audinių sistemas.

iv. Juose dažniausiai yra vienaląsčių lytinių organų, kurių aplink juos nėra sterilių ląstelių. Striukės ląstelės, jei yra, turi skirtingus inicialus.

v. Jie rodo laipsnišką reprodukcijos sudėtingumą.

vi. Jie nesukuria embriono po lytinių lytinių ląstelių sintezės.

vii. Jie rodo skirtingą kartų kaitą.

# 10 pastaba. Mikrobiologijos grybai:

Žemėje yra apie du milijonai rūšių gyvų organizmų, iš kurių grybai sudaro apie 70 000 rūšių, ir daug daugiau laukia atradimo. Hawksworth (1991) apskaičiavo, kad pasauliniu mastu yra apie 1, 5 mln. Grybų rūšių.

Atrodo, kad milžiniški neatitikimai tarp žinomų ir apskaičiuotų grybų rūšių yra susiję su tuo, kad daugelyje pasaulio dalių, ypač atogrąžų ir subtropinių regionų, mėginių ėmimas sėklomis buvo neveiksmingas.

Žmogaus susidomėjimas grybais prasidėjo stebint gražius, skėčių formos grybus ir rupius, augančius dirvose, sudarančiose „pasakų žiedus“. Senovės graikai ir romėnai, ir, be abejo, jų mažiau civilizuoti amžininkai, mėgsta triufelius, grybus ir pufus.

Grybai tapo tokiais skanėstais, kad jie buvo vieninteliai maisto produktai, kuriuos turtingi žmonės reikalavo patys gaminti. Senovės graikų ir romėnų atsitiktinio apsinuodijimo grybais atvejai buvo žinomi jau 500 m.

Valgomieji nariai buvo vadinami „grybais“, o nuodingos veislės vadinamos „toadstools“. Terminas „rupūžė“ - tai vokiško žodžio „Todestuhl“ iškraipymas, kuris tiesiog reiškia „mirties kėdę“.

Nors žmogaus susidomėjimas grybais prasidėjo prieš tūkstančius metų, kaip minėta pirmiau, sisteminis tyrimas pasirodė prieš kelis šimtus metų, kai buvo sukurtas mikroskopas. Italijos botanikas PA Michelis (1679-1737) visiškai išnaudojo mikroskopą ir atliko išsamų grybų ir jų reprodukcinių struktūrų tyrimą ir 1729 m. Paskelbė pirmąją autentišką literatūrą apie „Nova Genera Plantarum“.

Dėl to ir dar daugiau įnašų PA Micheli gavo garbę būti vadinamu mikologijos įkūrėju; mikologija yra grybelinių tyrimų mokslas. Terminas „Mycology“ (Gk. Mykes = grybų, logotipų = diskurso) yra graikų kalbos žodis, laikomas kilusiu iš Didžiosios civilizacijos - „Mycenean“.

Grybai yra visur esantys eukariotai, kurie yra universalūs dėl didelio prisitaikymo lygio bet kokioje įmanomoje buveinėje. Viskas, kas gali būti suskaidyta, kad gautų energiją, suras tam tikrus grybus kolonizuoti.

Kadangi grybai skiriasi priklausomai nuo jų skirtingų buveinių formų, elgesio ir gyvavimo ciklo, labai sunku nustatyti tikslią grybų ribą. Tačiau šiuo metu mikologai grybai apibūdino šias eilutes.

Grybai yra organizmai, kurie yra „eukariotiniai, achlorofilai su absorbuojančiu mitybos režimu, sporos guolis ir daugintis aseksualiai ir seksualiai, ir kurių gijinės, šakotos somatinės struktūros (vadinamos hiphae) paprastai yra apsuptos ląstelių sienelėmis, kuriose yra chitino, celiuliozės arba abiejų. kartu su daugeliu kitų sudėtingų angliavandenių. “

Nors grybai dalijasi su augalais, ląstelių sienelės, skysčio užpildytos intraląstelinės vakuolės, mikroskopiškai matomi citoplazmos srautai ir judrumo stoka, jie aiškiai apibrėžti iš augalų ir kitų autotrofų, nes vegetacinis kūnas ar hipha nėra niekada diferencijuotas į stiebą, šaknį ir lapus ir, svarbiausia, neturi specialių audinių vidaus vandens ir maistinių medžiagų transportavimui.

Tačiau toliau pateikiami svarbiausi organizmų, vadinamų grybais, bruožai:

i. Vegetatyvinį kūną (thallus) paprastai vaizduoja kėbulas, vadinamas hipha (hiphae); Hiphae kartu vadinami mikėliumi (pl. mycelia). Hyphae yra septetė arba ne septetė.

ii. Ląstelių sienelę daugiausia sudaro chitinas, dažnai vadinamas grybelio celiulioze.

iii. Vegetatyvinis kūnas (thallus) nėra diferencijuotas į šaknį, stiebą ir lapus ir neturi specialių audinių vandens ir maistinių medžiagų vidiniam transportavimui.

iv. Visi grybai neturi chlorofilo, todėl negali gaminti savo maisto medžiagos. Jie vadinami heterotrofais. Jie gali būti parazitai arba saprofitai.

v. Maistas laikomas glikogeno pavidalu.

vi. Rastas ir asexualinis, ir seksualinis dauginimasis; aseksualus dauginimas yra dažnesnis.

vii. Seksualinė reprodukcija daugiausia vyksta sporangiosporų ir konidijų (conidiospores).

viii. Seksualinė reprodukcija vyksta anteridijomis ir oogonija arba asogonija. Kai kuriuose ascomycetes ir beveik visuose bazidiomicetuose nėra skirtingų reprodukcinių organų; seksualumas užbaigiamas sintezės būdu.

ix. Visi grybai turi skrandį už savo kūno, ty jie naudojasi maisto medžiagų ekstraląsteliniu virškinimu.

# 11. Pastaba. Mikrobiologijos bakterijos:

Bakterijos yra prokariotinių organizmų arba monerų grupė, kuriai būdinga peptidoglikano sienelė, suspausta, bet plika DNR su pritvirtintais reljefiniais ir rezerviniais maisto produktais, pagamintais iš glikogeno ir riebalų. Bakterijas Leeuwenhoek atrado 1676 m.

Jie turi šiuos požymius (2.9 pav.):

i. Iš esmės vienaląs.

ii. Peptidoglikano ląstelių sienelė.

iii. Gleivių uždengimas.

iv. Prokariotinė organizacija su plika apykaitine DNR, sulankstyta, kad susidarytų nukleoidas.

v. Nukleoidas, pritvirtintas prie membraninės struktūros, vadinamas Y formos šakės.

vi. Sap vacuoles nėra. Vietoj to, daugeliu atvejų atsiranda dujų vakuolų.

vii. Nėra membranomis dengtų ląstelių organelių, įskaitant endoplazminį tinklelį.

viii. „Ribosome“ yra 70 metų.

ix. Dvejetainis dalijimasis yra dauginimo būdas.

x. Įvairi mityba, įskaitant fotoautotrofinius, saprotrofinius, parazitinius ir chemoautotrofinius. Fotoautotrofinės formos turi tipišką chlorofilą turinčias baterioklorofilo.

xi. Flagella, jei yra, yra vienos eilės. Jie yra pagaminti iš baltymų, vadinamų flagellinu.

Bakterija gyvena dirvožemyje, upeliuose, maiste, mus, ir beveik visose gyvenamosiose (ir kai kuriose iš tikrųjų gyvenamose) vietose žemėje. Jie gali naudoti vyną, jogurtą ir sodo kompostą, ir be jų negalėjome net virškinti mūsų maisto.

Galiausiai visas azotas būtų prarastas į atmosferą be jų. Bakterijos vis dažniau naudojamos kaip mokslinių tyrimų priemonės ir biotechnologijos, tiekiančios mums rekombinantinę DNR, fermentus ir dizainerius. Mes vis dažniau juos naudojame, kad atsikratytume nuodingų atliekų.

Bakterijos taip pat gali paskatinti kvėpuoti kvapą, pūsti dantis, užkimšti plaučius, duoti jums Montezuma keršto ir nužudyti, jei jūs (ar Jūsų gydytojas) nesate atsargūs. Jūs, be abejo, girdėjote apie patogeninius Escherichia coli ir „mėsos valgymo bakterijas“. Galbūt jūs taip pat girdėjote apie vis daugiau antibiotikams atsparių tuberkuliozės ir kitų bakterinių ligų atvejų.

Mikrobiologija turi keletą įdomių (galbūt net baisių) metų. Laukas apima virusų, bakterijų, grybų ir protistų tyrimą, tačiau yra daug ką padaryti, kad būtų galima tik tyrinėti bakterijas.

Bakterijos yra visur, ir yra labai svarbios biologiniams mokslininkams, gydytojams, aplinkosaugininkams, maistui ruošti ir ruošti meistrus, jau nekalbant apie likusius mus, kurie tuo pačiu metu patyrė bakterinių infekcijų.

Bakterijos yra labiausiai gausūs mikroorganizmai. Šiek tiek dirvožemio gali būti šimtai ir tūkstančiai jų. Jie yra visur randami visose vietose, kur yra organinė medžiaga - vandenyje, ore, dirvožemyje, įvairių organizmų kūnuose ir viduje. Jie gali toleruoti ekstremalią aplinką, pavyzdžiui, karštus šaltinius, šaldytus vandenis, dykumus, gilias vandenynus, rūgštines, šarmines ir druskingas sąlygas.

Kenksminga bakterijų veikla:

i. Maisto gedimas:

Saprotrofinės bakterijos sukelia daržovių, vaisių, mėsos, duonos, pieno, sūrio, sviesto ir uogienių, drebučių ir marinatų griovimo puvimą.

ii. Apsinuodijimas maistu:

Botulizmą sukelia anaerobinė bakterija Clostridium botulinum (= C. perfringens). Bakterija užkrečia konservus. Paprastą apsinuodijimą maistu sukelia Staphylococcus aureus. Apsinuodijimą lydi viduriavimas ir vėmimas. Kita yra salmoneliozė, kuri paprastai gaminama užterštos mėsos valgymo metu. Bakterija, sukelianti tokį apsinuodijimą, yra Salmonella enteridis ir S. typhimurium.

iii. Vidaus straipsnių pablogėjimas:

Spirochaete cytophaga pablogina medvilnės pluoštą, odą ir medinius dirbinius.

iv. Penicilino sunaikinimas:

Bacillus brevis sunaikina peniciliną.

v. Dirvožemio de-nitrifikavimas:

Thiobacillus denitrificans ir Micrococcus denitrificans paverčia dirvožemio nitratus dujiniu azotu.

vi. Dirvožemio nusodinimas:

Desulfovibrio desulfuricans keičia dirvožemio sulfatus į H ₂ S.

vii. Ligos:

Daugiau kaip 90 proc. Žmonių ir gyvūnų ligų sukelia bakterijos, o daugiau kaip 40 proc.

# 12. Pastaba. Mikrobiologijos virusas:

Kadangi gyvos ląstelės pirmiausia išsivystė, virusai randami ten, kur gyvena. Virusų kilmė nėra žinoma, nes jie nesudaro fosilijų. Todėl jų kilmės tyrimui naudojami molekuliniai metodai. Šie metodai priklauso nuo senosios virusinės DNR arba RNR. Tačiau, deja, dauguma laboratorijose saugomų ir saugomų virusų yra jaunesni nei 90 metų.

Virusas yra visų rūšių organizmų parazitas. Jie užkrėsti gyvūnus, augalus, bakterijas, dumblius, vabzdžius ir pan. Iki šiol tikslus virusų pobūdis yra dviprasmiškas, nesvarbu, ar jie yra gyvi, ar negyvi organizmai. Jei pažvelgsime į gyvenimą, tai sudėtingas procesų rinkinys, vykstantis veikiant baltymus, valdomus nukleino rūgšties.

Gyvų organizmų nukleorūgštis veikia visą laiką. Už gyvų ląstelių virusai išlieka neaktyvūs. Todėl jie negali būti sakomi kaip gyvi organizmai. Be to, jei atsižvelgsime į jų sukeltas ligas, jie veikia kaip patogenas prieš bakterijas, grybus, pirmuonius ir pan. Taigi iš šio kampo virusai gali būti laikomi išskirtinai paprastu gyvu organizmu arba kaip išskirtinai sudėtinga agregacija arba negyvomis cheminėmis medžiagomis.

Tada kaip galima apibrėžti virusą? Jie yra specialiai maži, filtruojami ir įpareigoja intracelulinį parazitą, kuriam reikalingas gyvas šeimininkas. Lwoffas (1957) nustatė, kad „virusai yra infekciniai, potencialiai patogeniniai nukleoproteinai, turintys tik vieną nukleino rūgšties tipą, kuris atgamina iš jų genetinės medžiagos, negali augti ir padalinti, be fermentų“.

Luna ir Darntell (1968) apibrėžė, kad „virusai yra subjektai, kurių visas genomas yra nukleino rūgšties elementas, replikuojantis gyvose ląstelėse, naudojant ląstelinę sintetinę mašiną ir sukeliant specializuotų elementų sintezę, galinčią perkelti viruso genomą į kitą ląstelę“ .

Apibrėžiant mikroorganizmus virusai išskiriami remiantis tam tikrais simboliais, kaip nurodyta toliau Lwoff ir Tournier (1962):

i. Jie visi gali užkrėsti,

ii. Vienos nukleino rūgšties buvimas,

iii. Nesugebėjimas auginti tik genetinės medžiagos,

iv. Dauginti tik iš genetinės medžiagos,

v. Nėra fermentų energijos metabolizmui (Lipman sistema),

vi. Ribosomų nebuvimas,

vii. Informacijos apie fermentų gamybą energijos cikle nebuvimas, \ t

viii. Informacijos apie ribosomų baltymų sintezę nebuvimas, \ t

ix. Informacijos apie ribosominės RNR ir tirpios tRNR sintezės nebuvimą.

# 13.Mikrobiologijos prietaisai:

i. Mikroskopija:

Olandų spektaklio specialistas Zoocharia Janssen (1590) naudojo antrąjį lęšį, todėl pirminio objektyvo sukurtas vaizdas buvo labai padidintas nuo 50 iki 100 X. Tai yra pagrindinis principas, kuriuo grindžiamas modemo mikroskopas.

1610 m. „Galileo“ išrado kai kuriuos „patobulintus mikroskopus“. Robertas Hookas (1635–1703) 1660-aisiais pagamino ir naudojo sudėtinį mikroskopą ir paskelbė knygą „Micrographia“. Didžiausias jo padidinimas buvo 200 X, tačiau jis nesilaikė bakterijų.

Hooke šiuolaikinis, pavadintas Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), atrado vienaląsčius, nepriklausomai gyvus mikroorganizmus, vadinamus „gyvuliais“. Akivaizdu, kad jie yra pirmuonys ir bakterijos. Dėl šio pasiekimo jis buvo vadinamas „mikrobiologijos tėvu“. Profesionaliai Leeuwenhoek buvo lino prekybininkas. Per savo laiką jis padarė minutinius, paprastus, bet galingus objektyvus.

Šie instrumentai buvo paprasti didinamieji stiklai, paprastai sudaryti iš mažų, dvigubų, beveik sferinių lęšių, tačiau jie padidino maždaug 300 X. Išnagrinėtų objektų dydis buvo nustatytas palyginus.

Šiuo tikslu jis kartais naudojo smėlio grūdus, soros ar garstyčių ar kraujo kūnelių sėklą ir pan. Iš viso jis pagamino 419 lęšius, kai kurie buvo sumontuoti auksu, o daugiausia žalvario. C. Huygens sukūrė du objektyvo akinius, o Abberas (1840-1905) sukūrė apochromatinius tikslus ir sub-etapo kondensatorių.

Apochromatiniai yra tie, kurie yra palyginti laisvi nuo chromatinių ir sferinių aberacijų. Profesionalus junginių mikroskopo naudojimas buvo pastebėtas po 1820 metų. Bendras modemo tikslų ir akių kartu padidintas padidinimas yra dviejų padidinimų rezultatas. Tačiau, be padidinimo, skiriamoji geba yra atskirti du gretimus taškus.

ii . Kolorimetrija:

Dauguma biocheminių eksperimentų apima junginio arba junginių grupės, esančios sudėtiniame mišinyje, matavimą. Tikriausiai plačiausiai naudojamas biocheminių junginių koncentracijos nustatymo metodas yra kolorimetrija, kuri pasinaudoja tuo, kad balta šviesa praeina per spalvotą tirpalą, o kai kurie bangos ilgiai sugeria daugiau nei kiti (35.6 pav.).

Daugelis junginių nėra dažyti, bet gali būti paversti spalvotais junginiais. Kai kurie iš jų nėra spalvoti net po konversijos, bet gali būti pagaminti taip, kad absorbuotų šviesą matomame regione reaguojant su tinkamais reagentais. Šios reakcijos dažnai yra specifinės ir daugeliu atvejų yra gana jautrios, todėl galima matuoti medžiagos kiekį milimetro regione vienam litrui koncentracijos.

Pagrindinis privalumas yra tas, kad nebūtina visiškai atskirti junginio ir sudėtinio mišinio, pvz., Kraujo, sudedamosios dalys gali būti nustatomos po nedidelio gydymo. Kaip aptarta žemiau, spalvos gylis yra proporcingas sugeriamos šviesos kiekiui, kuris yra proporcingas spalvos intensyvumui ir todėl koncentracijai. Yra du įstatymai, kuriais grindžiamas kolorimetrijos principas.

a. Lamberto įstatymas:

Kai monochromatinės šviesos spindulys praeina per sugeriančią terpę, jos intensyvumas mažėja eksponentiškai, kai padidėja absorbuojančios terpės ilgis.

b. Alaus įstatymas:

Kai monochromatinės šviesos spindulys praeina per absorbuojančią terpę, jos intensyvumas mažėja eksponentiškai, nes didėja absorbuojančios terpės koncentracija.

Šie du įstatymai sujungti kartu vadinami Lamberto-Beero įstatymu (35.6 pav.).

Lamberto alaus įstatymo apribojimai:

Dėl padidėjusio tirpalo koncentracijos kartais gaunamas netiesinis sklypas. Tai gali būti dėl to, kad: a) šviesa turi būti susiaurinta, pageidautina monochromatinė, b) naudojamos šviesos bangos ilgis turi būti didžiausias tirpalo absorbcijos lygis.

This also gives the greatest sensitivity, (c) there must be no ionization, association, dissociation or solvation of the solute with the concentration or time, (d) the solution is too concentrated to give intense colour.

The Photoelectric Colorimeter:

The basic arrangements of a typical colorimeter are shown in Fig. 35.7. In this instrument, when a white light from a tungston lamp passes through a slit, then a condenser lens, to give a parallel beam which falls on the solution under investigation contained in an absorption cell or cuvette. It is made of glass with the sides facing the beam cut parallel to each other. Generally, the cell samples are 1 cm square and will hold 3 ml liquid.

The absorption cell is followed by filter, which allows maximum transmission of the colour absorbed after selection. If a blue solution is under examination, then red is absorbed and a red filter is selected. The colour of the filter is, therefore, complementary to the colour of the solution under investigation. In some instruments the filter is located before the absorption cell.

The filters give narrow transmission bands and, therefore approximate to monochromatic light. After this, the light then falls onto a photocell which generates an electric current and is direct proportion to the intensity of light falling on it.

The electrical signal is increased in strength by the amplifier, and the amplified signal passes to a galvanometer, which is calibrated with a logarithmic scale so as to give absorbance readings directly in these systems, the blank solution is first put in the colorimeter and the galvanometer is adjusted to zero extinction, which is followed by the test solution and the extinction is read directly Now, a better method is to split the light beam, pass through the sample and the other through the blank.

After this balance the two circuits give zero deflection on the galvanometer. The extinction is determined from the potentiometer reading which balances the circuit.

iii. Tracer Technique:

Isotopes are used as tracers to trace the course of events. Such isotopes are stable ( ² H, ¹⁵ N, ¹⁸ O etc.) or unstable ( ³ H, ¹⁴ C, ³² P, ³⁵ S etc.). The latter emits ionizing radiations eg α-particles, β-particles, Ƴ-rays. X-rays etc. and thus can be detected easily by instruments (Geiger Muller Counter etc.) which can detect the ionization of the medium through which they pass. The former needs instruments like a mass spectrometer which with the help of a powerful magnetic field separates a heavy isotope from a lighter isotope.

The α-particles being helium nuclei are heavy and, therefore, cannot penetrate long distances, but are strongly ionizing. The β-particles are much lighter and travel distances depending on their energy. The y-rays and X-rays are even more penetrating. The unstable isotopes decay exponentially to stable forms and the time taken for half decay is known as the half life of the radioisotope.

Thus ¹³ N has a half life of 10.5 min, ³² P, 13.8 days, ³⁵ S, 85 days. ³ H, 10 yrs and ¹⁴ C, 5688 yrs. ³ H emits weak Y-rays (0.018 Mev) and ¹⁴ C (0.156 Mev) and ³² P, 1.6 MeV (1Mev = 1 million ev)emit strong rays. The energy of radiation, the half life of the isotope, the solubility and the metabolic role of its compounds are the major factors which determine the extent of health hazards of a radioisotope.

With appropriate precautions the radioisotopes can be handled, processed, detected and measured with practically no risk or hazard. The movement of a radioactive element in a compound can also be traced by autoradiography.

When the energetic particles emitted by a radioisotope hit a scintillating substance like Nal, ZnS, anthracene, etc. photons are ejected; these photons interact with the silver halides present in the photographic emulsion and produce the black spots as in conventional photography. This principle is also followed in scintillation counting.

The unit of ratioactivity is curie or Bequerel named after the discoverer. One Curie (Ci) is equivalent to 3.7 x 10 ¹⁰ disintegrations per second. One Bequerel (Bq) is 10 ¹⁰ dps. When counts are taken under identical conditions the activity in curies can be calculated directly by reference to a standard.

Working with radioisotopes involves considerable health hazard, unless adequate precautions are taken. Blood counts have to be taken periodically and film badges should always be worn when handling a radioisotope. Under no circumstances radioactive substances should come in contact with any part of the body.

Care should always be taken so that no radioactive gas is inhaled. No one should eat, drink or smoke in a radio-isotope laboratory. One should handle radioisotopes, particularly β-emitters like ³² p or α-emitters like ⁶⁰ CO some distance away from the source. µCi quantities are usually used in biological studies and these are less hazardous.

Washing should never be pooled down a sink. They should be dried inside a hood and kept in a bin maintained for this purpose. The contents of bin have to be buried under ground in a safe place or sent to the Bhabha Atomic Research Centre, Bombay.

Hands, aprons, table tops, etc. should be monitored regularly and decontaminated, if necessary. Headache, dizziness, abnormal blood counts, etc. are indications of radiation sickness. Work must be stopped and doctors consulted in such cases.

Preparation of Samples for Radioactivity Measurement Procedure:

(a) Transfer 0.1 ml of the radioactive substance in solution to the planchet. Allow it to spread; add a few drops of distilled water or ethanol (if the substance is water or alcohol soluble) and place under a heating lamp at a distance where no splattering takes place.

(b) Place the planchets inside Petri dishes, cool and count.

For Solid Samples:

(a) Weigh the empty planchet.

(b) Transfer the fine powder with a spatula carefully to the planchet and spread to cover the entire surface. Pad the surface gently until it appears to be smooth.

(c) Weigh the planchet with the powder. Substract the initial weight of the planchet. If the difference exceeds the minimum thickness for saturation, take counts. If not more powder has to be introduced and the sample prepared again.

iv. Chromatography:

Tswett (1903) defined chromatography as the process of separation of coloured substances but now-a-days it is performed on mixtures of coloured substances including gases.

The common feature to all the chromatography methods is the use of two phases:

(a) stationary phase

b) judrioji fazė.

Spalvotos medžiagos atskyrimas priklauso nuo dviejų fazių. Remiantis stacionariosios fazės pobūdžiu, klasifikacija pateikiama toliau:

Jei stacionari fazė yra kieta, procesas vadinamas adsorbcija, o judanti fazė yra skystis, vadinama skaidymo chromatografija. Judanti fazė gali būti skystis arba dujos.

Remiantis stacionariosios ir judančiosios fazės pagrindu, chromatografijos sistema yra keturių tipų:

a) Skystas - kietas (pvz., klasikinė adsorbcijos chromatografija, TLC ir jonų mainai)

b) dujinė kieta medžiaga (pvz., dujų kieta chromatografija)

c) Skystas skystis (pvz., klasikinė pertvarų chromatografija, popierinė chromatografija)

d) Dujų skystis (pvz., dujų-skysčių chromatografija, kapiliarinės kolonėlės chromatografija)

Klasifikavimas pagal metodus:

Klasifikacija pagrįsta fazėmis (kietomis arba skystomis), vadinamomis adsorbcija ir skaidymu. Adsorbcijos fazėje gali būti judanti fazė skystoje arba dujinėje formoje. Panašiai pertvarų skysčių chromatografija turi skystą judančią fazę arba judančią fazę, vadinamą skysčių-skysčių chromatografija ir dujų-skysčių chromatografija.

Visi atskyrimai chromatografijos būdu priklauso nuo to, kad atskirtos medžiagos pasiskirsto tarp judančiosios fazės ir stacionarių fazių proporcijomis, kurios įvairiose medžiagose skiriasi. Medžiagų pasiskirstymo būdas patogiausiai aptariamas „sorbcijos izotermu“.

Sorbcijos izotermas:

Konkrečios medžiagos, paimtos „sorbuotos“ stacionariosios fazės, kiekis priklauso nuo koncentracijos yra judanti fazė. Kreivė, gauta parodant sorbuotą kiekį, esant koncentracijai pastovioje temperatūroje, yra „sorbcijos izotermas“.

Izotermos forma yra vienas iš svarbiausių chromatografijos elgseną lemiančių veiksnių. Sąvoka „sorbcija“ apima adsorbciją, kuri reiškia koncentracijos padidėjimą judančiojo ir stacionariosios (kietosios) fazės sąsajoje, o absorbcija yra medžiagos ištirpinimas iš judančios fazės į skystą stacionarią fazę.

v. Electro Focussing:

Tai naujausia atskyrimo ar baltymų technika arba ją galite išreikšti kaip „elektroforezę pH gradiente“. Baltymai migruoja elektriniame lauke, bet kai pasiekia tašką, kur pH yra toks pat, kaip jo izoioninis taškas, jų tolesnis judėjimas yra užkertamas kelias. Tai vadinama „elektrokoncentracija“, nes baltymai sutelkti į savo izoioninį tašką.