Контрольна - дихання мікроорганізмів як спосіб отримання енергії
Дихання мікроорганізмів як спосіб отримання енергії. Аеробні та анаеробні мікроорганізми
Потреба в енергії забезпечується процесами енергетичного обміну, сутність яких полягає в окисленні органічних речовин, супроводжуваному виділенням енергії. Отримувані при цьому продукти окислення виділяються в навколишнє середовище.
Окислення речовин може відбуватися різними шляхами:
прямим, тобто приєднанням до речовини кисню;
непрямим, тобто дегідрогенірованіем (відібранням водню).
Схематично реакцію окислення-відновлення за участю ферменту дегідрогенази можна представити таким чином:
АН + В А + ВН + енергія
Донор акцептор окислене відновлене
водню водню речовина речовина
Способи отримання енергії у мікроорганізмів різноманітні.
У 1861 р Французький вчений Л. Пастер вперше звернув увагу на унікальну здатність мікроорганізмів розвиватися без доступу кисню, в той час як всі вищі організми - рослини і тварини - можуть жити тільки в атмосфері, що містить кисень.
За цією ознакою (типам дихання) Л. Пастер розділив мікроорганізми на дві групи - аероби і анаероби.
Аероби для отримання енергії здійснюють окислення органічного матеріалу киснем повітря.
До них відносяться гриби, деякі дріжджі, багато бактерії і водорості. Багато аероби окислюють органічні речовини повністю, виділяючи в вигляді кінцевих продуктів СО і Н О.
Цей процес в загальному вигляді може бути представлений наступним рівнянням:
З Н О + О = СО + Н О + 2822 кДж
При неповному окисленні енергетичного матеріалу вивільняється відповідно меншу кількість енергії. Частина потенційної енергії окисляемого речовини залишається в продуктах неповного окислення. Наприклад, оцтовокислі бактерії окислюють етиловий спирт до оцтової кислоти і води:
З Н ОН + О = СН СООН + Н О + 504 кДж.
Анаероби - Це мікроорганізми, здатні до дихання без використання вільного кисню. Анаеробний процес дихання у мікроорганізмів відбувається за рахунок відібрання у субстрату водню. Типові анаеробні дихальні процеси прийнято називати бродіння. Прикладами такого типу отримання енергії можуть служити спиртове, молочнокисле і маслянокислое бродіння.
З Н О = С Н ОН + СО + 118 кДж.
Ставлення анаеробних мікроорганізмів до кисню по-різному. Один з них зовсім не переносять кисню і носять назву облігатних, або строгих, анаеробів. До них відносять збудники маслянокислого бродіння, правцева паличка, збудники ботулізму. Інші мікроби можуть розвиватися як в аеробних, так і в анаеробних умовах. Їх називають факультативними, або умовними анаеробами; це молочнокислі бактерії, кишкова паличка, протей, дріжджі та ін.
В енергетичному відношенні аеробне дихання у багато разів вигідніше анаеробного. Так, при аеробному процесі окислення глюкози до вуглекислого газу і води вивільняється приблизно в 25 разів більше енергії, ніж при анаеробному процесі) наприклад, спиртовому бродінні). Це пояснюється тим, що кінцеві продукти, що виходять в результаті анаеробного окислення, завжди представляють собою складні органічні сполуки, що мають великий запас енергії - спирти, кислоти та ін.
У зв'язку з цим багато процесів бродіння знаходять застосування для отримання цінних харчових і технічних продуктів.
Вплив біологічних чинників на мікроорганізми: симбіоз, метабіозу, паразитизм, антагонізм. Антибіотики і фітонциди
У природних умовах мікроорганізми стикаються з дією різноманітні біотичних факторів. Біотичні фактори - це всі форми вплив мікроорганізми один на одного, а також на рослину, тварин і людини. При симбіозі (спільне існування) мікроорганізми впливають в основному в результаті вплив продуктів своєї життєдіяльності, які можуть проявляти або сприятливе (наприклад, вітаміни), або згубний (наприклад, антибіотики, токсини) вплив.
Форми симбіотичних взаємовідносин надзвичайно різноманітні. Їх можна розділити на дві групи: асоціативні (сприятливі) та антагоністичні (конкурентні) взаємини.
Асоціативні форми симбіозу. Асоціативні взаємини широко поширений в природі. Саме на них заснований круговорот речовин в природі. До асоціативним взаєминам відносяться метабіозу, мутуалізмом, синергізм та комменсализм.
Метабіозу - це такий вид симбіозу, створюються умови послідовного розвитку одних мікроорганізмів за рахунок продуктів життєдіяльності інших. Наприклад, псування сахарсодержащих субстратів (плодово-ягідних соків, пошкоджених плодів, ягід), коли на них спочатку розвиваються дріжджі, що окислюють спирт до оцтової кислоти і, нарешті, міцеальние гриби, окислюють оцтову кислоту. Метабіозу - найбільш поширений вид асоціативних взаємин.
Мутуалізм - це співжиття, заснований на взаємній вигоді, наприклад спільне існування в природі аеробних і анаеробних бактерій. Аероби, поглинаючи кисень, створюють необхідні для анаеробів відновлювальні умови.
Синергізм - посилення фізіологічних функцій мікроорганізмів при спільному культивуванні. У молочнокислих заквасках для кефіру використовуються дріжджі та молочнокислі бактерії. Вітаміни, синтезовані дріжджами, стимулюють розвиток молочнокислих бактерій, надзвичайно вимогливих до додатковим чинником зростання, а молочна кислота створює сприятливі значення рН для розвиток дріжджів.
Комменсализм - форма співжиття, коли один організм живе за рахунок іншого, не завдаючи йому шкоди. Прикладом комменсалов можуть служити бактерії нормальної мікрофлори тіло людини.
Антагоністичні форми симбіозу. Це група симбіотичних взаємовідношення, які виражаються в явищах антагонізму, антибиоза, паразитизму і хижацтва.
Антагонізм - це такий тип взаємин, коли один з організмів пригнічує або припиняє розвиток іншого в основному за продукти життєдіяльності. Прикладом мікробів - антагоністів є молочнокислі і гнильні бактерії. Молочнокислі бактерії, виробляючи молочну кислоту, створюють кислу реакцію середовища, перешкоджаючи розвинену гнильних бактерій. Явище антагонізму між ними використовують, наприклад, при квашенні капусти.
Антибиоз пов'язаний зі здатністю одного виду мікроорганізмів, виділяти в навколишнє середовище специфічні речовини, які пригнічують життєдіяльність інших - антибіотики. Вони володіють або широким спектром дії відносно ряду мікроорганізмів, або вибіркову дію до одного з них.
Продуцентами антибіотиків можуть бути міцеліальні гриби (наприклад, Пеніцилінові, аспергілловие), бактерії (продуценти грамицидина) і найчастіше актиноміцину (продуценти стрептоміцину, окситетрацикліну биомицина, тетрацикліну і ін.).
Антибіотики застосовуються в якості ефективних лікувальних препаратів. Антибіотики використовуються також в лікувальних цілях як добавки в корм молодняку тварин, птахів і т.п. Наприклад, додавання кормового биомицина підвищує прирости тварин, несучість курей.
Паразитизм - це такий тип взаємин, при якому спільне існування одному з симбіонтів приносять вигоду, а іншому заподіює шкоду. Прикладом можуть служити хвороботворні мікроорганізми і віруси, які є збудниками інфекційних захворювань людини, тварин і рослин, фаги. Бактеріофаги спостерігаються в сироваріння та виробництві маргарину, актінофагі - у виробництві антибіотиків, що призводять до втрати цінних виробничих культур мікроорганізмів.
Хижацтво - це позаклітинний паразитизм. Хижі бактерії утворюють рухливу колонію - сітку, що уловлює великі бактеріальні клітини інших видів, які лізуються (руйнуються) і використовуються ними всередині колонії, а залишки викидаються. Хижі бактерії частіше мешкають в мулі водойм.
Харчові отруєння немікробного походження, їх характеристика
Харчовими отруєннями слід вважати такі захворювання, які викликаються вживанням в їжу продуктів або кулінарних виробів, які отримали токсичні властивості в результаті інфікування їх мікроорганізмами або внаслідок вмісту в них токсичних речовин, попавши в них в процесії обробки, зберігання, транспортування та ін.
До харчових отруєнь відносяться захворювання, викликані вживанням отруйних грибів, плодів і кореневищ, помилково прийняті за їстівні.
До харчових отруєнь відносяться також інтоксикації різними металами (свинцем, міддю, цинком), пов'язані зі зберіганням продуктів або головою їжі в тарі, що містить ці метали.
Розрізняють отруєння бактеріального інебактеріальних походження і мікотоксикозів.
1. Класифікація отруєнь небактериального походження:
Отруєння продуктами, отруйними за своєю природою
а) тваринного походження (отруйні гриби, наднирники);
б) рослинного походження (деякі гриби, ядра кісточкових плодів, квасоля і т.п.).
2. Отруєння продуктами, тимчасово придбали токсичні властивості (соланін картоплі, органи деяких риб)
3. Отруєння отруйними домішками, що містяться в продуктах
а) отруєння домішками рослинного походження (різні бур'яни - кукіль, гірчак, плевел п'янкий і льнових, геліотроп і ін.);
б) отруєннями домішками хімічної природи - органічними і неорганічними (миш'як, солі важких металів, пестициди, тетраетилсвинець).
Отруєння пріродноядовітимі продуктами.
Отруєння отруйними продуктами тваринного походження.
Ці отруєння нечисленні і останнім часом не реєструються.
До отруйних продуктів належить риба "Маринка", у якій отруйна молока і ікра; м'ясо цієї риби нешкідливо.
Відзначалися випадки харчових отруєнь при вживанні в їжу залоз внутрішньої секреції - сім'яників, зобної залози, надниркових залоз. Основні симптоми цих отруєнь: нудота, блювота, сильний головний біль, слабкість, уповільнене серцебиття, розлад зору.
Однак більш поширені отруєння отруйними продуктами рослинного походження, і в першу чергу грибами і ядрами кісточкових плодів.
Отруєння грибами. Отруєння пов'язано з вживанням в їжу отруйних грибів (бліда поганка, червоний мухомор, сірий мухомор, строчки і ін.)
Отруйність сморжів обумовлюється наявністю в них гельвеловая кислоти, яка легко переходить у відвар, тому відварені рядки отруєнь не викликають.
Тривалість інкубаційного періоду при отруєнні строчками 8-10 ч. Симптоми: біль у верхній частині живота, нудота, блювота, іноді пронос, сильний головний біль, марення, судоми. Температура нормальна. Смертність при отруєнні строчками до 14%.
Особливо важку клінічну картину і високу смертність (50-100%) дають отруєння різними видами блідої поганки, які не руйнує при нагріванні. Інкубаційний період близько 12 год. Захворювання починається раптово з появи сильних болів у животі, нестримного блювання, проносу, іноді з кров'ю. Внаслідок великої втрати вологи відбувається згущення крові, з'являються синюшність, судоми. Захворювання часто ускладнюється жовтяницею. Одужання тривалий.
Отруєння мухоморами рідкісні, так як їх неможливо сплутати з їстівними грибами. Діючі отруйна початок в них - мускарин і мускаридин. Захворювання починається через Ѕ-2 ч після вживання грибів.
Перша ознака - рясне потовиділення, нудота, блювота, пронос з сильними болями в животі, в подальшому запаморочення, марення, галюцинації. Одужання на 2-3-й день. Смертність невисока.
Отруєння можуть бути і деякими їстівними грибами (чорнушки, вовнянки та ін.) В разі неправильного їх приготування - Без попереднього вимочування і відварювання.
Отруєння зернами кісточкових плодів (абрикос, вишень, Жерделі, слив, мигдалю). Зерна цих плодів містять глюкозу амигдалин, який розпадається на глюкозу, бензойний альдегіт і вільну синильну кислоту; остання і викликає отруєння.
Синильна кислота порушує тканинне дихання, в результаті чого клітини втрачають здатність сприймати кисень з крові; венозна кров у отруїлися синильною кислотою має червоний колір артеріальної крові. Інкубація 2-5 ч; у потерпілих відзначаються сильний головний біль, нудота, болі в області серця, утруднене дихання, судоми. Смертність до 30%.
Отруєння отруйними домішками, що містяться в продуктах.
Отруєння солями важких металів. Солі важких металів - свинцю, цинку, міді можуть потрапляти в кулінарні вироби та харчові продукти в процесі їх з металевої тарою, посудом, зробленими з матеріалу, який не відповідає гігієнічним вимогам.