Классификация бактерий. Картофельная болезнь хлеба

Размещено на http://www.allbest.ru/

Филиал ФГБОУ ВПО "Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского" в г. Ростове-на-Дону

Контрольная работа

По дисциплине: МИКРОБИОЛОГИЯ

2015 г.

1. Формы, размеры и структурные особенности бактериальной клетки

По форме клеток бактерии подразделяются на шаровидные, палочковидные и извитые.

Шаровидными, палочковидными и извитыми. Шаровидные бактерии называют кокками. Они могут быть одиночными (кокки, микрококки), соединенными попарно (диплококки), группами по четыре (тетракокки), связанными в цепочку (стрептококки), пакетиками (сарцины) и иметь вид бесформенных скоплений шариков (стафилококки). Диаметр шаровидных бактерий колеблется от 0,5 до 1 мкм. Палочковидные бактерии бывают двух видов: бактерии и бациллы. Основным признаком, отличающим эти формы, является способность к спорообразованию. Бациллы образуют споры, в то время как бактерии не обладают этой способностью. Палочковидные бактерии также могут быть соединены попарно или в цепочку.

Толщина этих бактерий 0,2-2,0, длина - 1-7 мкм. Извитые бактерии имеют изогнутую форму и по числу завитков делятся на вибрионы, имеющие форму запятой (возбудитель холеры), спириллы с двумя - тремя завитками и спирохеты с многочисленными завитками. Размеры этих бактерий те же, что и палочковидных. Толщина 0,2-2,0, длина - 1-7 мкм. Структура бактериальной клетки.

Структурные элементы бактериальной клетки можно условно разделить на:

а) постоянные структурные элементы - имеются у каждого вида бактерий, в течение всей жизни бактерии; это клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, цитоплазма, нуклеоид;

б) непостоянные структурные элементы, которые способны образовывать не все виды бактерий, а те бактерии, которые образуют их, могут терять их и вновь приобретать в зависимости от условий существования. Это капсула, включения, пили, споры, жгутики. Цитоплазма - внутреннее гелеобразное содержимое бактериальной клетки, пронизано мембранными структурами, создающими жесткую систему. В цитоплазме содержатся рибосомы (в которых осуществляется биосинтез белков), ферменты, аминокислоты, белки, рибонуклеиновые кислоты.

Цитоплазматическая мембрана расположена непосредственно под клеточной стенкой. Она обладает избирательной проницаемостью, и благодаря этому регулирует водно-солевой обмен клетки, транспорт питательных веществ в клетку и выведение наружу продуктов обмена. В этих процессах участвуют ферменты пермеазы. Кроме того, здесь имеются ферменты, осуществляющие биологическое окисление.

Нуклеоид - это хромосома бактерий, двойная нить ДНК, кольцевидно замкнутая, связанная с мезосомой. В отличие от ядра эукариотов, нить ДНК свободно располагается в цитоплазме, не имеет ядерной оболочки, ядрышка, белков-гистонов. Нить ДНК во много раз длиннее самой бактерии (например, у кишечной палочки длина хромосомы более 1 мм).

Клеточная стенка покрывает всю поверхность клетки. Клеточная стенка выполняет важную биологическую роль: придает бактерии определенную форму, защищает ее от воздействий окружающей среды, участвует в транспорте питательных веществ и продуктов обмена.

Жгутики. Многие виды бактерий способны передвигаться благодаря наличию жгутиков. Из патогенных бактерий только среди палочек и извитых форм имеются подвижные виды. Жгутики представляют собой тонкие эластичные нити, длина которых у некоторых видов в несколько раз больше длины тела самой бактерии. Число и расположение жгутиков является характерным видовым признаком бактерий. Различают бактерии: монотрихи - с одним жгутиком на конце тела, лофотрихи - с пучком жгутиков на конце, амфитрихи, имеющие жгутики на обоих концах, и перитрихи, у которых жгутики расположены по всей поверхности тела. Жгутики настолько тонки, что не видны в световом микроскопе. Их можно видеть в электронном микроскопе, Капсула - наружный слизистый слой, который имеется у многих бактерий. У одних видов он настолько тонок, что обнаруживается только в электронном микроскопе - это микрокапсула. У других видов бактерий капсула хорошо выражена и видна в обычном оптическом микроскопе - это макрокапсула. Капсула обычно состоит из полисахаридов, а у палочки сибирской язвы - из полипептидов. Капсула защищает бактерии от фагоцитоза и антител, поэтому в инфекционном процессе она играет роль одного из факторов патогенности, обеспечивающего антифагоцитарную активность возбудителя болезни.

Пили (лат. pili - волоски) иначе реснички, фимбрии, бахромки, ворсинки - короткие нитевидные отростки на поверхности бактерий. Пили общего типа (common pili) в количестве нескольких сотен равномерно покрывают бактерию. Они осуществляют прикрепление (адгезию) бактерии к клетке хозяина и участвуют в питании. Половые пили (sex-пили) имеют внутри канал и образуются только клетками-донорами. Они обеспечивают конъюгацию у бактерий и переход ДНК из одной клетки в другую.

Включения содержатся в цитоплазме некоторых бактерий в виде зерен, которые можно обнаружить при микроскопии. Большей частью это запас питательных веществ. Например, у дифтерийных палочек на концах видны зерна волютина, и это является важным признаком для определения этого вида бактерий. Вместе с тем это могут быть и скопления неорганических веществ, например, серы, и продукты бактериального метаболизма.

Споры образуют среди патогенных бактерий только палочки - бациллы и клостридии. Споры бактерий не являются способом размножения, поскольку из одной клетки формируется только одна спора. Биологическая роль спор - сохранение вида в неблагоприятных условиях внешней среды.

Превращение бактериальной клетки в спору происходит при попадании бактерии во внешнюю среду, чаще всего - в почву. Спора формируется внутри клетки, затем вегетативное тело лизируется. Образование споры происходит в течение суток. Споры чрезвычайно устойчивы и могут длительное время сохранять жизнеспособность: десятками лет остаются живыми в почве споры возбудителей сибирской язвы, столбняка, ботулизма. Они не погибают при 100°С, убить их можно только автоклавированием, сухим жаром при 160-170°С в течение 1-2 часов, или с помощью спороцидных химических веществ. При попадании в благоприятные условия (оптимальная температура, достаточная влажность, наличие питательных веществ) происходит прорастание спор в вегетативные формы.

2. Картофельная («тягучая») болезнь хлеба. Характеристика ее возбудителей, меры профилактики

В летний период времени производители часто сталкиваются с проблемой заражения хлеба картофельной болезнью, которая является результатом жизнедеятельности микроорганизмов.

Это связано с тем, что большинство микроорганизмов (плесневые грибы, дикие дрожжи, бактерии) имеют оптимум жизнедеятельности в интервале температур 10-40°С. Наиболее часто встречающиеся виды микробиологической порчи на предприятиях- это плесневение и картофельная болезнь

Каковы же причины развития картофельной болезни хлеба?

Поверхность зерна имеет разнообразную микрофлору. Общая численность микроорганизмов в зерне и в муке, как правило, не превышает 2-3 млн. на 1 г продукта. На общую обсемененность зерна влияет ряд факторов: погодные условия при выращивании, виды и режим обработки зерна, характер помола, длительность хранения продукта и т.д. Спороносные бактерии из группы картофельной палочки всегда имеются на поверхности зерна. В процессе помола зерна, микроорганизмы, находящиеся на его поверхности в значительном количестве переходят в муку, с мукой в тесто.

При выпечке температура в центре мякиша хлеба достигает 95-98°С при этом дрожжи, плесени, а также вегетативная форма бактерий погибают, но остаются термоустойчивые споры бактерий, в том числе и споры картофельной (или сенной) палочки. Механизм устойчивости спор к действию высоких температур до сих пор не ясен. Оптимальная температура для развития картофельной палочки 35-40°С, поэтому заболевание чаще всего бывает в летние месяцы, а также при хранении хлеба в теплых помещениях. Чем дольше продолжается остывание хлеба (при высокой температуре окружающей среды), тем интенсивнее размножаются бактерии (их количество удваивается каждые 30 мин). Образовавшиеся бактериальные клетки с помощью собственных ферментов гидролизуют крахмал с образованием декстринов, что делает мякиш хлеба липким. Также происходит расщепление белков протеолитическими ферментами, в результате образуются амиды, конечным продуктом которых является тирозин, вызывающий потемнение мякиша хлеба. Т.е. типичной причиной порчи являются ферменты, которые особенно активны в слабокислых средах.

Быстрому развитию картофельной болезни хлеба способствуют:

· низкая кислотность продукта;

· повышенная влажность хлеба;

· высокая температура хранения;

· большая масса готовых хлебных изделий (буханки, караваи, батоны и т.п.).

Борьба и профилактика картофельной болезни

Предупреждение бактериальной порчи хлеба проводится путем ограничения доступа микроорганизмов к продукту. Очень важна микробиологическая чистота сырья. Зерно должно проходить тщательную очистку, а в дальнейшем храниться в должных условиях (температура, влажность, аэрация…). Также важно соблюдать гигиенические нормы на всем протяжении процесса приготовления хлеба и его хранения. Т.к. развитие картофельной болезни наиболее интенсивно происходит при температуре 30-40°С, необходимо максимально быстро преодолеть этот температурный рубеж, а именно, ускорить процесс охлаждения хлеба, путем установки кондиционирования в остывочном помещении. Особое внимание необходимо уделить частично-выпеченному хлебу т.к. в этом случае значение А_w будет повышенное, что благоприятно влияет на развитие микроорганизмов, в том числе и бактерий. Упаковывание не до конца остывшего хлеба также приводит к ускорению развития микробиологической порчи. Для снижения рисков заражения важны мойка и дезинфекция оборудования и производственных зон.

В случае, когда заражение хлеба произошло, необходим контроль активности и размножения бактерий. Для профилактики и борьбы с картофельной болезнью применяют следующие способы:

- химические (консерванты)

-физические (пастеризация)-При выпечке вегетативная форма бактерий погибает при достижении температуры 75°С, в выпеченном хлебе остаются только споры бактерий, которые со временем при благоприятных условиях начинают прорастать и переходить в вегетативную форму. В таком состоянии бактерии достаточно уязвимы. После охлаждения, нарезки и упаковки, хлеб снова подвергают термообработке. Упакованный хлеб укладывают слоями в контейнеры, которые помещают в печь при температуре 130°С (в центре изделия температура достигает 75°С). Продолжительность пастеризации зависит от количества слоев контейнеров и составляет 45-90 мин. Например: один слой - 45 минут.

Такой двойной эффект позволяет не использовать консерванты при этом споры бактерий погибают. Т.к. хлеб уже упакован, то испаряющаяся при пастеризации влага конденсируется на внутренней поверхности упаковке, а затем снова переходит на поверхность изделия, таким образом, происходит перераспределение влаги из внутренних слоев мякиша в корку. Пастеризация остается эффективной при герметичной упаковке, поэтому, большое значение имеет выбор упаковочной пленки. В случае нарушения упаковки, из-за отсутствия консервантов будет интенсивно развиваться микробиологическая порча хлеба.

Существует инфракрасная пастеризация, при которой изделия проходят один за другим через тоннель с ИК лампами. Оба вида пастеризации имеют один основной недостаток - существенная потеря мягкости изделия.

Картофельная болезнь хлеба остается серьезной проблемой во многих странах с жарким и умеренным климатом. Поэтому вопрос исследования развития картофельной болезни и методы борьбы с ней никогда не теряют свою актуальность.

бактериальный клетка спора микроорганизм

3. Типы питания микроорганизмов. Фототрофы, хемотрофы, сапрофиты и паразиты. Привести примеры

Обмен веществ у микроорганизмов имеет свои особенности.

· Быстрота и интенсивность обменных процессов. За сутки микробная клетка может переработать такое количество питательных веществ, которое превышает ее собственный вес в 30-40 раз.

· Выраженная приспособляемость к изменяющимся условиям внешней среды.

· Питание осуществляется через всю поверхность клетки. Прокариоты не проглатывают питательные вещества, не переваривают их внутри клетки, а расщепляют их вне клетки с помощью экзоферментов до более простых соединений, которые транспортируются в клетку.

Для роста и жизнедеятельности микроорганизмов обязательно наличие в среде обитания питательных материалов для построения компонентов клетки и источники энергии. Для микробов необходимы вода, источники углерода, кислорода, азота, водорода, фосфора, калия, натрия и других элементов. Требуются также микроэлементы: железо, марганец, цинк, медь для синтеза ферментов. Различные виды микробов нуждаются в тех или иных факторах роста, таких, как витамины, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания. В зависимости от способности усваивать органические или неорганические источники углерода и азота, микроорганизмы делятся на две группы - автотрофов и гетеротрофов.

Автотрофы (греч. autos - сам, trophic - питающийся) получают углерод из углекислоты (СО₂) или ее солей. Из простых неорганических соединений они синтезируют белки, жиры, углеводы, ферменты.

В зависимости от источников энергии и природы доноров микроорганизмы подразделяют на фототрофы (фотосинтезирующие), способные использовать солнечную энергию, и хемотрофы(хемосинтезирующие), получающие энергию за счет окислительно - восстановительных реакций. К фототрофам относятся исключительно сапрофитные микроорганизмы. В патологии человека ведущую роль играют хемосинтезирующие микроорганизмы. В зависимости от природы доноров электронов хемотрофы подразделяются на хемолитотрофы(хемоавтотрофы) и хемоорганотрофы (хемогетеротрофы).

В зависимости от источников азота - прототрофы - микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения (углеводы, АК и др.) из глюкозы и солей аммония.

Ауксотрофы - микроорганизмы, не способные синтезировать какое - либо из указанных соединений. Они ассимилируют эти соединения и другие факторы роста в готовом виде из окружающей среды или организма хозяина.

Гетеротрофы (греч. heteros - другой, trophic - питающийся) используют сложные органические соединения, такие как углеводы, спирты, аминокислоты, органические кислоты. Среди гетеротрофных микроорганизмов различают сапрофитов (греч. sapros - гнилой, phyton - растение) и паразитов. Сапрофиты используют мертвые органические соединения. Они широко распространены в природе, разлагают органические вещества, отбросы, участвуя таким образом в санитарной очистке окружающей среды.( К сапрофитам относят большинство бактерий и грибов, также примером сапрофитов могут служить дрожжи из органических веществ). Паразиты живут и размножаются в тканях человека, животных, растений. Микробы могут изменять свой тип питания с паразитического на сапрофитный. Их можно культивировать вне организма, на питательных средах. Среди прокариотов исключение составляют риккетсии и хламидии, которые могут жить только в живых клетках хозяина. Их называют строгими, или облигатными паразитами (лат. obligatus - обязательный). Облигатными паразитами являются также все вирусы.

Размещено на Allbest.ru