Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Вопрос 21 фототрофные бактерии






ФОТОТРОФНЫЕ БАКТЕРИИ

Еще в середине прошлого века стали известны бактерии, имеющие в массе красный или зеленый цвет. Соответственно такой окраске они получили названия «пурпурные бактерии» и «зеленые бактерии». Дальнейшие исследования показали, что эти микроорганизмы содержат пигменты, похожие на хлорофиллы растений. Кроме того, было отмечено, что рост их зависит от наличия света или стимулируется в его присутствии. Поэтому неоднократно высказывалось предположение о способности пурпурных и зеленых бактерий к фотосинтезу. Окончательно это доказал Ван-Ниль, основная работа которого была опубликована в 1931 г. С этого момента начинается новый этап в изучении пурпурных и зеленых бактерий. Открытие бактериального фотосинтеза имело также большое значение для понимания сущности этого процесса у растений, поскольку наряду с некоторыми особенностями он характеризуется общими закономерностями.

 

В настоящее время фототрофные бактерии широко используют для исследования фотосинтеза в различных аспектах, особенно начальных стадий, поскольку они удобны для изучения этого сложного вопроса. Кроме того, пурпурные и зеленые бактерии интересны для выяснения организации фотосинтезирующего аппарата, путей биосинтеза пигментов, метаболизма углерода, эволюции фотосинтеза и фотосинтезирующих форм. Привлекают они к себе внимание и в связи с другими биологическими проблемами, в частности фиксацией молекулярного азота, а также круговоротом углерода и серы в природе. Сделаны первые шаги для практического использования фототрофных бактерий при очистке сточных вод и для получения дешевого корма.

 

Фототрофные, или фотосинтезирующие, бактерии — типично водные микроорганизмы, распространенные в пресных и соленых водоемах. Особенно часто они встречаются в местах, где есть сероводород, как в мелководье, так и на значительной глубине. В почве фототрофных бактерий мало, но при затоплении ее водой они могут расти весьма интенсивно. Развитие фототрофных бактерий нередко легко обнаружить, не прибегая к постановке накопительных культур и микроскопическим исследованиям, так как многие из них способны образовывать ярко окрашенные пленки, а также обрастать подводные предметы. Такие макроскопические скопления наблюдаются в серных источниках, лиманах, бухтах, озерах и прудах. Иногда в результате массового развития фототрофных бактерий меняется даже цвет всей воды в водоеме или отдельные ее слои становятся окрашенными. Последнее явление довольно часто имеет место в некоторых озерах, содержащих в придонных слоях сероводород.

 

По всем данным пурпурные и зеленые бактерии — наиболее древние фотосинтезирующие организмы, существующие в настоящее время. Из других фототрофов к ним близки по организации сине-зеленые водоросли, которые в последнее время часто называют сине-зелеными бактериями или цианобактериями, поскольку они относятся к прокариотам. Предлагается даже ввести следующие названия: Rhodobacteria (пурпурные бактерии), Сhlогоbacteria (зеленые бактерии) и Cyanobacteria (сине-зеленые бактерии). Однако только пурпурные и зеленые бактерии осуществляют фотосинтез без выделения кислорода. Кроме того, они отличаются от остальных фотосинтезирующих форм, в том числе и от сине-зеленых водорослей, составом хлорофиллов и других пигментов.

22.Микрофлора воды.

Вода, как и почва, является естественной средой обитания для многих видов микро­организмов всех царств жизни. Разнообразные микроорганизмы обитают как в воде от­крытых водоемов, так и в грунтовых водах: палочки, кокки, вибрионы, спириллы, спи­рохеты, различные фотосинтезирующие бактерии, грибы, простейшие, вирусы и плаз­миды.

Многие виды галофильных бактерий обитают в морских водах. Численность микроорганизмов в воде определяется главным образом содержанием в ней органичес­ких веществ, которые под влиянием микроорганизмов подвергаются совершенно таким же превращениям, как и в почве. В 1 мл воды количество микробов может превышать несколько миллионов. Грунтовые подземные воды чище, так как, просачиваясь через почву, вода подвергается своеобразной фильтрации, в результате которой большинство микробов задерживается в фильтрующем слое.

Численность микроорганизмов в воде открытых водоемов подвержена колебаниям и зависит от климатических условий, времени года, а главным образом, от степени загрязнения рек, озер и морей сточными и ка­нализационными водами и отходами промышленных, агропромышленных и других предприятий. В реки, озера, моря из прибрежных городов и других населенных пунктов выбрасывается такое количество сточных вод, несущих мириады микробов и содержащих огромное количество органических веществ, что вода не успевает самоочищаться. В результате возникла и сохраняется серьезная глобальная экологическая проблема.

По степени микробного загрязнения различают три категории воды (или зоны водоема):

1. Полисапробная зона — наиболее сильно загрязненная вода, бедная кислородом, богатая органическими веществами. В 1 мл воды содержание микроорганизмов достигает 1 млн и более, преобладают Е. coli и анаэробные бактерии, вызывающие процессы гниения и брожения.

2. Мезосапробная зона — вода, загрязненная умеренно, в ней активно происходит минерализация органических веществ с интенсивными процессами окисления и нитрификации. Содержание микроорганизмов в 1 мл воды — сотни тысяч бактерий, количество Е. coli значительно меньше.

3. Олигосапробная зона — зона чистой воды, количество микроорганизмов в 1 мл воды — десятки или сотни, не более; Е. coli отсутствует или встречается в количестве нескольких клеток на 1 л воды.

Питьевая вода считается хорошей, если общее количество бактерий в 1 мл — не более 100; сомнительной — 100-150; загрязненной, — если содержание бактерий в 1 мл 500 и более. Количество микроорганизмов в придонном слое ила озер и рек варьирует в пределах от 100 до 400 млн на 1 г.
Вода играет исключительно важную роль в эпидемиологии многих инфекционных заболеваний, особенно кишечных (брюшного тифа, дизентерии, сальмонеллезов, холеры, вирусных гепатитов, полиомиелита и т. п.), возбудители которых выделяются вместе с испражнениями от больных и носителей и вместе со сточными водами поступают в воду открытых водоемов, а оттуда нередко и в питьевую воду.

Хотя патогенные бактерии слабо приспособлены к существованию в воде, где на них оказывают неблагоприятное действие солнечный свет и различные другие факторы, включая конкурентную водную микрофлору, многие из них могут достаточно длительное время сохраняться в воде. Более того, в летнее время при наличии в воде органических веществ, щелочной рН и благоприятной температуры некоторые из них, в том числе холерный вибрион, могут даже размножаться. Заразиться можно и через лед, в котором патогенные бактерии могут сохраняться в течение нескольких недель и даже месяцев.
Загрязненная вода — главный источник заражения холерой, дизентерией, брюшным тифом и другими кишечными инфекциями, а также лептоспирозом и, нередко, туляремией.

Микробиологические методы исследования воды сводятся к определению общего количества микроорганизмов в 1 мл воды и выявлению тех или иных видов патогенных бактерий (особенно холерного вибриона). Кроме того, поскольку прямое выделение патогенных бактерий из воды требует специальных исследований, существуют косвенные методы, позволяющие дать количественную оценку степени фекального загрязнения воды.

23.Скользящие бактерии.

Способностью передвигаться путем скольжения обладают лишь немно­гие бактерии. Их объединяют в группу «скользящих» бактерий и под­разделяют на ряд подгрупп:

I. Бактерии, накапливающие в своих клетках серу, в том числе формы, образующие трихомы (Beggiatoa, Thiothrix), и одноклеточные формы (Achromatium).

П. Не накапливающие серу бактерии, образующие трихомы, такие как Vitreoscilla, Leucothrix и Saprospira, а также «ротовые осциллярии» Simonsiella и Allysiella (см. рис. 3.16).

III. Одноклеточные палочковидные бактерии, к которым относятся миксобактерии, группа Cytophaga и группа Flexibacter.

IV. Передвигающаяся путем скольжения нитчатая бактерия Chloro-flexus; она будет рассмотрена среди аноксигенныхфототрофных бакте­рий (разд. 12.1).

V. Цианобактерии, если они вообще подвижны, тоже передвигаются
путем скольжения. Они описаны в разд. 3.21.

Подгруппа I. Beggiatoa- бесцветная нитчатая серобактерия. Она образует трихомы из клеток одинаковой ширины, очень похожа по своему строению на цианобактерию Oscillatoria. По диаметру нитей (от 1, 5 до 35 мкм) различают несколько видов. Клетки обычно заполнены капельками серы, и поэтому бесцветные нити кажутся белыми. Нити движутся путем скольжения. Beggiatoa -аэроб; образует паутинопо-добный покров на черном иле медленно текущих вод или же в море, там, где содержащая H2S вода приходит в соприкосновение с воздухом. Сульфид окисляется до сульфата, и в качестве промежуточного продук­та внутри клеток временно может накапливаться элементарная сера. Исследуя Beggiatoa, Виноградский (1888) развил представление о хемо-литоавтотрофном типе обмена веществ; клетка может получать энер­гию путем окисления восстановленных неорганических соединений и при этом синтезировать органические вещества из С02. Однако неко­торые из природных штаммов Beggiatoa нуждаются в органических субстратах.

Клетки Thiothrix не могут свободно двигаться. Трихомы пучками прикреплены своими основаниями к субстрату; каждая трихома от ос­нования к верхушке постепенно сужается от 5 до 2 мкм. Для размноже­ния служат гонидии, образующиеся в результате округления апи­кальных клеток; они проявляют способность скользить по твердым поверхностям. Обычно несколько гонидий одновременно оседают, и за­тем из них вырастают многоклеточные нити. Бактерии рода Thiothrix значительно больше распространены, чем Beggiatoa; они растут во всех водоемах, где происходит гниение органического материала с образова­нием сероводорода.

Подгруппа II. Vitreoscilla- бесцветная аэробная бактерия, образую­щая многоклеточные нити, способная перемещаться путем скольжения и размножающаяся путем разлома нитей (рис. 3.11). Выделить ее мож­но из коровьего помета. Leucothrix растет как эпифит на морских водо­рослях и по типу роста может рассматриваться как органотрофный ана­лог Thiothrix. Нити чаще всего растут пучками и прикреплены своими основаниями к твердым поверхностям.

С винтообразно закрученной цианобактерией Spirulina можно сопо­ставить сходную с ней по морфологии серобактерию Thiospirillopsis flo-ridana и органотрофную бактерию Saprospira grandis. На рис. 3.12 из­ображены морфологически сходные представители трех метаболических типов (фототрофныецианобактерии, бесцветные бактерии, окисляющие сероводород, и бактерии, окисляющие органические вещества). На ри­сунке они расположены так, чтобы внешне сходные формы оказались рядом.

Подгруппа III. К миксобактериям относятся строго аэробные хемоге-теротрофы, передвигающиеся путем скольжения. Это почвенные бакте­рии. В природе они привлекают к себе внимание благодаря образова­нию плодовых тел, которые, однако, очень малы (меньше 1 мм). Такие плодовые тела находят на разлагающемся растительном материале, довых тел, которые отличаются друг от друга по форме, величине и пигментации. По этим признакам можно определять различные роды и виды миксобактерий (рис. 3.13 и 3.14). По мере созревания клетки, на­ходящиеся внутри плодовых тел, превращаются в покоящиеся клетки - миксоспоры. Миксоспоры могут иметь вид шариков (у Myxococcus) или палочек (рис. 3.13) и могут быть заключены в цисты.

В зависимости от источников питания различают бактериолитиче-ские и целлюлозолитические виды. Большинство миксобактерий способ­но растворять другие бактерии с помощью экзоферментов. Целлюлозо­литические виды содержит только род Polyangium.

К группе Cytophaga относятся роды Cytophaga и Sporocytophaga. Они известны тем, что способны в почве в аэробных условиях разлагать цел­люлозу. Так же как и миксобактерий, они передвигаются путем сколь­жения, но не образуют плодовых тел. Некоторые виды являются фа­культативными анаэробами и сбраживают глюкозу с образованием органических кислот.

Веретенообразные вегетативные клетки Sporocytophaga могут превра­щаться в длительно сохраняющиеся круглые клетки, окруженные капсу­лой. Они похожи на миксоспоры Myxococcus (рис 3.15), но называют их микроцистами. Накопительные культуры Cytophaga и Sporocytophaga легко получить на целлюлозе (фильтровальной бумаге).

нерасчлененных, очень гибких клеток (рис. 3.15). При их культивирова­нии образуются все более короткие нити, которые затем распадаются на коккоидные формы. Многие формы содержат каротиноиды и окра­шены в желтый, розовый или оранжевый цвет. К роду Flexibacter с не­давних пор относят и возбудителя болезни рыб F. columnaris (Chon-drococcus columnaris).

24. Микрофлора воздуха

Воздух как среда обитания для микроорганизмов менее благоприятен, чем почва и вода, так как в нем не содержится или содержится очень мало питательных веществ, необходимых для размножения микроорганизмов. Кроме того, на них сильнее действуют такие неблагоприятные факторы, как высушивание и ультрафиолетовые лучи солнечного света. Тем не менее, попадая в воздух, многие микроорганизмы могут сохраняться в нем более или менее длительное время. Воздух особенно загрязнен вблизи земной поверхности, а с высотой он становится все более чистым. На степень загрязнения воздуха микробами влияют и климато-географические условия. Больше всего микробов в атмосфере содержится летом, меньше всего — зимой. Главным источником загрязнения воздуха является почва, в меньшей степени — вода.

В воздухе в естественных условиях обнаруживаются сотни видов сапрофитных микроорганизмов, представленных кокками (в том числе сардинами), споровыми бактериями и грибами, отличающимися большой устойчивостью к высушиванию и к другим неблагоприятным воздействиям внешней среды, например действию солнечных лучей. Нужно различать воздух открытых пространств (он относительно чист, так как сказывается действие солнечных лучей, высушивания и других факторов) и воздух закрытых помещений. В последних факторы самоочищения действуют слабее, поэтому и загрязненность может быть значительно больше. В воздухе закрытых помещений, особенно если они плохо проветриваются, накапливается микрофлора, выделяемая через дыхательные пути человека. Патогенные микроорганизмы попадают в воздух из мокроты и слюны при кашле, разговоре и чихании. Даже здоровый человек при каждом акте чихания выделяет в воздух 10 000-20 000 микробных тел, а больной — иногда во много раз больше.

Заслуга выяснения механизма передачи возбудителей заболеваний через воздух принадлежит П. Н. Лащенкову. Он одним из первых установил, что при чихании, кашле и разговоре в воздух выбрасывается множество капелек жидкости, внутри которых содержатся микроорганизмы. Особенно важно, что эти мельчайшие капельки могут часами удерживаться в воздухе во взвешенном состоянии, т. е. образуют стойкие аэрозоли. В этих капельках за счет влаги микроорганизмы выживают дольше. Таким воздушно-капельным способом происходит заражение многими острыми ре­спираторными заболеваниями, в том числе гриппом и корью, а также коклюшем, дифтерией, легочной чумой и т. д. Этот путь распространения возбудителей — одна из основных причин развития не только эпидемий, но и крупных пандемий гриппа, а в прошлом и легочной чумы.

Помимо капельного способа, распространение патогенных микробов через воздух может осуществляться «пылевым» путем. Находящиеся в выделениях больных (мокроте, слизи и т. п.) микроорганизмы окружены белковым субстратом, поэтому они более устойчивы к высыханию и другим факторам. Когда такие капли высыхают, они превращаются в своеобразную бактериальную пыль (внутри белкового субстрата сохраняются и выживают многие патогенные бактерии). Частички бактериальной пыли имеют обычно диаметр от 1 до 100 мкм. У частиц диаметром более 100 мкм сила тяжести превышает сопротивление воздуха, и они быстро оседают. Скорость переноса бактериальной пыли зависит от интенсивности сил воздушных перемещений. Пылевой путь играет особенно важную роль в эпидемиологии туберкулеза, дифтерии, туляремии и других заболеваний. Узнать подробнее об этих заболеваниях и методах лечения вам помогут объявления от googleadsense.

Количество микробов в воздухе варьирует в больших диапазонах — от нескольких бактерий до десятков тысяч их в 1 кубометре. В 1 г пыли может содержаться до 1 млн бактерий. Большое значение имеет чистота воздуха в операционных, реанимационных и перевязочных отделениях хирургических госпиталей. Общее количество микробов в операционной до операции не должно превышать 500 в 1 кубометре, а после операции - 1000 в 1 кубометре.

Для исследования микрофлоры воздуха используют различные методы: седиментационный (метод Коха), фильтрационный (воздух продувают через воду) и методы, основанные на принципе ударного действия воздушной струи с использованием специальных приборов. Последние методы наиболее надежны, так как позволяют точно определить количественное за­грязнение воздуха микроорганизмами и изучить их видовой состав.

В настоящее время в биотехнологической промышленности широко используются различные микробы-продуценты, в том числе генетически модифицированные формы их. Поскольку эта технология связана с неизбежными периодическими выпусками (интродукциями) в открытую систему (воздух, вода, почва) генетически измененных форм микроорганизмов, возникает важный вопрос об их дальнейшей судьбе и о возможном влиянии на биосферу и человечество. Несомненно, этот вопрос как часть общего вопроса охраны окружающей среды должен решаться в глобальном плане.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.