Микробиол

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                             Содержание

 

13. Микрофлора  почвы. Группы почвенных микроорганизмов,  влияние агротехнических приемов  на микрофлору почвы………………………………………….3

28. Эндоспоры,  их биологическое значение, строение, типы, формирование, прорастание…………………………………………………………………………………...5

43. Процессы  трансформации бактериальной клеткой  азот-содержащих веществ……...7

58. Грамотрицательные  кокки и коккобациллы (характеристика группы)……………...10

Список  использованной литературы……………………………………………………….12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13. Микрофлора почвы.  Группы почвенных микроорганизмов,  влияние агротехнических приемов  на микрофлору почвы.

 

Почва — это смесь частиц органических и неорганических веществ, воды и  воздуха. Неорганические частицы почвы  — это минеральные вещества, окруженные пленкой коллоидных веществ органической или неорганической природы. Органические частицы почвы — остатки растительных и животных организмов, т.е. гумус. Почва  обильно заселена микроорганизмами, так как в ней есть все необходимое  для жизни: органические вещества, влага, защита от солнечных лучей.

В почве встречаются все формы  микроорганизмов, которые есть на Земле: бактерии, вирусы, актиномицеты, дрожжи, грибы, простейшие, растения. По общей массе почвенные микроорганизмы составляют большую часть микроорганизмов нашей планеты. Общее микробное число в 1 г почве может достигать 1— 5 млрд. В 1 га почвы содержится 1 тонна живого веса бактерий, однако в разных слоях количество микроорганизмов неодинаково.

Почвенные микроорганизмы представлены как прокариотами (бактерии, актиномицеты, синезелёные водоросли), так и эукариотами (грибы, микроскопические водоросли, простейшие). Благодаря использованию современных методов (электронная и капиллярная микроскопия и др.) ежегодно открывают много новых П. м. Очень разнообразны П. м. по свойствам и функциям. Среди них есть гетеротрофы и автотрофы, аэробы и анаэробы; резко различаются П. м. по оптимуму pH, отношению к температуре, осмотическому давлению, используемым источникам органических и неорганических веществ. Многие из них, несмотря на различные, а иногда прямо противоположные потребности, развиваются в одной и той же почве, состоящей из множества резко различающихся микросред. Изменение числа П. м. зависит и от времени года: весной и осенью их больше, зимой и летом меньше. Верхние слои почвы богаче П. м. по сравнению с нижележащими; особое обилие П. м. характерно для прикорневой зоны растений — ризосферы.

В самом верхнем слое почвы микроорганизмов  очень мало (слой « 0,5 см). На глубине 1—2—5 см до 30— 40 см число микроорганизмов  больше всего. В этом слое ОМЧ в  среднем 10—50 млн в 1 г. В относительно чистых почвах этот показатель равен 1,5—2 млн в 1 г. Глубже 30— 40 см число микроорганизмов снижается и в более глубоких слоях их опять мало.

Почвенные микроорганизмы оказывают непосредственное влияние на собственно образование и формирование почвы, на минерализацию (разложение) органических остатков и образование гумуса. Поэтому, не имея представления об основных экологических, физиологических, морфологических группах почвенной микрофлоры невозможно объективно оценить санитарное состояние почвы, активность процессов её самоочищения от патогенных микроорганизмов. При проведении санитарно-микробиологических исследований особое внимание уделяют физиологическим группам почвенных микроорганизмов.

Физиологические группы почвенных  микроорганизмов включают виды, участвующие  в круговороте азота, углерода, серы и фосфора. Однако для полномасштабной  оценки санитарного состояния почвы  и процессов её самоочищения необходимо определять наличие не только видов, участвующих в круговороте веществ, но и отдельных групп микроорганизмов, способствующих быстрому разложению органических веществ: спорообразующих бактерий (прежде всего бацилл), актиномицетов, грибов (в первую очередь пенициллов и кандид).

Выделяют группы почвенных микроорганизмов, патогенных для человека. Как правило, в почве патогенные микроорганизмы длительно не выживают. Однако некоторые виды включаются в почвенные биоценозы, становясь её постоянными обитателями. Подобные микроорганизмы разделяют на три группы:

• микроорганизмы, для которых почва служит природным биотоном — возбудитель ботулизма, актиномицеты, возбудители глубоких микозов, образующие микотоксины аспергиллы.
• микроорганизмы, попадающие в почву с выделениями человека, животных и сохраняющиеся там длительное время (годами и десятилетиями) — сибиреязвенная палочка, возбудитель столбняка, газовой гангрены.
• микроорганизмы, попадающие в почву с выделениями человека, животных, но сохраняющиеся в ней сравнительно недолго (недели и месяцы) — кишечная палочка (до 8 мес), сальмонеллы (до года при минусовой температуре), шигеллы (до 100 дней), холерный вибрион (2 мес).

Обработка почвы, внесение удобрений, создание благоприятного водного режима почвы и т.п. способствуют увеличению количества почвенных микроорганизмов и повышению их активности.

Значительная роль в повышении  плодородия почв принадлежит биологическим  процессам, активность которых определяется условиями, создаваемыми обработкой почвы. Поэтому обработка почвы —  важнейшее средство регулирования  жизнедеятельности почвенной микрофлоры, ее численности и видового состава. Рыхление почвы улучшает аэрацию, ее увлажнение и увеличивает численность   бактерий,   плесневых   грибов,   актиномицетов   и  других микроорганизмов, разлагающих углеродосодержащие растительные вещества. Усиление жизнедеятельности аэробных микроорганизмов при этом ускоряет разложение гумуса и высвобождение элементов минерального питания. При этом повышаются биологическая активность (по СО₂) и нитрификационная способность почвы, что создает лучший режим питания растений, особенно азотом.

Разные приемы обработки почвы  действуют неодинаково на микробы  и мобилизацию питательных веществ  в пахотном слое. Поверхностное рыхление почв усиливает развитие микроскопических существ, только в самом верхнем  слое почвы сапрофитных бактерий в этом слое в 2 раза больше, чем в других. Послойное рыхление без оборота пласта активируем микрофлору незначительно. При рыхлении с оборотом пласта почти в 3 раза возрастает численность микроорганизмов в нижнем слое, попадающем наверх. Даже в среднем слое, остающемся при такой обработке на месте, содержание микробов явно увеличивается. Аналогичные изменения наблюдаются и в развитии нитрифицирующих бактерий. Эти данные показывают, что положительный эффект от оборота пласта в основном объясняется интенсивной минерализацией в нижней его части органических веществ.

В целом, при уменьшении интенсивности и глубины рыхления, применении мелкой или поверхностной обработки снижается активность почвенной микрофлоры и предохраняются от разложения гумусовые вещества, которые служат потенциальным источником элементов питания растений и средством улучшения структуры и физических свойств почвы. Так, замена вспашки безотвальной плоскорезной обработкой повышает коэффициент гумификации органического  вещества  на  20—30 %, а  на  легких  супесчаных  почвах до — 40 %, что увеличивает гумусонакопление. При внесении извести на кислых почвах этот процесс смещается к синтезу наиболее ценных гуминовых кислот.

Способ и глубина обработки  влияют на инфекционный потенциал почвы и ее засоренность. Например, при ежегодной плоскорезной обработке в течение 5—7 лет увеличивается повреждаемость ячменя корневыми гнилями на 11,3—12,4 %, овса — на 6,9—8,3 %, а засоренность — в 2 раза. Повышение засоренности посевов при безотвальной обработке и приемах минимализации, увеличение пораженности культур болезнями и вредителями создают предпосылки для чередования разных способов и глубины обработки почвы в севооборотах.

Как средство улучшения фитосанитарного  состояния почвы и посевов  следует рассматривать систему  паровой и полупаровой, зяблевой обработок. При этом уничтожаются споры  линейной и бурой ржавчины, инфекции, корневых гнилей, септориоза. Уничтожая обработкой сорняки, применяя углубление пахотного слоя, плоскорезную, чизельную обработки в засушливых условиях, мы улучшаем влагообеспеченность растений, ускоряем их рост. В результате снижается поражаемость культур вредителями и болезнями.

 

28. Эндоспоры, их биологическое  значение, строение, типы, формирование, прорастание.

 

Эндоспора (endospore) - покоящаяся форма у некоторых бактерий, например, у представителей рода Bacillus и Clostridium. При неблагоприятных условиях (обезвоживание, повышенные температуры, неоптимальные значения рН и др.)  клетка образует эндоспоры внутри материнской клетки, в результате чего спора покрывается системой защитных оболочек, что дает возможность клетке выжить в этих условиях.

При образовании внутри тела бактерий эндоспор, протоплазматическое содержимое бактерий сгущается, сжимается и окружается бесцветной, плотной оболочкой, которая может быть гладкой у большинства видов, а у некоторых инкрустированной (Bacillus asterosporus A. Meyer).

                  

                           1            2              3              4             5             6

Рисунок 1. Типы морфологии эндоспор. (1, 4) Центральная эндоспора, (2, 3, 5) терминальная эндоспора, (6) боковая эндоспора

 

Такая образовавшаяся спора отличается сильным лучепреломлением и некоторое время остается заключенной внутри материнской оболочки, но потом эта оболочка распускается в окружающей жидкости, и спора становится свободной. Какие изменения происходят во время образования эндогеновых спор внутри клетки, точно еще неизвестно. По мнению Эрнста, значительную роль в этом процессе играют хроматиновые зерна, находящиеся внутри бактерий и названные поэтому "спорогенные зерна".

У большинства бактерий внутри каждой клетки образуется по одной споре, но известны виды, у которых таких  спор несколько: две — у Bacillus uiflatus A. Koch , Dispora caucasica Ed. Kern, больше чем две споры наблюдалось проф. Сорокиным у описанного им Spirillum endoparagogicum, но в общем этим почти и ограничивается число тех форм, у которых больше одной споры в одной клетке.

Величина спор у некоторых форм сравнительно значительна; так, у Clostridium butyricum 2—2,5 μ длины и 1 μ ширины, у других видов величина их несколько меньше; так, у Bacillus subtilis длина 1—2 μ, при ширине в 0,6 μ . Перед образованием спор у некоторых форм изменяется внешний вид самой спорообразующей клетки; так, у рода Clostridium она вздувается веретенообразно, у других, как, напр., у Bacillus tetani, Vibrio rugula — вздувается один из концов, в котором и образуется спора. Эндоспоры обладают необыкновенной сопротивляемостью по отношению к холоду, высокой температуре, сухости и т. п. Так, споры Bacillus subtilis способны выдерживать трехчасовое нагревание при 100°, гибнут же они только при 110° при нагревании в течение 5 минут. Эта способность выдерживать без вреда такие сильные нагревания объясняется незначительным количеством воды внутри споры и толщиной оболочки, состоящей обыкновенно из двух слоев.

Рисунок 2.Формирование эндоспоры спорообразующими бактериями:

I - вегетативная клетка; II – инвагинация  ЦПМ ; III - образование споровой перегородки (септы); IV - формирование двойной мембранной системы образующейся проспоры; V - сформированная проспора; VI - формирование кортекса; VII - формирование покровов споры; VIII - лизис материнской клетки; IX - свободная зрелая спора; X - прорастание споры;

1 - нуклеоид; 2 - цитоплазма; 3 - ЦПМ; 4 - клеточная стенка; 5 - споровая перегородка; 6 - наружная мембрана споры; 7 - внутренняя мембрана споры; 8 - кортекс; 9 - покровы споры.

Толщиной оболочки объясняется  также трудность окрашивания  их обыкновенными бактериальными красками. Для окрашивания их приходится прибегать  к сложным приемам двойной  окраски. Прорастают эндоспоры, только попадая в благоприятные для  этого условия; при этом подмечено  несколько способов прорастания. Первый способ, который наблюдается, например, у Bacillus anthraсis, заключается в том, что спора постепенно набухает, достигает величины вегетативной клетки, а внешний слой оболочки (exosporium) растворяется.

Второй способ (напр., у Clostridium butyricum) заключается в том, что оболочка споры лопается на одном из полюсов её и из отверстия выходит новая клетка. Третий способ наблюдался, напр., у Bacillus subtilis, Bacillus Megaterium и отличается от второго тем, что оболочка лопается не на полюсе а на экваторе.

Особый способ представляет прорастание  спор у Spirillum endoparagogicum Сорокина; у этого организма споры прорастают внутри материнского тела.

 Образование эндоспор – важнейший  фактор выживания в природе  спорообразующих бактерий.

 

 

       

       

 

Рисунок 3. Различные формы клеток и расположение эндоспор у бактерий. Отрезок соответствует 10µm. a. Clostridium bityricum: одиночные вытянутые палочки, терминальное расположение спор; b. C. bifermentans: пары и цепочки коротких палочек, центральные споры;c. C. cocleatum: одиночные вибрионы;d. Rhodospirillum rubrum: штопорообразные спириллы. Отрезок соответствует 10µm.

 

 

43. Процессы трансформации  бактериальной клеткой азот-содержащих веществ.

 

При самом активном, широком участии  микроорганизмов в природе, главным  образом в почве и гидросфере, постоянно осуществляется два противоположных  процесса: синтез из минеральных веществ  сложных органических соединений и, наоборот, разложение органических веществ  до минеральных. Единство этих противоположных процессов лежит в основе биологической роли микроорганизмов в круговороте веществ в природе.

Среди различных процессов превращения  веществ в природе, в которых микроорганизмы принимают активное участие, важнейшее значение для осуществления жизни растений, животных и человека на Земле имеют круговорот азота, углерода, фосфора, серы, железа.

Важнейший элемент, входящий в состав белков, а следовательно, имеющий исключительное значение для жизни — это азот. В живых существах, населяющих планету, содержится примерно 15—20 млрд. т азота, в почвах (в 30-сантиметровом слое) на каждом гектаре имеется в среднем 5—15 т азота. 
В круговороте азота в природе с участием микроорганизмов различают следующие этапы: усвоение атмосферного азота, аммонификацию, нитрификацию, денитрификацию.

Усвоение азота из атмосферного воздуха азотфиксирующими бактериями.  Среди микробов, усваивающих атмосферный азот, различают две группы — свободноживущих и клубеньковых.