Контрольная работа по микробиологии

Впервые эти микроорганизмы были изолированы из фекалий грудных детей учеником И.И. Мечникова французским исследователем Henry Tissier в 1899 году. Эти грамположительные анаэробные, не образующие споры, палочковидные, полиморфные бактерии, нередко с бифрукациями на концах, были названы им Bacillus bifidus communis. В последующем было установлено, что эти микроорганизмы  на 99% составляют флору кишечника здорового грудного ребёнка. И в больших количествах присутствуют в микробиоценозе толстого кишечника взрослых людей. Основываясь на высокой частоте встречаемости этих бактерий в пищеварительных трактах . И.И. Мечников и  Henry Tissier ещё в 1905 году пытались применить препараты из бифидобактерий больным с кишечными дисфункциями.

Проведённая российскими исследователями  статистическая обработка данных о видовом составе бифидобактерий у различных возрастных групп населения России показала, что у здорового грудного ребёнка, находящегося на грудном вскармливании, B.Bifidum, B.longum, B.breve, B.infantis, встречаются в соотношении 35%, 42%, 17%, 12%. Штаммы  B.adolescentis обнаруживаются у 1.5% детей отсутствуют в фекальном содержимом. У детей на искусственном вскармливании содержание доминирующих видов бактерий падает до 3-5%, в то время как представители вида B. adolescentis, встречаются в 22% случаев.

У взрослых в толстом кишечнике обнаруживаются преимущественно представители B.Bifidum, B.longum и B.adolescentis. В кишечнике лиц старше 35 лет представители вида B.adolescentis начинают превалировать в бифидофлоре, достигая 60-75% в пожилом возрасте. В кишечном содержимом человека одновременно могут обнаруживаться от 1 до 5 видов биоваров бифидобактерий.

Фруктозо-6-фосфатаза – ключевой фермент в метаболизме углеводов бифидобактериями. Этот фермент расщепляет фруктозо-6-фосфат на ацетил-1-фосфат и эритрозу-4-фосфат. На обнаружении у бактерий фруктозо-6-фосфат фосфокетолазы основан энзиматически-калориметрический метод количественного определения в материале бифидобактерий. Бифидобактерии образуют уксусною и молочную кислоты в молярном отношении 3:2, но не образуют углекислый газ. Оптимум температуры для роста этих бактерий 37-40°С, оптимум pH 6.5-7.0. Подавляющее большинство бифидобактерий демонстрируют наличие у них a и b- галактозидаз; N-ацетил-b-глюкозаминидаза, главным образом, обнаруживается у видов бифидобактерий изолируемых от детей грудного возраста. Исследование электрофоретической подвижности b-галактозидаз, присутствующий у бифидобактерий позволяет дифференцировать виды между собой.

Для выявления бифидобактерий в биоматериале (кисломолочные продукты) рекомендуется производить высев на специальные селективные среды и модифицированную MRS-среду, содержащую 100 ммоль c-a-Gal. На последней бифидобактерии в анаэробных условиях формируют колонии голубого цвета. Хорошо растут бифидобактерии в присутствии таких редуцирующих агентов, как аскорбиновая кислота, цистеин или тиогликолат. Для своего роста данные микроорганизмы нуждаются в источнике углерода (различные углеводы, бикарбонат или углекислый газ). Напротив, органические кислоты, жирные кислоты и и аминокислоты не могут быть для них источником С. Цистеин или цистин служат необходимым для них источником азота. Обнаружена потребность отдельных штаммов бифидобактерий в аланине, изолейцине, лизине, аргинине и глутаминовой кислоте. Добавление в среду пантотеновой кислоты, биотина, рибофлавина, никотиновой кислоты, парааминобензойной кислоты, пуринов и пиримидинов также требуется для поддержания многих штаммов бифидобактерий, свежевыделенных из кишечного содержимого детей и взрослых.

Именно бифидобактериям принадлежит ведущая роль в поддержании и нормализации микробиоценоза кишечника, сохранении неспецифической резистентности организма, улучшении белкового, витаминного и минерального обмена и др.

Антогонистическая активность бифидобактерий связанная с продукцией органических кислот (ацетата и лактата) и бактериоцинов с широким спектром антимикрбного действия (ингибирования роста кишечных палочек, клостридий, сальмонелл, шигелл, листерий, кампилобактеров, вибрионов и др.) так же как и блокирование рецепторов на слизистой кишечника, предотвращающее фиксацию на них потенциально патогенных микроорганизмов в колонизационной резистентности. Снижение количества бифидобактерий (или их даже полное исчезновение) является одним из патогенетических механизмов длительных кишечных инфекций у детей и взрослых . Оно ведёт к нарушению минерального обмена, процессов кишечного всасывания, белкового и жирового обмена, к формированию хронических расстройств пищеварения. Имеются сведения, что бифидобактерии являются «поставщиком» ряда незаменимых аминокислот, в т.ч. триптофана, витаминов, установлена их антиканцерогенная и антимутагенная активность, способность снижать уровень холестерина в крови и т.д.

Все эти положительные эффекты позволили рассматривать бифидобактерии как одну из основных категорий функционального питания.

б) Лактобациллы.

Лактобациллы- микрофильные грамположительные бактерии, не образующие спор и не продуцирующие каталазу. На основании продукции  углекислоты из глюкозы, потребности в тиамине, ферментации фруктозы до маннита и продукции фруктозодифосфатальдолазы лактобациллы делят на две группы: гомо- и гетероферментативные.

В настоящее время род Lactobacillus объединяет 56 видов, из которых 5 подразделяются на 2 и больше подвидов. На основании нуклеозидной последовательности 16-S и p-РНК лактобациллы подразделяют на 3 филогенетические группы (L.delbrulckii, L.casei-pediococcus, L.leuconostoc), внутри которых наблюдаются широкие вариации ГЦ-пар в ДНК.

У здоровых взрослых людей в содержимом желудка, тощей, подвздошной кишок и фекалий лактобациллы обнаруживаются в количестве равном соответственно 103, 104, 102-5, 106-8, KOЕ lg/г. И они преимущественно представлены видами Lactobacillus acidophilus, L.salivarius, L.casei, L.plantarum и L.brevis, которые образуют всевозможные сочетания.

Анализ формирования комплекса лактобактерий у здоровых детей на протяжении первых трёх месяцев жизни и роли матери в колонизации детей этими микроорганизмами, показал, что у 40% рожениц в первую неделю после родов лактобациллы присутствуют в грудном молоке. У всех женщин эти бактерии обнаруживаются в отделяемом вагинального тракта и фекальном содержимом. Наиболее часто в исследуемых образцах рожениц, в толстом кишечнике детей первых месяцев жизни выявляются L.reuteri, L.cosei/paracasei, L.acidophilus. К трем месяцам жизни у 94% детей лактобациллы постоянно присутствуют в образцах фекалий. Эти данные дали основание сделать заключение, что источниками лактобацилл, колонизирующих пищеварительный тракт новорожденных и детей первых трёх месяцев жизни, являются урогенитальный и желудочно-кишечный тракт матери и грудное молоко.

Главным конечным продуктом метаболизма этих грамположительных неподвижных бактерий является D- и L- молочная кислота. У представителей гетероферментативных видов лактобацилл в качестве конечных продуктов, кроме того, образуется уксусная кислота и углекислый газ. Некоторые штаммы лактобацилл обладают необычайной метаболической активностью (продуцируют α-амилазы, гидролизуют мочевину, разрушают щавелевую кислоту и холестерин, редуцируют нитраты, декарбоксилируют аминокислоты или разрушают амины, разрушают значительные количества экзополисахаридов различной химической природы, нейтрализуют энтеротоксины и т.д.).

Благодаря продукции органических кислот, перекисей, антибиотиков и бактериоцинов, многие штаммы лактобацилл проявляют выраженную антагонистическую активность, в отношении патогенных и оппортунистических микроорганизмов.

Среди лактобацилл виду lactobacillus acidophilus принадлежит ведущая роль как компоненту закваски для многочисленных лечебных и диетических кисломолочных продуктов.

Первые сведения об использовании ацидофильных бактерий для профилактики и лечения заболеваний человека относиться к 1910 году, когда на рынке появилось ацидофильное молоко. В настоящее время в различных странах мира ацидофильные лактобациллы вводят в монокультуре, либо в комплексе с различными видами бифидобактерий в состав биологически активных препаратов, пищевых добавок и кисломолочных продуктов (как моновидового, так и комплексного состава)

Большое внимание к лактобациллам обусловлено тем, что представители данного рода не участвуют в возникновении каких-либо патологических процессов в организме человека, а, напротив, оказывают позитивное воздействие на здоровье человека.

Ацидофильные лактобациллы широко используются для профилактики и лечения больных с различными видами острых и хронических заболеваний пищеварительного тракта, воспалительными процессами дыхательных путей, бактериальными инфекциями мочеполовой системы.

Представители L.acidophilus применяют так же, как антиоксиданты и средства понижающие липидную пероксидазу и стимулирующие рост других лактобацилл и бифидобактерий. Эти микроорганизмы обладают противоопухолевой активностью и стимулируют различные звенья иммунитета. Достаточно отметить, что оральное назначение   L.acidopilus более чем в 4 раза увеличивает  IgA ответ.

Оральная бактериальная терапия ацидофильными лактобацилами предотвращает возникновение у детей диарей, связанных с назначением им антибиотиков (например амоксициллина).

Показано, что многие штаммы ацидофильных бактерий обладают выраженным вирусоцидным действием, благодаря продукции высокоактивной перекиси водорода. В высоких концентрациях L.acidophilus оказывает вирусоцидное действие в отношение вируса иммунодифицита человека.

Лактобациллы обладают выраженной антагонистической активностью и способностью к адгезии, что обуславливает важную роль этих микроорганизмов в поддержании колонизационной резистентности. Недавно на модели гнотобиотических мышей, предварительно получивших дозу лактобацилл, было показано, что эти микроорганизмы предотвращали колонизацию животных Нelicobacter pylori, возбудителя язвенной болезни человека и животных. Имеют хорошо документированные факты, что лактобациллы (в частности lactobacillus GG), обладают выраженной способностью предотвращать обострение язвенного колита вызываемого C.Difficile , оказывать выраженный терапевтический эффект при диарее новорожденных, вызванных как бактериальными, так и вирусными патогенами. Входящие в состав биоплёнки, покрывающей слизистые, микроколонии лактобацилл устойчивы к действию животного лизоцима, присутствующего в кишечном содержимом, а также к пищеварительным сокам, желчи и кислотам. Следует отметить, что некоторые лактобацилы сами активно продуцирую лизоцимоподобный фермент.( L.casei, L.fermentum, L.acidophilus).

Антагонистическая активность лактобацилл связана с продуцированием в больших количествах органических кислот (главным образом, молочной), антибиотикосхожих субстанций различного химического состава, спектра и механизма действия (лактоцины), перекиси водорода. Установлен факт выраженного влияния L.acidophilus на иммунную систему организма через стимуляцию миграции моноцитов, активацию фагацитарной активности.

Назначение больным с хроническими заболеваниями пищеварительной системы (гастриты, язвенная болезнь, синдром раздражения толстой кишки, пищевая аллергия и др.) пробиотиков, содержащих лактобациллы, увеличивало содержание sIgA и IgG в желудочном соке секреторного IgA в супернатантах фекалий при стабильных показателях сывороточных IgA и IgG.

Иммуностимулирующие действие лактобацилл, в первую очередь связывают с присутствием в их клеточной стенке пептидогликанов и тейхоевых кислот, известных поликлональных индукторов иммуномодуляторов. Исследование противоинфекционной и иммуностимулирующей активности L.plantarum показало, что представители этого вида лактобацилл обладают выраженной способностью в анаэробных условиях образовывать уксусную и молочную кислоту, а также катаболизировать аргинин и генерировать окись азота (NO). NO, образующийся в кишечном тракте за счёт конститутивных ферментов лактобацилл, участвует в таких функциях кишечника, как бактериостаз, секреция мукуса, перистальтика, обеспечение местного иммунитета. Как полагают, способность L.plantarum предотвращать развитие инфекций, вызванных традиционными патогенами, осуществляется преимущественно через механизм образования аргинина и окиси азота, а также предотвращения адгезии посторонних микроорганизмов и образования ими эндотоксина. Основываясь на длительных клинических наблюдениях, рекомендовано назначать продукты функционального питания на основе лактобацилл всем больным на стационарном лечении.

Микрофлора свежих плодов и овощей 
Классификация микроорганизмов плодов  
и овощей 
На поверхности плодов и овощей (кожице) постоянно присутствуют различные микроорганизмы, большая часть которых не участвует в процессах заболеваний и порчи и находится в неактивном состоянии. Если кожица не повреждена и на ее поверхности находится незначительное количество питательных веществ, на ней могут существовать и размножаться очень немногие виды микроорганизмов, которые называются эпифитной микрофлорой. Видовой состав и численность этой микрофлоры зависят от вида растений, географических, климатических и других условий их произрастания. 
 
Микроорганизмы, развивающиеся на плодах и овощах, по времени и месту их наибольшей активности могут быть подразделены на три группы. 
 
К первой группе относятся микроорганизмы, которые развиваются на плодах, клубнях и других запасающих органах растенийисключительно во время хранения и не поражают растения в период вегетации. Это типичные сапрофиты, распространенные повсеместно. Споры сапрофитов в больших количествах могут встречаться в почве, воздухе, в помещениях овоще- и плодохранилищ.Сапрофиты способны вызывать заболевания только ослабленных растений через поврежденные покровы. Микроорганизмы этойгруппы, используя питательные вещества растительных тканей, вызывают серьезные нарушения во всех звеньях обмена  веществ иферментов, а затем развиваются на мертвой ткани, как и на любом другом органическом субстрате. 
 
Весь цикл развития этих микроорганизмов может проходить в хранилище. Споры, находящиеся в воздухе хранилища, а такжезанесенные с частицами почвы и растительных остатков, вызывают заражение поврежденных при уборке и транспортированииплодов и овощей. Потом быстро наступает новое спороношение, и большое число пылевидных спор разносится по хранилищу,вызывая вторичные заражения. Неблагоприятными условиями хранения являются слишком высокая температура и влажность, способствующие заражению. К микроорганизмам первой группы относятся: 
 
·        Rhizopus 
 
nigricans 
— возбудитель черной плесневидной гнили многих плодов; 
 
·        Aspergillus 
 
niger 
— возбудитель черной плесневидной гнили цитрусовых; 
 
·        Penicillium 
 
digitatum 
— возбудитель оливковой плесневидной гнили цитрусовых; 
 
·        Erwima 
 
carotovora— возбудитель мокрой бактериальной гнили овощей. 
 
Ко второй группе относятся микроорганизмы, которые заражают растения на поздних стадиях вегетации в поле, в основном при неблагоприятных погодных условиях, но их активность особенно сильно проявляется при хранении. Эти микроорганизмы обладают более развитыми паразитическими свойствами по сравнению с микроорганизмами первой группы. Их можно назвать факультативными паразитами, т.е. микроорганизмами, способными переходить к паразитическому образу жизни только при определенных условиях. В почве эти микроорганизмы обычно не развиваются, не выдерживая конкуренции с почвенными сапрофитами. Они нуждаются в растительных остатках, на которых проходят ряд стадий своего развития. Эти микроорганизмы способны заражать только ослабленные и поврежденные плоды и овощи. Патогенность их высока: проникнув в растение, они быстро вызывают нарушение жизнедеятельности и гибель клеток. Микроорганизмы этой группы в своем развитии более тесно связаны с растениями, чем представители первой группы. К микроорганизмам второй группы относятся: 
 
·        Fusarium 
— возбудитель фузариоза картофеля; 
 
·        Phytophtora 
 
infestans 
~ возбудитель фитофтороза картофеля; 
 
·        Sclerotinia 
 
libertiana 
— возбудитель белых гнилей многих плодов и овощей, особенно моркови; 
 
·        Botrytis 
 
cinerea 
— широко распространенный возбудитель серой гнили многих плодов и овощей; 
 
·        Phoma 
— возбудитель фомоза моркови и свеклы; 
 
·        Rhizoctonia 
— возбудитель гнили корнеплодов. 
 
К третьей группе относятся микроорганизмы, которые поражают лишь вегетирующие растения. Плоды и овощи, зараженные этими микроорганизмами еще во время вегетации, гораздо легче поражаются при хранении микроорганизмами первой и второй 
 
группы. 
 
Например, кочаны капусты, зараженные в поле ложномучнистой росой, сильнее подвержены повреждению серой плесенью ибактериальными гнилями в процессе хранения. 
 
Микроорганизмы третьей группы обладают хорошо выраженными паразитическими свойствами и способны заражать сильныерастения. Непосредственная активность этих микроорганизмов проявляется главным образом в поле и выражается в снижении активности фотосинтеза, увеличении транспирации и ослаблении растений, что приводит к снижению урожая. Некоторые из этих микроорганизмов не влияют существенно на качество продукции, но снижают ее товарную ценность путем ухудшения внешнего вида(парша яблок и груш). Микроорганизмы третьей группы заканчивают весь цикл развития за период вегетации. Зимующие стадии паразитов развиваются на растительных остатках в поле и прорастают там весной, заражая новые растения. 
Болезни плодов и овощей, вызываемые микроорганизмами 
 
Ухудшение качества и потери плодов и овощей в процессе хранения могут быть вызваны разными причинами, в том числе и различными болезнями, как инфекционными, так и физиологическими, или функциональными, возникающими без участия инфекций. 
 
Многие инфекционные болезни начинают развиваться еще в саду или в поле, в период вегетации, а также во время сбора урожая при подготовке его к транспортированию или закладке в хранилище. 
 
В зависимости от вида болезни и особенностей ее возбудителя одни заболевания в период хранения медленно развиваются или совсем прекращают развитие, другие быстро развиваются и легко распространяются на соседние плоды при прямом контакте или по воздуху. 
 
Классификация болезней плодов и овощей. Все болезни, проявляющиеся при хранении плодов и овощей, можно условно подразделить на пять групп. 
 
К первой группе относятся болезни, развитие которых происходит только в саду или поле в период вегетации. Новых перезаражений ими в период хранения не бывает. Все эти болезни являются вирусными и микоплазменными. 
 
Ко второй группе относятся болезни, заражение которыми происходит в период вегетации (обычно незадолго до уборки урожая), а развитие продолжается уже в период транспортирования или хранения, особенно при несоблюдении режимов хранения, т.е. в условиях, приводящих к физиологическим нарушениям и снижению естественной устойчивости плодов и овощей. Многие из этих болезней не только продолжают развиваться в пределах зараженного плода, но и распространяются на окружающие. 
 
К третьей группе относятся болезни, возникновение и развитие которых происходит главным образом (или исключительно) в период хранения. Возбудителями их являются в основном сапрофитные грибы и бактерии, развивающиеся только на мертвых или очень сильно ослабленных растительных тканях. Внутрь ткани они проникают, как правило, через различные механические повреждения (трещины, царапины, места ушибов, нажимов и т.д.). Большая часть возбудителей этой группы болезней способна поражать многие виды растений и легко перезаражать разные виды продукции. 
 
К четвертой группе относятся физиологические, или функциональные, болезни. 
 
К пятой группе относятся болезни или повреждения, нанесенные вредителями (насекомыми, клещами, нематодами). 
 
Помимо того, что повреждения насекомыми снижают товарные качества плодов, во многих случаях именно они (так же, как и функциональные болезни) способствуют расселению на таких плодах сапрофитной микрофлоры (грибов и бактерий), т.е. развитию сопряженного патологического процесса. 
 
Развитие болезней в период хранения в очень большой степени зависит от условий хранения. Во многих случаях именно несоблюдение режима хранения становится основной причиной массового развития заболевания. 
 
При высоких положительных температурах в хранилищах всегда активно развиваются плесневые грибы. Кроме того, высокие температуры ускоряют старение плодов и, ослабляя их естественные защитные свойства, делают плоды более восприимчивыми к гнилостным микроорганизмам. 
 
Внешние признаки заболеваний. Наиболее распространенными внешними признаками заболеваний являются следующие: пятнистость, гниль, налеты, наросты, язвы. 
 
Пятнистость — отмирание отдельных участков тканей, различающихся по форме, окраске и консистенции (черная пятнистость моркови, фитофтороз картофеля, фомоз капусты). 
 
Сухая и мокрая гниль — один из основных типов поражения картофеля и овощей грибами и бактериями. Например, при сухой гнили картофеля клубень сохраняет форму, но подсыхает, сморщивается и часто покрывается подушечками грибницы различных оттенков; при мокрой гнили клубни размягчаются, ослизняются, превращаются в мокрую дурнопахнущую массу. 
 
Налеты — образования, развивающиеся на поверхности пораженных плодов и овощей и состоящие из грибницы и спороношений грибов. Налеты различаются по окраске и бывают белые, бурые, серые, желтые, черные, красные и др. Налеты могут быть пышными и плотными. Например, белая гниль моркови представляет собой пышный ватообразный налет. 
 
Наросты — это разрастания тканей плодов и овощей за счет увеличения объема или числа пораженных клеток. Типичным примером является рак картофеля. 
 
Язвы — заболевание, характеризующееся появлением на поверхности плодов и овощей углублений или корочек с неровными краями, иногда содержащих органы спороношения грибов. Болезни с язвенными поражениями поверхности тканей называют паршой, например обыкновенная или бугорчатая парша картофеля.