Молочнокислое брожение и его возбудители

типичное (гомоферментативное) молочнокислое брожение (Streptococcus lactis). Р. Streptococcus вызывает естественное скисание молока в северных широтах. Легко сбраживает Глк, галактозу, лактозу и мальтозу, образ. молочную к-ту. Р. Lactobacterium молочнокислые бактерии с палочковидной формой. L. bulgaricum сбраживает молочный сахар, но не сбраж. мальтозу, подавляет гнилостную микрофлору киш-ка, но там не прижив-ся. L. acidophilum похож не предыдущую, но прижив-ся в киш-ке.

нетипичное (гетероферментативное) молочнокислое брожение (кишечн. палочкой Bact. coli, Bact. lactis – при сбражив-и сахаров образ. молочную к-ту и ряд др. прод-тов). Все нетипичн. молочнокислые бактерии относ-ся к факультативн. анаэробам.

пропионовое брожение (Bact. acidi propionici) – сходно с нетипичным молочнокислым. Вызыв-ся жизнедеят-ю пропионовых бактерий, представленых в молоке, молочн. продуктах и почвен. микрофлоре. Они безусловн. анаэробы, неподвижн. палочки, для развития треб-ся органич. азотистые соед. (белки и аминок-ты), легко сбраживают молочную к-ту и н-рые гексозы, лучше растут в нейтральной ср. Конечн. продукты пропионовая и уксусная к-ты, а тж углекислота и вода.

Спиртовое брожение и его возбудители

Брожение спиртовое (брожение алкогольное)- биохимический процесс расщепления сахаров, происходящий в результате жизнедеятельности микроорганизмов или под влиянием выделенных ими ферментов.

Спиртовым брожением называется процесс превращения микроорганизмами сахара в этиловый спирт и углекислый газ:

Спиртовое брожение для дрожжей является процессом получения энергии в анаэробных условиях.

Любое брожение протекает в две стадии: первая - окислительная - включает превращение глюкозы до пировиноградной кислоты с образование двух молекул восстановленного НАД - промежуточного акцептора водорода

А во второй стадии - восстановительной - передает водород конечному акцептору, который превращается в основной конечный продукт брожения.

Дрожжи обладают ферментом пируватдекарбоксилазой, который катализирует реакцию декарбоксилирования пировиноградной кислоты с отщеплением и образованием уксусного альдегида:

По характеру брожения дрожжи делят на верховые и низовые.

К расам низового брожения относится большинство винных и пивных дрожжей, к расам верхового - спиртовые и хлебопекарные.

Маслянокислое брожение и его возбудители

Маслянокислое брожение – анаэробное окисление органических веществ маслянокислыми бактериями в масляную кислоту.

Химизм процесса:

С₆H₁₂О₆ → СН₃СН₂СН₂СООН + 2 С0₂ + 2Н₂ +Е

глюкоза масляная кислота

Возбудители маслянокислого брожения

Маслянокислые бактерии относятся к роду Clostridium. Это крупные, подвижные грамположительные палочки, образующие устойчивые споры, при образовании которых клетка приобретает форму веретена или теннисной ракетки, облигатные (строгие) анаэробы.

Маслянокислые бактерии широко распространены в природе. Обитают там, где много органических веществ и нет доступа воздуха – в иловых отложениях водоемов, навозе, почве и т.д.

Минерализация (аммонификация) азотсодержащих органических соединений

Распад белковых соед сопровождается выделенем NH₃. В процессе аммонификации участвуют бактерии, грибы, актиномицеты. М.о. используют продукты распада белков как источник С, N и энергии => аммонификация – это акт дыхания и питания. Разложение белков начинается с их гидролиза по действием протеазы и протекает по схеме: белок →пептоны→пептиды→аминок-ты→аммиак. Может протекать в аэробных и анаэробных условиях. Если процесс идет при доступе О₂, то аминок-ты могут полностью окисляться до NH₃, сероводорода и воды. При наличии NH₃ розовая лакмусовая бумага синеет, сероводорода – чернеет. В анаэробных условиях аминок-ты распадаются неполностью, поэтому кроме NH₃ и СО₂ накапливаются орг к-ты и др соед-я.(индол).

Изучение культуры микробов – аммонифик проводят путем микроскопирования. Для этого из культурной жидкости готовят мазок и окрашивают фуксином Порейффера. видит разные по форме аэробы и анаэробы. Основные представители аммонификации:аэробные микробы ,(корневая или грибовидная бацилла, картофельная бацилла, капустная бацилла, чудесная палочка). Факультат – анаэроб (вульгарный протэль, кишечная палочка). Анаэробные (ряд Clostridium).

Процессы нитрификации и денитрификации

Процесс нитрификации

Окисление NH₃ до HNO₃ через промежут стадию NH₂ наз-ся нитрификацией. Этот процесс был открыт Виноградским и оказался широко распр в природе. Процесс идет в 2 фазы идущие последовательно:

1. 2NH₃+ 3O₂ → 2HNO₂ + 2H₂O + энергия

2. 2HNO₂ + O₂ → 2HNO₃+ энергия

Для каждой фазы характерны свои возбудители. Нитрозные бактерии – 1 фаза, нитратные бактерии – 2 фаза.

Процесс денитрификации

Соли HNO₃, образовавшиеся в рез-те нитрификации усваиваются раст-ями, вплетаются в нисшие горизонты почвы, частично восстанавл под влиянием хим и биоагентов.

Денитрификация – восстановление нитратов до N. При восстановлении нитратов бактерии получают O₂, которым окисляют орг безазотистые в-ва и получают необходимую энергию.

При наличии О₂ (молек) возбудители денитрофик нормально растут, но HNO₃ и ее соли не восстанавливают.

Биологическая фиксация молекулярного азота

Растения в процессе роста потребляют из почвы много N, кроме того потеря почвой N происходит за счет вымывания его в нисшие горизонты и улитучивания NH₃ и H (газ) в результате денитрификации. В связи с этим для поддержания благоприятного азотного баланса в почве и улучшения N атмосферы (азотфиксация) имеет важное значение.

Азотфиксаторы используют N(молек) для синтеза клет белков. После отмирания кл азотфиксаторы и последующей аммонификации их белков в почве увеличивается содержание минерального N. При жизни азотфиксаторы могут выделять в окр среду азотистые в-ва (NH₃, аминок-ты).

Наиболее важным видом азотфик род азотобактерии – крупные палочки коккообразные формы, подвижные, не образуют спор, но образуют капсулу, грамположит, аэробы. Исп-ся для приготовления бактериального удобрения, азотобиот.

Важная роль фиксации атмосф N принадлежит клубеньковым бактериям - симбиотич бакт., поселяющиеся на корнях бобовых.

Клубеньковые бакт палочковидные, подвижные, грамположит, спор и капсул не образуют. В фазу цветения бобового растения палочки ветвятся, приобретают вид вилочек и называются бактероиды. К осени они имеют вид опоясывающих палочек, распадающихся на кокки. На пит субстрате колонии бесцветные. Отличается иногда видовая специфичность, а иногда сортовая принадлежность. На основе этих бакт приготовляют нитрагин.

Превращение фосфора

≈30-35% Р находится в органической форме, малодоступной для раст. М.о. способны отщеплять от орг фосфатов H₃PO₄, последняя переходит в соли фосфатной к-ты, доступной для растений. Если в почве присутствуют бактерии, выделяющие фосфотазу они развиваются на этой среде и отщепляют H₃PO₄, образуя вокруг колонии зону растворения мела. В основном это крупные спороносные палочки в виде коротких цепочек. Кроме м.б.-ого в почве происходит хим процесс расщепления труднорастворимых солей (K₃(PO₄)₂), который идет при взаимодействии различных кислот с фосфатом кальция и образующие его кислые соли, доступные раст-ям

Фосфорные бакт – перетрихи, грамположит, аэробы, гетеротрофы, палочки.

Превращения серы

Образующийся в почве и воде сероводород окисляется серобактериями до H₂SO₄. Серобактерии подразделяются на тионовые, пигментные и нитчатые.

Тионовые – мелкие одиночные палочки, не откладывают S в клетки, являются хемолитотрофами.

Пигментные (цветные) серобактерии – пурпурные и зеленые бактерии, имеющие хлорофиллы. Фотосинтез протекает в анаэробных условиях и не сопровождается выделением О₂, а донором Н для восст-я СО₂ служит сероводород. Эти организмы фотолитоавтотрофы. В подвижных кл видны включения S.

Нитчатые – свободно плавающие длинные нити, либо неподвижные или многоклет длинные нити. Все они окисляют сероводород до S, которая временно откладывается внутри кл или на поверхности в виде капель. По типу питания миксотрофы. За счет энергии окисления Н могут использовать СО₂, но нуждаются в орг соед-ях

Серу могут окислять многие хемоорганогетеротрофные м.о. (бациллы, актиномицеты, грибы). Они окисляют S в присутствии орг в-в, но этот процесс в природе идет слабо.

Плохо аэрируемых и затопляемых почвах и водоемах (лиманах) происходит м.б. восст-е сульфатов. Такой процесс – диссимиляционная дисульфофекация.

Бактерии подразделяют не неспорообразующие палочки, подвижные, облигатные анаэробы и спорообразующие прямые или изогнутые палочки (перетрихи).

Молек S могут восст-ть до H₂S многие термоацедофильный облигатно- анаэробные бактерии, которые сосредотачиваются в кислых горячих источниках и почвах вулканического происхождения.

Превращения железа

Превращения неорг соединений Fe идет за счет восст-я окисного железа в закисное и окисления закисного Fe в окисное. Процессы осуществляются железобактериями (это в основном нитчатые формы, ведут прикрепленный образ жизни, состоят из цепочек палочковидных клеток.

Грамотрицат, хемоавтотрофы или нитогетеротрофы. Все он принимают участие в отношении охри…. осадков. Нитчатые обитают в воде. Однокл бакт могут окислять Fe и Mg. Минерализацию орг соед Fe производят хемоорганотрофы. Орг часть молекулы, содержащей железо усваивает тот или иной м.о., ак железо освобождается.

Микробиология почвы

Основоположником современного научного почвоведения является В. В. Докучаев (1846—1903). Разрабатывая научные основы почвоведения, Докучаев отмечал огромную роль живых организмов, и в частности микроорганизмов, в формировании почвы.

Период творчества Докучаева совпал со временем великих открытий Л. Пастера, показавших значение микроорганизмов в превращении разнообразных веществ. Большой вклад в представления о роли биологического фактора в преобразовании Земли и в процессе почвообразования внес ученик Докучаева академик В. И. Вернадский. Он считал, что главным фактором в миграции химических элементов в верхней части земной коры являются организмы. Биологический аспект почвообразовательного процесса был разработан академиком В. Р. Вильямсом. Он считал, что отдельным почвенным типам свойственны специфические группировки микроорганизмов.

Благодаря микроорганизмам почва приобретает свойство живой системы. Микробы в почве распределены неравномерно: их больше в верхних слоях и вблизи растений. Чем дальше от поверхности почвы, тем меньше микробов, а на глубине 2—3 м их обычно не бывает. В состав микробного населения почвы входят: цианобактерии, плесневые грибы, актиномицеты, бактерии и другие организмы.

Водоросли — первые обитатели формирующихся почв, содержат хлорофилл и располагаются в верхних слоях, где достаточно влаги и света. Наиболее важный экологический фактор для них — влага.

Грибы — бесхлорофилльные организмы, представлены многочисленной группой живых существ, распространенных в почве. Базидиомицеты чаще встречаются в лесных почвах, где вместе с высшими растениями образуют микоризу (грибокорень). Плесневые грибы наиболее распространены в кислых, богатых органическим веществом и хорошо аэрируемых почвах.

Актиномицеты обитают в нейтральных или щелочных, хорошо аэрируемых почвах, а также в почвах, небогатых влагой, но содержащих достаточное количество органического вещества. Физиологически они ближе стоят к бактериям, морфологически — к грибам.

Бактерии по количеству и разнообразию превосходят другие группы микробов. В 1 г плодородной почвы численность бактерий достигает нескольких десятков миллионов при общей биомассе более 500 кг/га. В эту группу микробов входят автотрофы и гетеротрофы, возбудители многих процессов: аммонификации, нитрификации, фиксации азота, превращения серы, железа и ряда других элементов в почве, что повышает ее биологическую активность и плодородие.

Почва — среда обитания возбудителей многих болезней, которые попадают в нее вместе с трупами, зараженной подстилкой, выделениями животных. В почве встречаются в большом количестве патогенные клостридии, а также непатогенные.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: