Материал: микробиология ответы на экз агрономия

29. Маслянокислое брожение

Маслянокислые бактерии – подвижные палочки (перитрихи), длинной от 3 до 12 мкм. Образуют споры, грамположительны. Перед спорообразованием накапливают в к-ках полисахарид гранулёзу. Возбудители процесса: Clostridium Pasteurianum, Clostridium Butyricum.

Химизм:

1Й этап - расщепление крахмала до глюкозы:

Амилаза(C6H10O5)N + NH2O NC6H12O6

2Й этап – собственно брожение:

4C6 H 12O6  3CH3CH2CH2COOH + 2CH3COOH + 8CO2 + 8H2 + Е

Основные ферменты: амилаза, альдолаза, дегидрогеназа, карболигаза, пируватдекарбоксилаза. Энергетическим материалом и источником углерода служат крахмал, декстрины, ди- и моносахариды. Маслянокислые бактерии – гетеротрофы, строгие (облигатные) анаэробы, аминоавтотрофы, многие способны к фиксации атмосферного азота.

Маслянокислые бактерии широко распространены в почве (встречаются в 90 % почвенных образцов), в навозе, в загрязненных водоемах, в молоке, на поверхности растений. Масляная к-та и др. продукты жизнедеятельности этих м/о явл. физиологически-активными в-вами, стимулирующими рост растений. В то же время масляная к-та, накапливающаяся в силосе при неправильной укладке, портит вкус силоса. Может вызывать прогоркание сыров и сливочного масла. Процесс используется для получения технической масляной к-ты.

30. Влияние минеральных удобрений на м/о почвы и ее плодородие. Пестициды. Внесение в почву удобрений улучшает питание растений, и изменяет условия существования почвенных м/о, котор. также нуждаются в минеральн. эл-тах. При благоприятных климатических условиях кол-во м/о и их активность после удобрения почвы значительно возрастают. Усиливается распад гумуса, а вследствие этого увеличивается мобилизация N, P и др. эл-тов. Внесение в почву мин. и орг. удобрений усиливает интенсивность микробиологич. проц., в результате чего сопряженно увелич-ся трансформация орг. и мин в-в. При увеличении дозы азотных удобрений доля используемого N почвы повышается. Внесение в почву фосфорно-калийных удобрений мало способствует использованию растениями почвенного азота, но усиливает деятельность азотфиксирующих м/о.  Благоприятное действие на микрофлору почвы оказывают орг. удобрения, особенно навоз. Так же компост, сидераты, солома и др. орг. удобрения способствуют обогащению почвы орг. в-вом, и активизации в ней мобилизационных процессов, в том числе деятельность азотфиксирующих м/о.  Хим. ср-ва защиты урожая — пестициды — используются в с/х. В них входят гербициды - борьба с сорняками, фунгициды, защищающие растения от фитопатогенных грибов, инсектициды— ср-ва защиты от вредных насекомых, нематициды — препараты против нематод и пр. Пестициды и др. соедин. неприродного происхождения (ксенобиотики), котор. подвергаются полной минерализации (деградации) до СО2 и Н2О, NH3, сульфатов и фосфатов, обычно проходят весь метаболический путь и могут использоваться в кач-ве источника С и энергии членами микробного сообщества.

31. Эукариоты.

Водоросли — Algae — эукариотные орг., осущ. фотосинтез с выделением О и имеющие хлоропласты. Одноклеточные, нитчатые, колониальные формы; многоклеточные, сост. из слабо дифференцированных к-к и тканей, котор. образуют стр-ру, сходную с растениями, так называемый таллом, или слоевище. В больших кол-вах в окультуренных и садовых почвах. Участвуют в проц. превращения N, переводят нитратный и аммонийный N в орг. соедин., входящие в сост. к-к., играют важную роль в круговороте в-в на Земле, так как продуцируют и накапливают орг. в-во, особенно в формирующихся почвах.

Простейшие — многочисленная и повсеместно распространенная в почвах гр. одноклет. м/о. Размеры их сост. 5—20 мкм, к-ки могут быть шаровидной, овальной, сплюснутой или разветвленной формы. Эти м/о подвижны и пластичны. Обитатели почвы образуют цисты, устойчивые к неблагоприятным условиям. Цисты отличаются высокой сопротивляемостью и жизнестойкостью, способств. выживанию даже после длительного высушивания, обработки к-ми и т. п. Простейшие —паразиты и хищни- ки, есть сапротрофы. Они стимулируют рост и развитие высших растений. Они могут оказывать положительное действие на растения, выделяя прод. обмена в-в, обогащающие ри- зосферу азотсодержащими соединениями, или участвуя в разложении сложн. орг. в-в до более простых, доступных для растений; воздействуют на высшие растения, влияют на численность, видовой сост. и жизнеде-ятельность микробного населения почвы. Представители: (3 класса) Flagellata (жгутиконосцы), Rhizopoda (саркодовые) и Ciliata (инфузории).

Миксомицеты — отдел Myxomycofa. Группа орг., напоминающих по некотор. св-вам грибы, но в опр. периоды цикла развития сходных с амебами. Миксомицеты в виде слизистой массы, передвигаются, подобно амебам, выпуская псевдоподии. Тело не разделено на к-ки, много ядер. Могут размножаться простым делением, но на опр. стадии разви- тия две слизистые массы соединяются, образуя плодовое тело, в котор. возникают споры. Последние, попадая в благоприятную среду, прорастают, затем начинают делиться, образуя амебоидные к-ки. Некотор. из к-к — гамет сливаются друг с другом с образованием зиготы, котор. делится и разрастается до многоядерной слизистой массы.

32. Аэробное разложение целлюлозы

Целлюлоза сост. основную часть сухого орг. в-ва растений. В аэробном ок-нии клетчатки принимают участие грибы (плесени и дрожжи), актиномицеты, бактер. и простейш. животн.

Наиболее энергичными разрушителями клетчатки явл. бактер.: Cytophaga Hutchinsonii (MУхоCoccus) - слабоизогнутая палочка с заостренными концами длиной 3-8 мкм. При ее росте на клетчатке последняя вначале приобретает желтоватую окраску, затем ослизняется, образуя однородную слизистую массу. Cellvibrio - мелкие, слегка изогнутые в виде полумесяца не образующие спор палочки с закругленными концами, длина 3-4 мкм, ширина 0,4-0,5 мкм. На пов-сти бумаги образуют колонии багряно-желтого цвета. Cellfallcicula - палочковидные к-ки, утолщенные в центре, заостренные на концах. Образуют на клетчатке слизистые зеленые колонии.

Химизм. Процесс происходит в два этапа:

1-й этап – гидролиз целлюлозы с образованием целлобиозы и глюкозы:

Целлюлаза

(C6H10O5)n + nH2O  nC12H22O11

Целлюлоза Целлобиоза

Целлобиаза

nC12H22O11 + nH2 O nC6H12O6

Целлобиоза глюкоза

2-й этап –ок-ние глюкозы до конечных прод:

C6H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O + энергия

Основные ферменты: целлюлаза, целлобиаза, ферменты гликолиза, цикла Кребса и электронтранспортной цепи. Все ок-тели клетчатки-гетеротрофы, аэробы, аминоавтотрофы.

Значение проц.: участвуют в круговороте С, явл. почвообразователями.

33. Аммонификация белковых соединений. Возбудители, их особенности, химизм процесса. Меры предупреждения гнилостных процессов при хранении пищевых продуктов.

Аммонификация – при разложении белков и др. азотосодержащий соедин. в почве при участии м/о азот освобождается в виде аммиака.

Белки, попадая в почву или водоемы с отмершими остатками растений и животн., подвергаются воздействию бактер. (аэробных и анаэробных), актиномицетов и грибов. Среди бактер. наиболее активно разлагают белки рода: Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, Proteus и др.  М/о, осущ. аммонификацию бел­ковых в-в, выделяют в окр. среду протеолитические ферменты (протеазы и пептидазы), под действием кото­р. белки гидролизуются до аминок-т.

Образовавшиеся при распаде белка аминок-ты идут на синтез белков к0-ки или подвергаются дальнейшему расщеплению.  Аминок-ты, поступая в к-ку, дезаминируются с образова­нием аммиака (NH3), орг. к-т и др. продук­тов.

При разложении белков в анаэробных условиях выделяются H2S, меркаптаны, скатол и индол (неприятный запах), кадаверин и путресцин (диамины) (токсичные в-ва). В аэробных условиях конечными про­д. явл. NH3, CO2, Н2О, сульфаты.

Химизм процесса аммонификации:

1 этап - протеолиз белка – Проходит по схеме:

NH2

Протеаза

Белок + N H2O аминокислоты (АК) : R—CH—COOH

2 этап – дезаминирование. - Бывает трех видов:

А)простое дезаминирование:

 NH2

R—CH—COOH R ═ CH—COOH + NH3

Б)окислительное дезаминирование:

 NH2

R—CH—COOH + ½ O2 R—CO—COOH + NH3

В)восстановительное дезаминирование:

 NH2

R—CH—COOH + H2 R—CH 2—COOH + NH3

Основные ферменты: протеазы, дезаминазы, трансаминазы.

Все аммонификаторы - гетеротрофы, аминогетеротрофы.

Значение процесса: перевод соединений азота в доступную для растений форму, подщелачивание кислых почв, порча пищ. прод. Многие аммонификаторы выделяют токсичные в-ва (трупные яды – путресцин и кадаверин, а также ботулин – самый сильный пищевой яд).

Иммобилизация азота – перевод. минеральн. форм азота в азот белков микробных к-ток, недоступный растениям.

Если соотношение С к N:

А) узкое – накопление мин. форм азота в почве. Накапливается аммиак, т.к. м/о не хватает углесодержащих соединений для ассимиляции азота

Б) широкое – потери минеральн. азота, за счет иммобилизации

Гнилостные м/о широко распространены в природе. Если белковые в-ва хранятся незащищенными и имеются условия для размножения м/о, то гниение наступает очень быстро. Поэтому в проц. технологической переработки крови, р-ров желатина, эндокринного сырья, мяса и мясопрод. приходится пользоваться холодом или хим. консервир. ср-вами.

34. Брожение. Получение энергии анаэробными м/о. Химизм.

Брожение – ок-восст. процесс, приводящий к образованию АТФ, в котор. ок-лем и вос-лем служат орг. соедин., образующиеся в ходе самого брожения.

При брожении субстрат разлагается до конечных прод.

Вызывают облигатные и факультативные анаэробы, в строго анаэробных условиях.

КАРТИНКА ИЗ УЧЕБНИКА

Брожение проходит в 2 стадии:

1 стадия – превращение глюкозы в пируват - разрыв углеродной цепи глюкозы и отщепление 2 пар атомов Н. Это ок-восст. часть брожения.

С6Н12О6 (у-вод) -> 2СН3СОСООН (пируват) +[4H] (Н, принимаемый акцептором)

2 стадия – восстановительная. Использ-тся для восст-ния пирувата.

*при молочнокисл. брож. пируват восст-тся в лактат:

2СН3СОСООН (пируват) + [4H] (водород) -> 2CH3CHOCOOH (лактат)

Путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса (гликолиз) Ряд р-ций, каждая из котор. катализует специфич. фермент.

Баланс гликолиза: Глюкоза -> 2 Пируват + 2АТФ+2НАД.Н2

Max кол-во энергии в результате гликолиза – 2*10^5Дж. На каждую м-лу глюкозы образуется 2 молекулы АТФ, м/о в анаэробных условиях вынуждены сбраживать большие кол-ва сахара, чтобы обеспечить себя необходимой энергией для биосинтетических процессов.

Пентозофосфатный, или Варбурга-Диккенса- Хореккера, хар-рен для прокариот, и эукариот.

Путь Энтнера-Дудорова, найден только у отдельных групп м/о, в основном анаэробных бактерий.

СКСОЛЬКО ВСЕГО АТФ В КОНЦЕ

35. Аммонификация мочевины.  Мочевина поступает в почву в огромных кол-вах (около 50 млн. т). Мочевина считается одним из конц. азотистых удобрений (в моче содержится 47% азота). Мочевина непригодна для азотистого пит. растений, и только после разложения ее уробактериями она становится усвояемой. Вначале при взаимодействии мочевины с водой образ-ся нестойкая углеаммиачная соль, котор. под действием уробактерий расщепляется до NH3, CO2 и H2O. Уробактерии (ureae — моча) были открыты в 1862 г. Л. Пастером. Среди них встречаются как палочковидные, так и шаровидные формы микробов. Образуют фермент уреазу и разлагают мочевину. Представит.: Sporosarcina ureae, Micrococcus ureae, Bacillus pasteuri и Baccilus probatus.  H2N-CO-NH2 + H2O → (NH4)2CO3 → 2NH3 + H2O + CO2  Уробактерии - аэробы и хорошо развив-ся только в резкощелочной среде (pH = 9-10), что явл. их хар-ной особенностью и позволяет им вызвать распад значительного кол-ва мочевины до аммиака.

36. Силосование кормов. Микробиолог-е процессы при разных способах силосования. Методы регулирования процессов силосования.

Силосование, или заквашивание, — способ консервирования зеленого корма, при котор. раститель-ную массу хранят во влажном сост. в ямах, траншеях или специальных сооружениях — силосных башнях. Спресованный корм, изолированный от доступа воздуха, подвергается брожению, приобретает кислый вкус, становится мягче, неск-ко изменяет цвет (бурая окраска), но остается сочным. 

Способы силосования кормов. Холодный и горячий. При холодном способе силосования созревание силоса идет при умеренном повышении t, доходящем в некотор. слоях корма до 40 °С; оптим. t = 25-30 °С. Скошенную растительную массу, измельчают, укладывают в кормовместилище, утрамбовывают, сверху плотно укрывают для изоляции воздуха. 

При горячем способе силосное сооружение заполняют по частям. Зеленую массу на один-два дня рыхло укладывают слоем около 1—1,5 м. При большом кол-ве воздуха в ней активизируются микробиологич. и ферментные проц., в результате чего t корма поднимается до 45—50 °С. Затем укладывают второй слой такой же толщины, как и первый, и он подвергается разогреванию.  Растения, находящиеся внизу и размягченные под влиянием высокой t, спрессовываются под тяжестью нового слоя корма. Это вызывает удаление воздуха из нижнего слоя силоса, отчего аэробные процессы прекращаются и t начинает снижаться. 

Так заполняют все силосохранилище. Самый верхний слой корма утрамбовывают и плотно прикрывают для защиты от воздуха. Силосохранилище при горячем способе силосования делают небольш. размеров, поэтому на верхний слой силосуемого корма помещают груз.  Разогревание растительной массы связано с потерей значит. части пит. в-в корма. Резко уменьшается переваримость белков. Поэтому горячее силосование не может считаться рациональным способом сохранения растит. массы. Общие потери сухих в-в корма при холодном силосовании не должны превышать 10—15%, во втором достигают 30% и более.