Холодный способ силосования наиболее распространен, что объясняется сравнительной его простотой, и хорошим кач-вом получающегося корма. Горячий способ силосования допустим для квашений грубостебельных, малоценных кормов, котор. после разогревания лучше поедаются скотом. Основную роль в силосовании играют молочнокисл. бактер., продуцирующие из у-в (в основном из моно- и дисахаридов) молочн. и частично уксусную к-ты. Данные к-ты приятны на вкус, хорошо усваиваются организмом животного и способствуют возбуждению аппетита. Молочнокисл. бактер. снижают р-цию среды корма до рН 4,2—4,0 и ниже.
Накопление молочн. и уксусной к-т в силосе обусловливает его сохранность, т.к гнилостные и прочие бактерии не способны размножаться в среде с кислой р-цией (ниже рН 4,5—4,7). Сами же молочнокисл. бактер. относит-но устойчивы к к-там. Переносящие сильное подкисление плесневые грибы относятся к строгим аэробам и в хорошо укрытом заквашиваемом корме размножаться не могут.
Герметизация и кислотность силоса — факторы, опр. его стойкость при хранении. Снижение по тем или иным причинам кислотности корма ведет к его порче.
Для норм. силосования различных кормов требуется неодинак. подкисление. Иногда при содержании молочной к-ты 0,5% корма снижается до 4,2, т. е. до показателя, свойственному хорошему силосу. В др. случаях для этого требуется 2% к-ты. Такое колебание зависит от различного проявления буферных св-в некотор. составных частей растительного сока.
Механизм действия буферов - в их присутствии значительная часть ионов Н нейтрализуется. Поэтому, несмотря на накопление кислоты, реакция среды почти не снижается до тех пор, пока не израсходован весь буфер. В силосе образуется запас связанных буферами к-т. Роль буферов играют различные соли и некотор. орг. в-ва (*протеины), входящие в сост. растительного сока.
Более буферный корм для получения хорошего силоса должен иметь больше сахаров, чем менее буферный. Силосуемость растений опр. богатством сахарами, и специфическими буферными св-вами. Буферность сока растений находится в прямой зависимости от кол-ва в них белков. Поэтому большинство бобовых растений трудно силосуется, т.к в них относительно мало сахара (3— 6%) и много белка (20—40%). Прекрасная силосная культура — кукуруза. В стеблях и початках ее сод-ся 8—10% белка и около 12% сахара. Хорошо силосуется подсолнечник, в котор. много белка (около 20%) и достаточно у-в (более 20%). Приведенные показатели рассчитаны на сухое в-во.
Зная буферность корма и его хим. сост., можно решить вопрос о силосуемости растения.
М/о играют главную роль в круговороте всех биологически важных эл-тов в природе, в том числе С и О. В круговороте С два процесса, связанных с выделением и поглощением О: фиксация СО2 во время кислородного фотосинтеза и минерализация орг. в-в с выделением СО2.
Первый процесс осущ. высшие растения, водоросли и цианобактерии. Он обеспеч-ет перевод ок-нной формы С(СО2 ) в восст-ную (в этой форме С находится в орг. в-вах), при этом восст-ный О(Н2О) ок-ется до молек-ного (02 ).
Второй процесс совершают м/о, он идет с поглощением О и прямо или косвенно связан с восст-нием молек-ного О и образованием субстратов для кислородного фотосинтеза — СО2 и Н2О.
Известны два основных типа распада, получивших в свое время названия фитогенный и зоогенный. Фитогенный распад орг. в-ва осущ. при участии грибов (высших и низших), бактерий, актиномицетов, и др. м/о; зоогенный — при участии беспозвоночных животных (простейших, червей, моллюсков), различн. насекомых и млекопит. Основной тип распада — фитогенный.
Спиртовое брожение
Основной возбудитель - дрожжи. Явление подавления спиртового брожения в аэробных условиях (в присутствии О2) носит название эффекта Пастера. Значение спиртового брож. очень велико. Проц. лежит в основе виноделия, пивоварения, производства спирта,хлебопечения, получения кваса и некотор. кисломолочн. прод. (кефира, кумыса и др.). В пром-нности широко используют чистые к-туры дрожжей, обеспечи вающие наиболее правильное течение проц., а также получение кач-нной продукции. На деятельности дрожжей и близких к ним орг. основано и приготовление кормового белка. При культивировании их на средах с дешевым источником углеродного питания (меласса, отходы целлюлозной или текстильной пром-нности, метанол, этанол и др.) удается получать значительную массу, содержащую полноценный белок. Дрожжи сепарируют и используют для кормовых целей. Разработан способ выращивания кормовых дрожжей на отходах нефтяной пром-нности.
Молочнокислое брожение Происходит распад глюкозы до молочн. к-ты.Молочнокислые бактерии имеют огромное практическое значение. Их используют при изготовлении кисломолочных, квашеных прод., сыров, кислосливочного масла и т. п. Молочнокисл. бактер., встречающиеся в молоке, вызывают его сквашивание.
Пропионовокислое брожение Бактерии сем. Рrоpionibacteriaceae рода Propionibacterium. Они анаэробы, но могут развиваться в условиях низкого парциального давления кислорода. Источники энергии – у-в, орг. к-ты, спирты и др. Пропионовокислые бактерии использ. в произв-ве твердых сычужных сыров.
Процессы брожения, вызываемые бактериями рода Clostridium и энтеробактериями Анаэробные. Подробно 2 типа брожения, осущ-мого сахаролитическими видами Clostridium, — маслянокислом и ацетонобутиловом.
Маслянокислое брожение.
Не всегда желательный процесс. При его развитии в заквашиваемых кормах белковая часть корма разлагается, а накопившаяся маслян. к-та придает продукту неприятный запах. Для некотор. пром-нных целей требуется чистая масляная к-та. Ее получают на зaводах, специально сбраживая подготовленные среды чистой к-рой маслянокислых бактерий. Образовавшуюся к-ту отделяют и очищают хим. методом.
Ацетонобутиловое брожение. Используют в промышленном произв-ве ацетона и бутанола из кукурузной муки и др. крахмалистого сырья.
Азот может стать доступным для живых орг. только в результате азотфиксации*
*биологический процесс, осуществляемый прокариотами, которые превращают молекулярн. N в орг. соедин. и интегрируют его в белок, котор. в конце концов попадает в почву.
Биологическая азотфиксация – процесс, связанный с жизнедеятельностью прокариот, обладающих ферментом нитрогеназа.
Диазотрофы – м/о фиксирующие/усваивающие молекулярн. N (использующие как N2, так и связанные формы азота).
Бывают симбиотические и несимбиотические.
Биоприпорат азотобактерий на основе: azotobacter chroococcum – этот м/о способен продуцировать биологически активные в-ва. Важное свойство: вырабатывает фунгитическое в-во котор. представляет метиловый эфир алифатической к-ты. Сод-ние гидроксильной и б-митильной группы хорошо воздействую лишь на растения тех к-тур котор. вырабатывают биологически активные в-ва. Препарат азотобактерин используют оранжерейной к-рой растений.
Первая группа — гиббереллины. Выделены из гриба Gibberella fujikuroi, поражающего рис и вызывающего его гигантский рост («баканое»). Гиббереллоподобные в-ва найдены и у растений. Они стимулируют рост и цветение, выход из сост. покоя и т.д
Вторая группа — ауксины. Они имеются у растений и м/о и влияют на рост к-к в фазе растяжения, на дифференцировку ксилемы и закладку корней, цветение и т. д.
Третья группа — кинины. В-ва, стимулирующие клеточн. деление и влияющие на др. ростовые процессы.
Четвертая группа — биогенные ингибиторы. Сложные в-ва, обладающие способностью подавлять активность ауксинов и тормозить рост растений. Они входят в сис., управляющую покоем семян и почек. В гр. относят в-ва, задерживающие прорастание картофеля и корнеплодов сахарной свеклы при хранении, а также этилен и абсцизовую к-ту.
40. Хар-ные особенности бактерий сбраживающих клетчатку .
В связи с большим кол-вом синтезируемой в природе целлюлозы м/о, ее разлагающие, играют важную роль в проц. минерализации орг. в-ва и круговороте С. Разнообразие микрофлоры, способной разлагать целлюлозу в почве, позволяет трансформировать это в-во в различных условиях аэрации, в кислой или щелочной среде при низких или высоких влажности и t. Для больш-ва м/о, разлагающих целлюлозу, хар-на высокая специфичность по отношению к этому в-ву. Разложение целлюлозы осущ. аэробные м/о (бактерии и грибы) и анаэробные мезофильные и термофильные бактер.
Аэробное разложение целлюлозы. Представитель Spirochaeta cytophaga. В почвах представители рода Cellulomonas. Аэробные грам+ подвижные палочковидные бактерии неправильной формы; с возрастом иногда превращаются в кок- ки.
Анаэробное разложение целлюлозы. Большинство представителей сем. Васillасеае, роду Clostridium. Обитают в почвах, компосте, навозе, речном иле и сточных водах. Разложение целлюлозы с помощью м/о проходит в неск-ко этапов. 1 ферментный гидролиз полимера. Ферментная система, осущ. разложение целлюлозы до глюкозы, назыв. целлюлазным комплексом. Далее расщепление. При аэробном разложении целлюлозы из образовавшейся глюкозы получается два продукта — СО2 и Н2О. Могут накапливаться небольш. кол-ва орг. к-т.
Распад глюкозы до молочной к-ты. Побочные продукты: ацетат, СО2, этанол.
3 типа брожения:
1) Гомоферментативное
Из глюкозы образуется молочная к-та.
С6Н12О6 2СН3СНОНСООН
2) Гетероферментативное
Из глюкозы молочная к-та, этанол, СО2.
С6Н12О6 СН3СНОНСООН+СН3СН2ОН+СО2
3) Бифидоброжение
Вызвано бифидобактериями.
Образуется ацетат и лактат.
2С6Н12О6 3СН3СООН+2СН3СНОНСООН
Возбудители: Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus plantarum.
М/о из рода Streptococcus - овальные кокки от 0,5 до 1 мкм, располагающиеся в к-туре в виде коротк. или длинн. цепочек. По Граму красятся положительно, спор не образуют, неподвижны.
Бактерии из рода Lactobacillus-неподвижные, грам+ палочки (4-10 мкм), не образующие спор. Lactobacillus Plantarum участвует в молочнокисл. брож., происходящем при квашении овощей и силосовании кормов, сбраживая сахара растений.
При молочнокисл. брож. пировиноградная к-та не декарбоксилируется, а, как при гликолизе в животных тканях, восст. при участии лактатдегидрогеназы на счет водорода НАДН.
С6Н12О6 2CH3COCOOH –(ЛАКТАТДЕГИДРОГЕНАЗА)-> 2CH3CHOHCOOH
2НАДН(2)2НАД
Главные ферменты м/о, участвующих в брожении: альдолаза, первичные дегидрогеназы.
Молочнокислые бактерии являются гетеротрофами. Аминогетеротрофы, аэротолерантные.
В молочн. пром. используют культурные расы бактер. для приготовления молочнокисл. прод.. Широко использ. молочнокисл. бактер. при квашении овощей и фруктов, силосовании кормов, изготовлении кваса, обработке меховых шкурок, в производстве молочн. к-ты и т.д.
42.Денитрификация - восст. ок-нных форм N(нитратов, нитритов) до ок-дов N или молекулярного N. ( приводит к потере ценных соедин. Из почвы).
Восстановление нитратов и нитритов до газообразных азотных соедин. происходит в результате прямой (биологическое восст. нитратов) и косвенной (хим. восст) денитрификации.. М/о способны восстанавливать нитраты в процессах биосинтеза, и катаболизма.
Ассимиляционная нитратредуктация – восст. нитратов при биосинтезе с образованием азотсодерж. клеточн. компонентов (растения и многие м/о).
Диссимиляционная нитратредукция (денитрификация)- нитраты явл. ок-лями орг. в-в вместо молекулярного О, что обеспеч. м/о энергией. Денитрификация осущ. м/о в анаэробных условиях и ингибируется О воздуха. Нитраты в анаэробных условиях выполняют роль акцепторов электронов, котор. поступают от ок-мых соединен. — орг. или неорг. Когда донорами электронов служат орг. соедин., денитрификацию осущ. хемоорганогетеротрофы, а если неорг. — хемолитоавтотрофы. В процессе Д участвуют ферменты, содерж. молибден (FeS-белки — нитратредуктаза А и нитритредуктаза), локализованные на клет. мембранах. Начальный этап восст. нитратов при Д катализуется ферментом нитратредуктазой А. Синтез данного фермента в к-ках бактерий в присутствии нитрата идет только в анаэробных условиях. В аэробных условиях нитратредуктаза А не образуется. Д в системе энергетического метаболизма назыв. также анаэробным, или нитратным, дыханием. При нитратном дыхании хемоорганогетеротрофов орг. в-ва полностью ок-ются до СО2 и Н2О, азот нитратов теряется в газообразной форме. Способностью к нитратному дыханию обладает большое число родов бактерий. Первый этап процесса — восст. нитратов в нитриты — при участии разнооб. м/о, прокариот и эукариот (водоросли, грибы и дрожжи). Полное восст. нитратов до газообразных продуктов (N0, N2O, N2) могут осущ. только прокариоты. Способносты к полному восст-нию нитратов: род Pseudomonas (P. fluorescens, P. stutzeri, P. aeruginosa) и Bacillus (В. licheniformis и др.). К хемолитоавтотрофным бактериям-денитрификаторам относят Thiobacillus denitrificans, Thiomicrospira denitrificans, Paracoccus deni- trificans. Денитрифицирующие бактерии — факультативные анаэробы, способные восст. нитраты только в анаэробных условиях. В присутствии свободного О эти бактерии переходят на аэробное дыхание, а нитраты потребляют лишь как источник азота (ассимиляционная нитратредукция). Некот. денитрификаторы способны к процессу азотфиксации. В результате микробиологической Д в атмосферу ежегодно поступает из почв и водоемов 270—330 млн т. азота. Существенен процесс в переувлажненных почвах, а также в случаях, когда мин. азотные удобрения вносят в форме нитратов совместно с навозом или др. орг. удобр. Азот почвы может теряться в результате различн. хим. р-ций (косвенная Д).
43.Рост и размножение бактерий. Клеточные циклы бактерий. Темпы размножения бактерий. Практическое знач-е быстрого размножения бактерий. Размножение — увеличение числа к-к м/о в популяции путём поперечного деления, происходящим в процессе роста, почкования или образования спор. Прокариоты размножаются бесполым путем — бинарным делением. Спирохеты, риккетсии, некотор. дрожжи и мицелиальные грибы, простейшие и др. орг размнож. поперечным делением к-к. К-ка удлиняется, делится нуклеоид. Воспроизведение нуклеоида, содержащего всю генетическую инфу, необходимую для жизнедеят-ти м/о, — наиболее важн. проц. Нуклеоид – суперспирализованная, плотно уложенная м-ла самореплицирующейся ДНК (репликон). К репликонам относят плазмиды — генетические структуры, способные к самостоят. репликации. Репликация ДНК осущ. при участии ферментов ДНК-полимераз. Проц. нач. и заканчивается в опр. точке ДНК и происходит одновременно в двух противоположных направлениях. В результате кол-во ДНК в к-ке удваивается. Синтезированные м-лы ДНК постепенно расходятся в образующиеся дочерние к-ки, поэтому у дочерних к-к последовательность нуклеотидов м-лы ДНК тождественна материнской. После завершения репликации ДНК образуется межклеточная перегородка. Перегородка формируется из 2 слоёв цит. мемб. (врастают с обеих сторон клетки) и синтезир. между ними пептидогликана. Во время этих проц. к-ка непрерывно растет. Происходят синтез пептидогликана клет. стенки и составляющих цит. мембр., образование нов. рибосом и др. органелл и соедин. цитоплазмы. На последней стадии деления дочерние к-ки отделяются друг от друга. У некотор. видов бактер. проц. идет не до конца, в рез-те образуются цепочки к-к. Палочковидные бактер. делятся перетяжкой. К-ки вначале растут в длину, когда бактерии становятся вдвое длиннее, палочка сужается посередине и распадается на две к-ки. Рост к-ки идет вдоль длинной оси, а деление осущ. перпендикулярно этой оси. Дочерняя к-ка, одетая собственной цит. мембр., некотор. время сохран. общ. клет. стенку. Чаще всего к-ка делится на две равные части (изоморфное деление), но встречается и неравномерное (гетероморфное) деление, когда дочерняя к-ка больше материнской.
Почкование у бактерий - разновидность бинарного деления и у ряда форм почти не отличается от деления. * у Nitrobacter и некотор. Rhodopseudomonas к-ки делятся, но растут лишь с одного полюса материнской к-ки, образующиеся нов. к-ки неравноценны. Иногда у бактерий наблюдается половой процесс, или конъюгация. Клет. циклы бактер. Онтогенез - период от возникновения бактер. к-ки до прекращен. её сущ. или до её деления.
Клет. цикл бактер. вегетативный, вкл. проц., связанные с ростом и делением. У бактерий 3 типа вегетативного клет. цикла: 1.мономорфный, при делении образуется 1 морфологический тип к-к; 2.диморфный, образуются 2 морфологических типа к-к; 3.полиморфный, свойственный бактериям, котор. в зависимости от состава среды могут образовывать к-ки двух и более морфологически разных типов. Для большинства хар-ен мономорфный клет. цикл. До наступления деления к-ка проходит ряд периодов. Период А(до инициации) - без синтеза ДНК. Период С - инициация репликации, репликация ДНК, терминация ДНК. Период Д - между репликацией и делением.
Диморфный клет. цикл у грам- бактер., *представители рода Caulobacter и некотор. почкующиеся форм. Caulobacter образуются 2 типа к-к — подвижные со жгутиками(дочерние) и неподвижные со стебельком(материнские).
Полиморфный клет. цикл свойствен бактер. родов Arthrobacter, Hyphomicrobium, Rhodomicrobium и др. Характерн. представит. — Arthrobacter. Сначала формируются палочковидные неправильной формы к-ки, затем переходящие в кокки; последние удлиняются, превращаясь в палочки.
Для некотор бактер. хар-но образование специализированных к-к и особый порядок прохождения жизн. циклов (клеточная дифференцировка бактерий). У представителей сем. Васillасеае наблюдается образование эндоспор, сем. Azotobacteriaceae — цист, пурпурной несерной бактер. Rhodomicrobium — экзоспор. Для многих облигатно паразитич. и симбиотич. бактерий хар-но образование специализированных к-к, элементарных телец (ЭТ). У миксобактерий сложн. жизн. цикл. Их палочковидные к-ки с закругленными или заостренными концами способны ползать по плотному субстрату и при истощении собираться в плодовые тела, сост. из слизи и дифференцированных покоящихся к-к, миксоспор, или микроцист. Размножаются вегетативные к-ки бинарным делением.