Работа 1. Составить и заполнить таблицу

Сельскохозяйственная отрасль. Использование пестицидов и удобрений в сельскохозяйственной отрасли приводит к негативному воздействию на микрофлору почвы. Для разрушения вредных веществ применяют аэробные и анаэробные бактерии.

Пищевая индустрия. Широко применение биотехнологий в бродильной и пищевой промышленностях. Применение молочнокислых бактерий при изготовлении кефира, кумыса и кисломолочных продуктов способствует улучшению их вкуса и перевариваемости. Это достигается тем, что выделяемые ферменты разлагают молочный сахар на спирт и углекислоту. Для улучшения качества кондитерских изделий и сохранения свежести хлебобулочных в пищевой промышленности применяют ферменты, продуцируемые из btilis.

Добыча и переработка полезных ископаемых. Применение биотехнологий в добывающей промышленности позволяет существенно сократить расходы и энергетические затраты. Так, применение литотрофных бактерий (Thiobacillus ferrooxidous), с их способностью окислять железо, используется в гидрометаллургии. За счет бактериального выщелачивания из низкосодержащих пород добывают драгоценные металлы. Для увеличения добычи нефти применяют метансодержащие бактерии. При добыче нефти обычным способом из недр извлекается не более половины природных запасов, а с помощью микроорганизмов происходит более эффективное освобождение запасов.

Легкая и тяжелая индустрия. Микробиологическое выщелачивание используют в старых шахтах для получения цинка, никеля, меди, кобальта. В горнодобывающей промышленности для восстановительных реакций в старых шахтах применяют сульфаты бактерий, так как остатки серной кислоты несут разрушающие воздействия на опоры, материалы и окружающую среду. Анаэробные микроорганизмы способствуют основательному разложению органических веществ. Это свойство применяется для очистки воды в металлургической промышленности.

Работа 2. Ознакомиться с правилами и режимом работы автоклава, основными методами стерилизации.

Химиотерапия – уничтожение патогенных микроорганизмов в организме человека на основе избирательного действия химиотерапевтических препаратов. К основным группам химиотерапевтических препаратов относят антибиотики, сульфаниламиды, производные различных химических веществ.

Современная биотехнология опирается на многие науки: генетику, микробиологию, биохимию, естествознание. Основным объектом их изучения являются бактерии и микроорганизмы. Многие проблемы в биотехнологиях решает именно применение бактерий.

Здравоохранение и фармакология. Область применения бактерий в фармакологии и медицине настолько широка и значима, что их роль в лечении у человека многих заболеваний просто неоценима. В нашей жизни они необходимы при создании кровезаменителей, антибиотиков, аминокислот, ферментов, противовирусных и противораковых препаратов, пробы ДНК для диагностики, гормональных препаратов.

Неоценимый вклад в медицину сделали ученые, выявив ген, отвечающий за гормон инсулина. Вживив его в Escherichia coli, получили выработку инсулина, спасая жизни многим больным. Японские ученые обнаружили бактерии, выделяющие вещество, уничтожающее зубной налет, тем самым предотвращая появление кариеса у человека.

Из бактерий-термофилов выводят ген, кодирующий ферменты, имеющие ценность в научных исследованиях, так как они нечувствительны к высоким температурам. При производстве витаминов в медицине используют микроорганизм Clostridium, получая при этом рибофлавин, выполняющий важную роль в здоровье человека.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Свойство бактерий вырабатывать антибактериальные вещества было применено при создании антибиотиков, решив проблему лечения многих инфекционных заболеваний, тем самым спасло жизнь не одному человеку.

В фармакологии создание лекарственных препаратов и синтетических вакцин, куда входят иммунорегуляторы, алкалоиды, нуклеотиды и ферменты, также невозможно без микроорганизмов.

Животноводство. Для возрастания привесов и увеличения скорости роста молодых особей применяют белково-витаминные добавки, ферменты, их продуцентами являются фотосинтезирующие бактерии. Снижая таким способом расход кормов и повышая производительность. При производстве силоса применяют E. coli commune, Lactis aerogenes, являющиеся молочнокислыми микроорганизмами. Незаменимую аминокислоту лизин, используемую в качестве пищевой добавки в животноводстве, продуцируют из таких бактерий, как Corynebacterium glutamicum, Brevibacterium sp и Escherichia coli.

Использование бактериальных удобрений способствует повышению урожайности. Из клеток Klebsiella и Chromatium получают бакпрепараты, удерживающие азот. Это дает возможность растениям усваивать азот, содержащийся в воздухе. Из Bacillus megathrtium получают фосфобактерин, повышающий содержание фосфора в почве и азота в зеленой массе. В качестве биозащиты растений от всевозможных вредителей разработаны микробиологические препараты на основе бактерий, которые не наносят вреда человеку.

Рыбная отрасль. Биотехнологии, применяемые в рыбных хозяйствах, позволяют создавать породы рыб, устойчивые ко многим заболеваниям, и породы с высокими темпами прироста. Также из продуцируемых бактерий в рыбной промышленности изготавливают кормовые добавки, ферменты и лекарственные препараты.

Формы симбиоза	Механизм взаимодействий	Примеры взаимодействий
1. Комменсализм (паразит-хозяин)
2. Мутуализм (паразит-хозяин)
3. Паразитизм (паразит-хозяин)
4. Антагонизм (межмикробные взаимодействия
5. Синергизм (межмикробные взаимодействия)
6. Индифферентность/Нейтрализм (межмикробные взаимодействия)

Вид возбудителя

Результат посева на чувствительность к антибиотикам (рисунок с обозначениями)

Величина зон задержки роста (в мм)

Антибиотики

Методика

1. Ознакомиться с устройством, правилами и режимом работы автоклава.

2. Ознакомиться с принципами основных методов стерилизации.

3. Изучить методы контроля стерильности сред и материалов.

4. Оформить протокол исследования.

ПРОТОКОЛ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Метод стерилизации	Действующие факторы	Режим стерилизации	Контроль качества стерилизации
Автоклавирование
Сухожаровой шкаф
Дробная стерилизация

Работа 3. Определить чувствительность бактерий к антибиотикам диско-диффузионным методом; оценить результат антибиотикограмм.

Методика. Исследуемую культуру суспензируют в 2 мл стерильного физиологического раствора и готовят 1-миллиардную взвесь по стандарту мутности. Бактериальную взвесь (1 мл) стерильной пипеткой наливают на поверхность среды в чашку Петри и равномерно распределяют путем покачивания (либо шпателем). Избыток жидкости удаляют пастеровской пипеткой. Шпатель и пипетки помещают в стакан с дезраствором. На различные участки засеянного агара пинцетом помещают диски с антибиотиками (6-8), стараясь не касаться агара. Диск пинцетом слегка прижимают к агару. Чашки с посевами помещают в термостат на 18-24 часа. Через сутки проводят оценку результата опыта путем измерения зоны задержки роста (в мм) бактерий по диаметру, включая бумажный диск.

ПРОТОКОЛ ИССЛЕДОВАНИЯ:

Работа 4. Выделение актиномицетов, продуцирующих антибиотики

Источником для выделения актиномицетов могут служить нейтральные, слабощелочные почвы, торф. Актиномицеты на питательных средах растут медленно, поэтому в среде для их выделения концентрация сахаров должна быть максимальной либо должен использоваться трудно утилизируемый источник углерода, чтобы предотвратить быстрый рост псевдомонад и бацилл.

Методика. 50 г почвы помещают в стерильную колбу объемом 250 мл и добавляют 50–60 мл физиологического раствора (0,85 % раствор хлорида натрия в дистиллированной воде). Содержимое колбы хорошо перемешивают и 0,1 мл образца засевают шпателем на предварительно подготовленную чашку Петри со средой для выделения актиномицетов. Инкубируют при 28 °С в течение трех суток.

Среда для выделения актиномицетов (по Егорову, 2004):

(NH4 )2 SO4 1 г

K2 HPO4 1 г

MgSO4 1 г

NaCl 1 г

Крахмал 10 г

Агар 15 г

Вода водопроводная до 1 л.

Для исследования антибиотической активности выделенных бактерий используют метод агарового блока, находящегося в центре чашки Петри. Для проведения эксперимента готовят чашку Петри с агаризованной питательной средой. В центре чашки с помощью стерильной стеклянной пробирки вырезают лунку (рис), в которую переносят вырезанный аналогичным образом агаровый блок из чашки с выросшими актиномицетами (рис).

Определение антибиотических свойств микроорганизмов. Чашку помещают в термостат (28 °С) на 18–20 ч с тем, чтобы накопившийся в агаровом блоке антибиотик лучше продиффундировал в окружающий агар. Затем по радиусам агаровой пластинки высевают штрихами тест-организмы, например Escherichia coli, Bacillus subtilis, Serratia marcescens, Streptomyces griseus, и чашку вновь на 24 ч помещают в термостат (28 °С). Отсутствие роста тест-организма на том или ином расстоянии от блока будет указывать на продукцию антибиотических веществ организмами, находящимися в центре чашки. Если же наблюдается рост тест-организма в непосредственной близости от агарового блока, следовательно, выделенные ранее актиномицеты не продуцируют веществ, ингибирующих рост использованных в эксперименте тест-организмов.