Навчально-методичний посібник «мікробіологія з основами вірусології»




Сторінка4/6
Дата конвертації14.04.2016
Розмір1.25 Mb.
1   2   3   4   5   6


Завдання 5. Написати висновок до виконаних робіт.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 6

Тема: ХАРАКТЕРИСТИКА СПИРТОВОГО БРОДІННЯ.

Мета: вивчити морфологію, фізіологію збудників спиртового бродіння, суть та хімізм бродіння, переконатись у біологічній суті бродіння. Засвоїти практичне використання цих процесів у народному господарстві; розвивати вміння робити кількісне і якісне визначення етилового спирту у бродильному субстраті та виготовляти тимчасові препарати збудників молочнокислого бродіння; виховати культуру особистої гігієни та дотримання правил здорового способу життя
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

    1. Загальна характеристика бродінь.

    2. Біологічна сутність спиртового бродіння.

    3. Хімізм спиртового бродіння.

    4. Дріжджі. Їх характеристика та використання.

    5. Значення спиртового бродіння, його застосування в народному господарстві.


Теоретична частина

  1. Спиртове бродіння.

  2. Мікроорганізми що спричиняють спиртове бродіння.

1. Спиртове бродіння спричинюється дріжджами, а також деякими видами бактерій і мукорових грибів. Найбільш поширеними збудниками цього процесу є дріжджові гриби – сахароміцети. Це одноклітинні організми округлої або овальної форми, факультативні анаероби.

Дріжджеподібні гриби, на відміну від звичайних грибів, є одноклітинними організмами, які не утворюють спор. За структурною організацією дріжджові клітини суттєво не відрізняються від клітин інших еукаріотних організмів, і в світловому мікроскопі добре розрізняються клітинна стінка, цитоплазма, вакуолі й диференційоване ядро, а при спеціальних методах фарбування – різні включення.

Розмножуються дріжджі нестатевим і статевим шляхом. Найбільш поширеним способом нестатевого розмноження є брунькування, яке можна спостерігати під мікроскопом при застосуванні сухої системи.

Дріжджі поширені у природі: вони трапляються на листках, квітках, плодах, на харчових продуктах, у повітрі, грунті тощо. Описано понад 200 видів сахароміцетів. Для вивчення морфології дріжджеподібних грибів найкраще використовувати чисті культури дріжджів, які можна одержати на місцевому дріжджовому або спиртовому заводі, їх також можна виростити в лабораторії на рідкому 6-7 %-му суслі або сусло-агарі. Із цих культур (найкраще, якщо це будуть 2-3 добові культури) виготовляють живі препарати «роздавлена крапля» або «висяча крапля». Найчастіше використовуються звичайні хлібопекарські дріжджі.

Найхарактернішою ознакою всіх видів дріжджів цього роду є їхня здатність до активного зброджування моно- і дисахаридів з утворенням етилового спирту і СО2 за такою схемою:

С6Н12О6  >2СН3СН2ОН+2СО2 +130 кДж.

Оптимальна температура для спиртового бродіння дорівнює 28-35 °С. Серед дріжджів, які застосовуються у виробництві, розрізняють верхові (хлібопекарські, спиртові, винні) та низові (пивні). На діяльності дріжджів основані такі виробництва: виноробство, пивоваріння, випікання хліба тощо.

2. Мікроорганізми, що спричиняють спиртове бродіння.

Збудниками спиртового бродіння є дріжджі, деякі мукорові гриби і бактерії. В Європі для спиртового бродіння переважно використовують дріжджі Saccharomyces, в Азії – мукорові гриби, а в Південній Америці – бактерії.

Дріжджі належать до класу сумчастих грибів (Ascomycetes), родини сахароміцегових.

Є багато видів і рас дріжджів, усі вони мають овальні або видовжені, завбільшки (8-12)х(5-6) мкм клітини, розмножуються здебільшого брунькуванням, рідше поділом (поперечною перегородкою на дві клітини). У багатьох представників відомий і статевий процес. Дріжджі можуть існувати в гаплоїдній і диплоїдній фазах. Зміну ядерних фаз у дріжджів розглядають як чергування поколінь. Розрізняють аксоспорогенні, аспорогенні та ба-лістоспорогенні дріжджі.

Рід сахароміцети об'єднує природні і так звані «культурні» види дріжджів, існування яких тісно пов'язане з історією бродильного виробництва. Найхарактернішою ознакою всіх видів дріжджів цього роду є їхня здатність до активного зброджування цукрів з утворенням спирту і СО2. До них належать хлібопекарські, пивні і винні дріжджі.

Дріжджі: хлібопекарські кормові, пивні, спиртові.

Описано понад 200 видів сахароміцетів. Найважливіше значення для людини має Saccharomyces cerevisiae. Цей вид включає нині сотні рас «культурних» дріжджів. Виробничі дріжджі поділяють на верхові (хлібопекарські, спиртові, винні) і низові (пивні).

Практична частина

Матеріали та обладнання: мікроскопи, предметні і накривні скельця, спиртівка; сірники; бактеріологічні петлі; промивалки з дистильованою водою; розчин Люголя; спирт; фільтрувальні папірці; ефір, метиленова синька або фуксин; пресовані дріжджі; огірковий або капустяний розсіл; плівки на пиві.

Проведення роботи

Завдання 1. Замалювати форми дріжджевих клітин та її будову. Зробити підпис.

Рис 6.1. Будова клітини дріжджових грибів.



Рис 6.2. Різні види дріжджових мікроскопічних грибів



Завдання 2. Вивчити та замалювати життєвий цикл аскоміцетних гапло-диплоїдних дріжджів

Рис. 6.3. Життєвий цикл аскоміцетних гапло-диплоїдних дріжджів.



Завдання 3. Мікроскопічне вивчення дріжджів.

  1. Невеличкий шматочок (3-5 г) дріжджової маси вміщують у теплу підсолоджену воду.

  2. Через 10-15 хв, коли розчин стане мутним. Наносять краплину його на предметне скло, накривають скельцем і вивчають під мікроскопом при сухій та імерсійній системах. На цих препаратах можна вивчати морфологію і будову клітини, характер вегетативного розмноження (брунькування).

Рис.6.4. Розмноження дріжджових клітин шляхом брунькування



Завдання 4. Для вивчення спиртового бродіння часто використовують штучне синтетичне середовище такого складу (в об'ємних відсотках):

Сахароза….15,0

Пептон……0,5

КН2РО4……0,3

Мg5О4……0,1

У конічну колбу об'ємом 250 мл наливають 100 мл цього середовища, вносять туди 0,5 г пресованих дріжджів і закривають колбу гумовою пробкою, в яку вставлено з гумовим клапаном Бунзена. Змонтований прилад зважують і розміщують у термостаті при температурі +25°С.

За 20-25 хв до початку занять розводять пресовані дріжджі в 10 %-му розчині сахарози, підігрітому до температури 29°С. У колбу об'ємом 250 мл наливають 50-100 мл 15 %-го розчину сахарози і додають 10 мл розведених або 3-5 г свіжих пресованих дріжджів. Колбу закривають гумовою пробкою з газовідвідною трубкою. Нижній кінець цієї трубки занурюють у посудину з водою. Для збирання СО2 нижній кінець трубки з'єднують з пробіркою. Для прискорення бродіння колбу ставлять на водяну баню з температурою 30-35°С. У результаті життєдіяльності дріжджів через 10-20 хв з колби починає виділятися СО2. Його збирають у пробірку і визначають за допомогою баритової або вапняної води.

Для цього у пробірку з газом додають 5-10 мл баритової води і збовтують. Відбувається реакція СО2 + Ва (ОН)2 -> ВаСО3 + Н2О, в результаті якої утворюється білий осад карбонату барію. Визначення кількості СО2, що утворюється під час бродіння, найчастіше проводять за допомогою зважування. Для цього треба зважити колбу перед початком і після закінчення бродіння, виявлена при цьому різниця вказує на кількість СО2, що утворився під час бродіння.

Після цього неважко визначити кількість збродженого цукру і кількість спирту, що утворилися в результаті бродіння.

Рис. 6.5. Прилад для вивчення спиртового бродіння



Завдання 5. Кількісне і якісне визначення наявності етилового спирту в бродильному субстраті.

Після зважування бродильних колб і визначення СО2 культуральну рідину переносять у колбу об'ємом 700-800 мл для перегонки етилового спирту, яку з'єднують зі зворотним холодильником, встановлюють на азбестовій сітці над газовими пальниками і нагрівають. Рідина починає кипіти, при цьому спирт, що випаровується, охолоджується в холодильнику і краплями стікає до приймальної колби.

Для якісного визначення спирту в бродильному субстраті по закінченні бродіння в пробірку з 5-10 мл бродильної рідини додають таку саму кількість 20 %-го розчину 2NaСО3 і 0,1 г порошку кристалічного йоду. Суміш збовтують і нагрівають до повного розчинення йоду. Після цього пробірку охолоджують. За наявності спирту в ній утворюється осад і з дрібненьких світло-жовтих кристаликів з характерним різким запахом йодоформу.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 7

Тема: МОЛОЧНОКИСЛЕ БРОДІННЯ.

Мета: вивчити морфологію, фізіологію збудників молочнокислого бродіння, суть та хімізм бродіння, переконатись у біологічній суті бродіння. Засвоїти практичне використання цих процесів у народному господарстві; розвивати вміння робити кількісне і якісне визначення етилового спирту у бродильному субстраті та виготовляти тимчасові препарати збудників молочнокислого бродіння; виховати культуру особистої гігієни та дотримання правил здорового способу життя
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Загальна характеристика молочнокислого бродіння.

2. Охарактеризуйте мікроорганізми, що спричиняють молочнокисле бродіння.

3. Сутність молочнокислого гомо-і гетероферментативного бродіння.

4. Значення молочнокислого бродіння і застосування в народному господарстві:


    • квашення овочів;

    • одержання молочнокислих продуктів, молочної кислоти;

    • силосування кормів.


Теоретична частина

    1. Молочнокисле бродіння.

    2. Характеристика мікроорганізмів що спричиняють молочнокисле бродіння.

1. Молочнокисле бродіння.

Перетворення цукру молочнокислими бактеріями до (переважно) молочної кислоти дістало назву молочнокислого бродіння. Збудники цього процесу – молочнокислі бактерії – дуже поширені в природі. Їх можна знайти скрізь: у повітрі, воді, грунті, на поверхні овочів, фруктів і, насамперед, у молоці, кишечнику людини і тварин тощо.

Молочнокислі бактерії мають кулясту і паличкоподібну форми, не утворюють спор, нерухливі, грампозитивні. За характером бродіння їх поділяють на дві групи: гомоферментативні, що утворюють при зброджуванні як основний продукт молочну кислоту, і гетероферментативні, які, крім молочної кислоти, утворюють низку інших продуктів: оцтову і янтарну кислоти, спирт, СО2. Сумарне рівняння гомоферментативного бродіння має такий вигляд:

С6Н12О6 –>2СН3СНОНСООН

Загальну схему гетероферментативного молочнокислого бродіння можна подати таким сумарним рівнянням:

6НІ2О6 –> СН3СНОНСООН + СООНСН2СН2СООН + СНзСООН + С2Н5ОН + СО2 + Н2

Молочнокисле бродіння є основою таких важливих виробництв, як переробка молока на кисломолочні продукти, сир і масло, випікання кислого чорного хліба, квашення овочів, силосування кормів, виготовлення деяких сортів ковбас тощо.

2. Характеристика мікроорганізмів що спричиняють молочнокисле бродіння.

Молочнокислі бактерії дуже поширені в природі. їх можна знайти скрізь – у повітрі й фунті, у молоці і на поверхні овочів та фруктів. Чимало їх є й на поверхні тіла, у кишках людини і тварин. Залежно від продуктів, які нагромаджуються під час бродіння, всі молочнокислі бактерії поділяють на дві групи – гомоферментативні, що утворюють при зброджуванні цукрів як основний продукт молочну кислоту і незначну кількість інших продуктів, і гетероферментативні, які в процесі зброджування цукрів, крім молочної кислоти, утворюють значну кількість інших речовин: кислоти, спирт, вуглекислий газ тощо: С6НІ2О6 >СН3СНОНСООН + СООН = СН2СН2СООН + СН3СООН + СН,СН2ОН+СО2+ Н2. Крім цього, деякі гетероферментативні бактерії можуть продукувати чотиривуглецеві сполуки – ацетоїн і діацетил (СН3СОСОСН3). Останній має приємний запах, а тому продуктам, в яких розвиваються ці бактерії, притаманний характерний аромат.

Загальною рисою всіх молочнокислих бактерій є те що вони – грам-позитивні кислотостійкі не утворюють спор, пиличковидної або коккоїдної форми, що характеризуються спільними метаболічними і фізіологічними характеристиками. переважно нерухливі анаероби або мікроаерофіли. Характерною рисою молочнокислих бактерій є також потреба їх у ростових речовинах. Вони не можуть рости на суто мінеральних середовищах з глюкозою і NH3. Більшість їх потребують вітамінів, пантотенової та фолієвої кислот, а тому вирощують ці бактерії на складних поживних середовищах. Молочнокислі бактерії добре витримують висушування, стійкі до СО2 і етилового спирту. За реагуванням на температуру їх можна поділити на мезофільні – з оптимумом росту 25-35 °С і термофільні – з оптимумом росту 40-45°С.

Стрептокок термофільний (Streptococcus termophilus) добре розвивається при температурі 40-45°С. За зброджування цукру нагромаджує близько 1 % кислоти. Використовується для виготовлення ряжанки, простокваші, сиру тощо.

Серед кулястих молочнокислих бактерій вирізняється Streptococcus diacetalis, який утворює леткі і ароматичні речовини, що поліпшують смак і аромат молочних продуктів. Важливим також є представник роду PediococcusPediococcus cerevisiae. Бактерії цього роду найчастіше містяться в квашених овочах, сирі, кишках тварин та інших середовищах.



Паличкоподібні молочнокислі бактерії, як і коки, трапляються скрізь: у грунті, на рослинах, у молочних продуктах, кишках людини і тварин тощо. Серед них є термобактерії і стрептобактерії. Найбільш поширеними гомоферментативними представниками роду Lactobacillus є сирна паличка (Lactobacillus casei), болгарська паличка (Lactobacillus bulgaricus), ацидофільна паличка (Lactobacillus acidophilus), дельбрюківська паличка (Lactobacillus delbrueckii) і молочнокисла паличка (Lactobacillus plantarum).

Сирна паличка нагромаджує до 1,5 % молочної кислоти, використовується для виготовлення різних видів сирів. Термофільна болгарська паличка є сильним кислотоутворювачем (2,5-3,5 %). Використовується для виготовлення південної простокваші та кумису. Ацидофільна паличка належить до термофілів. Вона виробляє антибіотичні речовини, здатні негативно впливати на збудників кишкових захворювань. Застосовується у виробництві ацидофільного молока та інших продуктів.

Дельбрюківська паличка не зброджує лактозу, а тому в молоці не розвивається. її ще називають зерновою. Цю термофільну бактерію застосовують у хлібопеченні та у виробництві молочної кислоти. Молочнокисла паличка є основним збудником бродіння під час квашення овочів і силосування кормів.

Практична частина

Матеріали та обладнання: мікроскопи, предметні і накривні скельця, спиртівка; сірники; бактеріологічні петлі; промивалки з дистильованою водою; розчин Люголя; спирт; фільтрувальні папірці; ефір, метиленова синька або фуксин; кисле молоко, 0,1 н. розчин NaOH, 5 %-ний розчин KMnO4, 10 %-ний розчин H2SO4, аміачний розчин AgNO3, 1 %-ний розчин фенолу, слабкий розчин FeCl3, спирт, ефір, вата, фільтрувальний папір

Проведення роботи

Завдання 1. Визначення молочнокислих бактерій

Проведення роботи

  1. Молоко розливають по 50 мл у конічні колби об’ємом 100 мл. У кількох колбах молоко кип’ятять, а в інших залишають некип’ячим. Колби закривають ватою і ставлять у термостат при температурі 30°С на 24 години. За цей час у некип’яченому молоці розвиваються молочнокислі бактерії і утворюється молочна кислота, яка реагує з казеїном. унаслідок чого випадає осад.

  2. На стерильне предметне скло бактеріологічною петлею в краплину дистильованої води наносять молочну сироватку і розмішують її у краплі дистильованої води.

  3. Виготовлений мазок висушують і фіксують сумішшю спирту з ефіром (1:1). Цю суміш доцільно наносити декілька разів протягом 1 хв.

  4. Препарат фарбують метиленовою синькою або фуксином протягом 2-3 хв.

  5. Промивають дистильованою водою, висушують і вивчають під мікроскопом з імерсійною системою.

  6. Замальовують у лабораторний зошит збудників молочнокислого бродіння.

Рис. 7.1. Збудники молочнокислого бродіння:

А – молочнокислий стрептокок; Б – болгарська паличка; В – ооспора молочна цвіль.

Завдання 2. Визначення молочної кислоти у бродильному середовищі.

Проведення роботи.


      1. У бродильному середовищі взяти 5 мл фільтрату (бродильне середовище фільтрують через паперовий фільтр).

      2. Додають 1 мл 10 % розчину сірчаної кислоти.

      3. Підігрівають до кипіння.

      4. Додають по краплях 5 мл 5 % розчину KMnO4.

      5. При цьому молочна кислота перетворюється на оцтовий альдегід який легко можна виявити за допомогою фільтрувального паперу змоченого аміачним розчином AgNO3 (папір чорніє).

    1. Реакція відбувається за таким рівнянням

KMnO4+3H2SO4 → K2SO4+2MnSO4+3H2O+5O,

5CH3CHOHCOOH+5O→5CH3CHO+5CO+5H2O,

CH3CHO+2[Ag(NO3)2]OH+3H2O→CH3COOH+2Ag+4NH4OH

Завдання 3. Визначення молочної кислоти реакцієюУффельмана.

1. Наливають 10 мл 5 % розчину фенолу у пробірку.

2. Додають кілька крапель хлорного заліза. (При цьому розчин стає інтенсивно синім).

3. До нього додають 2-3 краплини сироватки молока. (розчин стає жовтуватим, що свідчить про наявність молочної кислоти у сироватці)



Завдання 4. Зробити висновок до проведених практичних робіт.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА № 8

Тема: МАСЛЯНОКИСЛЕ ТА ПЕКТИНОВЕ БРОДІННЯ

Мета: вивчити морфологію і фізіологію збудників маслянокислого і пектинового бродіння, хімізм процесів, практичне використання в народному господарстві; переконатися у можливості управління цими процесами, їх природоохоронному значенні, у конкретній участі вивчених бактерій у кругообігу вуглецевих сполук у природі; сформувати вміння робити кількісне і якісне визначення бактерій маслянокислого і пектинового бродіння та виготовляти тимчасові препарати збудників молочнокислого бродіння; виховувати культуру особистої гігієни
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

  1. Описати хімізм маслянокислого бродіння, зазначивши сумарне рівняння реакції та якісну реакцію на масляну кислоту.

  2. Хімічна сутність маслянокислого бродіння та його значення у природі та житті людини. Збудники маслянокислого бродіння.

  3. Особливості мікроскопіювання і фізіології бактерій пектинового бродіння.

  4. Хімізм процесу бродіння пектинових речовин.

  5. Значення пектинового бродіння у природі та народному господарстві.


Теоретична частина

  1. Маслянокисле бродіння.

  2. Пектинове бродіння.

1. Маслянокисле бродіння.

Розклад вуглеводів мікробами з утворенням масляної кислоти та інших продуктів дістав назву маслянокислого бродіння. Типовими збудниками цього виду бродіння є маслянокислі бактерії, які належать до роду Clostridium. Ці палички з перетрихальним розміщенням джгутиків у молодому віці є дуже рухливими. З розвитком вони втрачають джгутики, набувають веретеноподібної форми (завдяки клостридіальному розміщенню спор) і нагромаджують у клітинах гранульозу, яка з йодом дає синє забарвлення.

Маслянокислі бактерії – облігатні анаероби, спороносні, хемоорганотрофи, дуже чутливі до кислотності середовища (для них оптимальна величина рН – 7-7,3).

Маслянокисле бродіння має дуже важливе значення, оскільки його збудники беруть безпосередню участь у процесах мінералізації органічних решток у грунті, фіксують азот повітря, використовуються в промисловості для виробництва масляної кислоти. Проте маслянокисле бродіння може завдавати й значної шкоди, зумовлюючи загнивання картоплі, овочів і фруктів, силосу, псування сиру, масла, консервів тощо.



2. Пектинові речовини належать до складних цукрів рослин. Основою їхньої будови є ланцюг залишків галактуронової кислоти, з'єднаних один з одним 1,4-глікозидними зв'язками. Відомо три типи пектинових речовин: пропектин, пектин і пектинова кислота. Ці речовини входять до складу первинної клітинної стінки, міжклітинної речовини, клітинного соку. Чимало їх у шкірці та м'якуші яблук, груш, цитрусових, винограду, в листках і коренеплодах.

Мікроорганізми мають здатність розкладати всі три види пектинових речовин. Вони синтезують три групи екзоферментів: пропектиназу, яка розкладає пропектин до розчиненого пектину; пектазу, що гідролізує метилефірний зв'язок пектину з утворенням пектинової кислоти і метилового спирту; полі гал актуроназу, яка руйнує зв'язки між структурними одиницями галактуронової кислоти, пектину або пектинової кислоти.



Збудники маслянокислого бродіння пектинових речовин – облігатні анаероби, рухливі, спороносні, зброджують пектин, крохмаль, арабінозу, глюкозу, не зброджують клітковину. Цей вид бродіння має важливе практичне значення. На ньому грунтується спосіб вимочування льону, конопель та інших прядивних культур.
Практична частина

Матеріали та обладнання: мікроскопи; предметні та накривні скельця; конічну колбу; пробірки; солома з льону; 5 %-й розчин FeCl3; розчин Люголя, 5 г солоду; 2 г крейди; грунт; бульби картоплі.

Завдання 1. Визначення маслянокислих бактерій.

Проведення роботи

  1. У конічну колбу об'ємом 250 мл уносять 5 г солоду, 2 г крейди і наливають 5 %-й розчин сахарози до 3/4 об'єму колби.

  2. Розчин перемішують і підігрівають до кипіння.

  3. Доливають у колбу гарячої води (майже до самого верху) і кип'ятять 5 хв.

  4. У киплячу суміш вносять грудочку грунту або насіння гороху, щоб заразити середовище спорами маслянокислих бактерій. Після цього колбу охолоджують і закривають пробкою з відвідною трубкою, нижній кінець якої занурюють у посудину з водою (див. прилад для вивчення спиртового бродіння).

  5. Прилад розміщують у термостаті при температурі 28-35°С на 6-7 днів. Одержану культуру досліджують.

Завдання 2. Вивчення маслянокислих бактерій.

Проведення роботи

    1. Сирі неочищені бульби картоплі подрібнюють на маленькі шматочки і вміщують їх у пробірки (до 1/3 об'єму).

    2. Додають трохи крейди і наливають водогінної води до 2/3 об'єму пробірки.

    3. Для пастеризації пробірки витримують на водяній бані при температурі 80°С 10 хв. Закорковують і ставлять у термостат при температурі 25°С на 2-3 дні.

    4. У результаті бурхливого виділення газу внаслідок бродіння картопля спливає.

    5. Після закінчення бродіння з культуральної рідини виготовляють препарати та вивчають їх під мікроскопом. Якщо при виготовленні препаратів додати ще й розчин Люголя, то в полі зору під мікроскопом добре видно забарвлені в синій колір клітини веретеноподібної форми та інші.



Рис. 8.1. Маслянокислі бактерії

а – Clostridium pasteurianum; б – Clostridium butyricum.
Завдання 3. Визначення масляної кислоти.

Проведення роботи

  1. У пробірку наливають 5 мл бродильної рідини, додають 0,5 мл, 96 %-го етилового спирту і 2 мл концентрованої сірчаної кислоти.

  2. Суміш нагрівають. При цьому з'являється характерний запах масляноетилового ефіру, що нагадує запах ананаса. Реакція відбувається за таким рівнянням:

СН3СН2СН2СООН + СН3СН2ОН -> СН3СН2СН2СООС2Н5 + Н2О

Завдання 4. Визначення збудників пектинових речовин

Проведення роботи

  1. Жмут соломи з льону заввишки 6-7 см перев'язують у двох місцях, вміщують у велику пробірку, заповнену на 2/3 об'єму водою з водогону, і кип'ятять протягом 3-5 хв для видалення речовин, які можуть легко зброджуватися іншими маслянокислими бактеріями.

  2. Вода набуває жовто-зеленого кольору, її зливають, наливають нову порцію води та знову кип'ятять (так повторюють 5-6 разів).

  3. Після останнього кип'ятіння екстракт не зливають, а охолоджують.

  4. До жмуту вміщують соломинку, яка не піддавалась кип'ятінню.

  5. Пробірку зі стебельцями поміщають у термостат при температурі 30-35°С і витримують протягом 5-8 днів

  6. Після закінчення інкубації вивчають морфологію збудників пектинового бродіння.

  7. Для цього із пробірки витягують солому і з кількох середніх соломинок витискують краплі рідини на стерильне предметне скло. При виготовленні препарату «роздавлена крапля» до культуральної рідини додають краплину розчину Люголя і вивчають під мікроскопом з імерсійною системою.

  8. Замалювати збудників пектинового бродіння у лабораторний зошит

Рис. 8.2. Збудники бродіння пектинових речовин

А – Clostridium pectinovorum, Б – Clostridium felsineum

Завдання 5.Зробити висновки до проведеної практичної роботи.
СЕМІНАРСЬКЕ ЗАНЯТТЯ №9

НА ТЕМУ «ОСНОВИ ВІРУСОЛОГІЇ»

Мета: вивчити будову бактеріофага, його загальну характеристику, будову та розміри. Проаналізувати сучасний стан розвитку вірусології в Україні. Розглянути основні вірусні захворювання рослин, тварин та людини та ознайомитися з їхньою профілактикою.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ


    1. Історія та розвиток вірусології. Сучасний стан

    2. Віруси і бактеріофаги – неклітинні організми. Загальна характеристика.

    3. Будова і розміри вірусів.

    4. Хімічний склад вірусів

    5. Репродукція вірусів і фагів.

  1. Місце теми в курсі загальної біології середньої школи.


Теоретична частина

    1. Коротка історія розвитку вірусології

    2. Загальна характеристика будова і розміри.

    3. Шлях потрапляння вірусів до бактеріальної клітини.


1. Коротка історія розвитку вірусології.

До великих відкриттів кінця XIX ст. належить відкриття живих організмів неклітинної будови – вipycів.

У 1892 р. видатний вітчизняний учений Д.І. Івановський, вивчаючи мозаїчну хворобу тютюну на півдні України, відкрив, що збудники цієї хвороби проходять крізь бактеріальні фільтри, на яких затримуються всi бактерії. Відкриття невидимого в оптичний мікроскоп ультрамікроорганізму заклало фундамент нової науки – вiрусологiї.

Тепер відомо близько 300 вipyciв – збудників іфекційних захворювань людини й тварини i понад 200 вipyciв, які уражають рослини.

За К.С. Суховим, вipycи мають такі основні ознаки:

1) дуже малі розміри (вимірюються у нанометрах); 2) відсутність клітинної будови; 3) відносно простий хімічний склад (найпростіші віруси складаються з білка i нуклеїнової кислоти); 4) нездатність вирощуватися на штучних (синтетичних) середовищах; 5) особливий цикл розвитку в клітинах хазяїна (внутрішньоклітинний паразитизм); 6) здатність деяких вipyciв кристалізуватися за певних умов середовища. Ще Д.Й. Івановський уперше спостерігав на листках тютюну, ураженого мозаїкою, включення, які тепер називають кристалами Івановського. Вперше кристалічний препарат вipycy тютюнової мозаїки добув американський вчений У. Степлі у 1935 р.

Вивчення морфології й структури вipyciв стало можливим тільки після 1940 р., коли в практиці вірусологічних досліджень почали застосовувати удосконалені електронні мікроскопи з великою роздільною здатністю. Результати електронномікроскопічних досліджень показали, що за формою віруси поділяються на такі групи: пaличкoпoдiбнi, і ниткоподібні, кулястi, кубоїдальні та сперматозоїдні (бактеріофаги – вipycи, що уражають бактерії).

Вивчення вipyciв має велике значення, оскільки вipycні хвороби посідають основне місце в інфекційній патології людини, тварин і рослин. Тепер понад 75% усіх iнфeкцiйних захворювань припадає на вipycнi. Вивчати віруси в навчальних лабораторіях i школах дуже важко, оскільки для цього потрібна складна апаратура (електронний мікроскоп, ультрацентрифуги тощо). Потрібна також спеціальна підготовка i тривалий час для занять.

Відомо, що в усіх клітинних формах генетичний матеріал має вигляд дволанцюгових молекул ДНК, а у вірусів ним можуть бути як молекули ДНК, так і молекули РНК, при цьому кожен із типів нуклеїнових кислот може перебувати у віріоні у формі подвійного або одинарного ланцюга.

Аналізуючи сучасні досягнення вірусологічної науки, російські вчені В.М. Жданов, С.Я. Гайдамович, І.М. Тихоненко, А.П. Биковський та інші (1982) доходять висновку, що віруси є автономними генетичними структурами, уламками життя, фрагментами живих систем, які нездатні до самостійного існування поза повноцінними організмами або клітинами, чи то, нарешті, субклітинними структурами. Як автономні генетичні структури, віруси певною мірою мають, або, вірніше, зберігають основні атрибути життя, включаючи такий кардинальний атрибут, як здатність до еволюції.



    1. Загальна характеристика будова і розміри.

На різних етапах розвитку вірус існує в різних формах, а тому складається враження, що віруси є дуже лабільними. Проте дослідження показують, що кожен вид вірусів має певні, властиві тільки йому, ознаки. Найхарактерніші властивості для кожного виду мають зрілі форми вірусів, які називають віріонами

Розміри різних вірусів коливаються від 8 до 750 нм.

До групи великих вірусів можна віднести віріони віспи, пситакозу, трахоми, мозаїки цукрових буряків, Х-вірус картоплі та ін. Середні розміри мають віруси грипу, сказу, герпесу тощо. Дуже малі розміри у віріонів енцефаліту, поліомієліту, ящуру та багатьох фітопатогенних вірусів. Цікаво, що найбільші віруси наближаються за розмірами до малих бактерій, наприклад мікоплазм, а найменші – до макромолекул білка.

Результати електронно-мікроскопічних досліджень показали, що за формою віруси поділяються на такі групи:

1. Ниткоподібні – віруси жовтяниці цукрових буряків, мозаїки пшениці, квасолі, сої, кавунів, Х-вірус картоплі.

2. Сферичні – віруси грипу, курячої саркоми, японського енцефаліту, кору, паротиту, арбовіруси, віруси лейкозу курей і мишей.

3. Кубо їдальні – віруси вісповакцини, натуральної віспи, аденовіруси, ентеровіруси, реовіруси, віруси папіломи людини і тварин тощо.

4. Булавовидні – віруси бактерій (бактеріофаги).

Форми віріонів визначаються будовою білкової оболонки, всередині якої міститься нуклеїнова кислота (ДНК або РНК). Оболонку віріонів називають капсидом, а структуру, яка містить нуклеїнову кислоту і капсид – нуклеокапсидом.

Капсиди вірусів утворені з білкових субодиниць, що стереотипно повторюються в структурі та хімічній будові віріона. Згідно з кристалографічними закономірностями, майже всі віруси за структурою капсиду (типом симетрії) поділяються на три великі групи: спіральні, поліедричні, що являють собою ікосаедри – правильні багатогранники, і віруси з комбінованим типом симетрії.

2.Хімічний склад вірусів.

Для успішного вивчення хімічного складу різних вірусів насамперед потрібно мати чисті препарати. Більшість методів очистки вірусів включає ультрацентрифугування, хроматографію тощо.

Кінцева мета очистки – одержати препарати, що містять тільки інфекційні вірусні частинки, які можна використати для вивчення як структури, так і хімічного складу вірусів. Очищені препарати багатьох вірусів можуть кристалізуватися.

Елементарний склад вірусних частинок такий (%): вуглець – 50; кисень – 20; водень – 7; азот – 16; фосфор – 0,4-0,5; сірка – 0,1-0,2; зольні елементи – 2,5.

Незважаючи на значні відмінності в будові та хімічному складі різних вірусів, усі вони мають два основні компоненти: нуклеїнову кислоту і білковий капсид (оболонку). У деяких вірусів нуклеокапсид може бути оточений другою зовнішньою оболонкою, яка має ліпідну, ліпопротеїдну або гліколіпопротеїдну природу. Таку оболонку прийнято позначати терміном «суперкапсид». У складніше організованих вірусів, окрім суперкапсиду є ще одна проміжна оболонка – білкова мембрана, що оточує розміщений у центрі нуклеокапсид, який утворює структуру так званого нуклеоїда. Крім названих компонентів, до складу всіх вірусів входять катіони металів.

У складніше організованих вірусів білкова оболонка складається з кількох білків. Наприклад, в аденовірусів виявлено близько 10 різних структурних білків, які беруть участь у формуванні капсиду і серцевини віріону. Крім структурних білків, у складі вірусних частинок виявлено також ферментні білки. Це, зокрема, РНК-залежна РНК полімераза (транскриптаза), РНК-залежна ДНК полімераза (ревертаза), АТФ-аза бактеріофагів зі скоротливими чохлами відростків та багато інших. Є дані, що ці ферменти кодуються вірусним геномом.

Цікаво, що вірусний білок, зокрема багатьох паличкоподібних вірусів, має здатність до самозбирання (упорядкованої агрегації), тобто, зруйнований до субодиниць за певних умов, він може знову відновлюватися до вихідного стану. Пояснити це можна тим, що впорядкований агрегат білка (капсид) має найменшу вільну енергію порівняно з мономерними пептидними ланцюгами.

3. Шлях потрапляння вірусів до бактеріальної клітини.

Фаг наближається до бактерії, і хвостові нитки зв'язуються з рецепторними ділянками на поверхні бактеріальної клітини. Після чого хвостові нитки згинаються і “заякорюють” шипи і базальную пластинку на поверхню клітини; хвостовий чохол скорочується, примушуючи порожнистий стрижень входити в клітину; цьому сприяє фермент – лизоцим, що знаходиться в базальной пластинці; у такий спосіб ДНК вводиться усередину клітини.

Потім ДНК фага кодує синтез ферментів фага, використовуючи для цього синтезуючий апарат, (рибосоми і т.п.) хазяїна.

Фаг тим або іншим засобом інактивує ДНК хазяїна, а фермент фага зовсім розщеплює її; ДНК фага підкоряє собі клітинний апарат. Потім ДНК фага реплікується і кодує синтез нових вивірок.

Нові частки фага, що утворились у результаті спонтанного самозбирання білкової оболонки навколо фагової ДНК; під контролем ДНК фагів синтезується лизоцим. Лізис клітини, тобто клітина лопається під впливом лизоцима; визволяється біля 200-1000 нових фагів; фаги индукують інші клітини.
Практична частина

Завдання 1. Розглянути та замалювати будову віруса.

Рис. 9.1. Будова вірусу грипу



Завдання 2. Замалювати структури вірусів.

Рис. 9.2. Схематичне зображення структури деяких ікосаедричних вірусів з складним капсидом:



а – аденовірус (1 – тонкі вирости на вершинах ікосаедра, 2 – білковий капсид, який складається з структурних одиниць капсомерів, 3 – ДНК); б – вірус герпесу (4 – капсид, 5 – ДНК. 6 – оболонка з виростами); в – вірус саркоми Рауса (7 – оболонка з виростами, 8 – нуклео-капсид, 9 – другий зовнішній капсид).
Завдання 3. Вивчити та замалювати будову бактеріофага.


Рис. 9.3. Будова бактеріофага.

1.   головка, 2.   комірець, 3.   ,4.   циліндр, 5. – ниткові вирости, 6. – базальна пластинка.



СЕМІНАРСЬКЕ ЗАНЯТТЯ №10

НА ТЕМУ «ВІРУСНІ ХВОРОБИ ЛЮДИНИ»
Мета: розглянути найбільш поширені вірусні хвороби людського організму, та ознайомитися з їхньою профілактикою. Проаналізувати сучасний стан розвитку вірусології в Україні.
ПИТАННЯ ДЛЯ САМОПІДГОТОВКИ

1.Розкрийте основні вірусні захворювання людського організму.



    • жовта лихоманка

    • вірусні гепатити

    • віспа вітряна

    • поліомієліт

    • енцефаліт кліщової

    • аденовірусна інфекція

    • кір

    • епідемічний паротит (свинка)

  1. Вірусні захворювання.

  2. Характеристика вірусних захворювань людини.

    • жовта лихоманка

    • вірусні гепатити

    • віспа вітряна

    • поліомієліт

    • енцефаліт кліщової

    • аденовірусна інфекція

    • кір

    • епідемічний паротит (свинка)

Вірусні захворюванняk людського організму

Відомо понад 500 вірусів, які викликають інфекційні захворювання людини і тварин. До найпоширеніших вірусних хвороб людини належать грип, герпес, гепатити, енцефаліти, кір, поліомієліт, СНІД (ВІЛ); до хвороб тварин – ящур, чума великої рогатої худоби, сказ, кліщовий енцефаліт, онковірусні захворювання, скрейпі та інші.

Віруси заражають як вищі, так і нижчі рослини. Відомостей про вірусні хвороби нижчих росли ще дуже мало. Проте потреба у широких дослідженнях з цього напряму зростає. Дослідження вірусі в водоростей і грибів сприятиме розробці біологічних методів боротьби із заростанням цвітінням штучних водоймищ, з грибними хворобами рослин тощо.

Жовта лихоманка гостра хвороба жарких країн, що характеризується жовтяницею, нефропатією. Ставиться до особливо небезпечних карантинних хвороб.

Збудник (вірус) термолабилен, чутливий до звичайних дезінфікуючих засобів. При висушуванні й заморожуванні він зберігається більш року.

Джерело інфекції – мавпи, сумчасті їжаки, муравьеды й інші тварини. Переносники – комарі, які можуть заражати й людину. У населених пунктах формуються епідемічні вогнища жовтої лихоманки міського типу, де джерелом інфекції є хвора людина. Комарі – переносники жовтої лихоманки міського типу відрізняються від переносників жовтої лихоманки джунглів. Збудник – той самий вірус. Комар здатний зберігати, що заражає здатність довічно.

Вірус проникає в організм при укусі зараженим комаром. По лімфатичних шляхах збудник попадає в лімфатичні вузли, де розмножується. З кінця інкубаційного періоду струмом крові він поширюється по організму, вражаючи печінку, нирки, кістковий мозок. Вирусемия триває 3-5 днів



Вірусні гепатити (вірусний гепатит А, або інфекційний гепатит; вірусний гепатит В, або сироватковий гепатит; вірусний гепатит «ні А ні В») – інфекційні захворювання, викликувані гепатотропними вірусами, що протікають із вираженою загальною інтоксикацією, жовтяницею (або без неї) і іншими проявами печіночної недостатності

Вірус гепатиту А стійкий до заморожування (до – 20°) протягом 2 років, зберігає вірулентність при нагріванні до 60°С протягом 4 годин. Нагрівання до 98°С або автоклавирование викликає швидку загибель вірусу А. Він чутливий до хлор-утримуючим дезінфікуючим засобам. Вірус виявляється в крові й фекаліях уже наприкінці інкубаційного періоду й перестає виділятися після максимального підйому активності аминотрансфераз.

Вірус гепатиту В також стійкий до заморожування, але більш стійок до нагрівання – навіть кип’ятіння протягом декількох хвилин не веде до його інактивації. Вплив 3-5 % фенолу або 3 % розчину хлораміну пригнічує активність вірусу В. Уже через 2-6 неділі після зараження вірус. У визначається в крові, гепато-цитах, у всіх біологічних рідинах організму (лімфа, слина, мочачи, сперма, піхвовий секрет і ін.), фекаліях.

1   2   3   4   5   6


База даних захищена авторським правом ©mediku.com.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка