Контрольная работа по дисциплине «Микробиология»

Круговорот кислорода сопровождается его приходом и расходом.

Приход кислорода включает:

1) выделение при фотосинтезе;

2) образование в озоновом слое под воздействием УФ-излучения (в незначительном количестве);

3) диссоциацию молекул  воды в верхних слоях атмосферы под воздействием УФ-излучения;

4) образование озона  – О3.

Расход кислорода включает:

1) потребление животными  при дыхании;

2) окислительные процессы  в земной коре;

3) окисление окиси углерода (СО), выделяющегося при извержении вулканов.

Молекулярный кислород микроорганизмы используют в процессе дыхания и окисления неорганических веществ.

Выделяют кислород в атмосферу некоторые фотосинтезирующие бактерии (цианобактерии и прохролофиты). По мере накопления кислород становится постоянным компонентом внешней среды, и только локально могут быть созданы такие условия, где он отсутствует или содержится в малых количествах. Это обусловило два возможных варианта взаимодействия прокариот с молекулярным кислородом. Одни из существовавших анаэробных форм «ушли» в места обитания, где кислород практически отсутствует, и тем самым сохранили «облик бескислородной эпохи». Другие были вынуждены пойти по пути приспособления к «кислородным» условиям. Это означает, что они формировали новые метаболические реакции, служащие в первую очередь для нейтрализации отрицательного действия молекулярного кислорода.

Группы хемолитотрофных эубактерий: эубактерии, окисляющие соединения серы; железобактерии; нитрифицирующие бактерии; водородные бактерии; карбоксидобактерии; эубактерии, восстанавливающие сульфаты. Группы хемоорганотрофных бактерий: метилотрофы; уксуснокислые бактерии; аммонифицирующие бактерии; бактерии, разрушающие целлюлозу; денитрифицирующие бактерии.

3. Круговорот водорода: характеристика этапов круговорота, экологические условия, при которых они осуществляются, микроорганизмы, участвующие в этих процессах.

К водородным бактериям относятся эубактерии, способные получать энергию путем окисления молекулярного водорода с участием О2, а все вещества клетки строить из углерода СО2. Водородные бактерии – хемолитоавтотрофы, растущие при окислении Н2 в аэробных условиях. Н2 +1/5О2=Н2О. Помимо окисления для получения энергии молекулярный водород используется в конструктивном метаболизме. На 5 молекул Н2, окисленного в процессе дыхания приходится 1 молекула Н2, затраченная на образование биомассы.           6Н2+2О2+СО2=СН2О+5Н2О. Молекулярный водород – наиболее распространенный неорганический субстрат, используемый бактериями для получения энергии в процессе окисления. К водородным бактериям относятся представители 20 родов, объединяющие грамположительные и грамотрицательные формы разной морфологии, подвижные и неподвижные, образующие спор и бесспоровые, размножающиеся делением и почкованием.(род Hydrogenobacter). Из всех хемолитоавтотрофных эубактерий только водородные бактерии с помощью определенной формы гидрогеназы могут осуществлять непосредственное восстановление НАД+ окислением неорганического субстрата. К образованию молекулярного водорода приводят разные процессы, в том числе и биологические. Активными продуцентами Н2 являются эубактерии. Также активно осуществляется и потребление Н2.

Важная роль в этом принадлежит водородным бактериям. В последнее время водородные бактерии привлекают к себе внимание возможностью практического использования: для получения кормового белка, а также ряда органических соединений (кислоты, аминокислоты, витамины, ферменты).

4. Круговорот серы: характеристика этапов круговорота, экологические условия, при которых они осуществляются, микроорганизмы, участвующие в этих процессах.

Круговорот серы совершается в результате жизнедеятельности бактерий, окисляющих или восстанавливающих ее.

Процессы восстановления серы происходят несколькими путями (1а, б, в). Под влиянием гнилостных бактерий — клостридий, протея — в анаэробных условиях при гниении белков, содержащих серу, происходит образование сероводорода и, реже, меркаптана. Большие количества сероводорода накапливаются также в результате жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий (Наиболее распространены тионовые бактерии рода Thiobacillus. T. thioparus, T. denitrificans, T. ferrooxidans и др.) . Они восстанавливают сульфаты почвы, ила и воды. Сероводород, образовавшийся в процессе восстановления, частично улетучивается в атмосферу, а частично накапливается в почве и воде. В дальнейшем он окисляется.

Процессы окисления, которым подвергается образовавшийся сероводород, совершаются при участии серобактерий и тиобацилл (II) (Desulfovibrio и Desulfotomaculum). Серобактерии используют сероводород в биоэнергетических процессах окисления, обеспечивая себя энергией (ІІа). В результате этих реакций сероводород окисляется до серы, которая накапливается в цитоплазме бактерий. После того как запасы сероводорода во внешней среде исчерпаны, сера окисляется до серной кислоты (II 6) и сульфатов (II в), используемых растениями. Тиобациллы окисляют серу, сероводород, гипосульфит. Они накапливают серу внутри клетки и вне ее, иногда окисляют серу до сульфатов. Среди тиобацилл встречаются аутотрофы и гетеротрофы.

5. Круговорот фосфора: характеристика этапов круговорота, экологические условия, при которых они осуществляются, микроорганизмы, участвующие в этих процессах.

Круговорот фосфора несколько отличается от круговорота остальных элементов.

Освобождение фосфора из органических соединений происходит в результате процессов гниения. Однако до сих пор не обнаружены микроорганизмы, которые могли бы осуществлять процессы окисления и восстановления фосфора. Фосфорные бактерии, находящиеся в почве и воде, используют для своей жизнедеятельности нерастворимые соединения фосфора, переводя их в растворимые. Эти соединения потом могут быть использованы растениями. Переходу нерастворимых соединений фосфора в растворимые способствуют также нитрифицирующие и серные бактерии, образующие кислоты при процессах брожения.

Органические соединения фосфора ( нуклеиновые кислоты, фитин, фосфолипиды) разлагаются бактериями родов Bacillus, Pseudomonas, грибами родов Penicillium, Aspergillus, Rhizopus и др. , некоторыми актиномицетами, а также дрожжами родов Rhodotorula, Candida, Saccharomyces и др. при участии активных фосфатаз отщепляющих фосфорную кислоту.