Значение микроорганизмов в природе и жизни человека

Предмет микробиологии, задачи и перспективы развития

На современном этапе

Микробиология — обширная отрасль биологии, изучающая за­кономерности развития мельчайших живых существ (микроорга­низмов) и те изменения, которые они вызывают в среде обита­ния: в растительных и животных организмах или в природе. Эта наука разрабатывает методы использования микроорганизмов для нужд человека и пути обезвреживания тех из них, которые представляют опасность для его жизни и здоровья. Микробиология (от греч. микрос - малый, биос - жизнь, логос - учение о микроскопически малых живых существах, называемых микроорганизмами или микробами).

Микробиология изучает морфологию, цитологию, экологию, ге­нетику, физиологию и биохимию микроорганизмов.

Важная задача микробиологии - выяснить значение отдельных микробиологических процессов для человека, животных и растений. Современная микробиология разрабатывает такие актуальные, име­ющие большое практическое значение проблемы, как синтез белка (кормового и пищевого), получение биологически активных ве­ществ (антибиотиков, гормонов, витаминов и др.), биологическую очистку сточных вод, повышение плодородия почв, микробиологические методы борьбы с вредителями и болезнями сельскохозяйст­венных животных, растений и многие другие.

Объектом микробиологии является большая группа разнообраз­ных живых существ: бактерии, микроскопические водоросли и гри­бы, одноклеточные животные типа Простейших (Protozoa). Общим признаком всех этих организмов являются микроскопические раз­меры (как правило, менее 1мм в диаметре).

Несмотря на большое разнообразие микроорганизмов, имеются общие методы их исследования, специфические для микробиоло­гии, прежде всего методы культивирования на специально приго­товленных питательных средах. Важное значение для научной работы и решения многих прикладных задач (в промышленности, медицине, сельском хозяйстве) имеет разработанный микробиоло­гами метод чистых культур, т.е. выращивание микроорганизмов од­ного вида изолированно от других.

Роль микроорганизмов в биосфере,

Их значение в решении общебиологических проблем.

Значение микроорганизмов в природе и жизни человека

Роль микроорганизмов в природе велика и разнообразна. Не­смотря на ничтожные размеры отдельных клеток, микроорганизмы осуществляют грандиозные процессы, накладывающие отпечаток на жизнь всей планеты, что связано с их повсеместным распростра­нением и быстрым размножением.

Автор первого русского учебника по микробиологии В.Л.Омелянский писал («Основы микробиологии» М., 1941, с.7): «Выдающаяся роль микробов объясняется их необыч­ным распространением. Поистине они вездесущи. Мириады мик­робов населяют стихии природы и всюду окружают нас. Незримо они сопутствуют человеку на всем его жизненном пути, властно вторгаясь в его жизнь то в качестве врагов, то как друзья. В громад­ном количестве они встречаются в пище, которую мы принимаем, в воде, которую пьем, и в воздухе, которым дышим. Окружающие нас предметы, наша одежда, поверхность нашего тела - все это букваль­но кишит микробами, среди которых встречаются и болезнетворные виды». Микроорганизмы чрезвычайно распространены в природе. На: поверхности земли нет такого места, где бы не было микробов. Они живут даже там, где не могут жить никакие другие растения и животные: в горячих источниках, на дне глубоких морей, в вечномерзлых арктических почвах и льдах, в недрах земли — на глу­бинах свыше тысячи метров, на вершинах бесплодных скал и в сыпучих песках пустынь. Микробы сопутствуют человеку на про­тяжении всей его жизни. Они населяют окружающие нас предметы, находятся на поверхности пищевых продуктов, на одежде, на покровах нашего тела, в кишечнике животных и людей, на по­верхности растений.

Микроорганизмы вызывают в окружающей природе различные сложные процессы: осуществляют круговорот веществ и энергии на земле, разрушая органические остатки, образуют азотистые соединения. Необходимо подчеркнуть, что обмен веществ и рост микроорга­низмов происходят значительно интенсивнее, чем высших растений и животных, что в значительной степени обусловлено их малыми размерами: чем мельче организм, тем больше отношение его повер­хности к объему и тем интенсивнее обмен веществ с окружающей средой. Выделяя разнообразные ферменты, микроорганизмы вызы­вают быстрые изменения в том субстрате, на котором они развива­ются. Изучение биохимической деятельности микроорганизмов, их специфического действия на вещества субстрата составляет одно из основных направлений современной микробиологии.

По физиологической деятельности микроорганизмы условно делят на три группы:

1) гнилостные микробы — в большинстве случаев вредные, вы­зывающие порчу пищевых продуктов (мяса, рыбы, яиц и пр.);

2) микробы брожения — в большинстве случаев полезные, ши­роко используемые в различных отраслях пищевой промышленно­сти;

3) болезнетворные микроорганизмы, вызывающие заразные заболевания. Некоторые из них могут служить источником распространения пищевых отравлений и инфекций.

Микробиологические процессы являются необходимыми звенья­ми круговорота углерода, азота, серы, фосфора и других элементов. Микроорганизмы участвуют в процессах выветривания горных по­род и почвообразования. От их деятельности в значительной мере зависит плодородие почвы. Проявляется это прежде всего в том, что микроорганизмы разлагают мертвые остатки растений и животных. Минерализация органических веществ имеет большое значение, так как при этом необходимые зеленым растениям элементы переходят из недоступной для них формы в доступную (в виде углекис­лоты, аммиака, фосфорной кислоты и т.д.). Без микроорганизмов приостановился бы круговорот веществ в природе и жизнь на Земле стала бы невозможной.

Часть органических веществ при участии почвенных микроорга­низмов превращается в особый комплекс высокомолекулярных сое­динений, свойственных только почве, - гумур. Некоторые микро-организмы образуют и выделяют во внешнюю среду кислоты - как органические (молочную, масляную, уксусную и др.), так и мине­ральные (азотную, серную). Под действием этих кислот нерастворимые в воде минеральные вещества переходят в растворимую форму, благодаря чему значительно улучшается питание высших растений.

Положительную роль играют также азотфиксирующие бактерии, которые связывают недоступный для растений молекулярный азот атмосферы, обогащая почву соединениями азота. Таким образом, питание высших растений происходит при не­посредственном участии микроорганизмов. Взаимодействие по­чвенных микроорганизмов с растениями усиливается благодаря тому, что они сосредоточиваются в основном в непосредственной близости от корней в так называемой ризосфере (прикорневой зо­не) и влияют на деятельность корневых систем.

Многие микроорганизмы используются человеком в разных отраслях производства. К числу технологических процессов, в которых непосредственно участвуют микроорганизмы, относятся хлебо­печение, виноделие, пивоварение, получение кисломолочных продуктов, уксуса, квашение овощей, силосование кормов, производство кормового белка, этилового и бутилового спиртов, ацетона, лимонной и молочной кислот, антибиотиков, ферментов, витаминов. Из грибов, получают каротиноиды и стероиды. Получены мутанты микроорганизмов, с помощью которых можно в больших масштабах производить многие аминокислоты, нуклеотиды и мно­гие другие ценные продукты. В последние годы микроорганизмы стали использоваться в металлургии для выщелачивания цветных и редких металлов из руд. Перспективным направлением биотехно­логии следует считать получение с помощью микроорганизмов го­рючего газа, что внесет существенный вклад в решение топливно-энергетической проблемы.

Изучение механизмов передачи генов у бактерий и участия в этом процессе внехромосомных элементов открыло возможность включения чужеродной ДНК в бактериальные клетки. Методы ге­нетической инженерии позволяют вносить небольшие отрезки ДНК высших организмов, например человека, в бактерию и заставлять ее синтезировать соответствующие белки, например гормоны (ин­сулин), антигены, антитела и др. Проводятся исследования по пере­даче растениям способности к азотфиксации.

В то же время микроорганизмы могут проявлять отрицательное действие. Во-первых, патогенные микроорганизмы являются возбу­дителями многих болезней человека, животных и растений. Во-вторых, некоторые микроорганизмы, живущие в почве, могут при определенных условиях оказывать неблагоприятное влияние на высшие растения. Проявляется это, в частности, в том, что микроорга­низмы могут переводить необходимые растениям вещества в недоступную для них форму, выделять ядовитые соединения, угне­тающие рост корневой системы.

Третьим отрицательным моментом в деятельности микроорга­низмов является порча пищевых продуктов. Если разложение орга­нических веществ в почве - процесс полезный, то гниение мяса, рыбы, плодов, семян и других продуктов растительного и животного происхождения является вредным микробиологическим процессом, наносящим большой ущерб народному хозяйству. С деятельностью микроорганизмов связана проблема биокоррозии подземных и под­водных сооружений.

Оценивая в целом значение микроорганизмов в жизни человека, следует еще раз подчеркнуть, что их положительная роль по масш­табам значительно превосходит отрицательную.

Дата добавления: 2015-07-24