الاستخدام الصناعي للكائنات الحية الدقيقة. تطبيق الكائنات الحية الدقيقة في الطب والزراعة. فوائد البروبيوتيك

الاستخدام العملي للبكتيريا في إنتاج الغذاء

ومن بين البكتيريا بكتيريا حمض اللاكتيك من جنس الملبنة، العقديةعند تلقي منتجات الحليب المخمر. الكوتشي لها شكل دائري بيضاوي يبلغ قطره 0.5-1.5 ميكرون، مرتبة في أزواج أو في سلاسل بأطوال مختلفة. أحجام البكتيريا على شكل قضيب أو متحدة في سلاسل.

العقدية حمض اللاكتيك العقدية اللبنيةلديه خلايا متصلة في أزواج أو سلاسل قصيرة، ويخثر الحليب خلال 10-12 ساعة، وبعض الأجناس تشكل المضاد الحيوي نيسين.

ج 6 ح 12 س 6 → 2CH 3 CHOHCOOH

العقدية دسم S. كريموريستشكل سلاسل طويلة من خلايا كروية، منتجة للحمض غير النشط، تستخدم لتخمير القشدة في إنتاج القشدة الحامضة.

عصية اسيدوفيلوس الملبنة الحمضةتشكل سلاسل طويلة من الخلايا على شكل قضيب، عند تخميرها تتراكم ما يصل إلى 2.2٪ من حمض اللاكتيك والمواد الحيوية التي تنشط ضد مسببات الأمراض المعوية. وبناءً عليها، يتم إعداد المنتجات البيولوجية الطبية للوقاية من أمراض الجهاز الهضمي لحيوانات المزرعة وعلاجها.

عصي حمض اللاكتيك لام بلانتاتومتحتوي على خلايا مرتبطة في أزواج أو في سلاسل. عوامل التخمير أثناء تخمير الخضار وتجهيز الأعلاف. L. بريفيستخمر السكريات عند تخليل الملفوف والخيار وتكوين الأحماض والإيثانول وثاني أكسيد الكربون.

عديمة الأبواغ، غير متحركة، عصيات جرامية من الجنس بروبيونيباكتيريومالعائلات بروبيونيباكتريا– العوامل المسببة لتخمر حمض البروبيونيك وتسبب تحول السكر أو حمض اللاكتيك وأملاحه إلى حمض البروبيونيك وحامض الخليك.

3C 6 H 12 O 6 → 4CH 3 CH 2 COOH+2CH 3 COOH+2CO 2 +2H 2 O

يكمن تخمر حمض البروبيونيك في نضج أجبان المنفحة. تستخدم بعض أنواع بكتيريا حمض البروبيونيك لإنتاج فيتامين ب12.

البكتيريا المكونة للأسرة العصويةنوعا ما كلوستريديومهي العوامل المسببة لتخمر حمض البيوتريك، وتحويل السكريات إلى حمض البيوتريك

C 6 H 12 O 6 → CH 3 (CH 2)COOH+2CO 2 +2H 2

حمض البيوتيريك

بيئات– التربة، الرواسب الغرينية للمسطحات المائية، تراكمات المخلفات العضوية المتحللة، المنتجات الغذائية.

تُستخدم هذه العناصر في إنتاج حمض البيوتريك، الذي له رائحة كريهة، على عكس استراته:

إيثر الميثيل – رائحة التفاح؛

إيثيل - الكمثرى.

أميل - أناناس.

يتم استخدامها كعوامل منكهة.

يمكن أن تسبب بكتيريا حمض الزبدة تلف المواد الخام والمنتجات الغذائية: تورم الجبن، وتزنخ الحليب والزبدة، وتفجير الأطعمة المعلبة، وموت البطاطس والخضروات. يعطي حمض الزبدة الناتج طعمًا حادًا ورائحة كريهة حادة.

بكتيريا حمض الخليك - عصويات غرام غير بوغية ذات أسواط قطبية تنتمي إلى الجنس الجلوكونوباكتر (أسيتوموناس); تشكيل حمض الخليك من الإيثانول

CH 3 CH 2 OH+O 2 →CH 3 COOH+H 2 O

العصي بأنواعها الخلالة- بيريتريش، قادر على أكسدة حمض الأسيتيك إلى CO 2 وH 2 O.

تتميز بكتيريا حمض الأسيتيك بتباين الشكل، ففي الظروف غير المواتية تأخذ شكل خيوط سميكة وطويلة، ومنتفخة أحيانًا. تتوزع بكتيريا حمض الأسيتيك على نطاق واسع على سطح النباتات وثمارها وفي الخضار المخللة.

تعتبر عملية أكسدة الإيثانول إلى حمض الأسيتيك هي الأساس لإنتاج الخل. يؤدي التطور التلقائي لبكتيريا حمض الأسيتيك في النبيذ والبيرة والكفاس إلى تلفها - حامضها وتغيمها. تشكل هذه البكتيريا أغشية جافة مجعدة أو جزر أو حلقة بالقرب من جدران الوعاء على سطح السوائل.

وهناك نوع شائع من الضرر التعفن هو عملية التحلل العميق للمواد البروتينية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.العوامل المسببة الأكثر نشاطا للعمليات المتعفنة هي البكتيريا.

القش وعصا البطاطسالعصوية الرقيقة - جرام هوائي + عصية مكونة للأبواغ. الجراثيم مقاومة للحرارة، بيضاوية. الخلايا حساسة للبيئة الحمضية والمحتوى العالي من كلوريد الصوديوم.

جنس البكتيرياالزائفة – عصيات هوائية متحركة ذات أسواط قطبية، لا تشكل جراثيم غرام-. تقوم بعض الأنواع بتصنيع الأصباغ، وتسمى الزائفة الفلورية، وبعضها مقاوم للبرد، ويسبب تلف المنتجات البروتينية في الثلاجات. مسببات الأمراض البكتيرية للنباتات المزروعة.

قضبان تشكيل البوغ من جنس كلوستريديومتتحلل البروتينات بتكوين كميات كبيرة من الغاز NH 3، H 2 S، الحمض، وهو أمر خطير بشكل خاص على الأطعمة المعلبة. يحدث التسمم الغذائي الشديد بسبب سموم عصيات الجرام الكبيرة المنقولة كلوستريديوم البوتولينوم. تعطي الجراثيم مظهر المضرب. يؤثر السموم الخارجية لهذه البكتيريا على الجهاز العصبي المركزي والقلب والأوعية الدموية (العلامات: ضعف البصر، ضعف النطق، الشلل، فشل الجهاز التنفسي).

تلعب البكتيريا النتروجينية ونزع النتروجين وتثبيت النيتروجين دورًا كبيرًا في تكوين التربة. هذه هي في الأساس خلايا غير مكونة للأبواغ. يتم زراعتها في ظروف صناعية ويتم تطبيقها على شكل أسمدة للتربة.

تستخدم البكتيريا في إنتاج الإنزيمات المائية والأحماض الأمينية لإنتاج الغذاء.

من بين البكتيريا، من الضروري بشكل خاص تسليط الضوء على العوامل المسببة للعدوى الغذائية والتسمم الغذائي. تحدث العدوى المنقولة بالغذاء بسبب البكتيريا المسببة للأمراض الموجودة في الطعام والماء. الالتهابات المعوية – الكوليرا – فيروس الكوليرا.

البكتيريا هي أقدم كائن حي على وجه الأرض، وهي أيضًا أبسط الكائنات الحية في بنيتها. وتتكون من خلية واحدة فقط، ولا يمكن رؤيتها ودراستها إلا تحت المجهر. السمة المميزة للبكتيريا هي عدم وجود نواة، ولهذا السبب تصنف البكتيريا على أنها بدائيات النوى.

تشكل بعض الأنواع مجموعات صغيرة من الخلايا، وقد تكون هذه المجموعات محاطة بكبسولة (علبة). يعتمد حجم البكتيريا وشكلها ولونها بشكل كبير على البيئة.

تتميز البكتيريا بشكلها إلى أنها على شكل قضيب (عصية)، وكروية (مكورات)، وملتفة (حلزونية). هناك أيضًا أشكال معدلة - مكعبة ، على شكل C ، على شكل نجمة. تتراوح أحجامها من 1 إلى 10 ميكرون. يمكن لأنواع معينة من البكتيريا أن تتحرك بنشاط باستخدام السوط. ويكون حجم الأخير في بعض الأحيان ضعف حجم البكتيريا نفسها.

أنواع أشكال البكتيريا

للتحرك، تستخدم البكتيريا الأسواط، التي يختلف عددها - واحدة أو زوج أو حزمة من الأسواط. يمكن أيضًا أن يكون موقع السوط مختلفًا - على جانب واحد من الخلية أو على الجانبين أو موزعًا بالتساوي في جميع أنحاء المستوى بأكمله. كما تعتبر إحدى طرق الحركة هي الانزلاق بفضل المخاط الذي يغطي بدائيات النوى. تحتوي معظمها على فجوات داخل السيتوبلازم. إن ضبط السعة الغازية للفجوات يساعدها على التحرك لأعلى أو لأسفل في السائل، وكذلك التحرك عبر القنوات الهوائية للتربة.

اكتشف العلماء أكثر من 10 آلاف نوع من البكتيريا، لكن بحسب الباحثين العلميين، هناك أكثر من مليون نوع في العالم. الخصائص العامة للبكتيريا تجعل من الممكن تحديد دورها في المحيط الحيوي، وكذلك دراسة بنية وأنواع وتصنيف المملكة البكتيرية.

بيئات

ساعدت بساطة البنية وسرعة التكيف مع الظروف البيئية البكتيريا على الانتشار في نطاق واسع من كوكبنا. إنها موجودة في كل مكان: الماء والتربة والهواء والكائنات الحية - كل هذا هو الموطن الأكثر قبولًا لبدائيات النوى.

تم العثور على البكتيريا في القطب الجنوبي وفي السخانات. توجد في قاع المحيط، وكذلك في الطبقات العليا من الغلاف الجوي للأرض. تعيش البكتيريا في كل مكان، لكن عددها يعتمد على الظروف المواتية. على سبيل المثال، يعيش عدد كبير من الأنواع البكتيرية في المسطحات المائية المفتوحة، وكذلك في التربة.

السمات الهيكلية

تتميز الخلية البكتيرية ليس فقط بحقيقة أنها لا تحتوي على نواة، ولكن أيضًا بغياب الميتوكوندريا والبلاستيدات. يقع الحمض النووي لهذا بدائي النوى في منطقة نووية خاصة وله مظهر نووي مغلق في حلقة. في البكتيريا، يتكون هيكل الخلية من جدار الخلية، وكبسولة، وغشاء يشبه الكبسولة، وسياط، وأشعار، وغشاء السيتوبلازم. يتكون الهيكل الداخلي من السيتوبلازم والحبيبات والميسوسومات والريبوسومات والبلازميدات والشوائب والنواة.

يؤدي جدار الخلية للبكتيريا وظيفة الدفاع والدعم. يمكن للمواد أن تتدفق بحرية من خلاله بسبب النفاذية. تحتوي هذه القشرة على البكتين والهيميسيلولوز. تفرز بعض البكتيريا مخاطًا خاصًا يمكن أن يساعد في الحماية من الجفاف. يشكل المخاط كبسولة - وهو عديد السكاريد في التركيب الكيميائي. في هذا الشكل، يمكن للبكتيريا أن تتحمل درجات حرارة عالية جدًا. كما أنه يؤدي وظائف أخرى، مثل الالتصاق بأي أسطح.

توجد على سطح الخلية البكتيرية ألياف بروتينية رقيقة تسمى الشعيرات. قد يكون هناك عدد كبير منهم. تساعد الشعيرات الخلية على تمرير المادة الوراثية وتضمن أيضًا التصاقها بالخلايا الأخرى.

يوجد تحت مستوى الجدار غشاء سيتوبلازمي ثلاثي الطبقات. فهو يضمن نقل المواد ويلعب أيضًا دورًا مهمًا في تكوين الجراثيم.

يتكون السيتوبلازم في البكتيريا من الماء بنسبة 75 بالمائة. تكوين السيتوبلازم:

• فيشومس.
• الجسيم المتوسط.
• أحماض أمينية؛
• الانزيمات.
• أصباغ.
• سكر؛
• حبيبات والادراج.
• نووي.

الأيض في بدائيات النوى ممكن مع وبدون مشاركة الأكسجين. يتغذى معظمها على العناصر الغذائية الجاهزة ذات الأصل العضوي. عدد قليل جدًا من الأنواع قادر على تصنيع المواد العضوية من المواد غير العضوية. هذه هي البكتيريا الزرقاء والخضراء والبكتيريا الزرقاء التي لعبت دورًا مهمًا في تكوين الغلاف الجوي وتشبعه بالأكسجين.

التكاثر

في الظروف المواتية للتكاثر، يتم ذلك عن طريق البراعم أو نباتيا. يحدث التكاثر اللاجنسي بالتسلسل التالي:

1. تصل الخلية البكتيرية إلى الحد الأقصى لحجمها وتحتوي على الإمدادات الضرورية من العناصر الغذائية.
2. تطول الخلية ويظهر حاجز في المنتصف.
3. يحدث انقسام النوكليوتيدات داخل الخلية.
4. يتباعد الحمض النووي الرئيسي والمنفصل.
5. تنقسم الخلية إلى نصفين.
6. التكوين المتبقي للخلايا الابنة.

مع طريقة التكاثر هذه، لا يوجد تبادل للمعلومات الوراثية، وبالتالي فإن جميع الخلايا البنت ستكون نسخة طبق الأصل من الأم.

تعتبر عملية التكاثر البكتيري في ظل ظروف غير مواتية أكثر إثارة للاهتمام. لقد تعلم العلماء عن قدرة البكتيريا على التكاثر الجنسي مؤخرًا نسبيًا - في عام 1946. لا تنقسم البكتيريا إلى خلايا أنثوية وخلايا إنجابية. لكن الحمض النووي الخاص بهم غير متجانس. عندما تقترب خليتان من هذه الخلايا من بعضهما البعض، فإنها تشكل قناة لنقل الحمض النووي، ويحدث تبادل للمواقع - إعادة التركيب. العملية طويلة جدًا، والنتيجة هي شخصين جديدين تمامًا.

من الصعب جدًا رؤية معظم البكتيريا تحت المجهر لأنها لا تملك لونًا خاصًا بها. قليل من الأصناف يكون لونها أرجواني أو أخضر بسبب محتواها من البكتيريا الكلوروفيل والبكتيريا. على الرغم من أننا إذا نظرنا إلى بعض مستعمرات البكتيريا، يصبح من الواضح أنها تطلق مواد ملونة في بيئتها وتكتسب لونًا زاهيًا. من أجل دراسة بدائيات النوى بمزيد من التفصيل، فهي ملطخة.

تصنيف

يمكن أن يعتمد تصنيف البكتيريا على مؤشرات مثل:

• استمارة
• وسيلة للسفر؛
• طريقة الحصول على الطاقة
• النفايات؛
• درجة الخطر.

البكتيريا المتعايشةالعيش في مجتمع مع الكائنات الحية الأخرى.

البكتيريا الرماميةتعيش على الكائنات الحية والمنتجات والنفايات العضوية الميتة بالفعل. أنها تعزز عمليات التعفن والتخمير.

التعفن ينظف طبيعة الجثث والنفايات العضوية الأخرى. وبدون عملية الاضمحلال لن تكون هناك دورة للمواد في الطبيعة. إذن ما هو دور البكتيريا في دورة المواد؟

تعتبر البكتيريا المتعفنة عامل مساعد في عملية تحطيم مركبات البروتين، وكذلك الدهون والمركبات الأخرى التي تحتوي على النيتروجين. بعد إجراء تفاعل كيميائي معقد، يقومون بكسر الروابط بين جزيئات الكائنات العضوية والتقاط جزيئات البروتين والأحماض الأمينية. عند تحللها، تطلق الجزيئات الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين وغيرها من المواد الضارة. فهي سامة ويمكن أن تسبب التسمم للناس والحيوانات.

تتكاثر البكتيريا المتعفنة بسرعة في الظروف الملائمة لها. نظرًا لأن هذه ليست بكتيريا مفيدة فحسب، بل هي أيضًا بكتيريا ضارة، فمن أجل منع تعفن المنتجات قبل الأوان، تعلم الناس معالجتها: التجفيف، والتخليل، والتمليح، والتدخين. كل هذه الطرق العلاجية تقتل البكتيريا وتمنعها من التكاثر.

بكتيريا التخمير بمساعدة الإنزيمات قادرة على تحطيم الكربوهيدرات. لاحظ الناس هذه القدرة في العصور القديمة وما زالوا يستخدمون هذه البكتيريا لصنع منتجات حمض اللاكتيك والخل والمنتجات الغذائية الأخرى.

تقوم البكتيريا، التي تعمل مع الكائنات الحية الأخرى، بعمل كيميائي مهم للغاية. من المهم جدًا معرفة أنواع البكتيريا الموجودة وما هي الفوائد أو الأضرار التي تجلبها للطبيعة.

المعنى في الطبيعة وللبشر

لقد سبق الإشارة أعلاه إلى الأهمية الكبيرة لأنواع عديدة من البكتيريا (في عمليات التحلل وأنواع التخمير المختلفة)، أي. القيام بدور صحي على الأرض.

تلعب البكتيريا أيضًا دورًا كبيرًا في دورة الكربون والأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت والكالسيوم وعناصر أخرى. تساهم العديد من أنواع البكتيريا في التثبيت النشط للنيتروجين الجوي وتحويله إلى شكل عضوي، مما يساعد على زيادة خصوبة التربة. ومما له أهمية خاصة تلك البكتيريا التي تحلل السليلوز، وهو المصدر الرئيسي للكربون لحياة الكائنات الحية الدقيقة في التربة.

وتشارك البكتيريا المختزلة للكبريتات في تكوين الزيت وكبريتيد الهيدروجين في الطين الطبي والتربة والبحار. وهكذا فإن طبقة الماء المشبعة بكبريتيد الهيدروجين في البحر الأسود هي نتيجة النشاط الحيوي للبكتيريا المختزلة للكبريتات. ويؤدي نشاط هذه البكتيريا في التربة إلى تكوين الصودا وتملح التربة بالصودا. تعمل البكتيريا التي تقلل الكبريتات على تحويل العناصر الغذائية الموجودة في تربة مزارع الأرز إلى شكل يصبح متاحًا لجذور المحصول. يمكن أن تسبب هذه البكتيريا تآكل الهياكل المعدنية تحت الأرض وتحت الماء.

بفضل النشاط الحيوي للبكتيريا، يتم تحرير التربة من العديد من المنتجات والكائنات الضارة وتشبع بالمواد المغذية القيمة. يتم استخدام المستحضرات المبيدة للجراثيم بنجاح لمكافحة العديد من أنواع الآفات الحشرية (حفار الذرة، وما إلى ذلك).

تُستخدم أنواع كثيرة من البكتيريا في صناعات مختلفة لإنتاج الأسيتون وكحول الإيثيل والبوتيل وحمض الأسيتيك والإنزيمات والهرمونات والفيتامينات والمضادات الحيوية ومستحضرات البروتين والفيتامين وما إلى ذلك.

بدون البكتيريا، تكون عمليات دباغة الجلود، وتجفيف أوراق التبغ، وإنتاج الحرير، والمطاط، ومعالجة الكاكاو، والقهوة، ونقع القنب والكتان وغيرها من نباتات الألياف اللحائية، ومخلل الملفوف، ومعالجة مياه الصرف الصحي، وترشيح المعادن، وما إلى ذلك، مستحيلة.

تعتمد التكنولوجيا الحيوية الحديثة على العديد من العلوم: علم الوراثة وعلم الأحياء الدقيقة والكيمياء الحيوية والعلوم الطبيعية. الكائنات الرئيسية لدراستهم هي البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة. يتم حل العديد من المشاكل في مجال التكنولوجيا الحيوية عن طريق استخدام البكتيريا. واليوم، أصبح مجال استخدامها في حياة الإنسان واسعًا ومتنوعًا لدرجة أنه يقدم مساهمة لا تقدر بثمن في تطوير صناعات مثل:

• الطب والرعاية الصحية؛
• تربية الماشية؛
• إنتاج المحاصيل؛
• صناعة صيد الأسماك؛
• الصناعات الغذائية؛
• التعدين والطاقة؛
• الصناعات الثقيلة والخفيفة.
• خزان للصرف الصحي؛
• علم البيئة.

الرعاية الصحية والصيدلة

إن نطاق استخدام البكتيريا في الصيدلة والطب واسع جدًا وهام لدرجة أن دورها في علاج العديد من الأمراض التي تصيب الإنسان لا يقدر بثمن. وهي ضرورية في حياتنا لإنشاء بدائل الدم، والمضادات الحيوية، والأحماض الأمينية، والإنزيمات، والأدوية المضادة للفيروسات والسرطان، وعينات الحمض النووي للتشخيص، والأدوية الهرمونية.

لقد قدم العلماء مساهمة لا تقدر بثمن في الطب من خلال تحديد الجين المسؤول عن هرمون الأنسولين. ومن خلال زرعه في بكتيريا القولون، أنتجوا الأنسولين، مما أنقذ حياة العديد من المرضى. اكتشف علماء يابانيون بكتيريا تفرز مادة تدمر البلاك، وبالتالي تمنع حدوث التسوس لدى الإنسان.

إن الإنزيمات المشفرة الجينية ذات القيمة في البحث العلمي مشتقة من البكتيريا المحبة للحرارة، لأنها غير حساسة لدرجات الحرارة المرتفعة. في إنتاج الفيتامينات في الطب، يتم استخدام الكائنات الحية الدقيقة كلوستريديوم، وبالتالي الحصول على الريبوفلافين، الذي يلعب دورًا مهمًا في صحة الإنسان.

تم استخدام خاصية البكتيريا في إنتاج مواد مضادة للبكتيريا في صناعة المضادات الحيوية، مما أدى إلى حل مشكلة علاج العديد من الأمراض المعدية، وبالتالي إنقاذ حياة أكثر من شخص.

التعدين وتجهيز المعادن

إن استخدام التكنولوجيا الحيوية في صناعة التعدين يمكن أن يقلل بشكل كبير من التكاليف وتكاليف الطاقة. ومن ثم، فإن استخدام البكتيريا الليثوتروفيكية (Thiobacillus Ferroxidous)، مع قدرتها على أكسدة الحديد، يستخدم في علم المعادن المائي. يتم استخدام الترشيح البكتيري لاستخراج المعادن الثمينة من الصخور منخفضة الجودة. تستخدم البكتيريا المحتوية على الميثان لزيادة إنتاج الزيت. عند استخراج النفط بالطريقة المعتادة، لا يتم استخراج أكثر من نصف الاحتياطيات الطبيعية من باطن الأرض، وبمساعدة الكائنات الحية الدقيقة، يتم إطلاق الاحتياطيات بشكل أكثر كفاءة.

الصناعات الخفيفة والثقيلة

يتم استخدام الترشيح الميكروبيولوجي في المناجم القديمة للحصول على الزنك والنيكل والنحاس والكوبالت. في صناعة التعدين، يتم استخدام الكبريتات البكتيرية لتفاعلات الاختزال في المناجم القديمة، حيث أن بقايا حمض الكبريتيك لها آثار مدمرة على الدعامات والمواد والبيئة. تساهم الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية في التحلل الشامل للمواد العضوية. تستخدم هذه الخاصية لتنقية المياه في الصناعة المعدنية.

ويستخدم البشر البكتيريا في إنتاج الصوف، والجلود الاصطناعية، والمواد الخام للنسيج، وفي صناعة العطور ومستحضرات التجميل.

تنظيف المصارف والمسطحات المائية

تستخدم البكتيريا المشاركة في التحلل لتنظيف خزانات الصرف الصحي. أساس هذه الطريقة هو أن الكائنات الحية الدقيقة تتغذى على مياه الصرف الصحي. تضمن هذه الطريقة إزالة الروائح وتطهير مياه الصرف الصحي. يتم زراعة الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة في خزانات الصرف الصحي في المختبرات. يتم تحديد نتيجة عملها من خلال تقسيم المادة العضوية إلى مواد بسيطة غير ضارة بالبيئة. اعتمادا على نوع خزان الصرف الصحي، يتم اختيار الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية أو الهوائية. وتستخدم الكائنات الحية الدقيقة الهوائية، بالإضافة إلى خزانات الصرف الصحي، في المرشحات الحيوية.

هناك حاجة أيضًا إلى الكائنات الحية الدقيقة للحفاظ على جودة المياه في الخزانات والمصارف، وتنظيف الأسطح الملوثة للبحار والمحيطات من المنتجات النفطية.

مع تطور التكنولوجيا الحيوية في حياتنا، تقدمت البشرية إلى الأمام في جميع قطاعات نشاطها تقريبًا.

البكتيريا هي كائنات دقيقة أحادية الخلية، خالية من الأسلحة النووية، تنتمي إلى فئة بدائيات النوى. يوجد حتى الآن أكثر من 10 آلاف نوع تمت دراستها (يُفترض أن هناك حوالي مليون منها)، والعديد منها مسببة للأمراض ويمكن أن تسبب أمراضًا مختلفة للإنسان والحيوان والنبات.

لتكاثرها، هناك حاجة إلى كمية كافية من الأكسجين والرطوبة المثلى. تختلف أحجام البكتيريا من أعشار الميكرون إلى عدة ميكرونات، وتنقسم حسب شكلها إلى كروية (مكورات)، وعصوية، وخيطية (حلزونية)، وعلى شكل قضبان منحنية (ضمات).

الكائنات الحية الأولى التي ظهرت منذ مليارات السنين

(البكتيريا والميكروبات تحت المجهر)

تلعب البكتيريا دورًا مهمًا للغاية على كوكبنا، كونها مشاركًا مهمًا في أي دورة بيولوجية للمواد، وهي أساس وجود كل أشكال الحياة على الأرض. إن معظم المركبات العضوية وغير العضوية تتغير بشكل ملحوظ تحت تأثير البكتيريا. تقف البكتيريا التي ظهرت على كوكبنا منذ أكثر من 3.5 مليار سنة، في المصادر الأصلية للقشرة الحية للكوكب، ولا تزال تقوم بمعالجة المواد العضوية غير الحية والحية وإشراك نتائج عملية التمثيل الغذائي في الدورة البيولوجية. .

(هيكل البكتيريا)

تلعب بكتيريا التربة الرمية دورًا كبيرًا في عملية تكوين التربة، فهي تعالج بقايا الكائنات النباتية والحيوانية وتساعد في تكوين الدبال والدبال، مما يزيد من خصوبتها. إن الدور الأكثر أهمية في عملية زيادة خصوبة التربة تلعبه البكتيريا العقدية المثبتة للنيتروجين، "التي تعيش" على جذور البقوليات، والتي بفضلها يتم إثراء التربة بمركبات النيتروجين القيمة اللازمة لنمو النبات. فهي تلتقط النيتروجين من الهواء، وتربطه وتنتج مركبات في شكل متاح للنباتات.

أهمية البكتيريا في دورة المواد في الطبيعة

تتمتع البكتيريا بصفات صحية ممتازة؛ فهي تزيل الأوساخ الموجودة في مياه الصرف الصحي، وتحلل المواد العضوية، وتحولها إلى مواد غير عضوية غير ضارة. كانت البكتيريا الزرقاء الفريدة، التي نشأت في البحار والمحيطات البكر منذ ملياري عام، قادرة على القيام بعملية التمثيل الضوئي، وزودت البيئة بالأكسجين الجزيئي، وبالتالي شكلت الغلاف الجوي للأرض وأنشأت طبقة الأوزون، التي تحمي كوكبنا من التأثيرات الضارة للأشعة فوق البنفسجية أشعة. تم إنشاء العديد من المعادن على مدى آلاف السنين من خلال تأثير الهواء ودرجة الحرارة والماء والبكتيريا على الكتلة الحيوية.

تعد البكتيريا أكثر الكائنات الحية شيوعًا على وجه الأرض، فهي تحدد الحدود العلوية والسفلية للمحيط الحيوي، وتخترق كل مكان وتتميز بقدرة كبيرة على التحمل. إذا لم تكن هناك بكتيريا، فلن تتم معالجة الحيوانات والنباتات الميتة بشكل أكبر، بل ستتراكم ببساطة بكميات هائلة، وبدونها ستصبح الدورة البيولوجية مستحيلة، ولن تتمكن المواد من العودة إلى الطبيعة مرة أخرى.

تعتبر البكتيريا حلقة مهمة في سلاسل الغذاء الغذائية، فهي تعمل كمحلل، حيث تحلل بقايا الحيوانات والنباتات الميتة، وبالتالي تطهر الأرض. تلعب العديد من البكتيريا دور المتعايشين في جسم الثدييات وتساعدها على تحلل الألياف التي لا تستطيع هضمها. تعد عملية حياة البكتيريا مصدرًا لفيتامين K وفيتامين B، اللذين يلعبان دورًا مهمًا في الأداء الطبيعي للكائنات الحية.

البكتيريا النافعة والضارة

يمكن لعدد كبير من البكتيريا المسببة للأمراض أن تسبب أضرارًا جسيمة لصحة الإنسان والحيوانات الأليفة والنباتات المزروعة، أي التسبب في أمراض معدية مثل الزحار والسل والكوليرا والتهاب الشعب الهوائية وداء البروسيلات والجمرة الخبيثة (الحيوانات) والبكتيريا (النباتات).

هناك بكتيريا تفيد الإنسان وأنشطته الاقتصادية. لقد تعلم الناس استخدام البكتيريا في الإنتاج الصناعي، وإنتاج الأسيتون، والكحول الإيثيلي والبوتيلي، وحمض الأسيتيك، والإنزيمات، والهرمونات، والفيتامينات، والمضادات الحيوية، ومستحضرات البروتين والفيتامينات. تُستخدم القوة التنظيفية للبكتيريا في محطات معالجة المياه، لمعالجة مياه الصرف الصحي وتحويل المواد العضوية إلى مواد غير عضوية غير ضارة. أتاحت التطورات الحديثة في الهندسة الوراثية الحصول على أدوية مثل الأنسولين، والإنترفيرون من بكتيريا الإشريكية القولونية، والأعلاف والبروتين الغذائي من بعض البكتيريا. وفي الزراعة يتم استخدام الأسمدة البكتيرية الخاصة، كما يستخدم المزارعون البكتيريا لمكافحة الأعشاب الضارة والحشرات المختلفة.

(الطبق المفضل للبكتيريا من النعال الهدبية)

تدخل البكتيريا في عملية دباغة الجلود، وتجفيف أوراق التبغ، وبمساعدتها تنتج الحرير والمطاط والكاكاو والقهوة ونقع القنب والكتان ومعادن الترشيح. ويشاركون في عملية تصنيع الأدوية، مثل المضادات الحيوية القوية مثل التتراسيكلين والستربتوميسين. بدون بكتيريا حمض اللاكتيك التي تسبب عملية التخمير، فإن عملية تحضير منتجات الألبان مثل الزبادي، والحليب المخمر، والأسيدوفيلوس، والقشدة الحامضة، والزبدة، والكفير، والزبادي، والجبن القريش أمر مستحيل. وتشارك بكتيريا حمض اللاكتيك أيضًا في عملية تخليل الخيار والمخلل الملفوف والأعلاف.

تستخدم العمليات الميكروبيولوجية على نطاق واسع في مختلف قطاعات الاقتصاد الوطني. تعتمد العديد من العمليات على التفاعلات الأيضية التي تحدث أثناء نمو وتكاثر بعض الكائنات الحية الدقيقة.

بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة ، يتم إنتاج بروتينات العلف والإنزيمات والفيتامينات والأحماض الأمينية والأحماض العضوية وما إلى ذلك.

المجموعات الرئيسية من الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة في صناعة المواد الغذائية هي البكتيريا والخميرة والعفن.

بكتيريا.يتم استخدامها كمنشطات لحمض اللاكتيك وحمض الأسيتيك وحمض البيوتريك وتخمير الأسيتون بوتيل.

تُستخدم بكتيريا حمض اللاكتيك المزروعة في إنتاج حمض اللاكتيك، وفي الخبز، وأحيانًا في إنتاج الكحول. يقومون بتحويل السكر إلى حمض اللاكتيك حسب المعادلة

C6H12O6 ® 2CH3 – CH – COOH + 75 كيلوجول

تشارك بكتيريا حمض اللاكتيك الحقيقية (المتجانسة) وغير الحقيقية (المتجانسة) في إنتاج خبز الجاودار. تشارك المخمرات المتجانسة فقط في تكوين الحمض، بينما تشكل المخمرات المتغايرة، جنبًا إلى جنب مع حمض اللاكتيك، أحماضًا متطايرة (حمض الأسيتيك بشكل أساسي)، والكحول وثاني أكسيد الكربون.

في صناعة الكحول، يتم استخدام تخمير حمض اللاكتيك لتحمض نبتة الخميرة. تؤثر بكتيريا حمض اللاكتيك البرية سلبًا على العمليات التكنولوجية لإنتاج التخمير وتؤدي إلى تدهور جودة المنتج النهائي. حمض اللبنيك الناتج يمنع النشاط الحيوي للكائنات الحية الدقيقة الأجنبية.

يتم استخدام تخمير حمض البيوتريك، الناتج عن بكتيريا حمض البيوتريك، لإنتاج حمض البيوتريك، الذي تستخدم استراته كمواد عطرية.

تقوم بكتيريا حمض الزبد بتحويل السكر إلى حمض الزبد وفقا للمعادلة

C6H12O6 ® CH3CH2CH2COOH + 2CO2 + H2 + س

تستخدم بكتيريا حمض الأسيتيك لإنتاج الخل (محلول حمض الأسيتيك)، لأن فهي قادرة على أكسدة الكحول الإيثيلي إلى حمض الأسيتيك وفقًا للمعادلة

C2H5OH + O2 ® CH3COOH + H2O +487 كيلوجول

تخمر حمض الأسيتيك ضار لإنتاج الكحول، لأنه يؤدي إلى انخفاض إنتاج الكحول، وفي التخمير يسبب تلف البيرة.

خميرة.يتم استخدامها كعوامل تخمير في إنتاج الكحول والبيرة، وفي صناعة النبيذ، وفي إنتاج الخبز كفاس، وفي المخابز.

بالنسبة لإنتاج الغذاء، تعتبر الخمائر مهمة - الفطريات السكرية، التي تشكل الجراثيم، والخميرة غير الكاملة - غير الفطريات السكرية (الفطريات الشبيهة بالخميرة)، والتي لا تشكل الجراثيم. تنقسم عائلة Saccharomyces إلى عدة أجناس. الجنس الأكثر أهمية هو Saccharomyces (saccharomycetes). وينقسم الجنس إلى أنواع، وتسمى الأصناف الفردية من الأنواع بالسباقات. تستخدم كل صناعة سلالات منفصلة من الخميرة. هناك الخمائر المتربة والمتندفة. في الخلايا الشبيهة بالغبار، تكون الخلايا معزولة عن بعضها البعض، بينما في الخلايا الندفية، تلتصق ببعضها البعض وتشكل رقائق وتستقر بسرعة.

تنتمي الخميرة المزروعة إلى عائلة Saccharomyces S. cerevisiae. درجة الحرارة المثلى لتكاثر الخميرة هي 25-30 درجة مئوية، والحد الأدنى لدرجة الحرارة حوالي 2-3 درجة مئوية. عند درجة حرارة 40 درجة مئوية، يتوقف النمو، وتموت الخميرة، وعند درجات حرارة منخفضة، يتوقف التكاثر.

هناك خمائر ذات تخمير علوي وخمائر ذات تخمير سفلي.

من الخمائر المزروعة، تشمل الخمائر ذات التخمير السفلي معظم خمائر النبيذ والبيرة، وتشمل الخمائر ذات التخمير العلوي الكحول والمخبوزات وبعض أجناس خمائر البيرة.

كما هو معروف، في عملية التخمير الكحولي، يتم تشكيل منتجين رئيسيين من الجلوكوز - الإيثانول وثاني أكسيد الكربون، وكذلك المنتجات الثانوية المتوسطة: الجلسرين، السكسينيك، الخليك والبيروفيك، الأسيتالديهيد، 2،3 بوتيلين جليكول، الأسيتوين والإيثرات وزيوت الوقود (الأيزواميل والأيزوبروبيل والبوتيل والكحوليات الأخرى).

يحدث تخمير السكريات الفردية في تسلسل معين، يحدده معدل انتشارها في خلية الخميرة. يتم تخمير الجلوكوز والفركتوز بسرعة أكبر بواسطة الخميرة. السكروز، على هذا النحو، يختفي (يعكس) في الوسط في بداية التخمير تحت تأثير إنزيم الخميرة ب - فركتوفيورانوزيداز، مع تكوين الجلوكوز والفركتوز، والذي تستخدمه الخلية بسهولة. عندما لا يتبقى الجلوكوز والفركتوز في الوسط، تستهلك الخميرة المالتوز.

الخميرة لديها القدرة على تخمير تركيزات عالية جدًا من السكر - تصل إلى 60%، كما أنها تتحمل تركيزات عالية من الكحول - تصل إلى 14-16 حجمًا. %.

في وجود الأكسجين يتوقف التخمر الكحولي وتستقبل الخميرة الطاقة من خلال تنفس الأكسجين:

C6H12O6 + 6O2 ® 6CO2 + 6H2O + 2824 كيلوجول

نظرًا لأن العملية غنية بالطاقة أكثر من عملية التخمير (118 كيلوجول)، فإن الخميرة تنفق السكر بشكل اقتصادي أكثر. ويسمى وقف التخمر تحت تأثير الأكسجين الجوي بتأثير باستور.

في إنتاج الكحول، يتم استخدام أنواع الخميرة S. cerevisiae، التي تتمتع بأعلى طاقة تخمير، وتنتج أقصى قدر من الكحول وتتخمر السكريات الأحادية والثنائية، بالإضافة إلى بعض الدكسترين.

في خميرة الخباز، يتم تقدير السلالات سريعة النمو ذات قوة الرفع الجيدة واستقرار التخزين.

في عملية التخمير، يتم استخدام الخميرة المخمرة في القاع، والتي تتكيف مع درجات حرارة منخفضة نسبيًا. يجب أن تكون نظيفة ميكروبيولوجيًا، ولديها القدرة على تكوين كتل، وتستقر بسرعة في قاع جهاز التخمير. درجة حرارة التخمير 6-8 درجة مئوية.

في صناعة النبيذ، يتم تقدير الخميرة لأنها تتكاثر بسرعة، ولديها القدرة على قمع أنواع أخرى من الخميرة والكائنات الحية الدقيقة وإعطاء النبيذ باقة مناسبة. تنتمي الخميرة المستخدمة في صناعة النبيذ إلى النوع S. vini وهي تخمر بقوة الجلوكوز والفركتوز والسكروز والمالتوز. في صناعة النبيذ، يتم عزل جميع ثقافات الخميرة المنتجة تقريبًا عن النبيذ الصغير في مناطق مختلفة.

الزيجوميتيس– العفن، فهو يلعب دوراً مهماً كمنتج للإنزيمات. تنتج الفطريات من جنس Aspergillus إنزيمات الأميلوليك والتحلل وغيرها من الإنزيمات التي تستخدم في صناعة الكحول بدلاً من الشعير لسكر النشا، وفي التخمير عند استبدال الشعير جزئيًا بمواد خام غير مملوءة، وما إلى ذلك.

في إنتاج حامض الستريك، A. niger هو العامل المسبب لتخمر حامض الستريك، وتحويل السكر إلى حامض الستريك.

تلعب الكائنات الحية الدقيقة دورًا مزدوجًا في صناعة الأغذية. من ناحية، هذه الكائنات الحية الدقيقة الثقافية، من ناحية أخرى، تدخل العدوى في إنتاج الغذاء، أي. الكائنات الحية الدقيقة الأجنبية (البرية). الكائنات الحية الدقيقة البرية شائعة في الطبيعة (في التوت والفواكه والهواء والماء والتربة) وتدخل الإنتاج من البيئة.

للحفاظ على الظروف الصحية والصحية المناسبة في المؤسسات الغذائية، فإن التطهير هو وسيلة فعالة لتدمير وقمع تطور الكائنات الحية الدقيقة الأجنبية.

إقرأ أيضاً:

ثانيا. متطلبات السلامة المهنية لتنظيم العمل (عمليات الإنتاج) في استخراج وتصنيع الأسماك والأطعمة البحرية
الموضوع: تكنولوجيا المعلومات (تكنولوجيا المعلومات)
خامساً: المنافسة بين الواردات والإنتاج المحلي
الإنتاج الآلي.
الجزء النشط من الأصول الثابتة
تحليل استخدام معدات الإنتاج.
تحليل استغلال الطاقة الإنتاجية.
تحليل المؤشرات الاقتصادية الرئيسية للصناعات التحويلية
تحليل الإنتاج والنشاط الاقتصادي لمنظمة زراعية
تحليل احتياطيات الإنتاج لشركة Kursk OJSC "Pribor"

إقرأ أيضاً:

أهمية البكتيريا في حياتنا. اكتشاف البنسلين وتطور الطب. نتائج استخدام المضادات الحيوية في النباتات والحيوانات. ما هي البروبيوتيك، مبدأ عملها على جسم الناس والحيوانات والنباتات ومزايا الاستخدام.

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

تطبيق الكائنات الحية الدقيقة في الطب والزراعة. فوائد البروبيوتيك

رودنيكوفا إينا

مقدمة

لقد عمل الناس كأخصائيين في مجال التكنولوجيا الحيوية لآلاف السنين: فقد قاموا بخبز الخبز والبيرة المخمرة والجبن ومنتجات حمض اللاكتيك الأخرى باستخدام الكائنات الحية الدقيقة المختلفة ودون حتى معرفة وجودها.

في الواقع، ظهر مصطلح "التكنولوجيا الحيوية" نفسه في لغتنا منذ وقت ليس ببعيد، وبدلا من ذلك، تم استخدام الكلمات "علم الأحياء الدقيقة الصناعية"، "الكيمياء الحيوية التقنية"، وما إلى ذلك. ربما كانت أقدم عملية تكنولوجية حيوية هي التخمير. ويدعم هذا وصفًا لعملية صنع البيرة التي تم اكتشافها في عام 1981.

أثناء التنقيبات في بابل على لوح يعود تاريخه إلى الألف السادس قبل الميلاد تقريبًا. ه. في الألفية الثالثة قبل الميلاد. ه. أنتج السومريون ما يصل إلى عشرين نوعًا من البيرة. لا تقل عمليات التكنولوجيا الحيوية القديمة عن صناعة النبيذ وخبز الخبز وإنتاج منتجات حمض اللاكتيك.

مما سبق نرى أن حياة الإنسان ظلت لفترة طويلة مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالكائنات الحية الدقيقة. وإذا نجح الناس، وإن كان ذلك دون وعي، في "التعاون" مع البكتيريا لسنوات عديدة، فسيكون من المنطقي طرح السؤال: لماذا نحتاج بالضبط إلى توسيع معرفتنا في هذا المجال؟

بعد كل شيء، يبدو أن كل شيء على ما يرام، ونحن نعرف كيفية خبز الخبز والبيرة المشروب، وصنع النبيذ والكفير، ماذا نحتاج؟ لماذا نحتاج للتكنولوجيا الحيوية؟ يمكن العثور على بعض الإجابات في هذا المقال.

الطب والبكتيريا

على مر التاريخ البشري (حتى بداية القرن العشرين)، كان لدى الأسر العديد من الأطفال بسبب...

وفي كثير من الأحيان، لا يعيش الأطفال حتى سن البلوغ، بل يموتون بسبب العديد من الأمراض، حتى بسبب الالتهاب الرئوي، الذي يمكن علاجه بسهولة في عصرنا، ناهيك عن الأمراض الخطيرة مثل الكوليرا والغرغرينا والطاعون. كل هذه الأمراض تسببها الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض وكانت تعتبر غير قابلة للشفاء، ولكن أخيرًا، أدرك علماء الطب أن البكتيريا الأخرى، أو المستخلصات من إنزيماتها، يمكنها التغلب على البكتيريا "الشريرة".

كان ألكسندر فليمنج أول من لاحظ ذلك باستخدام مثال القالب الأولي.

اتضح أن بعض أنواع البكتيريا تتوافق جيدًا مع العفن، لكن العقديات والمكورات العنقودية لم تتطور في وجود العفن.

وقد أظهرت العديد من التجارب السابقة على تكاثر البكتيريا الضارة أن بعضها قادر على تدمير البعض الآخر ولا يسمح بتطوره في البيئة العامة. كانت هذه الظاهرة تسمى "المضادة الحيوية" من الكلمة اليونانية "anti" - ضد و "bios" - الحياة. أثناء عمله على إيجاد عامل فعال مضاد للميكروبات، كان فليمنج يدرك ذلك جيدًا. لم يكن لديه أدنى شك في أنه واجه ظاهرة التضاد الحيوي على الكوب الذي يحتوي على القالب الغامض. بدأ بفحص القالب بعناية.

وبعد مرور بعض الوقت، تمكن حتى من عزل مادة مضادة للميكروبات من العفن. نظرًا لأن القالب الذي كان يتعامل معه كان يحمل اسم النوع اللاتيني Penicilium notatum، فقد أطلق على المادة الناتجة اسم البنسلين.

وهكذا، في عام 1929، في مختبر سانت لويس بلندن. أنجبت مريم البنسلين المعروف.

وأظهرت الاختبارات الأولية للمادة على حيوانات التجارب أنه حتى عند حقنها في الدم فإنها لا تسبب ضررا، وفي الوقت نفسه في المحاليل الضعيفة فإنها تقمع تماما العقديات والمكورات العنقودية.

دور الكائنات الحية الدقيقة في تكنولوجيا إنتاج الغذاء

كان مساعد فليمينغ، الدكتور ستيوارت جرادوك، الذي أصيب بالتهاب قيحي في ما يسمى بتجويف الفك العلوي، أول شخص قرر تناول مستخلص البنسلين.

وتم حقن كمية صغيرة من مستخلص العفن في تجويفه، وخلال ثلاث ساعات كان من الواضح أن صحته تحسنت بشكل ملحوظ.

وهكذا بدأ عصر المضادات الحيوية التي أنقذت حياة الملايين في زمن السلم وفي زمن الحرب، حيث مات الجرحى ليس من شدة جروحهم، بل من الالتهابات المرتبطة بها. وفي وقت لاحق، تم تطوير مضادات حيوية جديدة تعتمد على البنسلين وطرق إنتاجها للاستخدام على نطاق واسع.

التكنولوجيا الحيوية والزراعة

وكانت نتيجة الاختراق في الطب الارتفاع الديموغرافي السريع.

زاد عدد السكان بشكل حاد، مما يعني الحاجة إلى المزيد من الغذاء، وبسبب تدهور البيئة بسبب التجارب النووية والتطور الصناعي واستنزاف دبال الأراضي المزروعة، ظهرت العديد من أمراض النباتات والماشية.

في البداية، عالج الناس الحيوانات والنباتات بالمضادات الحيوية، وقد أدى ذلك إلى نتائج.

دعونا ننظر في هذه النتائج. نعم، إذا قمت بمعالجة الخضروات والفواكه والأعشاب وما إلى ذلك خلال موسم النمو بمبيدات الفطريات القوية، فسوف يساعد ذلك في قمع تطور بعض مسببات الأمراض (ليس كلها وليس بالكامل)، ولكن أولاً، يؤدي ذلك إلى تراكم السموم و السموم الموجودة في الفاكهة، مما يعني انخفاض الصفات المفيدة للجنين، وثانيًا، تطور الميكروبات الضارة مناعة سريعة ضد المواد التي تسممها ويجب إجراء العلاجات اللاحقة باستخدام مضادات حيوية أقوى بشكل متزايد.

وتلاحظ نفس الظاهرة في عالم الحيوان، وللأسف، في البشر.

بالإضافة إلى ذلك، في جسم الحيوانات ذوات الدم الحار، تسبب المضادات الحيوية عددًا من العواقب السلبية، مثل دسباقتريوز، وتشوهات الجنين عند النساء الحوامل، وما إلى ذلك.

كيف تكون؟ الطبيعة نفسها تجيب على هذا السؤال! وهذا الجواب هو البروبيوتيك!

تعمل المعاهد الرائدة في مجال التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية منذ فترة طويلة على تطوير كائنات حية دقيقة جديدة واختيارية تتمتع بمرونة مذهلة وقدرة على "الفوز" في المعركة ضد الميكروبات الأخرى.

تُستخدم سلالات النخبة هذه مثل "Bacillus Subtilis" و"Licheniformis" على نطاق واسع لعلاج الأشخاص والحيوانات والنباتات بشكل فعال وآمن تمامًا.

كيف يكون هذا ممكنا؟ وإليك الطريقة: يحتوي جسم الأشخاص والحيوانات بالضرورة على العديد من البكتيريا الأساسية. يشاركون في عمليات الهضم وتكوين الإنزيمات ويشكلون ما يقرب من 70٪ من جهاز المناعة البشري. إذا حدث لأي سبب من الأسباب (تناول المضادات الحيوية، وسوء التغذية) انتهاك التوازن البكتيري لشخص ما، فهو غير محمي من الميكروبات الضارة الجديدة وفي 95٪ من الحالات سوف يمرض مرة أخرى.

الأمر نفسه ينطبق على الحيوانات. وسلالات النخبة، عندما تدخل الجسم، تبدأ في التكاثر وتدمير النباتات المسببة للأمراض، لأن سبق ذكرها أعلاه، لديهم حيوية أكبر. وبالتالي، بمساعدة سلالات الكائنات الحية الدقيقة النخبة، من الممكن الحفاظ على صحة الكائن الحي الكلي بدون مضادات حيوية وفي انسجام مع الطبيعة، لأن هذه السلالات بحد ذاتها، في الجسم، لا تجلب سوى فائدة ولا ضرر.

وهي أفضل من المضادات الحيوية أيضًا لأنها:

إن استجابة العالم المصغر لإدخال المضادات الحيوية الفائقة في ممارسة الأعمال التجارية واضحة وتنبع من المواد التجريبية الموجودة بالفعل تحت تصرف العلماء - ولادة ميكروب فائق.

إن الميكروبات عبارة عن آلات بيولوجية مثالية ذاتية التطور والتعلم الذاتي، قادرة على أن تتذكر في ذاكرتها الجينية الآليات التي أنشأتها لحمايتها من الآثار الضارة للمضادات الحيوية ونقل المعلومات إلى نسلها.

البكتيريا هي نوع من "المفاعل الحيوي" الذي يتم فيه إنتاج الإنزيمات والأحماض الأمينية والفيتامينات والبكتيريا، والتي تعمل، مثل المضادات الحيوية، على تحييد مسببات الأمراض.

ومع ذلك، لا يوجد أي إدمان عليها أو آثار جانبية نموذجية عند استخدام المضادات الحيوية الكيميائية. على العكس من ذلك، فهي قادرة على تطهير جدران الأمعاء، وزيادة نفاذية العناصر الغذائية الأساسية، واستعادة التوازن البيولوجي للميكروبات المعوية وتحفيز الجهاز المناعي بأكمله.

استفاد العلماء من الطريقة الطبيعية للطبيعة للحفاظ على صحة الكائنات الحية الكبيرة، وهي عزل البكتيريا من البيئة الطبيعية - النباتات الرمامية، التي لها خاصية قمع نمو وتطور البكتيريا المسببة للأمراض، بما في ذلك في الجهاز الهضمي الدافئ. حيوانات ذات دماء.

لقد خلقت ملايين السنين من تطور الحياة على هذا الكوكب آليات رائعة ومثالية لقمع البكتيريا المسببة للأمراض بواسطة البكتيريا غير المسببة للأمراض، مما لا شك فيه في نجاح هذا النهج.

تفوز البكتيريا الدقيقة غير المسببة للأمراض بالمنافسة في الأغلبية بلا منازع من الحالات، وإذا لم يكن الأمر كذلك، فلن نكون على كوكبنا اليوم.

وبناءً على ما سبق، حاول العلماء الذين ينتجون الأسمدة ومبيدات الفطريات للاستخدام الزراعي أيضًا الانتقال من النظرة الكيميائية إلى النظرة البيولوجية.

ولم تكن النتائج بطيئة في إظهار نفسها! اتضح أن نفس العصوية الرقيقة تحارب بنجاح ما يصل إلى سبعين نوعًا من مسببات الأمراض التي تسبب أمراضًا لمحاصيل الحدائق مثل التقرح البكتيري والذبول الفيوزاريوم والعفن الجذري والقاعدي وما إلى ذلك ، والتي كانت تعتبر في السابق أمراضًا نباتية غير قابلة للشفاء ولا يمكن علاجها لا يمكن لمبيدات الفطريات التعامل معها!

بالإضافة إلى ذلك، فإن هذه البكتيريا لها تأثير إيجابي واضح على موسم نمو النبات: يتم تقليل فترة امتلاء الثمار ونضجها، وزيادة الصفات المفيدة للثمرة، وتقليل محتوى النترات فيها، وما إلى ذلك.

المواد السامة والأهم من ذلك أن الحاجة إلى الأسمدة المعدنية تقل بشكل كبير!

إن المستحضرات التي تحتوي على سلالات من البكتيريا النخبة تحتل بالفعل المركز الأول في المعارض الروسية والدولية، فهي تفوز بالميداليات لفعاليتها وملاءمتها للبيئة. لقد بدأ المنتجون الزراعيون الصغار والكبار بالفعل في استخدامها بنشاط، وأصبحت مبيدات الفطريات والمضادات الحيوية شيئًا من الماضي تدريجيًا.

منتجات شركة Bio-Ban هي مستحضرات "Flora-S" و"Fitop-Flora-S" التي تقدم أسمدة جافة من الخث الدبالي تحتوي على أحماض الدبالية المركزة (والدبال المشبع هو مفتاح الحصاد الممتاز) وسلالة من البكتيريا "العصوية الرقيقة" لمكافحة الأمراض. بفضل هذه الأدوية، يمكنك استعادة الأراضي المستنفدة بسرعة، وزيادة إنتاجية الأرض، وحماية محاصيلك من الأمراض، والأهم من ذلك، أنه من الممكن الحصول على حصاد ممتاز في المناطق الزراعية المحفوفة بالمخاطر!

أعتقد أن الحجج المذكورة أعلاه كافية لتقييم فوائد البروبيوتيك وفهم سبب ادعاء العلماء أن القرن العشرين هو قرن المضادات الحيوية، والقرن الحادي والعشرون هو قرن البروبيوتيك!

وثائق مماثلة

اختيار الكائنات الحية الدقيقة

مفهوم وأهمية الاختيار باعتباره علم إنشاء سلالات جديدة وتحسين الموجودة من الحيوانات والأصناف النباتية وسلالات الكائنات الحية الدقيقة.

تقييم دور وأهمية الكائنات الحية الدقيقة في المحيط الحيوي، وخصائص استخدامها. أشكال بكتيريا حمض اللاكتيك.

تمت إضافة العرض بتاريخ 17/03/2015

بيولوجيا الحيوان

أهمية العناكب والحشرات في الطب والزراعة ومكافحة الآفات. معايير تقسيم الفقاريات إلى فقر الدم والسلى. دورة حياة البلازموديوم الملاريا.

تمت إضافة الاختبار في 12/05/2009

الكائنات المعدلة وراثيا. مبادئ الحصول والتطبيق

الطرق الرئيسية للحصول على النباتات والحيوانات المعدلة وراثيا. الكائنات الحية الدقيقة المعدلة وراثيا في الطب والصناعة الكيميائية والزراعة.

الآثار الضارة للكائنات المعدلة وراثيا: السمية والحساسية والأورام.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 11/11/2014

طرق تربية الحيوانات والكائنات الحية الدقيقة

الاختلافات بين الحيوانات والنباتات.

ميزات اختيار الحيوانات للتربية. ما هو التهجين وتصنيفه. الأصناف الحديثة من اختيار الحيوانات. مجالات استخدام الكائنات الحية الدقيقة وخصائصها المفيدة وطرق وميزات الاختيار.

تمت إضافة العرض في 26/05/2010

تصنيف الكائنات الحية الدقيقة. أساسيات مورفولوجيا البكتيريا

دراسة الموضوع والمهام الرئيسية وتاريخ تطور علم الأحياء الدقيقة الطبية.

منهجي وتصنيف الكائنات الحية الدقيقة. أساسيات مورفولوجيا البكتيريا. دراسة السمات الهيكلية للخلية البكتيرية. أهمية الكائنات الحية الدقيقة في حياة الإنسان.

محاضرة، أضيفت في 10/12/2013

خصائص الكائنات الحية الدقيقة التي تحتوي على حمض اللاكتيك والبكتريا المشقوقة وبكتيريا حمض البروبيونيك المستخدمة في إنتاج الآيس كريم الحيوي

البروبيوتيك هي بكتيريا غير مسببة للأمراض للإنسان ولها نشاط معادٍ ضد الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض.

مقدمة لخصائص العصيات اللبنية بروبيوتيك. تحليل منتجات الحليب المتخمر مع خصائص البروبيوتيك.

الملخص، تمت إضافته في 17/04/2017

العقيدة الحديثة لأصل الكائنات الحية الدقيقة

فرضيات حول أصل الحياة على الأرض.

دراسة النشاط الكيميائي الحيوي للكائنات الحية الدقيقة ودورها في الطبيعة والحياة البشرية والحيوانية في أعمال إل. باستور. الدراسات الوراثية للبكتيريا والفيروسات وتباينها المظهري والوراثي.

الملخص، تمت إضافته في 26/12/2013

تحسين خصائص المستهلك للمستحضرات بروبيوتيك

تأثير البروبيوتيك على صحة الإنسان.

خصائص منشطة ومضادة للطفرات لبكتيريا حمض البروبيونيك. تأثير اليود على الخواص البيوكيميائية للبكتيريا بروبيوتيك. الخصائص النوعية للمستحضرات المعالجة باليود والمعايير البيوكيميائية.

تمت إضافة المقالة في 24/08/2013

الهندسة الحيوية – استخدام الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات والنباتات والحيوانات المعدلة وراثيا في التخليق الصناعي

إنتاج منتجات التخليق الميكروبي للمرحلتين الأولى والثانية والأحماض الأمينية والأحماض العضوية والفيتامينات.

إنتاج المضادات الحيوية على نطاق واسع. إنتاج الكحولات والبوليولات. الأنواع الرئيسية للعمليات الحيوية. الهندسة الأيضية للنباتات.

تمت إضافة الدورة التدريبية في 22/12/2013

استخدام الكائنات الحية الدقيقة المفيدة

دور الكائنات الحية الدقيقة في الطبيعة والزراعة.

تمت إضافة الاختبار في 27/09/2009

صناعة الميكروبيولوجية،إنتاج أي منتج باستخدام الكائنات الحية الدقيقة. تسمى العملية التي تقوم بها الكائنات الحية الدقيقة بالتخمر؛ تسمى الحاوية التي يتدفق فيها المخمر (أو المفاعل الحيوي).

لقد استخدم البشر العمليات التي تنطوي على البكتيريا والخمائر والعفن منذ مئات السنين لإنتاج الأطعمة والمشروبات ومعالجة المنسوجات والجلود، لكن مشاركة الكائنات الحية الدقيقة في هذه العمليات لم تظهر بوضوح إلا في منتصف القرن التاسع عشر.

في القرن 20th وقد سخرت الصناعة تنوع القدرات الحيوية الرائعة للكائنات الحية الدقيقة، ويحتل التخمير الآن مكانة مركزية في التكنولوجيا الحيوية. وبمساعدتها، يتم الحصول على مجموعة متنوعة من المواد الكيميائية والأدوية عالية النقاء، ويتم تصنيع البيرة والنبيذ والأطعمة المخمرة.

وفي جميع الأحوال تنقسم عملية التخمير إلى ست مراحل رئيسية.

خلق بيئة.أولا وقبل كل شيء، من الضروري اختيار وسيلة الثقافة المناسبة. تحتاج الكائنات الحية الدقيقة إلى مصادر الكربون العضوي، ومصدر مناسب للنيتروجين والمعادن المختلفة لتنمو. عند إنتاج المشروبات الكحولية، يجب أن يحتوي الوسيط على الشعير المملح أو الفاكهة أو ثفل التوت.

على سبيل المثال، عادة ما يتم صنع البيرة من نبتة الشعير، وعادة ما يتم صنع النبيذ من عصير العنب. بالإضافة إلى الماء وربما بعض المواد المضافة، تشكل هذه المستخلصات وسط النمو.

إن بيئات إنتاج المواد الكيميائية والأدوية أكثر تعقيدا بكثير. في أغلب الأحيان، يتم استخدام السكريات والكربوهيدرات الأخرى كمصدر للكربون، ولكن في كثير من الأحيان يتم استخدام الزيوت والدهون، وأحيانًا الهيدروكربونات.

مصدر النيتروجين عادة هو الأمونيا وأملاح الأمونيوم، بالإضافة إلى المنتجات المختلفة ذات الأصل النباتي أو الحيواني: وجبة فول الصويا، وفول الصويا، ووجبة بذرة القطن، ووجبة الفول السوداني، ومنتجات نشا الذرة الثانوية، ونفايات المسلخ، ووجبة السمك، ومستخلص الخميرة. إن صياغة وسائط النمو وتحسينها هي عملية معقدة للغاية، كما أن وصفات الوسائط الصناعية هي سر يخضع لحراسة شديدة.

تعقيم.يجب تعقيم الوسط لتدمير جميع الكائنات الحية الدقيقة الملوثة. يتم أيضًا تعقيم جهاز التخمير نفسه والمعدات المساعدة. هناك طريقتان للتعقيم: الحقن المباشر للبخار الساخن والتسخين باستخدام مبادل حراري.

تعتمد درجة العقم المطلوبة على طبيعة عملية التخمير.

المجموعات الرئيسية من الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة في صناعة الأغذية

يجب أن يكون الحد الأقصى عند تلقي الأدوية والمواد الكيميائية. متطلبات العقم في إنتاج المشروبات الكحولية أقل صرامة.

ويقال إن عمليات التخمير هذه "محمية" لأن الظروف التي تنشأ في البيئة تسمح لكائنات دقيقة معينة فقط بالنمو فيها. على سبيل المثال، في إنتاج البيرة، يتم ببساطة غلي وسط النمو بدلاً من تعقيمه؛ يستخدم المخمر أيضًا نظيفًا ولكن ليس معقمًا.

تلقي الثقافة.قبل البدء في عملية التخمير، من الضروري الحصول على ثقافة نقية وعالية الإنتاجية. يتم تخزين المزارع النقية للكائنات الحية الدقيقة بكميات صغيرة جدًا وفي ظل ظروف تضمن قدرتها على البقاء وإنتاجيتها؛ ويتم تحقيق ذلك عادة عن طريق التخزين في درجات حرارة منخفضة.

يمكن أن يحتوي جهاز التخمير على عدة مئات الآلاف من اللترات من وسط الاستزراع، وتبدأ العملية بإدخال مستنبت (لقاح) فيه، مما يشكل 1-10٪ من الحجم الذي سيتم فيه التخمير. وبالتالي، ينبغي زراعة المزرعة الأولية على مراحل (مع مزارع فرعية) حتى يتم الوصول إلى مستوى من الكتلة الحيوية الميكروبية يكفي لحدوث العملية الميكروبيولوجية بالإنتاجية المطلوبة.

من الضروري للغاية الحفاظ على نقاء الثقافة طوال هذا الوقت، ومنع تلوثها بالكائنات الحية الدقيقة الأجنبية.

لا يمكن الحفاظ على الظروف المعقمة إلا من خلال التحكم الميكروبيولوجي والكيميائي التكنولوجي الدقيق.

النمو في جهاز تخمير صناعي (مفاعل حيوي).يجب أن تنمو الكائنات الحية الدقيقة الصناعية في جهاز التخمير في ظل الظروف المثالية لتكوين المنتج المطلوب.

يتم التحكم في هذه الشروط بشكل صارم للتأكد من أنها تسمح بالنمو الميكروبي وتخليق المنتج. يجب أن يسمح لك تصميم جهاز التخمير بتنظيم ظروف النمو - درجة الحرارة الثابتة، ودرجة الحموضة (الحموضة أو القلوية) وتركيز الأكسجين المذاب في الوسط.

جهاز التخمير التقليدي عبارة عن خزان أسطواني مغلق يتم فيه خلط الوسط والكائنات الحية الدقيقة ميكانيكيًا.

يتم ضخ الهواء، المشبع أحيانًا بالأكسجين، عبر الوسط. يتم التحكم في درجة الحرارة باستخدام الماء أو البخار الذي يمر عبر أنابيب المبادل الحراري. يتم استخدام جهاز التخمير المقلب هذا عندما تتطلب عملية التخمير الكثير من الأكسجين. ومن ناحية أخرى، يتم تشكيل بعض المنتجات في ظل ظروف خالية من الأكسجين، وفي هذه الحالات، يتم استخدام أدوات تخمير ذات تصميم مختلف. وبالتالي، يتم تخمير البيرة بتركيزات منخفضة جدًا من الأكسجين المذاب، ولا يتم تهوية أو تحريك محتويات المفاعل الحيوي.

لا يزال بعض مصنعي البيرة يستخدمون الحاويات المفتوحة بشكل تقليدي، ولكن في معظم الحالات يتم تنفيذ العملية في حاويات أسطوانية مغلقة وغير مهواة تتجه نحو الأسفل، مما يسمح للخميرة بالاستقرار.

يعتمد إنتاج الخل على أكسدة الكحول إلى حمض الأسيتيك بواسطة البكتيريا.

الخلالة. تتم عملية التخمير في حاويات تسمى الخلات ذات تهوية مكثفة. يتم امتصاص الهواء والوسط بواسطة خلاط دوار ويتم إمدادهما بجدران جهاز التخمير.

عزل وتنقية المنتجات.عند الانتهاء من التخمير، يحتوي المرق على كائنات حية دقيقة، ومكونات غذائية غير مستخدمة للوسط، ومخلفات مختلفة من الكائنات الحية الدقيقة، والمنتج المطلوب إنتاجه على نطاق صناعي. لذلك يتم تنقية هذا المنتج من مكونات المرق الأخرى.

عند إنتاج المشروبات الكحولية (النبيذ والبيرة)، يكفي ببساطة فصل الخميرة عن طريق الترشيح وإحضار المرشح إلى حالته. ومع ذلك، يتم استخراج المواد الكيميائية الفردية الناتجة عن التخمير من المرق المعقد.

على الرغم من أن الكائنات الحية الدقيقة الصناعية يتم اختيارها خصيصًا لخصائصها الوراثية بحيث يتم تعظيم إنتاج المنتج المرغوب من عملية التمثيل الغذائي (بالمعنى البيولوجي)، إلا أن تركيزها لا يزال صغيرًا مقارنة بما يتم تحقيقه في الإنتاج المعتمد على التخليق الكيميائي.

ولذلك، فمن الضروري اللجوء إلى أساليب العزل المعقدة - استخراج المذيبات، واللوني والترشيح الفائق. إعادة التدوير والتخلص من مخلفات التخمير.أي عمليات ميكروبيولوجية صناعية تولد النفايات: المرق (السائل المتبقي بعد استخراج منتج الإنتاج)؛ خلايا الكائنات الحية الدقيقة المستخدمة. المياه القذرة المستخدمة لغسل التركيب؛ المياه المستخدمة للتبريد. المياه التي تحتوي على كميات ضئيلة من المذيبات العضوية والأحماض والقلويات.

تحتوي النفايات السائلة على العديد من المركبات العضوية؛ وإذا تم تصريفها في الأنهار، فإنها ستحفز النمو المكثف للنباتات الميكروبية الطبيعية، الأمر الذي سيؤدي إلى استنفاد الأكسجين في مياه النهر وخلق ظروف لاهوائية. ولذلك تخضع النفايات للمعالجة البيولوجية لتقليل محتوى الكربون العضوي قبل التخلص منها. يمكن تقسيم العمليات الميكروبيولوجية الصناعية إلى 5 مجموعات رئيسية: 1) زراعة الكتلة الحيوية الميكروبية؛ 2) الحصول على المنتجات الأيضية للكائنات الحية الدقيقة. 3) الحصول على الانزيمات ذات الأصل الميكروبي. 4) الحصول على المنتجات المؤتلفة؛ 5) التحول الحيوي للمواد.

الكتلة الحيوية الميكروبية.يمكن للخلايا الميكروبية نفسها أن تكون بمثابة المنتج النهائي لعملية التصنيع. على المستوى الصناعي، يتم إنتاج نوعين رئيسيين من الكائنات الحية الدقيقة: الخميرة اللازمة للخبز، والكائنات الحية الدقيقة وحيدة الخلية، المستخدمة كمصدر للبروتينات التي يمكن إضافتها إلى طعام الإنسان والحيوان.

تمت زراعة خميرة الخباز بكميات كبيرة منذ أوائل القرن العشرين. وتم استخدامه كمنتج غذائي في ألمانيا خلال الحرب العالمية الأولى.

ومع ذلك، فإن تكنولوجيا إنتاج الكتلة الحيوية الميكروبية كمصدر للبروتينات الغذائية لم يتم تطويرها إلا في أوائل الستينيات. وقد لفت عدد من الشركات الأوروبية الانتباه إلى إمكانية تنمية الميكروبات على ركيزة مثل الهيدروكربونات للحصول على ما يسمى ب.

بروتين الكائنات وحيدة الخلية (SOO). وكان الانتصار التكنولوجي هو إنتاج منتج يضاف إلى علف الماشية، ويتكون من الكتلة الحيوية الميكروبية المجففة المزروعة في الميثانول.

تمت العملية بشكل مستمر في جهاز تخمير بحجم عمل يبلغ 1.5 مليون لتر

ومع ذلك، وبسبب ارتفاع أسعار النفط ومنتجاته، أصبح هذا المشروع غير مربح اقتصاديًا، مما أفسح المجال لإنتاج فول الصويا ووجبة السمك. بحلول نهاية الثمانينات، تم تفكيك مصانع إنتاج النفايات النشطة بيولوجيا، مما وضع حدا لفترة سريعة ولكن قصيرة من تطور هذا الفرع من الصناعة الميكروبيولوجية. وتبين أن عملية أخرى كانت واعدة أكثر - وهي الحصول على الكتلة الحيوية الفطرية والبروتين الفطري البروتيني باستخدام الكربوهيدرات كركيزة.

المنتجات الأيضية.بعد إضافة الثقافة إلى وسط المغذيات، يتم ملاحظة مرحلة متأخرة عندما لا يحدث نمو واضح للكائنات الحية الدقيقة؛ ويمكن اعتبار هذه الفترة فترة التكيف. ثم يزداد معدل النمو تدريجيًا، ليصل إلى قيمة قصوى ثابتة للظروف المحددة؛ تسمى هذه الفترة من النمو الأقصى بالمرحلة الأسية أو اللوغاريتمية.

تدريجيا يتباطأ النمو، وما يسمى مرحلة ثابتة. ثم يتناقص عدد الخلايا القابلة للحياة ويتوقف النمو.

باتباع الحركية الموصوفة أعلاه، يمكن مراقبة تكوين المستقلبات في مراحل مختلفة.

في المرحلة اللوغاريتمية، يتم تشكيل المنتجات الحيوية لنمو الكائنات الحية الدقيقة: الأحماض الأمينية، النيوكليوتيدات، البروتينات، الأحماض النووية، الكربوهيدرات، الخ. يطلق عليهم المستقلبات الأولية.

العديد من المستقلبات الأولية لها قيمة كبيرة. وبالتالي، يتم تضمين حمض الجلوتاميك (على وجه التحديد، ملح الصوديوم) في العديد من الأطعمة؛ يستخدم اللايسين كمضاف غذائي. الفينيل ألانين هو مقدمة لبديل السكر الأسبارتام.

يتم تصنيع المستقلبات الأولية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الطبيعية بكميات ضرورية فقط لتلبية احتياجاتها. لذلك، فإن مهمة علماء الأحياء الدقيقة الصناعية هي إنشاء أشكال متحولة من الكائنات الحية الدقيقة - منتجة فائقة للمواد المقابلة.

لقد تم إحراز تقدم كبير في هذا المجال: على سبيل المثال، كان من الممكن الحصول على الكائنات الحية الدقيقة التي تصنع الأحماض الأمينية حتى تركيز 100 جم / لتر (للمقارنة، تتراكم الكائنات البرية الأحماض الأمينية بكميات محسوبة بالملليجرام).

في مرحلة تباطؤ النمو وفي المرحلة الثابتة تقوم بعض الكائنات الحية الدقيقة بتصنيع مواد لا تتشكل في المرحلة اللوغاريتمية ولا تلعب دوراً واضحاً في عملية التمثيل الغذائي. وتسمى هذه المواد المستقلبات الثانوية. يتم تصنيعها ليس عن طريق جميع الكائنات الحية الدقيقة، ولكن بشكل رئيسي عن طريق البكتيريا الخيطية والفطريات والبكتيريا المكونة للجراثيم. وبالتالي، فإن منتجي المستقلبات الأولية والثانوية ينتمون إلى مجموعات تصنيفية مختلفة. إذا كانت مسألة الدور الفسيولوجي للأيضات الثانوية في الخلايا المنتجة موضوع نقاش جاد، فإن إنتاجها الصناعي له أهمية بلا شك، لأن هذه المستقلبات عبارة عن مواد نشطة بيولوجيا: بعضها له نشاط مضاد للميكروبات، والبعض الآخر مثبطات إنزيمية محددة ، وغيرها من عوامل النمو، والعديد منها لها نشاط دوائي.

كان إنتاج هذه المواد بمثابة الأساس لإنشاء عدد من فروع الصناعة الميكروبيولوجية. الأول في هذه السلسلة كان إنتاج البنسلين. تم تطوير الطريقة الميكروبيولوجية لإنتاج البنسلين في الأربعينيات من القرن العشرين ووضعت الأساس للتكنولوجيا الحيوية الصناعية الحديثة.

لقد طورت صناعة المستحضرات الصيدلانية طرقًا متطورة للغاية لفحص الكائنات الحية الدقيقة (الاختبار الشامل) للقدرة على إنتاج مستقلبات ثانوية قيمة.

في البداية، كان الغرض من الفحص هو الحصول على مضادات حيوية جديدة، ولكن سرعان ما تم اكتشاف أن الكائنات الحية الدقيقة تقوم أيضًا بتصنيع مواد فعالة دوائيًا أخرى.

خلال الثمانينيات، تم إنتاج أربعة مستقلبات ثانوية مهمة جدًا. وهي: السيكلوسبورين، وهو مثبط للمناعة يستخدم لمنع رفض الأعضاء المزروعة؛ إيميبينيم (أحد تعديلات الكاربابينيم) هو مادة ذات طيف أوسع من التأثير المضاد للميكروبات لجميع المضادات الحيوية المعروفة. لوفاستاتين هو دواء يخفض مستويات الكوليسترول في الدم. الإيفرمكتين هو دواء مضاد للديدان يستخدم في الطب لعلاج داء كلابية الذنب، أو "العمى النهري"، وكذلك في الطب البيطري.

الانزيمات ذات الأصل الميكروبي.على المستوى الصناعي، يتم الحصول على الإنزيمات من النباتات والحيوانات والكائنات الحية الدقيقة. يتميز استخدام الأخير بأنه يسمح بإنتاج الإنزيمات بكميات كبيرة باستخدام تقنيات التخمير القياسية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن زيادة إنتاجية الكائنات الحية الدقيقة أسهل بكثير من النباتات أو الحيوانات، كما أن استخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف يجعل من الممكن تصنيع الإنزيمات الحيوانية في خلايا الكائنات الحية الدقيقة.

تستخدم الإنزيمات التي يتم الحصول عليها بهذه الطريقة بشكل رئيسي في صناعة المواد الغذائية والمجالات ذات الصلة. يتم التحكم في تخليق الإنزيمات في الخلايا وراثيا، وبالتالي تم الحصول على الكائنات الحية الدقيقة المنتجة الصناعية الموجودة نتيجة للتغيرات المستهدفة في وراثة الكائنات الحية الدقيقة من النوع البري.

المنتجات المؤتلفة.تسمح تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف، والمعروفة بالهندسة الوراثية، بدمج الجينات من الكائنات الحية الأعلى في جينوم البكتيريا. ونتيجة لذلك، تكتسب البكتيريا القدرة على تصنيع المنتجات "الأجنبية" (المؤتلفة) - وهي مركبات لم يكن من الممكن تصنيعها في السابق إلا بواسطة كائنات أعلى.

وعلى هذا الأساس، تم إنشاء العديد من العمليات التكنولوجية الحيوية الجديدة لإنتاج بروتينات بشرية أو حيوانية لم تكن متوفرة في السابق أو تم استخدامها بمخاطر صحية كبيرة.

وقد اكتسب مصطلح "التكنولوجيا الحيوية" نفسه رواجًا في السبعينيات فيما يتعلق بتطوير طرق إنتاج المنتجات المؤتلفة. ومع ذلك، فإن هذا المفهوم أوسع بكثير ويشمل أي طريقة صناعية تعتمد على استخدام الكائنات الحية والعمليات البيولوجية.

أول بروتين مؤتلف تم إنتاجه على نطاق صناعي كان هرمون النمو البشري. لعلاج الهيموفيليا، يتم استخدام أحد بروتينات نظام تخثر الدم، وهو العامل

ثامنا. وقبل أن يتم تطوير طرق إنتاج هذا البروتين من خلال الهندسة الوراثية، تم عزله من دم الإنسان؛ وارتبط استخدام مثل هذا الدواء بخطر الإصابة بفيروس نقص المناعة البشرية (HIV).

لفترة طويلة، تم علاج مرض السكري بنجاح باستخدام الأنسولين الحيواني. ومع ذلك، يعتقد العلماء أن المنتج المؤتلف من شأنه أن يخلق مشاكل مناعية أقل إذا أمكن الحصول عليه في شكله النقي، دون شوائب الببتيدات الأخرى التي ينتجها البنكرياس.

بالإضافة إلى ذلك، كان من المتوقع أن يزداد عدد الأشخاص المصابين بداء السكري بمرور الوقت بسبب عوامل مثل التغيرات في الأنماط الغذائية، وتحسين الرعاية الطبية للنساء الحوامل المصابات بداء السكري (وما ينتج عن ذلك من زيادة في حدوث الاستعداد الوراثي لمرض السكري)، وأخيرا، الزيادة المتوقعة في متوسط ​​العمر المتوقع لمرضى السكري.

تم طرح أول أنسولين مؤتلف للبيع في عام 1982، وبحلول نهاية الثمانينات كان قد حل فعليًا محل الأنسولين الحيواني.

يتم تصنيع العديد من البروتينات الأخرى في جسم الإنسان بكميات صغيرة جدًا، والطريقة الوحيدة لإنتاجها على نطاق كافٍ للاستخدام السريري هي من خلال تقنية الحمض النووي المؤتلف. وتشمل هذه البروتينات الإنترفيرون والإريثروبويتين.

ينظم الإريثروبويتين، مع عامل تحفيز مستعمرة النخاع الشوكي، تكوين خلايا الدم لدى البشر. يستخدم الإريثروبويتين لعلاج فقر الدم المرتبط بالفشل الكلوي وقد يُستخدم كمعزز للصفائح الدموية في العلاج الكيميائي للسرطان.

التحول الحيوي للمواد.يمكن استخدام الكائنات الحية الدقيقة لتحويل مركبات معينة إلى مواد متشابهة من الناحية الهيكلية ولكنها أكثر قيمة. وبما أن الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن تظهر تأثيرها التحفيزي فيما يتعلق بمواد معينة فقط، فإن العمليات التي تحدث بمشاركتها تكون أكثر تحديدا من العمليات الكيميائية البحتة. عملية التحول الحيوي الأكثر شهرة هي إنتاج الخل عن طريق تحويل الإيثانول إلى حمض الأسيتيك.

ولكن من بين المنتجات التي تشكلت أثناء التحول الأحيائي هناك أيضًا مركبات ذات قيمة عالية مثل هرمونات الستيرويد والمضادات الحيوية والبروستاجلاندين. أنظر أيضاالهندسة الوراثية. علم الأحياء الدقيقة الصناعية والتقدم في الهندسة الوراثية(عدد خاص من مجلة ساينتفيك أمريكان).

م، 1984
التكنولوجيا الحيوية. المبادئ والتطبيق. م، 1988

إنتاج استخدام الكائنات الحية الدقيقة من قبل البشر.

تستخدم الكائنات الحية الدقيقة على نطاق واسع في صناعة الأغذية والأسر وصناعة الميكروبيولوجية لإنتاج الأحماض الأمينية والإنزيمات والأحماض العضوية والفيتامينات وما إلى ذلك.

يشمل الإنتاج الميكروبيولوجي الكلاسيكي صناعة النبيذ والتخمير وصنع الخبز ومنتجات حمض اللاكتيك وخل الطعام. على سبيل المثال، فإن صناعة النبيذ والتخمير وإنتاج عجينة الخميرة مستحيلة دون استخدام الخميرة المنتشرة في الطبيعة.

بدأ تاريخ إنتاج الخميرة الصناعية في هولندا، حيث في عام 1870 ᴦ. تم تأسيس أول مصنع لإنتاج الخميرة. كان النوع الرئيسي للمنتج هو الخميرة المضغوطة التي تبلغ نسبة الرطوبة فيها حوالي 70٪، والتي يمكن تخزينها لبضعة أسابيع فقط.

كان التخزين على المدى الطويل مستحيلا، لأن خلايا الخميرة المضغوطة ظلت على قيد الحياة واحتفظت بنشاطها، مما أدى إلى تحللها الذاتي وموتها. إحدى طرق حفظ الخميرة صناعياً هي التجفيف. في الخميرة الجافة، عند رطوبة منخفضة، تكون خلية الخميرة في حالة لا حيوية ويمكن أن تستمر لفترة طويلة.

ظهرت أول خميرة جافة في عام 1945. في عام 1972. ظهر الجيل الثاني من الخميرة الجافة، ما يسمى بالخميرة الفورية.

استخدام الكائنات الحية الدقيقة في صناعة الأغذية

منذ منتصف التسعينات، ظهر جيل ثالث من الخميرة الجافة: خميرة الخباز خميرة خميرة,والتي تجمع بين فوائد الخميرة الفورية مع مجموعة عالية التركيز من إنزيمات الخبز المتخصصة في منتج واحد.

لا تعمل هذه الخميرة على تحسين جودة الخبز فحسب، بل تقاوم أيضًا عملية التجميد.

خميرة الخباز خميرة الخمركما تستخدم في إنتاج الكحول الإيثيلي.

تستخدم صناعة النبيذ العديد من أجناس الخميرة المختلفة لإنتاج علامة تجارية فريدة من النبيذ ذات صفات فريدة.

وتدخل بكتيريا حمض اللاكتيك في تحضير الأطعمة مثل مخلل الملفوف والخيار المخلل والزيتون المخلل والعديد من الأطعمة المخللة الأخرى.

تعمل بكتيريا حمض اللاكتيك على تحويل السكر إلى حمض اللاكتيك، مما يحمي المنتجات الغذائية من البكتيريا المتعفنة.

بمساعدة بكتيريا حمض اللاكتيك، يتم إعداد مجموعة واسعة من منتجات حمض اللاكتيك والجبن والجبن.

وفي الوقت نفسه، تلعب العديد من الكائنات الحية الدقيقة دورًا سلبيًا في حياة الإنسان، كونها عوامل مسببة للأمراض لدى البشر والحيوانات والنباتات؛ يمكن أن تسبب تلف الطعام وتدمير المواد المختلفة وما إلى ذلك.

لمكافحة هذه الكائنات الحية الدقيقة، تم اكتشاف المضادات الحيوية - البنسلين، الستربتوميسين، الجراميسيدين، وما إلى ذلك، وهي منتجات استقلابية للفطريات والبكتيريا والفطريات الشعاعية.

تزود الكائنات الحية الدقيقة الإنسان بالإنزيمات اللازمة.

وهكذا، يتم استخدام الأميليز في الصناعات الغذائية والنسيج والورق. يسبب البروتياز انهيار البروتينات في المواد المختلفة. في الشرق، تم استخدام البروتياز المستخرج من الفطر منذ عدة قرون لصنع صلصة الصويا.

اليوم يتم استخدامه في إنتاج المنظفات. عند تعليب عصائر الفاكهة، يتم استخدام إنزيم مثل البكتيناز.

تستخدم الكائنات الحية الدقيقة في معالجة مياه الصرف الصحي ومخلفات تصنيع الأغذية. يؤدي التحلل اللاهوائي للمواد العضوية في النفايات إلى إنتاج الغاز الحيوي.

وفي السنوات الأخيرة، ظهرت مرافق إنتاج جديدة.

يتم الحصول على الكاروتينات والمنشطات من الفطر.

تقوم البكتيريا بتصنيع العديد من الأحماض الأمينية والنيوكليوتيدات والكواشف الأخرى لأبحاث الكيمياء الحيوية.

علم الأحياء الدقيقة هو علم سريع التطور، وترتبط إنجازاته إلى حد كبير بتطور الفيزياء والكيمياء والكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية، وما إلى ذلك.

لدراسة علم الأحياء الدقيقة بنجاح، هناك حاجة إلى معرفة العلوم المدرجة.

يركز هذا المقرر في المقام الأول على علم الأحياء الدقيقة الغذائي.

تعيش العديد من الكائنات الحية الدقيقة على سطح الجسم، وفي أمعاء الإنسان والحيوان، وعلى النباتات، وعلى المنتجات الغذائية، وعلى جميع الأشياء من حولنا. تستهلك الكائنات الحية الدقيقة مجموعة واسعة من الأطعمة وتتكيف بسهولة شديدة مع الظروف المعيشية المتغيرة: الحرارة والبرودة ونقص الرطوبة وما إلى ذلك.

n.Οʜᴎ تتكاثر بسرعة كبيرة. بدون المعرفة بعلم الأحياء الدقيقة، من المستحيل إدارة عمليات التكنولوجيا الحيوية بكفاءة وفعالية، والحفاظ على الجودة العالية للمنتجات الغذائية في جميع مراحل إنتاجها ومنع استهلاك المنتجات التي تحتوي على مسببات الأمراض والأمراض المنقولة بالغذاء والتسمم.

يجب التأكيد بشكل خاص على أن الدراسات الميكروبيولوجية للمنتجات الغذائية، ليس فقط من وجهة نظر الميزات التكنولوجية، ولكن أيضًا، بما لا يقل أهمية، من وجهة نظر سلامتها الصحية والميكروبيولوجية، هي الموضوع الأكثر تعقيدًا في علم الأحياء الدقيقة الصحي. .

ويفسر ذلك ليس فقط بتنوع ووفرة النباتات الدقيقة في المنتجات الغذائية، ولكن أيضًا باستخدام الكائنات الحية الدقيقة في إنتاج العديد منها.

وفي هذا الصدد، في التحليل الميكروبيولوجي لجودة الأغذية وسلامتها، ينبغي التمييز بين مجموعتين من الكائنات الحية الدقيقة:

– نباتات دقيقة محددة.

– البكتيريا غير المحددة.

محدد— ϶ᴛᴏ السلالات الثقافية للكائنات الحية الدقيقة التي تستخدم لتحضير منتج معين وتشكل رابطًا أساسيًا في تكنولوجيا إنتاجه.

تستخدم هذه النباتات الدقيقة في تكنولوجيا إنتاج النبيذ والبيرة والخبز وجميع منتجات الألبان.

غير محدد— الكائنات الحية الدقيقة التي تدخل المنتجات الغذائية من البيئة وتلوثها.

من بين هذه المجموعة من الكائنات الحية الدقيقة، يتم تمييز الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض والانتهازية، وكذلك الكائنات الحية الدقيقة التي تسبب تلف الطعام.

تعتمد درجة التلوث على العديد من العوامل، بما في ذلك الشراء الصحيح للمواد الخام وتخزينها ومعالجتها، والامتثال للأنظمة التكنولوجية والصحية لإنتاج المنتجات وتخزينها ونقلها.