Антибиотики – специфические продукты жизнедеятельности микроорганизмов, обладающие высокой физиологической активностью к определенным группам микроорганизмов и злокачественным опухолям, избирательно задерживая их рост или полностью подавляя развитие.
Основными продуцентами антибиотиков являются такие почвенные микроорганизмы, как: плесневые грибы, актиномицеты, реже спорообразующие бактерии. Плесневые грибы. Их относят к микроорганизмам – эукариотам, т.е. имеющим оформленное, окруженное мембраной ядро. Плесневые грибы имеют также субклеточные структуры – митохондрии, где сосредоточены ферменты, катализирующие биоэнергетические процессы. Клеточная стенка грибов состоит из хитина – полимера, включающего остатки аминосахара. Плесневые грибы – многоклеточные микроорганизмы со сложным циклом развития, Они формируют различные виды мицелия, спороносцы со спорами и другие морфологические образования. Цикл развития грибов – около 6-7 суток. Важнейшая группа антибиотиков, образуемых грибами – пенициллины и цефалоспорины (беталактамные антибиотики). Актиномицеты являются прокариотами. Клетки актиномицетов не содержат митохондрий. Клеточная стенка построена из гетерополимера – пептидогликана. Они имеют сложный цикл развития – обычно 5-6 суток. Актиномицеты образуют спороносцы и споры. Ряд видов, относящихся к родам Streptomyces и Micromonospora образуют антибиотики аминогликозидной структуры, к которым принадлежат стрептомицин, гентамицин, неомицин, канамицин. В молекуле аминогликозидов обязательны: остаток шестичленного аминоциклитола, остатки сахаров и (или) аминосахаров.
5 Систематика бактерий. Отдел Firmicutes. Характеристика основных групп грамположительных бактерий, их значение.
Группа 1 — грамположительные кокки. Объединеныв три семейства: Micrococcaceae, Streptococcaceae и Peptococcaceae.Бактерии семейства Micrococcaceae имеют сферические клет-ки, способные делиться в одной или нескольких плоскостях, чтоприводит к образованию правильных или неправильных групп. Подвижные и неподвижные. Спор не образуют. Хемоорганотрофы. Аэробы или факультативные анаэробы. Виды рода Micro-coccus распространены в почвах и пресных водах. Род Staphylococcus представлен патогенными видами, встречающимися на коже и слизистых оболочках теплокровных организмов, род Planococcus — видами, распространенными в морской воде.
Семейство Streptococcaceae включает пять родов: Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Aerococcus и Gemella, представители которых играют большую роль в получении кисломолочных продуктов, силоса и т. д. Эти организмы имеют клетки сферической или овальной формы, соединенные в пары, цепочки разной длины или тетра-ды. Неподвижны, спор не образуют. Хемоорганотрофы. Факультативные анаэробы. Сбраживают углеводы с образованием молочной, уксусной и муравьиной кислот, этилового спирта и СО2.
Семейство Peptococcaceae объединяет четыре рода: Peptococсus, Peptostreptococcus, Ruminococcus и Sarcina. Клетки сферические, встречаются поодиночке, парами, цепочками или тетрадами и трехмерными кубическими пак Группа 2 — палочки и кокки, образующие эндоспоры. Организмы группы представлены одним семейством — Bα-cillaceae, состоящим из пяти родов: Bacillus, Sporolactobacillus, Clostridium, Desulfotomaculum и Sporosarcina. Клетки палочковидные (кроме представителей рода Sporosarci-na). Подвижные, с перитрихально расположенными жгутиками; имеются и неподвижные формы. Образуют споры, которые могут располагаться в различных частях материнской клетки; при этом ееформа либо остается неизменной, либо клетка раздувается, приоб-ретая вид булавы, веретена или барабанной палочки. У Clostridiumспоры часто бывают шире материнской клетки. Это обусловливает образование клостридиальной или плектридиальной формы клеток. Грамположительные. Аэробы (Bacillus, Sporosarcina), анаэробы (Clo-stridium, Desulfotomaculum) и факультативные анаэробы (Sporolactoba-cillus)етами. Неподвижные. Спор не образуют. Хемоорганотрофы. Некоторые сбраживают углеводы. Анаэробы.
Широко распространены в почвах, воде, а также в пищеварительном тракте животных и человека. Сапротрофы. Принимают участие в разложении различных органических веществ. Среди ви-дов родов Bacillus и Clostridium есть возбудители болезней человека, животных, растений и насекомых. Род Desulfotomaculum представлена анаэробными спорообразующими бактериями, восстанавливающими сульфаты в сульфиды.
Группа 3 — грамположительные палочковидные бактерии, не образующие эндоспор. Представлены одним семейством — Lactobacillaceae. По форме это прямые или изогнутые палочки, одиночные или в цепочках. Спор не образуют. Неподвижные. Анаэробы или факультативные анаэробы. Сбраживают углеводы с образованием молочной кислоты. Распространены в почвах, на растениях, в желудочно-кишечном тракте животных, молочных продуктах и т. д. К данному семейству относится род Lactobacillus, включающий более 30 видов бактерий, которых называют молочнокислыми,так как они вызывают молочнокислое брожение. Многие бактерии рода широко используются в пищевой промышленности для получения кисломолочных продуктов, сыра, а также при квашении овощей, силосовании и т. д.
Класс 2 — Tallobacteria. Включает актиномицеты и родственные им организмы. Все они составляют три различные группы бактерий.
Группа 1 — коринеформные бактерии. Представлена родами Corynebacterium, Arthrobacter, Brevibacterium, Cellulomonas, Curtobacterium, Microbacterium и Kurthia.
К роду Corynebactertum (от греч. коrупа — булава) относятся грамположительные, неподвижные, не образующие спор бактерии, имеющие вид палочек с утолщениями на концах, напоминающих булаву.
Род Arthrobacter представлен грамположительными, неспоро-образующими, неподвижными организмами. Характерна способность к образованию кокковидных форм. Кокки могут удлиняться, превращаясь в неправильной формы палочки, которые при делении сильно изгибаются под углом («защелкиваются»), образуя весьма характерные комплексы типа «прищепок
Бактерии рода Cellulomonas представляют собой неправильной формы палочки, иногда булавовидные, подвижные. Спор не образу-ют. Грамположительные. Хемоорганотрофы. Аэробы. Распространены в почвах. Обладают способностью разлагать целлюлозу.
Группа 2 представлена одним семейством — Propionibacteriaсеае, в котором выделяют два рода: Propionibacterium и Eubacterium. Бактерии рода Propionibacterium имеют вид ветвящихся или неправильной формы палочек, булавовидных или образующих нити; иногда они бывают кокковидные, раздвоенные и даже разветвленные. Неподвижные. Спор не образуют. Грамположительные.Анаэробы, но некоторые представители этого рода могут развивать-ся при доступе кислорода. Хемоорганотрофы. Сбраживают углеводы,молочную кислоту и другие вещества. При брожении образуютсяпропионовая и уксусная кислоты и СО2. Широко распространены в молочных продуктах, на коже человека, в желудочно-кишечном тракте животных и человека, в почве.
К роду Eubacterium относятся неспорообразующие грамположительные бактерии палочковидной или неправильной формы. Могут быть подвижными и неподвижными. Хемоорганотрофы. При сбраживании углеводов образуются масляная, уксусная или муравьиная кислоты. Облигатные анаэробы. Обнаружены в полостях тела человека и животных, в продуктах животного и растительного происхождения. Некоторые виды являются возбудителями болезней
Группа 3 — актиномицеты. Представлена порядком Actinomycetales. Это грамположительные бактерии, обладающие способностью к образованию ветвящихся гиф, могут развиваться в мицелий. Гифы у актиномицетов одноклеточные, диаметром 0,5—2 мкм. У актиномицетов, растущих на агаровых питательных средах, различают субстратный и воздушный мицелий. На твердых питательных средах актиномицеты образуют плотные колонии, окрашенные в различные цвета. На воздушном мицелии образуются воздушные гифы — спороносцы, от которых отшнуровываются споры, участвующие в размножении.
В порядке Actinomycetales выделяют семейства: Actinomycetaceae, Mycobacteriaceae, Frankiaceae, Actinoplanaceae, Nocardiaceae, Streptomycetaceae, Micromonosporaceae и др.
семейство Actinomycetaceae представлено грамположительными бактериями, образующими разветвленные гифы, легко подвергающиеся фрагментации. В результате возникают ветвящиеся палочки, кокки, дифтероидные клетки. Воздушный мицелий и споры не образуются. Микроорганизмы неподвижные. Факультативные анаэробы. Хемоорганотрофы. Среди представителей семейства есть возбудители болезней.
Семейство Micromonosporaceae объединяет организмы, которые имеют воздушный мицелий (кроме рода Micromonospora). Одиночные споры, пары или короткие цепочки образуются на воздушном или субстратном мицелии или на том и другом. Аэробы. Сапротрофы. Для рода Micromonospora характерны одиночные споры, образующиеся непосредственно на субстратном мицелии. Воздушный мицелий не образуется. Микромоноспоры распространены в почвах, в разлагающемся иле и других субстратах. Способны вызывать трансформацию таких органических веществ, как белок, целлюлоза, хитин, гумусовые соединения и т. д. К семейству относят также роды Thermoactinomyces, Microbispora, Micropolyspora и др.
Семейство Frankiaceae представлено видами, у которых образуется истинный мицелий, септированный и ветвящийся. Гифы обычно довольно тонкие (0,3—0,5 мкм в диаметре), но у отдельных видов бывают толще. Вызывают образование клубеньков у большого числа небобовых двудольных растений (ольха, лох, облепиха и др.).В клетках клубенька, заполненных массой гиф, образуются сферические или булавовидные вздутия. Сферические тельца называют везикулами. Бактерии служат симбионтами растений и могут фиксировать в клубеньке молекулярный азот. Микроаэрофилы.
ФОСФОРОБАКТЕРИН
Для практического использования больше всего распространён бактериальный землеудобрительный препарат фосфоробактерин. В качестве действующего начала в нем содержится спороносная бактерия (Bacillus megaterium var. phospaticum), способная разрушать фосфорорганические соединения и переводить их в доступную для растений форму.
Фосфоробактерин наносят на высеваемые семена. Предполагается, что в почве бактерии переходят на развивающуюся корневую систему растений. Здесь их размножение и биохимическая деятельность вызывают разложение органических соединений фосфора, что улучшает питание растений. Установлено, что фосфоробактерин усиливает рост корневой системы растений. Это можно объяснить тем, что Вас. megaterium вырабатывает биологически активные вещества, среди которых имеются тиамин, пиридоксин, биотин, пантотеновая и никотиновая кислоты, витамин В2 и другие соединения.
ПРЕПАРАТ «СИЛИКАТНЫХ» БАКТЕРИЙ
Для высвобождения из алюмосиликатов калия в целях улучшения питания растений используется препарат «силикатных» бактерий, который представляет собой спорообразующую культуру — Bacillus mucilaginosus siliceus. Следует отметить, что разрушение алюмосиликатов происходит под влиянием разных кислот, и даже углекислоты, образуемых микроорганизмами. Это неспецифический процесс. Гидролиз силикатов под влиянием, например, углекислоты идет по следующей схеме:
K2Si03 + Н2СО3 = К2СО3 + H2Si03 - К2СО3 + Н2О + SiO2
Препарат «силикатных» бактерий рекомендовано применять путем бактеризации семян, так как предполагалось, что при прорастании семян микроорганизм будет размножаться в ризосфере растений. Однако бациллы в зоне корней растений размножаются плохо, поэтому выбор предложенной культуры нельзя признать удачным. В производственных опытах препарат «силикатных» бактерий давал небольшие нестабильные прибавки урожая и поэтому не получил широкого применения.
ПРЕПАРАТ АМБ
Препарат АМБ служит активатором биодинамики окультуриваемых почв северной зоны. Препарат готовят на месте его использования из измельченного низинного торфа или торфяной почвы. На 1 т торфа прибавляют 1 ц мелко раздробленного известняка, 2 кг фосфоритной муки и 1 кг маточной культуры. (Маточная культура - посевной материал, инокулят. Суспензия клеток, являющаяся исходной для наращивания клеточной культуры и используемая для первоначального посева на питательную среду.) Подготовленный компост увлажняют и выдерживают в теплом помещении в течение трех недель, периодически перелопачивая. На 1 га рекомендуется вносить 0,5 т подготовленного компоста. В состав маточной закваски препарата АМБ входит большой комплекс микроорганизмов (аммонификаторы, целлюлозоразлагающие микроорганизмы, автохтонная микрофлора). Препарат целесообразнее всего применять в закрытом грунте. Однако, очевидно, в связи со сложностью изготовления препарат широко не используется.
БАКТОГУМИН
— отселекционированный биопрепарат микроорганизмов комплексного действия. Биопрепарат предназначен для изготовления биологически активных: грунтов, используемых для выращивания овощных и цветочных культур в теплицах. Биологически активные грунты способствуют ускоренному разложению пестицидов, снижению их токсичности и оздоровлению грунтов за счет антагонизма микроорганизмов биопрепарата к фитопатогенам. Включает в себя бактерии, принимающие участие в трансформации гумусовых веществ, и бактерии, разлагающие азотсодержащие органические соединения, а также азотобактер, целлюлозоразлагающие и нитрифицирующие микроорганизмы.
БАМИЛ
— удобрение из микрофлоры очистных сооружений сточных вод свинокомплексов. Производятся на весьма простой промышленной установке. Сначала навоз подвергается быстрой переработке с помощью микробов: в режиме перемешивания и поддува воздуха биотрансформация проходит за двое-трое суток. При этом субстрат можно обогащать полезными микробами и питательными элементами. Затем частично разложенный и обогащённый субстрат попадает в сушилку-гранулятор, где и превращается в сухие гранулы.
Многолетние исследования показали: при такой переработке навоза микробный состав продуктов намного лучше, чем в самом навозе. Вместо двух-трёх лидирующих видов — 15-20 полезных видов, численность которых более выровнена. Это — признак стабильности и сбалансированности микробного ценоза. Доступных питательных элементов здесь также больше, чем в обычных компостах. Что и подтверждается многолетними полевыми опытами: бамил неизменно повышает качество почв и урожайность разных овощных культур на 15-30%, а на хороших поливных участках — на 50-80%. Важно, что при этом всегда улучшается качество продукции.