Wykład 1
Świat organizmów żywych dzielimy na :
- eubacteria
- archaebacteria
- protista
- plantae
- animalia
- fungi
Do organizmów eukariotycznych zaliczamy: rośliny, zwierzęta, pierwotniaki, glony, grzyby.
Do organizmów prokariotycznych zaliczamy: archeony, bakterie.
Mikrobiologia – nauka zajmująca się zagadnieniami związanymi z mikroorganizmami.
Wyróżniamy następujące rodzaje mikrobiologii:
- mikrobiologia ogólna – zajmuje się charakterystyką ogólnych pojęć z dziedziny mikrobiologii, budową i kształtem mikroorganizmów, czynnościami życiowymi, środowiskiem życia drobnoustrojów, wpływem drobnoustrojów na środowisko i inne organizmy.
- mikrobiologia lekarska – zajmuje się mikroorganizmami chorobotwórczymi dla człowieka; diagnostyką, profilaktyką, walką z drobnoustrojami chorobotwórczymi, zjawiskami zachodzącymi w ustroju po infekcji.
- mikrobiologia weterynaryjna – zajmuje się mikroorganizmami chorobotwórczymi dla zwierząt; diagnostyką, profilaktyką, walką z drobnoustrojami chorobotwórczymi, zjawiskami zachodzącymi w ustroju po infekcji, kontrolą sanitarną produktów pochodzenia zwierzęcego.
- mikrobiologia rolnicza – zajmuje się mikroorganizmami chorobotwórczymi dla roślin, drobnoustrojami mającymi znaczenie w procesach krążenia pierwiastków w przyrodzie, bada procesy mikrobiologiczne zachodzące w glebie.
- mikrobiologia sanitarna – bada zagadnienia czystości wody, powietrza, pomieszczeń produkcyjnych, urządzeń i opakowań, zajmuje się problemami oczyszczania ścieków metodą biologiczną, zajmuje się higieną osobistą pracowników przemysłu spożywczego oraz sposobami zapobiegania zatruciom pokarmowym.
- mikrobiologia przemysłowa – zajmuje się zastosowaniem wiedzy mikrobiologicznej i inżynieryjnej w procesach przemysłowych z zastosowaniem mikroorganizmów lub komórek roślin i zwierząt do produkcji użytecznych dóbr konsumpcyjnych lub półproduktów procesowych.
Zastosowanie mikrobiologii przemysłowej obejmuje: przemysł spożywczy, przemysłowa diagnostyka mikrobiologiczna, przemysł farmaceutyczny, produkcja preparatów enzymatycznych, przemysł chemiczny, ochrona środowiska.
Mikrobiologia przemysłowa w przemyśle spożywczym:
Produkcja żywności w oparciu o prowadzone przez mikroorganizmy procesy fermentacji beztlenowej i tlenowej:
a. Produkcja wina, piwa i spirytusu spożywczego
b. Produkcja octu i kwasu cytrynowego i mlekowego do celów spożywczych
c. Produkcja serów i fermentowanych napojów mlecznych np. jogurty, kefiry
d. Produkcja chleba i ciast w oparciu o drożdże piekarnicze
e. Produkcja kiszonek
f. Produkcja kakao
g. Produkcja herbaty
Mikrobiologia przemysłowa w przemyśle farmaceutycznym.
Wyselekcjonowane szczepy mikroorganizmów stosowane są do produkcji: antybiotyków, leków steroidowych, witamin.
Wyselekcjonowane kultury bakterii i drożdży stosowane są do produkcji probiotyków – preparatów farmaceutycznych przywracających naturalną mikroflorę układu pokarmowego.
Prebiotyk – substancja obecna lub wprowadzana do pożywienia w celu stymulacji rozwoju prawidłowej flory jelit, poprawiająca w ten sposób zdrowie. Prebiotykiem może być naturalny składnik diety np. skrobia, błonnik pokarmowy lub dodatki do żywności (suplementy diety) o charakterze prozdrowotnym.
W odróżnieniu od probiotyku nie zawiera żadnych mikroorganizmów, a jedynie substancje stymulujące. Prebiotyki to nietrawione – oporne na działanie enzymów trawiennych w przewodzie pokarmowym – składniki żywności, które korzystnie oddziałują na gospodarza przez selektywną stymulację wzrostu i/lub aktywności jednego rodzaju lub ograniczonej liczby bakterii w okrężnicy i w ten sposób poprawiają zdrowie gospodarza. Tymi substancjami mogą być białka, tłuszcze, oligo- lub polisacharydy, które nie ulegają trawieniu i w formie niezmienionej docierają do światła jelita, by tam rozwijać swoje działanie.
Hodowle komórkowe i tkankowe są wykorzystywane przy produkcji: szczepionek, przeciwciał monoklonalnych stosowanych w diagnostyce medycznej i badaniach naukowych.
Rekombinantowe szczepy mikroorganizmów stosowane są przy produkcji: szczepionek, insuliny, hormonu wzrostu.
Mikrobiologia przemysłowa w przemyśle chemicznym.
a. Produkcja aminokwasów: L-lizyny, L-cysteiny, kwasu L-glutaminowego i kwasu L-asparaginowego.
b. Produkcja rozpuszczalników: butanolu, acetonu
c. Produkcja dekstranu
d. Produkcja kwasu glukonowego
e. Produkcja kwasu itakonowego
Diagnostyka mikrobiologiczna w ujęciu mikrobiologii przemysłowej.
Produkcja odczynników, leków diagnostycznych i aparatury diagnostyki mikrobiologicznej w przemyśle spożywczym, farmaceutycznym i weterynarii. Opracowanie zasad kontroli czystości mikrobiologicznej dla poszczególnych procesów technologicznych, np. w przemyśle spożywczym, zapewniających ochronę produktów przed psuciem lub zakażeniem mikroorganizmami szkodliwymi lub patogennymi.
Mikrobiologia przemysłowa w ochronie środowiska.
Pozyskiwanie cennych pierwiastków z użyciem technologii „przyjaznych” dla środowiska naturalnego: mikrobiologiczne ługowanie metali np.. uranu z zastosowaniem bakterii Thiobacillus ferroxidans i Thiobacillus thiooxidans; mikrobiologiczne zatężanie metali z wód kopalnianych lub wody morskiej, np. złota, miedzi, srebra, plutonu, uranu z zastosowaniem biosorbentów z żywymi kulturami mikrobiologicznymi.
Oczyszczanie ścieków i bioremediacja gleby: bioremediacja gleb skażonych produktami ropopochodnymi z zastosowaniem wybranych szczepów bakterii glebowych, np. z rodzaju Acinetobacter lub Pseudomonas; stosowanie „stopnia biologicznego” w oczyszczalniach ścieków powiązanego z produkcją biogazu oraz produkcja bioetanolu.
Produkcja preparatów enzymatycznych:
Izolacja enzymu z hodowli jego naturalnego producenta. Produkcja enzymu z wykorzystaniem mikroorganizmu rekombinowanego:
a. Alfa-amylaza, beta-amylaza, glukoamylaza, izomeraza glukozowa, przetwórstwo skrobi
b. Laktaza, peroksydaza – przemysł tekstylny
c. Proteazy, celulazy, lipazy – składnik proszków do prania
d. Proteazy, lipazy - przemysł skórzany
e. Pektynaza –produkcja soków owocowych
f. Beta-galaktozydaza – przemysł mleczarski
g. Transglutaminaza- przemysł mięsny
Charakterystyka morfologiczna i fizjologiczna głównych grup mikroorganizmów o znaczeniu przemysłowym:
1. Bakterie właściwe
2. Promieniowce
3. Drożdże
4. Grzyby strzępkowe
DWito