Hurtige noter om mikrobiologi

Her er en samling af noter om mikrobiologi. Efter at have læst disse noter vil du lære om: 1. Betydning af mikrobiologi 2. Mikrobiologiens historie 3. Golden Era 4. Mikrobiologi i det 20. århundrede 5. Mikrobiologi i Indien 6. Grener 7. Mikrobiologi i miljømikrobiologi 8. Computer applikationer 9. Alger 10. Svampe 11. Bakterier 12. Virus 13. Instrumentering.

Indhold:

1. Noter om betydningen af ​​mikrobiologi
2. Noter om mikrobiologiens historie
3. Noter om den gyldne tidsalder for mikrobiologi (1860-1910)
4. Noter om mikrobiologi i det 20. århundrede
5. Noter om mikrobiologi i Indien
6. Noter om grene af mikrobiologi
7. Noter om mikrober i miljømikrobiologi
8. Noter om computerapplikationer i mikrobiologi
9. Noter om alger i mikrobiologi
10. Noter om svampe på mikrobiologi
11. Noter om bakterier i mikrobiologi
12. Noter om virus i mikrobiologi
13. Noter om mikrobiologiens instrumentering

Note # 1. Betydning af mikrobiologi:

Mikrobiologi betyder bogstavelig talt videnskaben om mikroorganismer. Mikroorganismer eller mikrober - som de undertiden kaldes - er sådanne levende former, der er for små til at ses af det ubundne menneskelige øje. Det menneskelige øje med en normal vision er ikke i stand til klart at se et objekt, der er mindre end 0, 2 mm i dimension. Generelt er mikroorganismer meget mindre end 0, 2 mm, og derfor er de usynlige for det blotte øje.

Mange forskellige typer af levende organer henhører under kategorien af ​​mikroorganismer. De omfatter ikke kun alle encellulære organismer som bakterier, protozoer, amoeba, enkle alger og svampe, små multicellulære former som forme, trådformede alger, slimforme mv., Men også acellulære biologiske enheder som virus, viroid og nyligt opdagede infektive proteiner, kaldet prioner.

Hvorvidt disse acellulære former kan betragtes som mikroorganismer er et diskutabelt problem, men der er ingen mening om, at de kommer under mikrobiologi. Cellemikroorganismer er generelt målt i enheder af mikrometer (μm eller simpelthen μ), hvilket er en tusindedel af en millimeter. Acellulære former er meget mindre, og derfor måles de i enheder af nanometer (nm), hvilket er en tusindedel af en Jim.

Dimensioner af et par udvalgte cellulære og acellulære former er vist i nedenstående tabel:

Selv om nogle vira er ekstremt små, er viroid er endnu mindre. De er 250-370 nukleotid-lange cirkulære enkeltstrengede RNA-molekyler. Tilsvarende er prioner proteiner med molekylvægte på ca. 30-35.000. Alle viroid er kendt indtil nu forårsage sygdomme i planter, mens prioner inficere alle dyr, herunder mennesker.

Det er således tydeligt, at den mikrobielle verden omfatter en meget forskelligartet sammensætning af levende former. Denne usynlige verden adskiller sig så markant fra den synlige levende verden, som vi er bekendt med, at så tidligt som i 1866 separerede Haeckel (1834-1919) dem i et rige kaldet Protista, forskellig fra dyr og planter.

Protisterne er for det meste ensformede og enklere i struktur end planter og dyr. Senere blev det erkendt, at alle biologiske celler i grunden har en af ​​de to typer organisation, eukaryotisk eller prokaryotisk. Cellemikrober er også delelige i eukaryotiske og prokaryote typer, f.eks. Mikrosvampe, mikroalger, protozoer, amoebæer osv. Er eukaryote, mens bakterier og cyanobakterier (tidligere indgår i Alger som Cyanophyceae) er prokaryote.

I 1970'erne er prokaryoter blevet opdelt yderligere i to domæner, Eubacteria og Archaebacteria. Vira, viroid og prioner er acellulære. Så de er hverken prokaryote eller eukaryote. Denne mikrobielle verden er ikke kun meget forskelligartet, men også stor, og det meste af denne usynlige verden er stadig ukendt for os.

Forskere hævder, at indtil nu kun omkring 4.000 bakteriearter er blevet dyrket og studeret. Endnu færre arter af archaebakterier og eukaryotiske mikrober er blevet navngivet. Dette udgør sandsynligvis mindre end 1% af det samlede antal mikrober.

Så, langt størstedelen af ​​mikrober er stadig ukendt for os. Til gengæld er vores viden om planter og pattedyr mere tilfredsstillende. Mere end halvdelen af ​​det anslåede antal arter er kendt. En af hovedårsagerne til denne uoverensstemmelse er efter vores opfattelse åbenbart, at vores bekendtskab med den mikrobielle verden startede meget senere end den med den synlige verden. En anden grund skyldes deres lille størrelse og de tekniske vanskeligheder ved håndtering af dem.

Den mikrobielle mangfoldighed er imidlertid mere udbredt end for højere organismer. Der er flere grunde til at være det sådan. En af de indlysende årsager er, at mikroberne syntes meget tidligere på vores planet end planter og dyr (figur 1.1).

Under deres lange evolutionære historie havde de ikke kun meget længere tid til at diversificere end andre, men også de havde mulighed for at opleve mange forskellige faser af klimaændringer, gennem hvilke jorden måtte passere. Desuden behøvede mikrober at være de eneste beboere på den unge planet ikke at stå over for konkurrence for at få adgang til alle mulige steder, der understøtter deres næring.

Selv om det generelt er accepteret, at prokaryoter var de første til at kolonisere denne planet, er de tidlige organismers natur, deres udseende og vigtigere, hvordan de blev til stede, endnu ikke helt kendt. Jordens alder er omkring 4, 5 x 10 ⁹ år.

Forskere mener, at de første levende celler dukkede op engang mellem 3, 7 og 3, 8 x 10 ⁹ år fra nu. Det betyder, at livet opstod inden for en milliard år af Jordens skabelse. Desværre har de tidlige organismer ikke efterladt nogen konkrete fossile optegnelser for at give os nogen information om deres natur.

Nogle stratificerede klipper dannet ved inkorporering af mineralstof og mikrobiske måtter kaldes stromatolitter menes at dateres tilbage til ca. 3, 5 x 10 ⁹ år. De mikrobielle komponenter af stromatolitter ligner cyanobakterier.

Selvom cyanobakterierne er prokaryote organismer, er vanskeligheden ved at acceptere dem som de mest primitive cellulære organismer, at de er aerobe, og den primitive jord antages at have haft fri ilt for at understøtte et hvilket som helst aerobe liv. Oxygenen, som er til stede nu i atmosfæren, stammede som et biprodukt af fotosyntese udført af grønne planter og cyanobakterier.

Derfor antages de første levende organismer at have været anaerobe, som producerede energi til deres livsaktiviteter ved fermentering. Da de fleste eukaryoter er aerobe, kunne deres udvikling kun have startet, efter at fri ilt begyndte at fremkomme gennem fotosyntese.

Forskere mener, at protozoer var de første, der forekommer blandt eukaryotiske mikrober. Da der også er nogle anaerobe protozoer, kan de have optrådt, selv før udviklingen af ​​oxygenisk fotosyntese. Vores viden om livets oprindelse på Jorden er næsten lige så vagt.

Den mere velkendte og videnskabeligt accepterede opfattelse er Haldane-Oparin-hypotesen. Denne hypotese fastholder, at livet under de betingelser, der hersker på vores primitive unge planet, fremkom de novo fra de organiske forbindelser, der akkumulerede i oceanerne.

De organiske forbindelser med gradvist stigende kompleksitet blev fremstillet ud fra sådanne enkle forbindelser som methan, ammoniak, kuldioxid, vand osv. Disse forbindelser, der antages at være til stede i atmosfæren af ​​den primitive jord, reagerede med hinanden for at fremstille de enkle organiske forbindelser.

De faktorer, der kunne have spillet vigtige roller i produktionen af ​​komplekse organiske molekyler, er fraværet af fri ilt, ultraviolet lys udsendt af solen, der når jordens overflade på grund af fraværet af ozonlaget og hyppige og voldsomme elektriske udladninger i primitiv atmosfære.

Disse forbindelser akkumulerede i oceanerne for at nå en sådan høj koncentration, at de interagerede med hinanden for at danne det første selvreplikerende system. De eksperimenter, der blev gennemført af Miller og Urey i 1953 og lignende eksperimenter af senere videnskabsmænd, har vist, at det er helt muligt at producere organiske forbindelser fra sådanne enkle ingredienser som H2, NH3, CH4 og vand i laboratoriet ved at skabe kunstige betingelser, som er skulle have eksisteret i den primitive jord.

Miller- og Urey-eksperimenterne viste for eksempel, at mere end 10% af carbonet i methan kunne omdannes til organiske molekyler, som omfattede organiske syrer, fedtsyrer, aldehyder og adskillige aminosyrer, såsom glycin, alanin, asparaginsyre, valin og leucin.

Efterfølgende eksperimenter med forskellige udgangsmaterialer og energikilde gav mere komplekse og biologisk signifikante molekyler, såsom sukkerarter, puriner, pyrimidin og endog ATP. Denne hypotese forudsætter en lang periode med kemisk udvikling forud for udviklingen af ​​den første biologiske celle. Da der ikke er geologiske beviser for de præcellulære former, forekommer udseendet af en biologisk celle med alle dens strukturelle og funktionelle kompleksiteter abrupt.

En anden hypotese, kaldet Panspermean-teorien, fastslår, at livet ikke stammer fra denne planet, men livets »frø« kom til jorden fra en udenjordisk kilde og blomstrede her under gæstfri forhold.

Planeten 'Mars' anses af mange for at være den sandsynlige udjordiske krop, hvorfra livets frø måtte være blevet trukket mod jorden ved solens tyngdekraftstræk, fordi jordens kredsløb ligger tættere på solen end Mars.

Ræsonnementet bag denne hypotese er, at Mars - er mindre og længere end jorden fra solafkølet tidligere og sandsynligvis havde noget vand på det tidspunkt, som kunne have støttet en form for liv. Kollision af store meteoritter med planeter var en regelmæssig funktion i de eneste dage af alle planeter, den såkaldte bombardementfase.

Sådanne virkninger kan have afviklet fragmenter fra Mars overflade, der indeholder nogle frø af livet. Nogle af disse kunne have nået jorden og multipliceret under gunstige betingelser for at starte biologisk udvikling. Panspermean teorien er stort set spekulerende. Der er endnu ikke fundet noget bevis for tilstedeværelsen af ​​nogen form for liv i Mars, men meget for nylig er der blevet opnået bevis for tilstedeværelsen af ​​vand i fortiden.

På nogen måde kan livet have sin oprindelse på jorden, er der ingen tvivl om, at prokaryoter forud for eukaryoter. Det spørgsmål, der naturligt opdrætter, er, hvordan en eukaryot celle udviklede sig fra en prokaryot celle? En eukaryot celle adskiller sig i mange henseender fra en prokaryotisk. Blandt disse forskelle er tilstedeværelsen af ​​dobbeltmembranbundne celleorganeller af særlig interesse.

Nogle mennesker mener, at mitokondrier og chloroplaster, der findes i eukaryote celler, udviklede sig fra henholdsvis en aerob bakterie og en cyanobakterie, som blev opslugt efterfulgt af en etablering af et permanent symbiotisk forhold. Den svulmende organisme var en amoeba eller sandsynligvis en bakterie, som tabte eller ikke havde nogen cellevæg.

Denne ide er udformet i den endosymbiotiske hypotese. Det forklarer imidlertid ikke, hvordan den dobbeltmembranbundne kerne eller andre strukturer af eukaryote celler udviklede sig. Den endosymbiotiske hypotese finder støtte i lighederne mellem chloroplaster og cyanobakterier. Begge udfører iltisk fotosyntese, der udvikler ilt fra vand ved hjælp af en lignende mekanisme.

Begge er selvreplikerende med deres genetiske materiale i form af cirkulært DNA. Begge har 70S ribosomer og inhibering af proteinsyntese med streptomycin. Analysen af ​​ribosomale gensekvenser af chloroplaster og cyanobakterier har afsløret en tæt lighed. Inhibering af overlapning af gær-mitokondrier ved erythromycin og chloramphenicol afslører en lighed med lignende opførsel af bakterier.

Note # 2. Mikrobiologisk historie:

Mikrobiologiens historie er en kontinuerlig beretning om fremskridt som enhver anden historie - og det er svært at afgrænse de forskellige faser. Siden 1940'erne begyndte mikroorganismen at blive brugt mere og mere som eksperimentelle materialer til undersøgelse af grundlæggende livsprocesser, som genetik og biokemi. Mikroorganismer er nemme at vokse i laboratoriet under kontrollerede forhold.

Et stort antal genetisk ensartede individer kan opnås inden for en forholdsvis kort tid. Som et resultat af at have et højt overflade / volumenforhold har mikroorganismer en meget højere metabolisk hastighed end højere organismer. Også mikroorganismer, især encellulære bakterier, har en stor metabolisk fleksibilitet.

Disse attributter tiltrak forskere til at udnytte dem som studiematerialer. Desuden begyndte ligheden i de grundlæggende livsprocesser i alle levende organismer i løbet af det første kvartal af det tyvende århundrede at forstås, hvilket gav anledning til begrebet enhed af biokemi.

Udviklingen i mikrobiologi og de relaterede felter var så hurtig og forskelligartet, at kun nogle af de fremragende bidrag kan nævnes. I 1941 var GW Beadle og EL Tatum i stand til at isolere auxotrofe mutanter af Neurospora crassa, en ascomycetøs svamp.

Sådanne mutanter krævede obligatorisk, at en eller flere vækstfaktorer blev tilsat i dyrkningsmediet, selvom forældres typen kunne vokse uden vækstfaktorerne. Kravet på vækstfaktor i mutanterne udviklede sig på grund af en ændring i genet, der kontrollerede syntesen af ​​den særlige vækstfaktor. Beadle og Tatum foreslog deres berømte 'one gene - one enzyme' hypotese på grundlag af deres studier. De blev tildelt Nobelprisen for deres arbejde i 1958.

F Griffith (1928) opdagede transformation i pneumokokker. Pneumokokker forbliver i par (diplo-coccus), og der er to typer. I en type er et par cocci omgivet af et tykt polysaccharidbelægning kaldet en kapsel. Den anden type er uden kapslen. Tilstedeværelsen eller fraværet af kapsel er en stabil genetisk karakter.

Vigtigt er, at de kapsler pneumokokker er patogene forårsager lungebetændelse, mens de ikke-kapslede er avirulente. Dette blev testet af Griffith ved at injicere levende celler i eksperimentelle mus. Dyrene, der modtog levende virulente pneumokokker, døde, og de der modtog ikke-virulent type overlevede. Dette var forventet. Da de virulente bakterier blev dræbt ved varme og derefter injiceret i mus, overlevede dyrene.

Dette var også forventet. Herefter injicerede Griffith varmdræbte virulente pneumokokker og levende avirulente pneumokokker. Der opstod noget uventet. De injicerede dyr døde. Fra lungerne af døde mus kunne Griffith isolere levende kapslede pneumokokker. Han konkluderede, at "noget" gik fra de døde virulente bakterier ind i de levende afirulente bakterier, der omdanner dem til kapsler med virulente pneumokokker. Fænomenet blev kaldt transformation.

Det transformerende princippers karakter forblev ukendt indtil 1944, da OT Avery og hans kollega opdagede, at det var deoxyribonukleinsyre (DNA). Dette var et fund af stor betydning, da det var de første beviser for at bevise, at DNA er det genetiske materiale. Fænomenet transformation viste sig at være den første mekanisme, ved hvilken genetisk udveksling kunne finde sted i bakterier.

I 1946 opdagede J. Lederberg og EL Tatum i Escherichia coli, at genetisk materiale kunne passere fra en bakterie til en anden ved direkte konjugation af to celler. De viste, at direkte kontakt mellem donor og recipientceller var afgørende for konjugering. Elektronmikroskopi afslørede, at de to celler var forbundet med et smalt konjugeringsrør.

Under undersøgelsen af ​​konjugationsmekanismen i E. Coli opdagede F. Jacob og EL Wollman (1952) at der var to parringstyper, donor (mand) og modtager (kvindelig). Det genetiske materiale passerede fra donoren til modtageren gennem konjugationsrøret. Til sidst blev det opdaget af W. Hayes, at evnen af ​​en E. coli-bakterie til at fungere som en donor blev bestemt ved tilstedeværelsen af ​​et ekstra kromosomalt stykke DNA, frugtbarhedsfaktoren (F). Modtagerbakterierne manglede F-faktoren.

Endnu en anden tilstand af genetisk udveksling i bakterier blev opdaget af J. Lederberg og N. Zinder (1952) i Salmonella typhimurium. De fandt ud af, at genetisk materiale kunne overføres af tempereret bakteriofag (virusangrebende bakterier). Fænomenet udveksling af genetisk materiale via bakteriofag hedder transduktion.

Ved transduktion bliver et lille stykke bakteriel kromosom inkorporeret i fag-DNA'et. Når en sådan fag frigives fra bakteriecellen og angriber en anden bakteriel celle, injicerer den dets DNA, der indeholder det inkorporerede stykke bakterielt DNA i den nye vært.

Tidligere i 1950 opdagede A. Lwoff fænomenet lysogeni. De tempererede bakteriofager forårsager ikke umiddelbar lysis af værtsbakteriecellen som lytiske bakteriofager. I stedet går de ind i en tilstand af lysogeni, en slags fredelig sameksistens i flere generationer.

I 1952 demonstrerede AD Hershey og M. Chase gennem et klassisk elegant eksperiment, at en bakteriofag inficerer en bakteriel celle ved at injicere sit DNA i værtsbakterien, medens dets proteincoat forbliver ude. De beviste dette ved at frembringe to sæt fagpartikler, hvoraf et sæt havde deres proteincoat mærket med radioaktivt svovl (35S), og den anden havde deres DNA mærket med radioaktivt phosphor (32P).

Disse fik lov til at inficere E. coli separat, og efter en tid blev fagerne bundet til bakterier fjernet. Det blev observeret, at ³² P-mærkede fager overførte radioaktivitet til bakterierne, men ³⁵ S-mærkede fager viste ikke, at nukleinsyren kom ind i bakterierne og proteincoatet ikke.

En begivenhed, der har haft stor indflydelse på hele den videnskabelige verden siden dets meddelelse i 1953, var den foreslåede model af DNA-dobbelthelix af JD Watson og FHC Crick. Modellen var baseret på kemiske analytiske data og røntgendiffraktionsmønstre af DNA opnået af flere andre arbejdere. Watson og Crick monterede disse data for at konstruere en teoretisk model af DNA struktur.

Dobbelthelixen bestod af to polynukleotidkæder sammenflettet med hinanden og holdt sammen af ​​hydrogenbindinger mellem par af nukleinsyrebaser. Hvert par indeholdt en purin og en pyrimidinbase. Der er to puriner - adenin og guanin og to pyrimidin-thymin og cytosin. Normale par var adenin-thymin og guanin-cytosin. Polynukleotidstrengene havde en polaritet, dvs. et hoved og en hale, og de to tråde var antiparallelle.

I 1958 viste M. Meselsohn og FW Stahl ved et elegant eksperiment, at DNA-molekyler replikerede til at producere to præcis tilsvarende dattermolekyler ved semiconservativ mekanisme, hvilket betyder, at hvert dattermolekyle indeholder en streng af moder DNA-molekylet, mens den anden streng nyligt syntetiseres. I slutningen af ​​1950'erne var DNA-rollens rolle som det universelle genetiske materiale og som lagerhuset af genetisk information (undtagen i nogle få RNA-vira) velkendt.

Forståelsen af ​​genhandling, dvs. hvordan den genetiske information bruges af en organisme til at producere enzymproteiner til katalysering af forskellige biokemiske reaktioner, begyndte også i 1950'erne. Sanger og hans kollegaer (1954) bestemte aminosyresekvensen for insulin, et relativt simpelt polypeptidhormon indeholdende kun 51 aminosyrer.

Gradvis blev sekvensanalyse af mere komplekse proteiner som ribonuclease (124 aminosyrer), TMV-coat protein (158 aminosyrer), hæmoglobin (574 aminosyrer) etc. udført. Det blev snart anerkendt, at for hvert protein er aminosyresekvensen fikseret, og at en ændring i sekvensen kan føre til dysfunktion af det pågældende protein.

Forståelsen af ​​mekanismen, ved hvilken aminosyresekvensen af ​​forskellige proteiner opretholdes, blev et centralt spørgsmål. Flere vigtige opdagelser gjorde denne forståelse mulig. Ribosomer blev opdaget af Claude (1943) i dyreceller og af Schachman og hans associerede (1952) i bakterier.

Zamenik og Hoagland (1953> opdaget transfer RNA, og Volkin og Astrachan (1957) opdagede messenger RNA i faginficeret E. coli. Weiss og Nakamoto (1961) rapporterede et enzym, DNA-afhængig RNA-polymerase, som er i stand til at transkribe genetisk information af DNA til RNA. Nirenberg og Matthaei (1961) lykkedes at udføre in vitro proteinsyntese ved anvendelse af et kunstigt syntetiseret messenger-RNA.

Forståelsen begyndte på, hvordan den genetiske information er kodet i DNA-genetisk kode. Tripletkoden blev opdaget af Brenner og Crick (1961). I de følgende år blev den genetiske kode helt dechifreret af Holley, Khorana og Nirenberg (1966).

Ovennævnte opdagelser gjorde det muligt at udvikle det såkaldte "Central Dogma" ifølge hvilket den genetiske information kodet i DNA i form af deoxyribonukleotidsekvensen overføres til (eller transkriberes) ind i RNA i form af en komplementær ribonukleotidsekvens, og fra RNA til protein, hvor informationen oversættes til aminosyresekvens.

En anden betydelig udvikling i begyndelsen af ​​60'erne var begyndelsen på en forståelse af genregulering gennem det klassiske arbejde fra F. Jacob og J. Monod. I 1961 foreslog de operonhypotesen på grundlag af deres forskning om laktosemetabolismen i E. coli. Deres arbejde viste for første gang, at alle gener ikke var involveret i fremstilling af strukturelle proteiner og enzymer, men nogle gener fungerede som regulatorer af andre gener. I 1966 kunne Mueller og Gilbert isolere det første reguleringsprotein (repressor) fra E. coli, der i høj grad understregede operonmodellen for genregulering.

I 1970'erne blev der foretaget adskillige fund af stor betydning, som hjalp forskere til at tænke over bevidst manipulation af bakteriegener. Blandt disse resultater bidrog opdagelsen af ​​restriktionsendonuklease af W. Arber og HO Smith (1970) og opdagelsen af ​​revers transkriptase i retrovirus af H. Temin og D. Baltimore (1970) mest til udviklingen af ​​den moderne genteknologibaserede på rekombinante DNA-molekyler.

Gennem den rekombinante DNA-teknologi blev det muligt at klone ønskede gener for at producere transgene bakterier, planter og dyr. Ved at klone adskillige humane gener i bakterier har det således været muligt at opnå produkter af terapeutisk betydning, der indvarsler alderen af ​​moderne bioteknologi. Nogle af produkterne opnået fra rekombinante mikroorganismer er anført i tabel 1.2.

Blandt andre begivenheder af historisk betydning i 1970'erne var udviklingen af ​​hybridomteknikken til fremstilling af monoklonale antistoffer af Kohler og Milstein og anerkendelsen af ​​archaebakterier som en særskilt hovedgruppe af prokaryoter gennem Carl Woese og hans kollegaers forskning i 1977.

Det humane insulingen blev succesfuldt overført til bakterier i 1979, og produktet blev godkendt til klinisk anvendelse på diabetikere i 1982. På samme måde blev overfladeantigenproteingen af ​​hepatitis B-virus klonet i 1982, og det mikrobielle produkt blev godkendt som vaccine i 1986.

En vigtig opdagelse af dyb betydning var, at RNA i tillæg til proteiner også kan have katalytisk aktivitet (ribozym). I 1983-1984 var Gallo og Montagnier vellykkede med at isolere HIV, AIDS-kausalen (Acquired Immunodeficiency Syndrome). I 1984 opdagede Mullis PCR (Polymerase chain reaction), et bemærkelsesværdigt system, der er i stand til at lave et enormt antal kopier fra et lille stykke DNA.

I 1990'erne begyndte den første komplette genomsekvens for bakterier at forekomme. Endvidere blev den komplette genomsekvens af gær og giardia afsluttet. I 2000 blev den menneskelige genom-sekventering næsten gennemført gennem et stort samarbejdsprogram, Human Genome Project.

I 1990'erne begyndte også seriøse forsøg på menneskelig genterapi ved direkte introduktion af et sundt gen til patienter, der lider af genetiske sygdomme. I 1995 opdagede SB Prusiner prioner, infektive proteinpartikler, der kunne forårsage visse sygdomme i dyrets centrale nervesystem, herunder mennesker.

Prions hævdedes at kunne reproducere, en funktion ukendt for noget andet protein. En anden præstation, der skabte stor oprør, var den succesfulde kloning i dyret gennem produktion af et lam kaldet "Dolly".

---

Note # 3. Golden Era of Microbiology (1860-1910):

Den gyldne æra af mikrobiologi startede med arbejdet i Louis Pasteur (Frankrig) og Robert Koch (Tyskland). Louis Pasteur (1822-1895) undersøgte en række aspekter, som at han viste, at kogt medium kunne forblive klart i en "svanehals" kolbe, der var åben for luft gennem et hulagtigt vandret rør, hvor støvpartikler ville slå sig ned, da luften genpåvirkede afkøling fartøj (figur 1.1).

Pasteur demonstrerede også, at i en forholdsvis støvfri atmosfære i en stille kælder eller i en bjergtop kunne lukkede kolber åbnes og derefter forsegles for at undgå forurening. Pasteur afleverede et foredrag i 1864 i Sorbonne og skabte fornemmelse ved at opdage livet er en kim og kim er et liv. F. Cohn (1876) studerede baciliets biologi.

John Tyndall (1820-1893) viste, at høen havde forurenet sit laboratorium med en utrolig levende organisme. Ferdinand John (1877) demonstrerede de resistente former som små, refraktile endosporer, en særlig fase i livscyklusen for høbacillus (Bacillus subtilis). Da sporer let steriliseres i nærvær af fugt ved 120 ° C, bliver autoklaven, der bruger damp under tryk, karakteristisk for bakteriologien.

Pasteur (1857) blev interesseret i fermenteringsprodukter og observerede forskellige slags mikrober forbundet med forskellige former for fermentering: kugler af variabel størrelse (nu kendt som gærceller) ved alkoholholdig fermentering og mindre stænger (lactobacilli) ved mælkesyredannelsen. Under dette forsøg etablerede Pasteur undersøgelsen af ​​mikrobiel metabolisme og især viste han, at livet er muligt uden luft.

Pasteur forklarede, at i druesaft fører højsukkerkoncentrationen og lavproteinindholdet (dvs. lavpufferingskraften) til en lav pH, hvilket tillader udvækst af syrebestandige gær og således giver en alkoholisk gæring.

I mælk favoriserer det meget højere proteinindhold og lavere sukkerindhold udbruddet af hurtigt voksende men mere syrefølsomme bakterier, som forårsager en mælkesyredannelse. Dette resultat førte Pasteur til at fastslå, at specifikke mikrober også kunne være årsager til specifik sygdom hos mennesker.

Pasteur udviklede proceduren for forsigtig opvarmning (dvs. pasteurisering) for at forhindre forbrænding af øl og vin ved uønskede mikrober. Denne proces blev senere brugt til at forhindre mælkebårne sygdomme hos mennesker.

Af den store økonomiske betydning var forlængelsen af ​​industrielle fermenteringer fra produktion af fødevarer og drikkevarer til værdifulde kemikalier, såsom glycerol, acetone og senere vitaminer, antibiotika og alkaloider.

Enheden af ​​biologi på et molekylært niveau koncept blev udviklet, da det blev opdaget, at carbohydratmetabolismens veje er ens i nogle mikrober og hos pattedyr. Denne opdagelse blev lavet mod slutningen af ​​den pasteuriske æra, især af Winogradsky i Rusland og Beijerinck i Holland, der opdagede forskellige metaboliske mønstre af forskellige slags bakterier tilpasset forskellige økologiske nicher.

Den økologiske niche defineres som »det fysiske rum, der er besat af en organisme, men også dets funktionelle rolle i samfundet«. Disse organismer blev isoleret ved anvendelse af Pasteurs princip om selektiv dyrkning: berigelseskultur, hvor kun en bestemt energikilde er tilvejebragt, og vækst er begrænset til de organismer, der kan bruge denne kilde.

---

Note # 4. Mikrobiologi i det 20. århundrede:

Opdagelsen af ​​mikrobielle virkninger på organiske og uorganiske stoffer begyndte med opdagelsen af ​​Theodore Schwann m.fl. (1937), der observerede, at gærceller er i stand til at omdanne sukker til alkohol, dvs. alkoholisk gæring. Det var Pasteurs observationer, der afslørede om anaerobe og aerobe mikroorganismer.

Mikroorganismernes rolle i kulstof-, nitrogen- og svovlcyklusserne i jord- og vandlevesteder blev drøftet af Sergei N.Winogradsky (1956-1953) og Martinus Beijerinck (1851-1931).

Den russiske mikrobiolog Winogradsky opdagede også, at:

(i) jordbakterier oxiderer jern, svovl og ammoniak til at opnå energi,

(ii) isolerede anaerobe N2-fikseringsmidler,

(iii) studerede dekomponeringen af ​​cellulosisk organisk materiale.

På den anden side bidrog Beijerinck meget med mikrobiell økologi. Azotobacter, en fri levende kvælstoffixer blev isoleret. Senere blev også en rodknusende bakterie betegnet som rhizobium- og sulfatreduktionsmidler isoleret. Begge disse mikrobiologer udviklede anrikningskulturteknikkerne og brugen af ​​selektive medier i mikrobiologien.

I det 20. århundrede udviklede mikrobiologi sig fra vinklen af ​​andre discipliner inden for biovidenskab på en sådan måde, at problemer med cellestruktur til evolutionen løses. Selvom der blev lagt større vægt på midlerne til smitsomme sygdomme, immunresponset, kemoterapeutiske midler og bakteriel metabolisme.

Beadle og Tautam (1941) brugte mutanter af brødskimmelsen, Neurospora, mens Salvadore Luria og Max Delbruck (1943) brugte bakterielle mutanter til at vise, at genmutationerne var virkelig spontane og ikke instrueret af miljøet. Avery, Macleod og Mc Carty (1944) viste, at DNA var det genetiske materiale, der bragte genetisk information.

Sådanne opdagelser gjorde mikrobiologi, genetik og biokemi som modem molekylært orienteret genetik. Mikrobiologi bidrog maksimalt i molekylærbiologi, der beskæftiger sig med fysiske og kemiske aspekter af levende stof og dets funktion. Den genetiske kode og mekanismen for DNA, RNA og proteinsyntese blev også undersøgt ved anvendelse af adskillige mikroorganismer.

Regulering af genekspression og kontrol af enzymaktivitet blev også diskuteret i lyset af mikrobiologi. I 1970s nye opdagelse som rekombinant DNA-teknologi og genteknologi ledes også til udvikling af mikrobiologi, der gav service til mikrobiell bioteknologi.

Forskere fra West Cjester University, Pennsylvania har genoplivet en mikrobe, der havde været i suspenderet animation i 250 millioner år, en bemærkelsesværdig feat, der fremmer teorier om, at de gamle frø for livet ankom på jorden fra rummet.

Russell Vreeland (2003) isolerede en spore dannende Bacillus sp. fra 250 år gammel prøve af saltkrystal fundet under jorden (1850 ft.) i New Mexico. Bakterien synes at ligne Bacillus marismortui. Tidligere var der rapporter om ældste levende væsener på 254-40 millioner år.

Betydningen af ​​denne filial skyldes, at ca. 30% af de samlede Nobelpriser givet i fysiologi og medicin gives til dem, der arbejder med mikrobiologiske problemer som vist i tabel 1.1.

---

Note # 5. Mikrobiologi i Indien:

Der er mange institutter involveret i mikrobiologisk forskning i vores land. Det Indiske Institut for Petroleum, Dehradun; Tata Energy Research Institute, Delhi og National Chemical Laboratory, Pune har arbejdet med mikrobiel afvoksning af tungere oliefraktioner. Institutterne har også spillet en afgørende rolle i området for mikrobiel forbedret olieudvinning og produktion af biosurfaktanter.

National Institute of Nutrition, Hyderabad, ITRC, Lucknow og National Institute of Occupational Health, Ahmedabad, har allerede gennemført en lang plan for overvågning og overvågning af farer for fødevareforurening i Indien, mens genomanalyse og syntetisk gendesign til modulering af genomekspression in vivo blev udført af videnskabsmændene ved Indian Institute of Science, Bangalore.

Anaerob genvinding af lignocelluloseaffald til brændstoffer og råmaterialer kemikalier er blevet gennemført med succes ved Indian Institute of Technology, Delhi og Madras. Molekylær karakterisering af naturligt forekommende allergener til identifikation af immunopotentiale dele er blevet arbejdet hos Indian Association for Cultivation of Science, Calcutta.

Den molekylære biologi af humane enteriske patogener, bakteriofag-typeknikker til identifikation af kolerainfektion, opførelse af fysisk og genetisk kort over Vibrio cholerae 569B, oral koleravaccine og etablering af en Leishmania parasitbank er opnået ved Indian Institute of Chemical Biology, Calcutta foruden arbejdet om strukturel anatomi af Leishmania donovani-enzymadenosin, som har en strukturel rolle.

En gruppe hos Central Salt and Marine Chemicals Research Institute, Bhavnagar har observeret visse økonomisk vigtige planter med særlig reference til den marine algflora, der forekommer i mangroveskovene.

Teknologi til agaragar af bakteriel kvalitet og biotoksiner fra marine alger og bakterier er også blevet udviklet. Manipulerede stammer, enzymatiske omdannelser af rifomycinB til rifamysiner, udvikling af koleravaccine er store resultater af Institute of Microbial Technology, Chandigarh.

De grundlæggende biokemiske ingeniørstudier om udvikling af stabile plasmidvektorer i Corynebacteria og fusionhybrider mellem Praerthes og Corynebacter udført ved Indian Institute of Technology, New Delhi.

Den industrielle affaldsbehandling ved anaerob fordøjelse med særlig reference til ultrastruktur af granulært slam og celle immobilisering blev undersøgt på regionalt sofistikeret instrumentationscenter, IIT, Bombay. Mikrobiel nedbrydning af polycykliske aromatiske carbonhydrider med henvisning til konstruktion af genetisk manipuleret stamme blev afsluttet ved Institute of Microbial Technology, Chandigarh.

Rekombinant DNA-applikation til anaerobe faste filmsystemer til metanbiosyntese, konstruktion af genetisk konstruerede stammer til mikrobiel desulfurisering af råolie, produktion af overfladeaktive stoffer og bioplast, destillater af ko urin til antimikrobiel terapi (US patent) er få resultater af forskere ved National Environmental Engineering Research Institute (NEERI), Nagpur.

Nationale facilitet til sygdomsbekæmpelse i fisk gennem karantæne og sundhedscertificering blev udført ved Central Institute of Freshwater Aquaculture, Bhubneshwar. Overvågning og overvågning af farer for fødevareforurenende stoffer i Indien og produktion af forskellige enzymer såsom xylanase og B-amylase blev udviklet hos Bose Institute, Calcutta.

Mikrobielle xylanaser ved fermentering af semipilotskala og downstreambehandling og xylose metabolisme i Neurospora crassa; ethanol bioteknologi og gærstamme forbedringer blev udført på National Chemical Laboratory, Pune.

Faststedsgæring til produktion af glucoamylase blev undersøgt ved Regional Research Laboratory, Thiruvanathapuram (Kerala), mens anvendelse af naturlige og rekombinante mikroorganismer til produktion af bio-overfladeaktive stoffer, nedbrydning af olieudslip og forureningskontrol blev undersøgt hos CSIR-laboratorier.

Regional Research Laboratory, Jammu har designet teknologier til produktion af fri gluconsyre, opførelse af genetisk konstruerede stammer til mikrobiel desulfurisering af råolie, produktion af overfladeaktive stoffer og biopolymerer mv.

Bioteknologi om masseproduktion af naturlige fjender fra Spodoptera litura blev studeret hos Central Tobacco Research Institute, Rajamundry (AP), mens genetik af thiobacillus ferroxidaner og belastningsforbedring ved avanceret genetisk teknik blev udforsket ved Bose Institute, Calcutta. Fjernelsen af ​​tungmetalioner fra industriaffald ved hjælp af mikroorganismer blev udført ved Regional Research Laboratory, Bhubaneswar.

Forbedringen af ​​belastningseffektivitet, kvalitet og masseproduktionsteknologi for heterotrofe mikrobielle inokulanter blev studeret ved SPIC Science Foundation, Madras. Proteinteknik og biofysiske og kemiske fremgangsmåder til undersøgelsen af ​​proteinfoldning blev udført ved TIER, Bombay.

Germplasm-samlingen, kvalitetsforbedring ved genteknologi og downstream behandling af Spirulina og dens bioteknologi blev udviklet under et All India-koordineret projekt, der involverer flere institutter, herunder CFTRI. Mysore. De molekylære og genetiske metoder til analysen af ​​præ-mRNA-splejsning i gær var det store bidrag fra Indian Institute of Science, Bangalore.

---

Note # 6. Grene af mikrobiologi:

jeg. Vandmikrobiologi:

"Intet liv uden vand" er et almindeligt ord, afhængigt af, at vand er et af de naturligt forekommende væsentlige krav i alle livsfunktioner. Det er et master opløsningsmiddel, og alle metaboliske reaktioner af levende væsener afhænger hovedsageligt af dets tilstedeværelse.

Som vi ved, afhænger den menneskelige befolkning, der bor i byer, byer osv. På kommunale vandforsyninger. Desuden er en stor del af vores befolkning, der bor i landdistrikterne, især i underudviklede lande og udviklingslande, afhængig af søer, floder, damme, fjedre, brønde mv. For deres vandbehov.

Vand er tabt fra jorden ved fordampning, transpiration og udånding og kommer tilbage til jorden ved nedbør. Forurening af vand starter lige fra begyndelsen, når vand når jorden gennem luft i form af nedbør; mikroorganismer til stede i luften får adgang til det.

Efter udfældningen er overstået, og vand når jordoverfladen, bliver det forurenet af mikroorganismer via jord, døde planter og dyr mv. Desuden bliver de naturlige vandforsyningskilder forurenet af et stort udvalg af stoffer som husholdningsaffald og industriaffald, dvs. spildevand udledt som følge af civiliseret menneskes behov, og menneske og dyr udskilles i form af urin og fæces.

Alle disse forureninger forringer vandkvaliteten og gør den usikker til menneskeføde. Det er vigtigt at bemærke, at disse forureninger, især husholdningsaffald og industriaffald og faecale, har stor biokemisk bekymring, fordi de ikke kun øger den biokemiske oxygenforbrug (BOD), men også engang indeholder visse sygdomsfremkaldende mikroorganismer.

Disse sygdomsfremkaldende mikroorganismer forekommer generelt i fæces og urin hos en smittet person, og når de udledes, kan de få adgang til en vandforsyningskilde, hvorfra drikkevandet leveres. Dette resulterer i overførsel af sygdom fra inficerede til raske personer.

Imidlertid kaldes sygdomme, der overføres via vand, 'vandbårne sygdomme'. Hvert år er mere end 500 millioner mennesker ramt af vandbåren sygdom, og mere end 10 millioner af dem dør.

Alt dette peger på nødvendigheden af ​​at anvende vandbehandlingsteknik, som kan give sikkert drikkevand og behandling af spildevand før bortskaffelse.

ii. Luftmikrobiologi:

Da luften ikke under normale forhold indeholder næringsstoffer og fugt til vækst, vedligeholdelse og multiplikation af mikroorganismer, kan det ikke betragtes som deres naturlige miljø. Ikke desto mindre florerer luften normalt i deres tal, da mikroorganismer får adgang til det fra jord og andet tørt nedbrydeligt materiale, herunder udskillelse udsat for vindens påvirkning.

Luftbårne mikroorganismer bliver en vigtig forureningskilde i laboratorier, hospitaler, industrier og af eksponeret fødevare og drikkevarer. Afhængig af mikroorganismernes natur kan nogle forurening forårsage forkølelse af forurenede produkter og sygdomme, når de indtages.

Ved ren nys og hoste kan infektion fra mund og lunger udledes i luften. På baggrund heraf forekommer viden om mængde og kvalitet af luftmikroorganismer afgørende, fordi vi har brug for ren luft til åndedræt.

Luft er ikke et medium til mikroorganismer, men er en bærer af partikler, støv og dråber, som generelt forbliver bundet med mikroorganismer. Disse bærere transporterer mikroorganismer og den ultimative skæbne af sådanne mikroorganismer styres af et komplekst sæt tilstande såsom sollys, temperatur, fugtighed, størrelse af mikrobe-ladede partikler, graden af ​​modtagelighed eller resistens fra en bestemt mikrobe til det nye fysiske miljø og mikrobes evne til at danne resistente sporer eller cyster.

I stadig luft har mikroorganismerne en tendens til at slå sig ned hurtigt med deres luftfartsselskaber, der efterlader luften ret fri for dem. Luften efter tunge regner er ret fri for mikroorganismer. Udvikling selv af mindste strøm kan holde mikroorganismerne suspenderet i luft i lang tid.

I almindelighed har luft over de varmere områder af jorden havne et større antal mikroorganismer end de ovennævnte køligere områder, forudsat at der foreligger tilstrækkelig fugtighed. Utilstrækkelig ventilation af beboede bygninger fremmer større akkumulering af mikrobielt tal i luftrummet.

Luften af ​​uskårne og ikke stærkt industrialiserede bjergområder og oceaner betragtes som ren og god til helbred, da den er relativt fri for mikroorganismer.

iii. Jordmikrobiologi:

Jordmikrobiologiens område blev udforsket i den sidste del af 1800-tallet. Oprettelsen af ​​de vigtigste roller, som mikroorganismer spiller i de biologisk vigtige cykler af materiel på jorden: Cyklernes kvælstof, svovl og kulstof var stort set arbejdet hos to mænd, S. Winogradsky (1856-1953) og MW Beijerinck (1851-1931) ).

S. Winogradsky, en russisk og betragtet af mange som grundlæggeren af ​​jordmikrobiologi, opdagede nitryfiende bakterier (1890-91); beskrev den mikrobielle oxidation af H2S og svovl (1887); udviklet begrebet mikrobiell kemoautotrofi; beskrev anaerob nitrogenbindende bakterier (1893); bidraget til undersøgelserne af reduktion af nitrat og symbiotisk kvælstoffiksering; og opstod næringsmæssige klassificering af jordmikroorganismer i autochtonøse (humus-udnyttelsesmidler) og zymogenøse (opportunistiske) grupper.

Næsten lige så vigtigt var arbejdet hos MW Beijerinck, en Hollander, der isolerede agenterne for symbiotisk (1888) og ikke-symbiotisk aerob (1901) nitrogenfiksering.

Imidlertid var Beijerincks største bidrag en ny og dybtgående vigtig teknik: berigelseskulturteknik: at isolere og studere forskellige fysiologiske typer af forskellige mikroorganismer fra naturlige prøver ved hjælp af specifikke kulturmedier og inkubationsbetingelser.

iv. Food Microbiology:

Kost af mange mennesker er suppleret med madvarer bevaret ved særlige metoder. Sådan mad kan være frosset, dåse eller dehydreret. Det kan være delvis eller helt bagt eller forkogt, klar til opvarmning og servering.

Under forberedelsen kan sådanne fødevarer angribes af heterotrofe mikroorganismer for at opfylde deres ernæringsmæssige krav. Den ubegrænsede vækst og multiplikation af disse mikroorganismer i fødevarer kan gøre den uegnet til forbrug og resultere i ødelæggelse eller forringelse.

Mikrobiologi af mælk, mælk og fødevarer:

A. Mikrobiologi af mælk og mejeriprodukter

B. Mikrobiologisk forurening og affald af fjerkræ, fisk og havsmad

C. Ortental Foods

Den første mælk, der er trukket fra dyr, indeholder altid mikroorganismer. De fleste bakterier kommer fra mejeri redskaber og mælk-kontrakt overflader, malkemaskiner, mælkehåndteringsmaskiner og andre lignende kilder. Bakterierne indbefatter mælke streptokokker, coliforme bakterier, psykotrofe Gram-negative bakterier.

De negative stænger er termoduriske, som overlever pasteurisering, f.eks. Enterokokker og baciller. Sygdomsfri mejeripersonel og anvendelse af sanitærudstyr hjælper med at reducere antallet af bakterielle forureninger fra eksterne kilder.

Til fremstilling af forskellige mejeriprodukter er det nødvendigt at have en passende kultur af mikroorganismer. Den rene kultur eller moderkultur eller stamkultur er tilgængelig i lyofiliseret eller frysetørret form.

Aktiekulturer af ønskede organismer kan opretholdes i mælkekulturerne af mælke streptokokker, Leuconostoc og Lactobacillus anvendes. På den anden side fremstilles starterkultur ved at blande 2% ren kultur i 600 ml mælk. Dette opvarmes til 88 ° C i 30 minutter og afkøles derefter til 2 ° C og inkuberes for at give starterkultur.

Mikrobiologi af mælk og mejeriprodukter:

Mælk udskilles af pattedyr for næring af deres unge. Det er i flydende form uden at have råmælk. Mælken indeholder vand, fedt, protein og lactose. Ca. 80-85% af proteinerne er kaseinprotein.

Mikrobiologi af ost:

Det store antal mikroorganismer spiller en rolle i modningsprocessen. På den første dag med ostfremstilling går det mikrobielle tal i udgangsmaterialet fra en til to milliarder g ^-1 . Derfor falder produktionen på grund af utilstrækkelig ilt, høj surhedsgrad og tilstedeværelsen af ​​inhibitoriske forbindelser, der fremstilles som ost modner.

Det er hovedsagelig virkningen af ​​deres cellulære enzymer på laktose, fedt og proteiner, der skaber den modne ostsmag. Den gasdannende kultur af Propionibacterium shermanii er afgørende for at give svejsesejer sit øje eller huller og smag. Osteens specificitet afhænger af de anvendte sorter af anvendte mikroorganismer.

Processen med ostfremstilling omfatter ni trin:

(a) fremstilling af mælken

(b) danner en ostemasse,

(c) skæring,

(d) madlavning,

(e) adskillelse af valle,

(f) saltning af remanensen

(g) påføring af mikrober,

(h) pressning af ostemassen

(i) modning af den unge ost

For det meste er en modnet ost lavet af rå eller under pasteuriseret mælk, som skal holdes i mindst 60 dage. I løbet af denne tid ødelægger saltet, surhedsgraden, de metaboliske forbindelser af modning og fraværet af ilt sædvanligvis fødevareforgiftningsorganismen.

Under tilberedningen af ​​mælken kan der tilsættes nogle farvestoffer, som omfatter p-caroten og ekstrakter af planter, f.eks. Bixa orellana og Capsium spp. Mælk omdannes til glat, fast ostemasse, mere almindeligt kendt som chymosin, som omdanner mælkemasse ved 32 ° C i 30 minutter.

Rennet kan ekstraheres fra Muche miehei, M. pusillus og Endothica parasiticus. Rennin angriber casein og danner gitter eller ostemasse. Proteinet i denne chymosin-ostemasse kaldes paracasein, fordi det i høj grad er bundet af calcium, forekommer det oprindeligt som dicalciumparacasein. I det tredje trin bruges trådknivene eller skærebjælkerne til at reducere den store seng af ostemasse i små terninger på 1, 5 cm.

Dette trin øger overfladearealet. I løbet af tilberedningsperioden kontraherer små kuber og udviser valle. For cheddar og beslægtede oste er den optimale temperatur 37 ° C, mens Emmentaler og Gruyere ostemasse koges ved ca. 54 ° C. Madlavningen fortsætter i en periode fra 1 time til en time og en halv time.

Næste proces er saltning, hvor ostevarer anvender tørt salt til ostemassen. Den umoden ost i mættet saltvand nedsænkes i ca. 2 til 72 timer. I pressetrinnet sættes der undertiden eksternt tryk på den våde, varme ostemasse, der er begrænset i træ, plast eller metalform eller en kludpose. Ved at trykke er slutningen af ​​forberedelsesfasen for at lave en modnet ost.

v. Cellulær mikrobiologi:

En revolution blev lavet i medicin og klinisk videnskab efter indførelsen af ​​antibiotika i 1950'erne og 1960'erne. I løbet af denne periode blev der lavet lidt arbejde på den involverede mekanisme, dvs. hvordan bakterier inficerer multicellulær vært og udvikler sygdom.

I 1990'erne blev det klart, at selv om der anvendes antibiotika til at dræbe bakterier, dør hvert år 3 millioner mennesker på grund af tuberkulose, 3-4 millioner på grund af diarré, 1-2 millioner på grund af malaria, hepatitis og mæslinger og millioner af andre sygdomme over hele verden. Nogle nye bakteriesygdomme blev også rapporteret; for eksempel Helicobacter pylori, kausal agenten af ​​mavesår og E. coli 0157 forårsager diarré.

Der er blevet lagt stor vægt på bakteriel infektion stimuleret af bakteriernes voksende resistens over for antibiotika. Dette er sket på et tidspunkt, hvor fremskridt inden for mikrobiologi, molekylærbiologi og eukaryot cellebiologi er i stand til at give svar på mulige spørgsmål om infektionsprocessen.

Cossart (1996) udgjorde begrebet cellulær mikrobiologi ved at syntetisere de tre beslægtede discipliner (cellebiologi, molekylærbiologi og mikrobiologi). Men individuelt cellebiologi; molekylærbiologi og mikrobiologi studeres i detaljer som separate fag. Men cellemikrobiologi broerer kløften mellem disse to discipliner og giver en nuværende syntese af den relevante videnskab.

Studier af mikrobiologi har avanceret viden om immunologi, hvordan bakterier udløser immunsystemet og T-lymfocytter genkender antigen, og hvordan påvirker bakterieeksotoksiner eukaryote celler. Fremskridt inden for molekylærbiologi fodret tilbage til mikrobiologi.

Det er indlysende, hvordan bakterier producerer intercellulære signalmolekyler for at bestemme celletætheden? Der er sket mange fremskridt inden for udvikling af teknikker inden for molekylærbiologi, for eksempel 16S rRNA-sekventering, in situ ekspressions teknologi, signatur h-mærket mutagenese, differential display PCR (DD-PCR), gær-hybridanalyse og fagvisning.

---

Note # 7. Mikrober i miljømikrobiologi:

Mikrober fordeles overalt, dvs. jord, vand og luft, selvom de er til stede dybt inde i jorden, såsom dybhavsventiler. Mikroberne spiller en vigtig rolle i genbrug af biologiske elementer som ilt, kulstof, nitrogen, svovl og fosfor.

jeg. Mikrober i biogeokemiske cykler:

Oxygen omfatter 70 procent af cellevægten og over 23% oxygen er til stede i atmosfæren, som er tilgængelig for alle mikroberne. På den anden side forekommer oxygen i mineralforekomster som salte af carbonater, silicat, aluminat og andre oxider.

Ca. 80% ilt er ikke tilgængeligt for biologiske organismer. Cyanobakterier, heterotrofer og kemolithotrofer bruger det. Vand er et produkt af aerobiske processer og er derfor igen tilgængelig til fotosyntese.

Ca. 20% af jordens kulstof er en organisk forbindelse, og mindre end 1% er i fossilt brændsel, såsom mineralolie, kul osv. Carbon er til stede i form af CO ₂ i atmosfæren. CO ₂ produceres under brændingen af ​​fossilt brændsel, biologiske præparater og mikrobiel nedbrydning.

Fotosyntetiske og kemosyntetiske mikroorganismer omdanner CO ₂ til organisk kulstof. Methan (CH4) genereres anaerobt fra CO ₂ og H ₂ ved metanogen arkæa. Jordbakterier og svampe bruger hovedsagelig organisk stof i jorden.

Uden cykelvirkningen af ​​disse mikrober ville livet på denne planet lide på grund af manglende tilgængelighed af næringsstoffer, der er afgørende for livet. Mikrober gennem deres enzymatiske maskiner er i stand til at frigøre opløselige produkter, der gør dem tilgængelige for mikrober og planter. De døde rester af planter og dyr nedbrydes af mikrober.

Ca. 78% af N er til stede i atmosfæren, mens 9-15% af en celle tørvægt indeholder et væsentligt cellulært element N, der indeholder aminosyrer, nukleinsyre og i nogle coenzymer. De uorganiske nitrogenformer er indbyrdes omdannet af mikroorganismernes metaboliske aktiviteter, som opretholder den naturlige nitrogenbalance.

Kvælstoffastgørelsesbakterier reducerer nitrogengas (N2) til ammoniak, der kræves til plantevækst. Nogle organiske nitrogen (aminosyre, nukleinsyre) recirkuleres ved processen kaldet ammoniak. Den producerede ammoniak er enten inkorporeret i biomasse eller bliver substratet til nitrifikation. Den aerobe oxidation af ammoniak til nitrat (NO ₃ ^- ) udføres ved nitrificerende bakterier repræsenteret af Nitrosomonas og Nitrosococcus.

ii. Mikrober i forureningsmikrobiologi:

Undersøgelse af vandmiljøer, hvor eutrofiering er i gang med flere fascinerende forskellige mikroorganismer. Blandt disse ville være protozoer, alger og mindre indlysende visuelt, men ikke mindre vigtige funktionelt er ikke-motile organismer og mindre former, herunder svampe og bakterierne, visse virus viser også deres tilstedeværelse, hvis der indføres særlige procedurer til påvisning.

Virus, som inficerer alle de biologiske grupperinger, har betydning for vandforureningsproblemer. Plante- og algervirus kan forhindre ubegrænset udvikling af værten. Det er blevet foreslået, at overdreven vækst af blågrønne alger kan styres ved såning med specifikke vira (LPP og AS-vira).

På samme måde kan bakterievirus (bakteriofag) hjælpe med at kontrollere størrelsen af ​​bakteriepopulationen ved analyse af modtagelige grupper. Af særlig interesse er bakteriofagens mulige rolle ødelæggelsen af ​​bakterier patogene for mennesker og bakterielle indikatorer for fækal forurening. På den anden side er bakterier særligt egnede til at udnytte en lang række miljømuligheder.

Bakterier spiller en vigtig rolle ved nedbrydning af affald. Nogle actinomycetes er indbygger i sømudder, men generelt virker actinomycetes ikke ansvarlige for den jordiske lugt så mærkbar efter pløjning.

Biologisk spildevandsbehandling og selvrensning har meget til fælles. Begge resulterer i mineralisering af organiske forurenende stoffer og i udnyttelsen af ​​opløst oxygen. Komplekse mikrobielle foreninger spiller en vigtig rolle i selvrensning, og sådanne samfund dominerer økologi af behandlingsanlæg.

Nogle organiske molekyler til stede i industrielle spildevand nedbrydes let af en række mikroorganismer, mens nogle forbindelser synes at modstå biologisk angreb fuldstændigt.

---

Note # 8. Computerapplikationer i mikrobiologi:

Computere kan betjene en række funktioner i styring og analyse af fermenteringsprocesser.

jeg. Optimering via computer:

Computere bruges i skala op, til opbevaring og evaluering af fermenteringsparametre og til måling af effekten af ​​individuelle parametre på kulturs metaboliske opførsel.

ii. Kontrol via computer:

Computere kan styre gæringsprocesser. On-line fermenteringskontrol anvendes i vid udstrækning i produktionsskalaen i mange virksomheder.

Computer applikationer i mikrobiologi endnu ikke så udbredt som i den kemiske industri af flere grunde. Sensorer egnet til brug i sterile systemer er endnu ikke pålidelige nok til at udnytte computerens kapacitet og biosyntese.

Regulering af metabolittdannelse er endnu ikke fuldt ud forstået. Gærningsomkostningsreduktionen ved at bruge computere er vanskelig at beregne. I mikrobiologi anvendes computere primært til dataindsamling, dataanalyse og udvikling af fermentationsmodeller.

(a) Dataindsamling:

Data kan erhverves direkte på fermentoren med on-line sensorer. De opkøbte oplysninger kan være såsom pH, temperatur, tryk, viskositet, fermentorvægt, effektoptagelse, beluftningshastighed og O2- og CO2-indhold i gasstrømmen. Andre data kan opnås fra laboratoriemålinger og føres ind i computeren off-line, fx biomasse-koncentrations næringsstofindhold, metabolitdannelse.

Disse oplysninger kan indtastes som rå data og kan konverteres af computeren til standardenheder, for eksempel for at justere mængder til en standard temperatur, temperaturkorrektionsdata kan bruges til at beregne den sande luftningshastighed for et produktionssystem.

Et alarmsystem kan søges op til dataindsamlingssystemet for at informere ledsageren, når afvigelser fra standardværdien forekommer. Data om fermenteringsforløbet kan gemmes, hentes og udskrives, og produktberegninger kan dokumenteres.

(b) Data analyse:

Dataene, der indtastes eller måles, anvendes i beregninger som CO ₂ formationshastighed, O ₂ optagelseshastighed, respiratorisk kvotient, specifik substratoptagelseshastighed, udbyttekoefficient, varmebalance, produktivitet, volumespecifik energioptagelse og Reynolds nummer.

Når biomassen ikke måles kontinuerligt, kan biomassekoncentrationen beregnes gennem O2 optagelseshastigheden. Det antages, at udbyttet konstant og den andel af O _{2, der er} nødvendig til vedligeholdelsesmetabolismen, er kendt. Beregningerne skal justeres, hvis for eksempel sekundære metabolitter dannes eller udbyttet konstant ændres under fermenteringen.

Efter fermentering ved forskellige pH- og temperaturniveauer beregnes "isoproduktion og isotime-kurver". Feltene er angivet som procentdel af den mindre produktion sammenlignet med maxerythromycintiteren. Optimal produktivitet (produktion / fermenteringstid) for et givet sæt driftsbetingelser kan fastslås ved denne graf.

iii. Software:

Et stort antal software er tilgængelige på markedet som MENTOR af LSLBILAFITTE, MFCSAVin af B. BRAUN BIOTECH, AFS BioComond af New BRUNSWICK SCIENTIFIC, som anvendes i laboratorie- såvel som pilot- eller industrielle skalaer. De fleste af softwaren leveres af producenter af fermentorer. Nogle af softwaren er i stand til automatisk at registrere konfigurationen af ​​controller i fermentorer.

Disse software er også brugt til regulering af fortyndingshastigheden, beregning af væksthastigheden, grænseflader med andre enheder som analyser og arkivering af data til validering. Disse software program loggings er generelt skrevet i Basic, Pascal eller C sprog. Men for at overvinde forskellige vanskeligheder bliver MS-vinduet brugt som en generel platform til fremstilling af softwareprogrammer til laboratorie- og NT-version til storskala fermentorer.

Betydningen af ​​sådanne enheder hjælper med at sikre grænsefladen mellem de eksterne programmer baseret i MS-vindue og real-time program. Der er udviklet adskillige forskellige kontrolmetoder til modelbaserede kontrolstrategier og adaptiv kontrol; således giver det mere mulighed for effektiv styring af fermenteringsprocesserne.

---

Note # 9. Alger i mikrobiologi:

Algerne omfatter en stor og heterogen samling af relativt enkle eukaryoter, som har ringe fælles med undtagelse af deres karakteristiske oxygenudviklende type fotosyntese. De kan defineres som de små autotrofer, der ikke viser nogen celledifferentiering, og deres kønorganer er enhjulede, og hvis multicellulære alle celler er frugtbare.

Selv om de fleste af de taxonomiske grupper af alger indbefatter multicellulære makroskopiske organismer, der betragtes som planter og anbringes under kongerige plantae, er der mange unicellulære mikroskopiske former i flertallet af sådanne taxonomiske grupper, der falder ind i mikrobiologien og indgår blandt mikroorganismer som mikroalger '.

Alger udgør en meget vigtig bestanddel af biosfæren ved at tjene som primære producenter af organisk stof og ilt og er af universel forekomst.

De findes i stor overflod i ferskvand (sø, damme, vandløb osv.) Og marine habitater; de friske vand og marine unicellulære former for alger, der vokser som planktoner, producerer enorme mængder organisk stof og ilt. Ca. 80% af jordens ilt er beregnet til at blive fremstillet af sådanne planktonale alger.

Alger forekommer også i fugtig jord, klipper, i planter og endda hos dyr. Nogle alger vokser på sneen og isen i polare områder, andre i varme kilder ved temperaturer så højt som 90 ° C. Alger findes også voksende endophytically i protozoer, hydra, svampe og koraller. Selvom de fleste alger er fotototrofiske, er heterotrofiske og holozoiske former for alger ikke ualmindelige.

Imidlertid er kendetegnene ved alger følgende:

jeg. De er for det meste fotoautotrofer, dvs. syntetiserer deres mad af sig selv via fotosyntese.

ii. For det første beboer de vandlevende levesteder.

iii. Det vegetative legeme viser ikke nogen differentiering i forskellige vævssystemer.

iv. De besidder mest unicellulære kønsorganer uden en jakke af sterile celler omkring dem. Jacketceller, hvis de er til stede, har forskellige initialer.

v. De viser progressiv kompleksitet i reproduktion.

vi. De udvikler ikke embryo efter fusion af gameter under seksuel reproduktion.

vii. De viser forskellige generationer af generationer.

---

Note # 10. Svampe på mikrobiologi:

Der er omkring to millioner slags levende organismer på jorden, hvoraf svampe udgør ca. 70.000 arter, og mange afventer opdagelse. Hawksworth (1991) anslog, at der på verdensplan er omkring 1, 5 millioner svamparter.

Den enorme uoverensstemmelse mellem antallet af kendte versus anslåede svamparter synes at være forbundet med det faktum, at der har været voldsomt utilstrækkelig prøveudtagning af svampe i mange dele af verden, især tropiske og subtropiske regioner.

Menneskeinteressen for svampe begyndte med observation af de smukke paraplyformede svampe og paddestole, der vokser på jord, der danner 'fairy rings'. De antikke grækere og romerne, og sikkert deres mindre civiliserede samtidige, var glad for trøfler, svampe og puff-bolde.

Svampe blev sådanne delikatesser, at de var den eneste mad, som velhavende mennesker insisterede på at lave mad. Tilfælde af utilsigtet svampeforgiftning var også kendt for antikke grækere og romere så tidligt som 500 f.Kr.

De spiselige medlemmer blev kaldt "svampe", mens de giftige sorter blev betegnet "toadstools". Udtrykket "toadstool" er en forvrængning af det tyske ord "Todestuhl", som bogstaveligt betyder "dødsstol".

Selvom mands interesse for svampe begyndte for tusinder af år siden som nævnt ovenfor, manifesterede den systematiske undersøgelse kun få hundrede år siden, da mikroskop blev udviklet. PA Micheli (1679-1737), en italiensk botaniker, udnyttede mikroskopet fuldt ud og lavede en omfattende undersøgelse af svampene og deres reproduktive strukturer og offentliggjorde i 1729 den første autentiske litteratur om svampe kaldet 'Nova Genera Plantarum'.

Til dette og nogle flere bidrag fik PA Micheli den ære at blive kaldt grundlæggeren af ​​mykologi; mykologi er videnskaben om svampestudier. Udtrykket "Mykologi" (Gk. Mykes = svampe, logoer = diskurs) er et græsk ord, der anses for at være afledt af en stor civilisation-det mycene.

Svampe er allestedsnærværende eukaryoter, der er alsidige på grund af deres høje grad af tilpasningsevne i ethvert tænkeligt levested. Alt, der kan nedbrydes til at give energi, vil finde nogle svampe til at kolonisere det.

Da svampene varierer i form, opførsel og livscyklus afhængigt af deres forskellige habitater, er det meget svært at definere de eksakte grænser for svampe. Imidlertid har mykologer i øjeblikket givet følgende linjer for at definere en svamp.

Svampe er de organismer, der er "eukaryote, achlorofylte med absorberende næringsmetode, sporbarhed og reproduktion som sædvanligvis aseksuelt og seksuelt, og hvis filamentøse forgrenede somatiske strukturer (kaldet hyphae) typisk er omgivet af cellevægge indeholdende chitin, cellulose eller begge sammen med mange andre komplekse kulhydrater. "

Selvom svampe deler med planter, besidder en cellevæg, væskefyldte intracellulære vakuoler, mikroskopisk synlig strømning af cytoplasmaen og manglende bevægelighed, er de klart afgrænset fra planterne og andre autotrofer, fordi det vegetative legeme eller hypha aldrig differentieres i stamme, rod og blade og, vigtigst af alt, har ingen specialiserede væv til intern transport af vand og næringsstoffer.

Men følgende er de fremtrædende træk ved organismerne kaldet svampe:

jeg. Vegetativ krop (thallus) er normalt repræsenteret af et filament kaldet hypha (hyphae); hyphae sammen omtales som mycelium (pl. mycelia). Hyphae er septet eller ikke-septet.

ii. Cellevæg består hovedsageligt af chitin, der ofte kaldes 'svampepulver'.

iii. Vegetativ krop (thallus) er ikke differentieret til rod, stamme og blade og har ikke specialiseret væv til intern transport af vand og næringsstoffer.

iv. Alle svampe mangler chlorophyll dermed kan ikke fremstille deres eget mad materiale. De kaldes som heterotrofer. De kan være parasitter eller saprophytter.

v. Mad opbevares i form af glykogen.

vi. Både aseksuel og seksuel reproduktion findes; aseksuel reproduktion er hyppigere.

vii. Asexual reproduktion foregår hovedsageligt af sporangiosporer og conidier (conidiosporer).

viii. Seksuel gengivelse foregår ved hjælp af antheridia og oogonia eller ascogonia. Forskellige reproduktive organer findes ikke i nogle ascomycetes og næsten alle basidiomycetes; seksualiteten fuldendes ved hjælp af hyphalfusion.

ix. Alle svampe har deres mave uden for deres krop, dvs. de nyder ekstracellulær fordøjelse af fødevaremateriale.

---

Note # 11. Bakterier i mikrobiologi:

Bakterier er en gruppe af prokaryote organismer eller monera, som er karakteriseret ved peptidoglycanvæg, et komprimeret men nøgent DNA med vedhæftede embosomerede og reserverede mad fremstillet af glykogen og fedt. Bakterier blev opdaget af Leeuwenhoek i 1676.

De har følgende træk (figur 2.9):

jeg. Dybest set ensformet form.

ii. Peptidoglycan cellevæg.

iii. Mucilage dækker.

iv. Prokaryot organisering med nøgent cirkulært DNA foldet til dannelse af nukleoid.

v. Nucleoid fastgjort til en membranøs struktur kaldet embosomed af en Y-formet gaffel.

vi. Sap vacuoles fraværende. I stedet forekommer gas vakuoler i en række tilfælde.

vii. Membran-dækkede celleorganeller, herunder endoplasmatisk retikulum, er fraværende.

viii. Ribosome er 70S i naturen.

ix. Binær fission er multiplikationsmåden.

x. Varieret ernæring, herunder fotoautotrophic, saprotrophic, parasitic og chemoautotrophic. Photoautotrophic former besidder bateriochlorophyll i stedet for typisk chlorophyll.

xi. Flagella, hvis de er til stede, er enkeltstrengede. De er lavet af protein kaldet flagellin.

Bakterier lever i jord, vandløb, mad, i os og i stort set alle beboelige (og nogle tilsyneladende beboelige) steder på jorden. De kan bruge vin, yoghurt og havekompost, og uden dem kunne vi ikke engang fordøje vores mad.

Alt nitrogen ville til sidst gå tabt til atmosfæren uden dem. Bakterier anvendes i stigende grad som forskningsværktøjer og i bioteknologi, som giver os rekombinant DNA, enzymer og designer-stoffer. Vi bruger endda i stigende grad dem til at slippe af med giftigt affald.

Bakterier kan også gøre dig ånde stinke, rådne dine tænder, tilstoppe dine lunger, give dig Montezuma hævn, og dræb dig, hvis du (eller din læge) ikke er forsigtig. Du har utvivlsomt hørt om patogen Escherichia coli og "kødspiserende bakterier". Måske har du også hørt om et stigende antal tilfælde af antibiotikaresistent tuberkulose og andre sygdomme af bakteriel oprindelse.

Mikrobiologi har nogle spændende (måske endda skræmmende) år forud for det. Feltet omfatter undersøgelsen af ​​vira, bakterier, svampe og protister, men der er nok at gøre bare ved at studere bakterier.

Bakterier er allestedsnærværende og er af stor betydning for biologiske forskere, læger, miljøforkæmpere, madforberedelser og bryggermestere, endsige resten af ​​os, der har lidt gennem bakterielle infektioner på et eller andet tidspunkt.

Bakterier er de mest rigelige mikroorganismer. En håndfuld jord kan indeholde hundreder og tusindvis af dem. De er allestedsnærværende, der findes på alle steder, hvor organisk materiale er til stede - i vand, luft, jord, over og inden for organerne af forskellige organismer. De kan tolerere ekstreme omgivelser som varme kilder, frosne farvande, ørkener, dybe hav, sure, alkaliske og saltholdige forhold.

Skadelige aktiviteter af bakterier:

jeg. Spoilage of Food:

Saprotrophic bakterier forårsager råtning af grøntsager, frugt, kød, brød, syring af mælk, ost, smør og ødelæggelse af syltetøj, gelé og syltetøj.

ii. Madforgiftning:

Botulisme er forårsaget af en anaerob bakterie Clostridium botulinum (= C. perfringens). Bakteriet inficerer dåsefoder. Fælles madforgiftning er forårsaget af Staphylococcus aureus. Forgiftningen ledsages af diarré og opkastning. En anden er salmonellose, som generelt produceres ved at spise forurenet kød. Bakterier, der forårsager denne type forgiftning, er Salmonella enteridis og S. typhimurium.

iii. Forringelse af indenlandske artikler:

Spirochaete cytophaga forværrer bomuldsfibre, læder og træartikler.

iv. Destruktion af Penicillin:

Bacillus brevis ødelægger penicillin.

v. Deitrifiering af jordbund:

Thiobacillus denitrificans og Micrococcus denitrificans konverterer nitrater fra jorden til gasformigt nitrogen.

vi. Afsvovling af jordbund:

Desulfovibrio desulfuricans ændrer jordsulfater i H ₂ S.

vii. sygdomme:

Over 90% af menneskers og dyrsygdomme er forårsaget af bakterier, og over 40% af plantesygdomme skyldes dem.

---

Note # 12. Virus i mikrobiologi:

Da levende celler udviklede sig først, findes der virus, hvor livet eksisterer. Virusets oprindelse er ikke kendt, fordi de ikke udgør fossiler. Derfor anvendes molekylære teknikker til at undersøge deres oprindelse. Disse teknikker er afhængige af tilgængeligheden af ​​gammelt viralt DNA eller RNA. Men desværre er de fleste af de vira, der er bevaret og opbevaret i laboratorier, mindre end 90 år gamle.

Virus er en parasit på alle typer organismer. De smitter dyr, planter, bakterier, alger, insekter mv. Hidtil er virusets nøjagtige karakter tvetydig, uanset om de er levende eller ikke-levende organismer. Hvis vi ser på livet, er det et komplekst sæt af processer, der finder sted gennem virkningen af ​​proteiner styret af nukleinsyren.

Nukleinsyren fra de levende organismer er funktionel på alle tidspunkter. Udenfor den levende celle forbliver virusene inaktive. Derfor kan de ikke siges som levende organisme. Hvis vi overvejer de sygdomme, der er forårsaget af dem, fungerer de som patogen mod bakterier, svampe, protozoer osv. Så fra denne vinkel kan vira betragtes som usædvanligt enkle levende organismer eller som en usædvanligt kompleks aggregering eller ikke-levende kemikalier.

Så hvordan kan en virus defineres? De er specielt små, filtrerbare og obligatoriske intracellulære parasitter, der kræver en levende vært til dens multiplikation. Lwoff (1957) definerede, at "vira er infektiøse, potentielt patogene nukleoproteiner med kun én type nukleinsyre, der reproducerer fra deres genetiske materiale, er ude af stand til at vokse og opdele og uden enzymer".

Luna og Darntell (1968) definerede, at "vira er enheder, hvis hele genom er element i nukleinsyre, der replikerer inde i levende celler ved hjælp af det cellulære syntetiske maskineri og forårsager syntese af specialiserede elementer, der kan overføre det virale genom til andre celler" .

Ved definering af mikroorganismerne er viruser adskilt på grundlag af bestemte tegn som angivet nedenfor af Lwoff og Tournier (1962):

jeg. De er alle potentielt infektiøse,

ii. Tilstedeværelse af en enkelt nukleinsyre,

iii. Manglende evne til kun at vokse det genetiske materiale,

iv. Kun reproduktion fra det genetiske materiale,

v. Fravær af enzymer til energimetabolisme (Lipman system),

vi. Fravær af ribosomer,

vii. Manglende information til produktion af enzymer i energikredsløbet,

viii. Fravær af information til syntese af ribosomale proteiner,

ix. Fravær af information til syntese af ribosomalt RNA og opløseligt tRNA.

---

Note # 13. Instrumentering af mikrobiologi:

jeg. Mikroskopi:

Zoocharia Janssen (1590) brugte en anden lens, og dermed blev billedet dannet af primærlinsen stærkt forstørret i størrelsesordenen 50 til 100 X. Dette er det grundlæggende princip, som modemforbindelsesmikroskop er baseret på.

I 1610 opfandt Galileo nogle hvad "forbedret mikroskop". Robert Hooke (1635-1703) lavede og brugte et sammensat mikroskop i 1660'erne og udgav en bog "Micrographia". Den højeste forstørrelse var 200 X, men han observerede ikke bakterier.

En nutid for Hooke, der hedder Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), opdagede encellulære, uafhængigt levende mikroorganismer, som han kaldte "animalcules". Det er klart, at de er protozoer og bakterier. På grund af denne præstation blev han kaldt "far til mikrobiologi". Professionelt Leeuwenhoek var en linned købmand. I løbet af sin tid plejede han at lave små, enkle, men kraftfulde linser.

Disse instrumenter var enkle forstørrelsesglas, som generelt bestod af små, enkelt-, bikonvekse, næsten sfæriske linser, men de gav forstørrelse til ca. 300 X. Størrelsen af ​​de objekter, som han undersøgte, blev bestemt ved sammenligning.

Til dette formål brugte han sommetider sandkorn, frø af hirse eller sennep eller blodlegemer. I alt lavede han 419 linser, nogle monteret i guld, mens de fleste var i messing. C. Huygens udviklede to objektiv øje stykker, mens Abber (1840-1905) udviklede apochromatic mål og sub-fase kondensator.

Apokromatiske er dem, der er relativt fri for kromatiske og sfæriske aberrationer. Den professionelle brug af sammensatte mikroskop blev observeret efter 1820. Den samlede forstørrelse produceret af modemmål og okular sammen er produktet af to forstørrelser. Ud over forstørrelse er opløsningen imidlertid evnen til at skelne to tilstødende punkter som separate.

ii . kolorimetri:

De fleste af de biokemiske eksperimenter involverer måling af en forbindelse eller gruppe af forbindelser, der er til stede i en kompleks blanding. Den mest anvendte metode til bestemmelse af koncentrationen af ​​biokemiske forbindelser er sandsynligvis kolorimetri, som gør brug af det, når hvidt lys passerer gennem en farvet opløsning, absorberes nogle bølgelængder mere end andre (figur 35.6).

Mange forbindelser er ikke farvede, men kan omdannes til farvede forbindelser. Nogle af dem er ikke farvede selv efter omdannelse, men kan gøres til at absorbere lys i det synlige område ved omsætning med egnede reagenser. Disse reaktioner er ofte specifikke og i de fleste tilfælde ret følsomme, således at mængder materiale i området millimol pr. Liter koncentration kan måles.

Den største fordel er, at fuldstændig isolering af forbindelsen ikke er nødvendig, og bestanddelene af en kompleks blanding, såsom blod, kan bestemmes efter lidt behandling. Som diskuteret nedenfor er dybden af ​​farve proportional med koncentrationen af ​​mængden af ​​absorberet lys er proportional med intensiteten af ​​farven og dermed til koncentrationen. Der er to love, som princippet om colorimetri er baseret på.

en. Lambert's lov:

Når en stråle monokromatisk lys passerer gennem et absorberende medium, falder dets intensitet eksponentielt, idet længden af ​​absorberende medium forøges.

b. Ølens lov:

Når en stråle monokromatisk lys passerer gennem et absorberende medium, falder dens intensitet eksponentielt, idet koncentrationen af ​​det absorberende medium forøges.

Disse to love kombineret sammen hedder Lambert-Beer lov (figur 35.6).

Begrænsninger af Lambert-Beer Law:

På grund af stigning i koncentrationen af ​​opløsningen opnås nogle gange et ikke-lineært plot. Dette kan skyldes årsagerne: (a) Lyset skal indsnævres, helst monokromatisk, (b) Bølgelængden af ​​det anvendte lys skal være ved absorptionsmaksimum af opløsningen.

Dette giver også den største følsomhed, c) der må ikke være ionisering, forening, dissociation eller opløsning af opløst stof med koncentration eller tid, (d) opløsningen er for koncentreret til at give intens farve.

Det fotoelektriske farveimeter:

De grundlæggende arrangementer af et typisk kolorimeter er vist i figur 35.7. I dette instrument, når et hvidt lys fra en tungstonlampe passerer gennem en spalte, så en kondensatorlins for at give en parallel stråle, der falder på den undersøgte opløsning indeholdt i en absorptionscelle eller kuvette. Den er lavet af glas med siderne mod bjælken, der skæres parallelt med hinanden. Celleprøverne er generelt 1 cm firkantede og vil holde 3 ml væske.

Absorptionscellen efterfølges af filter, hvilket tillader maksimal transmission af farven absorberet efter udvælgelse. Hvis en blå opløsning undersøges, absorberes der rødt, og der vælges et rødt filter. Farven på filteret er derfor komplementær til farven af ​​den undersøgte opløsning. I nogle instrumenter er filtret placeret før absorptionscellen.

Filtrene giver smalle transmissionsbånd og er derfor omtrentlige til monokromatisk lys. Herefter falder lyset på en fotocelle, der genererer en elektrisk strøm og er direkte proportional med lysets intensitet, der falder på den.

Det elektriske signal forstærkes i styrken af ​​forstærkeren, og det forstærkede signal passerer til et galvanometer, som er kalibreret med en logaritmisk skala for at give absorbansaflæsninger direkte i disse systemer, blancopløsningen sættes først i kolorimeteret og galvanometeret indstilles til null udryddelse, som efterfølges af testopløsningen, og udryddelsen læser direkte Nu er en bedre metode at opdele lysstrålen, passere gennem prøven og den anden gennem emnet.

Efter denne balance giver de to kredsløb nulbøjning på galvanometeret. Udryddelsen bestemmes ud fra potentiometeraflæsningen, som afbalancerer kredsløbet.

iii. Tracer Technique:

Isotoper anvendes som sporstoffer til sporingen af ​​hændelser. Sådanne isotoper er stabile ( ² H, ¹⁵ N, ¹⁸ O etc.) eller ustabile ( ³ H, ¹⁴ C, ³² P, ³⁵ S osv.). Sidstnævnte udsender ioniserende stråler, fx α-partikler, β-partikler, --stråler. Røntgenbilleder osv. Og kan således let registreres ved hjælp af instrumenter (Geiger Muller Counter osv.), Der kan detektere ioniseringen af ​​det medium, som de passerer. Førstnævnte har brug for instrumenter som et massespektrometer, som ved hjælp af et kraftigt magnetfelt adskiller en tung isotop fra en lysere isotop.

A-partiklerne, der er heliumkerner, er tunge og kan derfor ikke trænge igennem lange afstande, men er stærkt ioniserende. P-partiklerne er meget lettere og rejseafstande afhængig af deres energi. Y-stråler og røntgenstråler er endnu mere gennemtrængende. De ustabile isotoper forfalder eksponentielt til stabile former, og tiden for halvering er kendt som radioisotopets halveringstid.

Således har ¹³ N en halveringstid på 10, 5 min, ³² P, 13, 8 dage, ³⁵ S, 85 dage. ³ H, 10 år og ¹⁴ C, 5688 år. ³ H udsender svage Y-stråler (0, 018 Mev) og ¹⁴ C (0, 156 Mev) og ³² P, 1, 6 MeV (1Mev = 1 mio ev.) Udsender stærke stråler. Strålingsenergi, isotopets halveringstid, opløseligheden og metabolskrollen af ​​dets forbindelser er de vigtigste faktorer, der bestemmer omfanget af sundhedsfarer ved en radioisotop.

Med passende forholdsregler kan radioisotoperne håndteres, behandles, detekteres og måles med næsten ingen risiko eller fare. Bevægelsen af ​​et radioaktivt element i en forbindelse kan også spores ved autoradiografi.

Når de energiske partikler udsendes af en radioisotop, rammes et scintillerende stof som Nal, ZnS, antracen osv. Fotoner ud; Disse fotoner interagerer med sølvhalogeniderne, der er til stede i den fotografiske emulsion, og producerer de sorte pletter som i konventionel fotografering. Dette princip følges også i scintillationstælling.

Enheden for forholdsaktivitet er Curie eller Bequerel opkaldt efter opdageren. En Curie (Ci) svarer til 3, 7 x 10 ¹⁰ desintegrationer pr. Sekund. Én Bequerel (Bq) er 10 ¹⁰ dps. Når tællinger tages under identiske betingelser, kan aktiviteten i kurier beregnes direkte ved henvisning til en standard.

Arbejde med radioisotoper indebærer betydelig sundhedsfare, medmindre der træffes passende forholdsregler. Blodtællinger skal tages regelmæssigt, og filmmærker skal altid bæres ved håndtering af en radioisotop. Under ingen omstændigheder skal radioaktive stoffer komme i kontakt med nogen del af kroppen.

Pas på altid, at ingen radioaktiv gas indåndes. Ingen skal spise, drikke eller ryge i et radioisotop laboratorium. Man bør håndtere radioisotoper, især β-emittere som ³² p eller a-emittere som ⁶⁰ CO nogle afstand væk fra kilden. μCi mængder anvendes normalt i biologiske studier, og disse er mindre farlige.

Vask bør aldrig samles i en vask. De bør tørres inde i en hætte og opbevares i en beholder opretholdt til dette formål. Indholdet i bin skal begraves under jorden på et sikkert sted eller sendes til Bhabha Atomic Research Center, Bombay.

Hænder, forklæder, bordplader mv skal overvåges regelmæssigt og dekontamineres, hvis det er nødvendigt. Hovedpine, svimmelhed, unormale blodtællinger mv. Er indikationer på strålingssygdom. Arbejdet skal stoppes, og læger konsulteres i sådanne tilfælde.

Fremstilling af prøver til radioaktivitetsmålingprocedure:

(a) Overfør 0, 1 ml af det radioaktive stof i opløsning til planken. Tillad det at sprede sig; Tilsæt et par dråber destilleret vand eller ethanol (hvis stoffet er vand eller alkoholopløseligt) og placer under en varmelampe i en afstand, hvor der ikke sker sprængning.

(b) Placer plankerne inde i petriskåle, afkøles og tælles.

Til faste prøver:

(a) Væg den tomme planchet.

(b) Overfør fint pulver med en spatel omhyggeligt til planken og spred den for at dække hele overfladen. Pudse overfladen forsigtigt, indtil den ser ud til at være glat.

(c) Væg planken med pulveret. Substrakt den indledende vægt af planeten. Hvis forskellen overstiger mindste tykkelse for mætning, tages tæller. Hvis ikke mere pulver skal indføres, og prøven tilberedes igen.

iv. Kromatografi:

Tswett (1903) definerede kromatografi som processen for adskillelse af farvede stoffer, men nu-en-dage udføres det på blandinger af farvede stoffer, herunder gasser.

Det fælles træk ved alle kromatografimetoderne er brugen af ​​to faser:

(a) stationær fase

(b) mobil fase.

Adskillelsen af ​​det farvede stof afhænger af de to faser. På grundlag af den stationære fases natur er klassificeringen angivet nedenfor:

Hvis den stationære fase er fast, kaldes processen adsorption, mens mobil fase er væske kaldet partitionskromatografi. Den mobile fase kan være enten en væske eller en gas.

På basis af stationær og mobil fase er kromatografisystemet af fire typer:

(a) Væske - faststof (fx klassisk adsorptionskromatografi, TLC og ionbytter)

(b) Gasfast stof (fx gasfast kromatografi)

(c) Flydende-væske (fx klassisk partitionskromatografi, papirkromatografi)

(d) Gas-væske (fx gas-væskekromatografi, kapillær kolonnekromatografi)

Klassificering baseret på metoder:

Klassificeringen er baseret på faser (fast eller flydende), der kaldes adsorption og partition. Adsorptionsfasen kan indeholde en mobil fase i flydende eller gasform. På lignende måde har partitionsvæskekromatografi en flydende mobil fase eller gasform af mobil fase, der kaldes henholdsvis væske-væskekromatografi og gas-væskekromatografi.

Alle adskillelser ved kromatografi afhænger af, at de stoffer, der skal skilles, fordeler sig mellem mobilfasen og de stationære faser i proportioner, som varierer fra et stof til et andet. Den måde, hvorpå stofferne fordeles, diskuteres mest bekvemt ved at henvise til "sorptionsisotermen".

Sorption isotherm:

Mængden af ​​et bestemt stof optaget "sorberet" af den stationære fase afhænger af koncentrationen er mobilfasen. Kurven opnået ved at plotte mængden sorberet mod koncentration ved konstant temperatur er 'sorptionsisotermen'.

Formen af ​​isothermen er en af ​​de vigtigste faktorer for kromatografiadfærd. Udtrykket "sorption" indbefatter adsorptionen, der refererer til koncentrationens forøgelse ved grænsefladen mellem den mobile og den stationære (faste) fase, medens absorption er opløsningen af ​​et stof fra en mobil fase til den flydende stationære fase.

v. Electro-fokusering:

Dette er en nyeste teknik til adskillelse eller protein, eller du kan udtrykke det som "elektroforese i en pH-gradient". Proteinerne migreres i et elektrisk felt, men når de når et punkt, hvor pH er det samme som dets isoioniske punkt, forhindres deres yderligere bevægelse. Dette kaldes elektrofokusering, fordi protein har fokuseret på dets isoioniske punkt.