Мікроорганізми як джерело створення безпечних антимікробних засобів (стр. 1 из 6)

ЗМІСТ

ВСТУП

РОЗДІЛ 1. ОСОБЛИВОСТІ МОРФО-ЦИТОЛОГІЧНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ МІКРООРГАНІЗМІВ

РОЗДІЛ 2. МОЖЛИВОСТІ ВИКОРИСТАННЯ МІКРОБІОЛОГІЧНИХ ПРЕПАРАТІВ ДЛЯ БОРОТЬБИ ІЗ ШКІДНИКАМИ

2.1 Мікробіологічні інсектициди

2.2 Інтродукція мікроорганізмів та мікробіологічний метод боротьби

2.3 Нешкідливість мікробіологічних агентів

РОЗДІЛ 3. МІКРООРГАНІЗМИ ЯК ДЖЕРЕЛО НОВИХ ІНСЕКТИЦИДНИХ ПРЕПАРАТІВ

3.1 Класифікація бактеріальних токсинів

3.2 Класифікація за анатомічним розміщенням

3.3 Класифікація за місцем або механізмом дії

3.4 Класифікація за структурою молекули токсину

3.5 Проблема токсинів у патології комах

3.6 Практичні можливості і перспективи використання інсектицидів

ВИСНОВОК

ЛІТЕРАТУРА

ВСТУП

Матеріали багатьох досліджень говорять про цінності мікробіологічного методу як практичної зброї проти деяких шкідливих комах. Вони виявляють також проведення активних досліджень фундаментальних і практичних сторін патології комах, що повинно гарантувати подальший прогрес. Патогени комах, застосовуваних повторно, позначають терміном "мікробіологічні інсектициди", патогени, які здатні виживати і поширюватися в популяціях шкідливих комах, розглядають як "інтродукції". Ефективність біологічного методу боротьби зі шкідниками рослин подекуди буває досить високою. Зафіксовано випадки, коли застосування мікробних препаратів викликало масову загибель шкідників. Проте результати застосування мікробіологічного методу значною мірою залежать від кліматичних умов, стану шкідників та інших чинників.

Збудниками інфекційних захворювань шкідливих комах можуть бути також гриби і віруси.В різних країнах світу на основі патогенних мікроорганізмів випускаються понад 50 препаратів для боротьби з 200 видами шкідливих комах. Найкраще налагоджено виробництво таких бактеріальних препаратів: ентобактерин, дендробацилін, ліпідоцид, а з грибкових препаратів — актинін, боверин та ін.

Мета роботи – розглянути можливості використання мікроорганізмів з метою створення екологічно безпечних антимікробних засобів.

Завданнями роботи є:

1) розглянути особливості морфо-цитологічної будови мікроорганізмів;

2) охарактеризувати можливості використання мікробіологічних препаратів для боротьби із шкідниками;

3) дати характеристику мікроорганізмам як джерелу нових інсектицидних препаратів.

РОЗДІЛ 1. ОСОБЛИВОСТІ МОРФО-ЦИТОЛОГІЧНОЇ ОРГАНІЗАЦІЇ МІКРООРГАНІЗМІВ

Ультраструктура прокаріотної клітини вивчаються за допомогою електронно-мікроскопічних, мікрохімічних та інших методів, які дають змогу з високою точністю визначити будову і хімічний склад бактерій. Завдяки цим методам вдалося встановити, що прокаріотна клітина має низку принципових особливостей ультраструктурної і хімічної організації порівняно з еукаріотною клітиною (рис. 1).

Зовні цитоплазматичної мембрани бактеріальної клітини розміщуються так звані поверхневі структури: оболонка, капсула, слизовий чохол, джгутики і ворсинки (війки). Цитоплазматичну мембрану разом з цитоплазмою, органелами і включеннями прийнято називати протопластом. Розглянемо спочатку будову, хімічний склад і функції поверхневих структур бактеріальної клітини.

Рис. 1. Комбіноване схематичне зображення прокаріотпої клітини (за Г. Шлегелем, 1972):

І — поверхневі структури: 1 — оболонка клітини; 2 — капсула; 3 — слизові виділення; 4 — слизовий чохол; 5 — джгутики; 6 — війки.

ІІ — цитоплазматичні клітинні структури: 7 — цитоплазматична мембрана; 8 — нуклеоїд; 9 — рибосоми; 10 — цитоплазма; 11 — хроматофори; 72 — хлоросоми; ЇЗ — пластинчасті тилакоїди; 14 — фікобілісоми; 15 — трубчасті тилакоїди; 16 — мезосома; 17 — аеросома (газова вакуоля); 18 — ламелярні структури.

ІІ — записні речовини: 19 — полісахаридні гранули; 20— гранули полі-(3-окси масляної кислоти; 21 — гранули поліфосфату; 22— гранули ціанофіцину; 23 — карбоксисоми; 24— включення сірки; 25 — крапельки жиру; 26 — гранули вуглеводів

За будовою і хімічним складом оболонка бактеріальної клітини суттєво відрізняється від клітинної оболонки еукаріотів. Її складають специфічні полімерні комплекси, яких немає в клітинних структурах інших організмів. Будова і хімічний склад оболонки є сталими для певних видів бактерій, на що зважають під час діагностування. Вважають, що саме оболонка визначає забарвлення бактерії за Грамом. Так називають розроблений данським мікробіологом X. Грамом у 1884 р. метод фарбування мікроорганізмів, який дає змогу диференціювати бактерії.

Після забарвлення бактерій карболовим генціанвіолетом і обробки препаратів розчином йоду та промивання їх спиртом, клітини одних бактерій знебарвлюються, а інші залишаються синьо-фіолетовими. Саме за цією ознакою бактерії поділяють на дві групи: грампозитивні забарвлюються у синьо-фіолетовий колір, грамнегативні знебарвлюються. Суть фарбування мікробів за Грамом досі ще остаточно не з'ясована. Вважають, що в основі цього методу лежать будова і особливості хімічного складу клітинних оболонок бактерій.

Характер побудови клітинної оболонки є важливішою ознакою, ніж саме фарбування за Грамом. Це дозволило Н. Гіббонсу і Р. Муррею ще в 1978 р. запропонувати грамнегативні еубактерії віднести до відділу грацілікутних, а грампозитивні — до відділу фірмікутних бактерій. До цих двох відділів прокаріотів належить переважна більшість бактерій [18].

До складу оболонки прокаріотів входять сім груп хімічних речовин (табл. 1). Як видно, хімічний склад оболонки грампозитивних і грамнегативних еубактерій досить помітно відрізняється. У перших основним компонентом клітинної стінки є пептидоглікани, які ще називають глікопептидами, мукопептидами, або муреїнами. У других — грамнегативних прокаріотів — вміст цього структурного полімеру в кілька разів менший, відсутні тейхоєві кислоти тощо.

Вважають, що головним структурним компонентом оболонок більшості бактерій є пептидоглікан (муреїн). Тільки у мікоплазм, L-форм бактерій, архебактерій та деяких метаноутворюючих і гало-фільних бактерій він відсутній. Пептидоглікан — гетерополімер, який складається з лінійних молекул глікану. Полісахаридний кістяк муреїну побудований із залишків, які чергуються, N-ацетилглюкозо-аміну і N-ацетилмурамової кислоти, з'єднаних між собою за допомогою β-1,4-глікозидних зв'язків (рис. 2). У грампозитивних бактерій нині виявлено близько 100 різних хімічних типів муреїну.

Таблиця 1Хімічний склад клітинних оболонок грампозитивних і грамнегативних еубактерій

Компоненти клітинної оболонки	Грампозитивні еубактерії	Грамнегативні еубактерії
		Внутрішній пептидоглікановий) шар	Зовнішній шар (зовнішня клітинна мембрана)
Пептидоглікан	+	+	-
Тейхоєві кислоти	+	-	-
Полісахариди	+	-	+
Білки	±	-	+
Ліпіди	±	-	+
Ліпополісахариди	-	-	+
Ліпопротеїни	-	±	+

Примітка: + — наявні у малій кількості, ± — наявне в усіх видів, — відсутні.

До сітки пептидоглікану клітинної оболонки прокаріотів входять також тейхоєві і тейхуронові кислоти, поліпептиди, ліпополісахариди, ліпопротеїни та ін. Тейхоєві кислоти після пептидоглікану є другим унікальним класом хімічних сполук клітинної стінки грампозитивних бактерій. Це полімери, які побудовані на основі спиртів рибіту і гліцерину, що їхні залишки з'єднані між собою фосфодіефір-ними зв'язками. При цьому утворюються рибіттейхоєві та гліцерол-тейхоєві кислоти.

Крім тейхоєвих кислот, у оболонках грампозитивних бактерій виявлено тейхуронові кислоти, що утворюються із залишків уронових кислот та N-ацетилглюкозоаміну. В разі бракування фосфору у середовищі вони спроможні заміняти тейхоєві кислоти, які ковалентно можуть з'єднуватися з N-ацетилмурамовою кислотою, їхні довгі лінійні молекули інколи пронизують увесь пептидоглікановий шар, сягаючи зовнішньої поверхні оболонки. Вільні гідроксили фосфорної кислоти, які залишаються, надають тейхоєвим кислотам властивості поліаніонів, завдяки чому ці кислоти визначають поверхневий заряд клітини.

Рис. 2. Структура повторювальної одиниці пептидоглікану клітинної оболонки еубактерій.

Цифри в кільцях позначають: 1,2 — місця полімеризації гліканового скелета молекули; 3 - місце приєднання за допомогою фосфодіефірпого зв'язку молекули тейхоєвої кислоти в клітинній стінці грампозитивних бактерій; 4, 5 - місця, де відбуваються зв'язування між глікановими ланцюгами за допомогою пептидних зв'язків; 6 - місце ковалентного зв'язування з ліпонротеіном зовнішньої мембрани у грамнегативних бактерій; 7— місце дії лізоциму

У складі клітинної оболонки грампозитивних бактерій також виявлено в невеликих кількостях білки, ліпіди і полісахариди. З'ясовано, що полісахариди і ліпіди можуть ковалентно з'єднуватися з макромолекулами оболонки. Стосовно білків, то припускають, що вони виконують захисну функцію [18].

У грамнегативних еубактерій будова клітинної оболонки є набагато складнішою, ніж у грампозитивних (табл. 1). У середині оболонки цих бактерій міститься пептидоглікановий шар. Ззовні від нього розташований ще один шар (зовнішня мембрана), який складається з фосфоліпідів, ліпополісахаридів і білків, а під ним — цитоплазматична (внутрішня) мембрана, до складу якої також входять фосфоліпіди, білки тощо.

Білки зовнішньої мембрани грамнегативних бактерій поділяють на дві групи: основні, які беруть участь у формуванні мембранних гідрофільних пор (їх ще називають поринами) і мінорні білки, що виконують транспортну і рецепторну функції. Вони транспортують у клітину залізовмісні сполуки, вітаміни тощо.