Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

 

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


курсовая работа Метаногенные археи

Информация:

Тип работы: курсовая работа. Добавлен: 13.10.2012. Год: 2012. Страниц: 11. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


?23

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение……………….3
1. История изучения…………..5
2. Особенности морфологии………6
3. Особенности физиологии……….7
4. Антигенные особенности………...9
5. Классификация и таксономия………....10
6. Отдельные представители родов метаногенных архей и их дифференциация………………...11
7. Среды для выделения и первичной идентификации………..17
8. Внутривидовая и межвидовая идентификация………18
9. Медицинское и ветеринарное значение. Патогенность………..19
10. Экология и распространение………………..20
11. Применение в практике………..21
Заключение………………..22
Список литературы…………….23






















ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных достижений биологии конца XX века явилось выявление трех эволюционных ветвей жизни, сформировавшихся на заре ее возникновения, - это домены бактерий, архей и эукарий. Архебактерии, как полагают, являются одними из самых древних организмов на Земле, и до последнего времени вопрос о точном времени их происхождения оставался открытым. На сегодняшний день самая старая находка датируется возрастом 2,71 - 2,65 миллиарда лет. Археи, несомненно, сыгравшие существенную роль в эволюции биосферы, и в наше время занимают в ней своеобразное место, обеспечивая прохождение определенных процессов круговорота веществ, являющегося необходимым условием ее существования.
Археи чрезвычайно распространены в мире, но известно о них меньше, чем о бактериях. Характерные черты, заметные лишь пытливому взгляду учёных под микроскопом, делают археев абсолютно неповторимыми, чётко отличая их от всех прочих - бактерий, грибов, растений и животных. Вероятно, многие из этих микроорганизмов состоят из химических структур, неизвестных науке.
Представители этого домена имеют существенные особенности. Но нас интересует конкретная особенность, а именно: некоторые археи осуществляют биохимические процессы, не свойственные никаким другим организмам. Например, только определенные представители архей в процессе своей жизнедеятельности образуют метан. Эти метаногенные археи играют важную роль в климатических флуктуациях.
Цель курсовой работы: изучить систематику и методы идентификации метаногенных архей.
Актуальность: Изучение метаногенных археев имеет место, так как они являются единственными микроорганизмами, способными в процессе своей жизнедеятельности образовывать метан. Метаногенез играет важную роль в природе, являясь основным источником метана в земной атмосфере. А также, одной из причин их изучения является то, что метан используется человеком для получения биогаза.
Задачи:
1) Изучить историю метаногенных архей;
2) Рассмотреть особенности морфологии и физиологии, а также антигенные особенности метаногенных архей;
3) Изучить классификацию и таксономию метаногенных архей;
4) Выявить среды для выделения и первичной идентификации метаногенных архей;
5) Охарактеризовать внутривидовую и межвидовую идентификацию метаногенных архей;
6) Рассмотреть медицинское и ветеринарное значение метаногенов;
7) Изучить экологию и распространение метаногенных архей;
8) Осветить применение метаногенных архей в практике
















1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ
В 1776 г. Итальянский физик Алессандро Вольта впервые описал образование метана в илах и болотах. На рубеже XIX – XX вв. после работ Хоппе-Зейлера, В.Л. Омелянского и ряда других исследователей анаэробных ниш была доказана возможность образования метана не только абиогенным путем, но и за счет жизнедеятельности микроорганизмов.[6]
До середины ХХ в. Биогенез метана называли «метановым брожением» (в настоящее время установлено, что это особый тип дыхания). В 1902 г. Омелянский пытался доказать, что в качестве «сбраживаемого» субстрата используется целлюлоза. Однако в 1967 г. Выяснилось, что выделенная им культура (“Methanobacillus omelianskii”) представляет собой симбиотическую ассоциацию между бактерией, которая окисляет этанол до ацетата и водорода, и метаногеном, который восстанавливает двуокись углерода с помощью водорода. Оно позволяет устранить эффект торможения окислительного процесса конечным продуктом реакции.
Джеймс Баркер предположил в 1936 г., что метаногенные прокариоты восстанавливают углекислоту до метана, используя в качестве донора электронов молекулярный водород или другие субстраты, например оксид углерода. В 1940 г. Он подтвердил это с помощью радиоуглеродного анализа. В 1948 г. Басвел и Соло установили, что источником образования метана, помимо углекислоты, может быть метанол или метильная группа ацетата. В 1956 г. Баркер пришел к выводу, что ведущим таксономическим признаком метаногенов служит не их морфология, а уникальная способность к образованию метана, и на этом основании поместил их в отдельное семейство Methanobacteriaceae. 6]
Метаногены являются облигатными анаэробами, и получить их чистые культуры удалось не сразу. Лишь в 1947 г. Схнеллен выделил Methanobacterium formicicum и Methanosarcina barkeri. В 1976 г. Белч и Ральф Вулф разработали методику для выращивания метаногенов на газовой смеси из углекислоты и водорода.[6]
2. ОСОБЕННОСТИ МОРФОЛОГИИ

Морфологически метаногены очень разнообразны: среди них есть палочки Methanobacterium с клеточной стенкой из псевдомуреина, кокки Methanococcus с белковой клеточной стенкой, плоские угловатые формы Methanohalobium, псевдопаренхиматозны агрегаты Methanosarcina с гетерополисахаридом, цепи палочек в трубчатых чехлах Methanothrix (Methanosaeta) и спириллы Methanospirillum с белковой клеточной стенкой. Встречаются как грамположительные, так и грамотрицательные виды.[1]
Клетки неподвижные или передвигающиеся с помощью перитрихиально или полярно расположенных жгутиков. У представителей рода Methanosarcina в клетках найдены газовые вакуоли. Для некоторых метаногенов характерна развитая система внутриклеточных элементарных мембран, являющихся результатом разрастания и впячивания в цитоплазму ЦПМ и сохраняющих с ней связь. Недавно описан микоплазмоподобный метаноген, выделенный в род Methanoplasma, не имеющий клеточной стенки и фильтрующийся через мембранные фильтры с диаметром пор 0,45 мкм.[2]



Рис. 2.1. Микрофотография Рис. 2.2. Микрофотография Methanopyrus kandleri
Methanosarcina barkeri fusaro







3. ОСОБЕННОСТИ ФИЗИОЛОГИИ

Метанобразующие археи — строгие анаэробы. Первые исследования чистых культур, выделенных из рубца жвачных животных, показали, что рост их возможен при начальном окислительно-восстано ительном потенциале среды ниже — 300 мВ. Рост некоторых видов полностью подавляется при содержании в газовой фазе более 0,004% молекулярного кислорода. В последнее время, однако, описаны виды с относительно низкой чувствительностью к O2. В их клетках найдена супероксиддисмутаза. Возможно, в природе такие виды могут сохранять жизнеспособность при кратковременных контактах с O2 и возобновлять рост в анаэробных условиях.
Большинство метанобразующих бактерий имеют температурный оптимум для роста в области 30-40°, то есть являются мезофилами, но есть виды, у которых оптимальная зона сдвинута в сторону более низких (25°) или высоких (55-65°) температур. Недавно выделен экстремально термофильный организм Methanothermus fervidus, растущий при 55-97° (оптимум 80°). Все известные представители этой группы — нейтрофилы с оптимальным pH в области 6,5-7,5. Среди метаногенов есть галофилы, требующие в качестве одного из оптимальных условий для роста содержания в среде до 65-70 г/л NaCl.[3]
В качестве источника углерода и энергии для роста метаногены используют узкий круг соединений. Наиболее универсальными источниками углерода и энергии для них является газовая смесь H2 и CO2. Более 3/4 известных видов утилизируют H2 + CO2. Некоторые метаногены приспособились к облигатному использованию этих соединений. Следующими по распространенности источниками углерода и энергии служат формиат, ацетат, метанол, метиламины и моноокись углерода.
Около половины изученных видов не нуждаются в каких-либо органических соединениях. Для роста многих культур в атмосфере H2 и CO2 требуется внесение в среду органических веществ, стимулирующих рост или абсолютно для него необходимых. Это могут быть некоторые витамины группы B, ацетат, пируват, сукцинат, отдельные аминокислоты, дрожжевой экстракт или компоненты неизвестного состава, содержащиеся в природных средах обитания. Так, штаммы, выделенные из рубца жвачных животных, нуждаются в добавках рубцовой жидкости. Сложные органические соединения метанобразующие бактерии использовать не могут.
В качестве источника азота метаногены используют аммонийный азот или некоторые аминокислоты. Для ряда видов показана способность к азотфиксации. Источником серы могут служить сульфаты, сульфид или серосодержащие аминокислоты.[2]
Именно из-за высокой чувствительности метаногенов к кислоро­ду сведения об их физиологии пока сравнительно скудны. Только после разработки специальных методов (например, метода Хангейта) появилась возможность пересевать и выде­лять метанобразующие бактерии без доступа кислорода.[7]
















4. АНТИГЕННЫЕ ОСОБЕННОСТИ

Метаногены имеют два типа антигена:
1) соматический (О-Аг),
2) жгутиковый (Н-Аг).

О-Аг метаногенов представлены термостабильным липополисахаридно-по ипептидным комплексом.
Термолабильные жгутиковые антигены (H-Аг) образованы белком флагеллином.[1]




















5. КЛАССИФИКАЦИЯ И ТАКСОНОМИЯ
Для создания таксономической структуры метанобразующих бактерий был использован филогенетический подход, основанный на сравнительном анализе нуклеотидных последовательностей 16S рРНК. В соответствии с таким подходом в IX издании Определителя бактерий Берджи группа разделена на три порядка (Methanobacteriales, Methanococcales, Methanomicrobiales), коэффициент сходства (SAB) для которых составляет 0,2 — 0,28. Далее порядки разделены на 6 семейств (SAB = 0,34-0,36) и 13 родов (SAB = 0,46-0,51). Число видов достигает более 40. SAB для них колеблется в пределах 0,55-0,65. О гетерогенности группы можно судить и по нуклеотидному составу ДНК ее представителей (молярное содержание ГЦ-оснований — от 27 до 61%).[2,6]
Домен: Archaea
Тип: Euryarchaeota
Группа: Methanogenes (группа 31)
Подгруппы:
Порядок 1 (Methanobacteriales)
Род: Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanosphaera, Methanothermus
Порядок 2 (Methanomicrobiales)
Род: Methanococcus, Methanocorpusculum, Methanoculleus, Methanogenium, Methanomicrobium, Methanospirillium, Methanoplanus
Порядок 3 (Methanococcales):
Род: Methanococcoides, Methanosarcina, Methanothrix, Methanohalobium, Methanohalophilus[4, ]






6. ОТДЕЛЬНЫЕ ПРЕДСТАВИТЕЛИ РОДОВ МЕТАНОГЕННЫХ АРХЕЙ И ИХ ДИФФЕРЕНЦИАЦИЯ

Дифференцирующие признаки родов метаногенов изложены в определителе бактерий Берджи.[5]
Таблица 6.1
Дифференцирующие признаки родов Порядка 1.

Пояснения к таблице:
«+» — 90% и более штаммов положительные;
«-» — 90% и более штаммов отрицательные;
«d» — 11 -89% штаммов положительные;
«v» — нестабильность на уровне штамма (не равнозначно «d»);
«D» — различные реакции у разных таксонов (видов одного рода или родов одного семейства).[6]
Таблица 6.2

Дифференцирующие признаки родов Порядка 2.


Пояснения к таблице:
«(2)» - клетки ряда штаммов, у которых клеточная стенка состоит только из S-слоев, при высушивании разрушаются, эти штаммы обозначены как грамотрицательные;
«(3)» - в электронный микроскоп видны жгутики, но подвижность не отмечена; «(4)»- нуждаются либо в дрожжевом экстракте, либо в пептоне.[5]
Таблица 6.3

Дифференцирующие признаки родов Порядка 3.



Пояснения к таблице:
«(2)» – для некоторых штаммов характер окраски по Грамму зависит от условий культивирования и предыистории;
«(3)» – нуждаются в дрожжевом экстракте или смеси витаминов группы В.[5]



















7. СРЕДЫ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ И ПЕРВИЧНОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ

Метаногены – облигатные анаэробы, то есть они очень чувствительны к кислороду воздуха. Поэтому для выделения чистой культуры используют метод вращающихся пробирок Р. Хангейта, а также модификацию метода Р. Хангейта.[1,2]
Также применяют методику Белча и Вулфа для выращивания метаногенов на газовой смеси из углекислоты и водорода в соотношении 1:4 под давлением 2 бар.[6]





















8. ВНУТРИВИДОВАЯ И МЕЖВИДОВАЯ ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Таблица 8.1
Дифференциация видов рода Methanothermus


Таблица 8.2
Дифференциация видов рода Methanoplanus


Таблица 8.3
Дифференциация видов рода Methanothrix

9. МЕДИЦИНСКОЕ И ВЕТЕРИНАРНОЕ ЗНАЧЕНИЕ. ПАТОГЕННОСТЬ

Для медицины и ветеринарии метаногенные археи представляют определенный практический интерес как продуценты витамина B12 .[2]
Патогенностью метаногены не обладают.[1,2,6,7]

























10. ЭКОЛОГИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ
Метаболические свойства метанобразующих бактерий (строгий анаэробиоз, зависимость от ограниченного набора ростовых субстратов, и в первую очередь от молекулярного водорода) определяют их распространение в природе. Обычными местами обитания этих бактерий является анаэробная зона разных водоемов, богатых органическими соединениями. Они обнаруживаются в иловых отложениях озер и рек, в болотах и заболоченных почвах, в осадочных слоях морей и океанов. Метанобразующие бактерии — обитатели пищеварительного тракта животных и человека, а также важный компонент микрофлоры рубца жвачных животных.[1]




















11. ПРИМЕНЕНИЕ В ПРАКТИКЕ
Отстойники, в ко­торых происходит анаэробный распад органических веществ сточных вод населенных пунктов, относятся к обычному оснащению комму­нальных водоочистных сооружений. В индустриальных странах гниение ила служит в первую очередь стабилизации первичного ила, а также ак­тивного ила, образующегося при аэробной очистке сточных вод. Метан, выделяющийся при гниении ила, частично используется определенными микроорганизмами, а частично его применяют в качестве топлива. В сельском хозяйстве применяют биогаз-ферментеры, а также ямы для навоза, чтобы сбраживать (с получением метана) экскременты жи­вотных вместе с отбросами, содержащими целлюлозу. Метод образова­ния биогаза, основной частью которого является метан, обладает двумя важными преимуществами: во-первых, сохраняется содержащийся в экскрементах азот, а также те ценные качества удобрения, которыми обладает сероводородный ил; во-вторых, происходит образование био­газа (в основном метана), который может быть использован в качестве источника энергии как в сельскохозяйственном производстве, так и в домашнем хозяйстве.[3,7]
Особый случай составляет симбиоз метаногенов, в том числе внутриклеточный, с анаэробными протестами, для которых они составляют терминальный сток Н2. В анаэробном микробном сообществе они замыкают трофическую цепь, потребляя ацетат и Н2. Метаногены чрезвычайно важны для биогеохимии, потому что служат главным источником метана на Земле.[2]








ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, в завершении данной курсовой работы, можно подвести обобщающие выводы.
Отличие метаногенов от других организмов очень четкое: все метаногены — это микроорга­низмы, образующие как основной продукт ката­болизма метан. Никакие другие организмы кроме метаногенов не попадают в эту категорию.
В состав группы входят бактерии с разной морфологией: прямые или изогнутые палочки разной длины; клетки неправильной формы, близкие к коккам; извитые формы.
В качестве источника углерода и энергии для роста метаногены используют узкий круг соединений.
Метаногены могут существовать в экстремальных условиях жизни: в 1981 г. был обнаружен штамм рода Methanothermus, максимальная температура роста которого составляет 97С.
Изучение этих микроорганизмов актуальна в наше время, так как они являются малоизученными формами ( из-за высокой чувствительности к кислороду) и продуцентами метана (биогаза), который человек использует в своей деятельности. А также метаногены играют важную роль в круговороте веществ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Воробьева Л.В. Археи: Учебное пособие для вузов. — М.: Академкнига, 2007. — 447 с.

2. Гусев М.В. Микробилогия: учебник для студентов биол. спец. ВУЗов/М.В. Гусев, Л.А. Минеева. – 6-е изд., стер. - М.: Изд. центр «Академия», 2006. – 464с.

3. Ленглер Й., Древс Г., Шлегель Г. Современная микробиология. Прокариоты: В 2-х томах. Пер. с англ. — М.: Мир, 2005.

4. Нетрусов А.И. Общая микробиология: учебник для студентов ВУЗов/ А.И. Нетрусов, И.Б. Котова. – М.: Изд. центр «Академия», 2007. – 208с.

5. Определитель бактерий Берджи. В 2-х т. Т.2: Пер. с англ./ Под ред. Дж. Хоулта, Н. Крига, П. Снита, Дж. Стейли, С. Уильямса. – М.: Мир, 1997. – 368 с.

6. Пиневич А.В. Микробиология. Биология прокариотов: учебник в 3т. Том 1 – 2-е изд. – СПб.: Изд-во С. – Петерб. Ун-та, 2007. – 352с.

7. Шлегель Г. Общая микробиология. – М.: Изд-во: «Мир», 1987. – 283с.




и т.д.................


Скачать работу


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.