Модуль 2. роль мікроорганізмів у кругообігу найважливіших

біоелементів

Питання до модуля “ Роль мікроорганізмів в кроугообігу найважливіших біоелементів”

1. Кругообіг вуглецю в природі. Роль мікроорганізмів.

2. Маслянокисле бродіння. Збудники процесу. Використання в народному господарстві.

3. Розклад геміцелюлоз і лігніну. Значення процесу.

4. Бродіння пектинових речовин, значення процесу при первинній обробці лубоволокнистих рослин.

5. Анаеробний розклад клітковини., характеристика, значення процесу

6. Аеробний розклад клітковини. Збудники, хімізм процесу

7. Розклад нуклеїнових кислот. Хімізм процесу.

8. Бродіння , його види. Значення процесів в народному господарстві.

9. Ацетонобутилове бродіння. Значення процесу.

10.Загальна характеристика молочнокислого бродіння. Збудники процесу, значення процесу.

11.Гомоферментативне молочнокисле бродіння. Збудники, значення процесу.

12.Гетероферментативне молочнокисле бродіння. Збудники процесу. Значення в народному господарстві.

13.Біохімічні перетворення при спиртовому бродінні.

14.Загальна характеристика спиртового бродіння. Збудники процесу. Значення в народному господарстві.

15.Силосування кормів. Способи силосування. Мікробіологічні процеси при сілосуванні.

16.Роль мікроорганізмів в процесах консервування і зберігання продуктів сільського господарства.

17.Амоніфікація сечовини. Хімізм . Значення процесу.

18.Імобілізація азоту в грунті. Значення процесу.

19.Біологічний азот в землеробстві. Процес азотофіксації, його збудники. Значення процесу.

20.Процеси нітрифікації. Збудники. Значення процесу.

21.Процеси денітрифікації. Збудники. Характеристика, значення.

22.Симбіотична азотофіксація. Характеристика збудників.

23.Біологічний азот у землеробстві. Хімізм процесу азотофіксації.

24.Вільноживучі азотофіксатори. Характеристика, значення в народному господарстві.

25.Специфічність, вірулентність, активність бульбочкових бактерій. Значення в народному господарстві.

26.Амоніфікація білків, хімізм процесу, характеристика збудників.

27.Кругообіг азоту в природі, роль мікроооганізмів.

28.Окислення вуглеводів, жирів, кислот. Збудники процесу, значення.

29.Окислення етилового спирту до оцтової кислоти. Роль мікроорганімів.

30.Трансформація сполук фосфору в грунті мікроорганізмами.

31.Перетворення мікроорганізмами сполук заліза. Значення процесу.

32.Трансформація сполук фосфору в грунті мікроорганізмами.

33.Перетворення мікроорганізмами сполук заліза. Значення процесу.

34.Цикл перетворення сполук сірки. Відновлення неорганічних сполук сірки. Збудники процесу та його значення.

35.Процес окислення сполук сірки. Збудники процесу. Значення в народному господарстві.

Модуль 2. Роль мікроорганізмів в кругообігу найважливіших

біоелементів

Глюкоза

Піруват

молочнокисле молочна Ацетил- мурашина Enterobacter

Lactobacillus кислота КоА кислота

ЦТК

спиртове етанол оцтова оцтове

Saccaromyces СО2 Дихальний кислота Cl. aceticum

ланцюг

пропіоновокисле пропіонова масляна кислота, маслянокисле

Propionibacterium кислота бутанол Cl. buturicum

СО2

Схема 2.1 Типи бродіння і їх збудники

Природна целюлаза Деструктурова целюлаза Целобіоза

целюлоза на частково

(клітковина) целюлоза

екзголюкозидаза

Глюкоза

Схема 2.2 Ферментативний гідроліз целюлози (клітковини)

Фіксація азоту Денітрифікація

Атмосферний азот

1 2 3 4

Білок рослин і мікробів поїдається Білок тварин

Гибель, виділення з організму

азотистих речовин (сечовина

Мертві органічні рештки і інші)

і екскременти

Розклад редуцентами ( бактерії, гриби)

+

1 2 3 NH3 (NH4 )

Аміак, сполуки амонію Денітрифікуючі

бактерії

Наприклад, Nitrosomonas

1 Всмактування _

4 і поглинання NO2 , нітрити

наприклад, Нітрифікація

коренями Наприклад, Nitrobacter нітрифікуючими

_ бактеріями

NO3, нітрати

1 Промислова фіксація азоту

2 Симбіотичні синьо-зелені водорості та бактерії

3 Вільноживучі синьо-зелені водорості та бактерії

4 Дія фізичних сил природи

Схема 2.3. Кругообіг нітрогену

Асиміляція (рослини)

Імобілізація (мікроорганізми)

Органічний Р

Неорганічний Р Залишки рослин

тварин,

Розчинний Нерозчинний Гумус мікроорганізмів

мобілізація

розкладання

мінералізація

винос в океан

(осадок)

Схема 2.4. Кругообіг фосфору

Сполуки відновленої

сірки в живих організмах,

наприклад, SH -група

Поглинання коренями амінокислот

та послідуюча асиміляція

(використання в процесах Анаеробні

обміну речовин) Аеробні редуценти

редуценти

2- Сульфатредукуючі бактерії (анаеробні) H2 S і інші

SO4 , сульфат сульфіди

наприклад, Desulphovibrio

Спонтанне окислення

Спонтанне окислення або окислення

або окислення сіркобактеріями

сіркобактеріями

S, сульфур

Схема 2.5 Кругообіг сульфуру

Таблиця 6

Перетворення мiкроорганiзмами органічних сполук, які складаються з С, О, Н

Назва Процесу	Збудники	Сполуки, що вступають в реакцію	Умови процесу	Хiмiзм процесу	Значення в н/г
Спиртове бродiння
Молочно- кисле бродiння а)гомо- фермен- тативне   б)гетеро- фермен-тативне   в)бифiдо- бродiння
Масляно- кисле бродiння
Ацетоно-бутилове бродiнне
Розклад пекти-нових ре- човин
Розклад целюлози   а)аероб- ний   б)анаеробний
Окислен- ня етило- вого спирту

Таблиця 7

Перетворення сполук нітрогену у природi

Назва процесу	Сполуки, що вступають в реакцію	Кiнцевi продукти	Збудники процесу	Умови процесу	Значення в н/г
Амонi- фiкацiя	а)бiлки     б)нуклеї- новi кис- лоти   в)сечовина   г)хiтин
Нiтрифi- кацiя
Денiтри- фiкацiя а)пряма     б)побiчна
Iмобi- лiзацiя

Азотфiк- сацiя а)вiльно- живучими мiкроорга- нiзмами     б)симбiо- тичними мiкроор- ганiзмами

Таблиця 8

Перетворення сполук фосфору в грунтi

Назва процесу	Сполуки, що вступають в реакцію	Кiнцевi продукти	Збудники процесу	Умови процесу	Значення в н/г
Перетво-рення неорганiч- них сполук фосфору
Перетво- рення орга- нiчних сполук фосфору

Лабораторна робота № 7

Спиртове бродiння. Молочнокисле бродiння.

Мета роботи:

1) Вивчити умови i збудникiв спиртового бродiння, зробити вiдповiднi записи у таблицi 2.1.

2) Приготувати препарат “роздавленої краплi” збудникiв спиртового бродiння, замалювати.

3) Зробити розрахунки i визначити iнтенсивнiсть бродiння, а також кiлькiсть утвореного вуглекислого газу в процесi бродiння.

4) Вивчити умови i збудникiв молочнокислого бродiння, зробити вiдповiднi записи в таблицi . Приготувати фiксований i забарвлений препарат молочнокислих бактерiй, замалювати.

5) Визначити кiлькiсть накопиченої молочної кислоти титруванням, зробити необхiднi розрахунки.

Розрахунок кiлькостi утвореного спирту i збродiлого цукру:

Визначення iнтенсивностi бродiння:

Рис. Рис.

Визначення накопиченої молочної кислоти:

Висновок:

Лабораторна робота № 8

Мiкробiологiчний аналiз силосу.

Мета роботи:

1) Вивчити процес силосування, зробити порiвняльну характеристику гарячого i холодного способу силосування, вiдмiтити умови, необхiднi для нормального проходження процесу.

2) Записати показники, якi характернi для доброго силосу.

3) Визначити кислотнiсть i рН декiлькох зразкiв силосу, зробити необхiднi розрахунки.

4) Приготувати фiксований i забарвлений препарат мiкрофлори силосу, замалювати.

Таблиця 9

Способи силосування кормiв

Спосiб силосування	Короткий опис	Переваги i недоліки
Гарячий
Холодний

Таблиця 10

Динамiка достигання силосної маси

Фаза достигання	Характеристика мiкрофлори i умови процесу
перша фаза
друга фаза
третя фаза

Показники доброго силосу:

рН_________

колiр_________

запах_____________

загальна кислотнiсть________

вмiст молочної кислоти________________

вмiст оцтової кислоти_________________

вмiст масляної кислоти________________

Визначення кислотностi зразкiв силосу

Визначення рН зразкiв силосу:

Рис.

Висновок:

Лабораторна робота № 9

Маслянокисле бродiння. Бродiння пектинових речовин.

Мета роботи:

1) Вивчити умови i збудникiв маслянокислого бродiння, зробити вiдповiднi записи в таблиці .

2) Зробити препарат “роздавленої краплі” iз накопичувальної культури маслянокислих бактерiй, розглянути, замалювати.

3) Вивчити процес i збудникiв бродiння пектинових речовин, зробити вiдповiднi записи в таблицi .

4) Приготувати препарат “роздавленої краплі” з накопичувальної культури збудникiв бродiння пектинових речовин, розглянути, замалювати.

Рис. Рис.

Висновок:

Лабораторна робота № 10

Процеси бродiння i окислення целюлози

Мета роботи:

1) Вивчити умови i збудникiв процесу бродiння целюлози, зробити вiдповiднi записи в таблицi .

2) Приготувати фiксований i забарвлений препарат целюлозо-розкладаючих бактерiй, розглянути, замалювати.

3) Вивчити умови i збудникiв процесу окислення целюлози, зробити вiдповiднi записи в таблицi .

4) Замалювати бактерiї, якi окисляють целюлозу.

Рис. Рис.

Рис . Рис.

Рис. Рис.

Висновок:

Лабораторна робота № 11

Амонiфiкацiя бiлкiв. Амонiфiкацiя сечовини.

Мета роботи:

1) Вивчити умови i збудникiв процесу розпаду бiлкiв, зробити вiдповiднi записи в таблицi .

2) Приготувати препарат “роздавленої краплi” амонiфiкуючих бактерiй, розглянути, замалювати.

3) Приготувати фiксований i забарвлений препарат амонiфiкуючих бактерiй, розглянути, замалювати.

4) Вивчити умови i збудникiв процесу амонiфiкацiї сечовини, зробити вiдповiднi записи в таблицi .

5) Приготувати фiксований i забарвлений препарат уробактерiй, розглянути, замалювати.

Рис. Рис.

Рис. Рис.

Висновок:

Лабораторна робота № 12

Нiтрифiкацiя. Денiтрифiкацiя.

Мета роботи:

1) Вивчити умови i збудникiв процесу нiтрифiкацiї, зробити вiдповiднi записи в таблицi .

2) Зробити малюнки збудникiв першої i другої фази процесу нiтрифiкацiї.

3) Вивчити умови i збудникiв процесу денiтрифiкацiї (нiтратного дихання), зробити вiдповiднi записи в таблицi .

4) Приготувати фiксований i забарвлений препарат збудникiв денiтрифiкацiї, розглянути пiд мiкроскопом, замалювати.

Рис. Рис.

Рис.

Висновок:

Лабораторна робота № 13

Процес азотфiксацiї мiкроорганiзмами.

Мета роботи:

1) Вивчити умови i збудникiв процесу азотофiксацiї вiльноживучими мiкроорганiзмами. Зробити вiдповiднi записи в таблицi .

2) Вивчити умови i збудникiв симбiотичної азотфiксацiї. Зробити вiдповiднi записи в таблицi .

3) Вивчити взаємозв’язок процесiв, якi лежать в основi фiксацiї молекулярного азоту. Зробити необхiдний малюнок.

4) Вивчити процес утворення бульбочки на коренi бобової рослини. Зробити необхiдний малюнок.

5) Розглянути пiд мiкроскопом препарат зрiзу бульбочки бобової рослини . Замалювати.

Рис. Взаємозв’язок процесiв, якi лежать в основi фiксацiї

молекулярного азоту.

Рис. Утворення бульбочки на коренi бобової рослини.

Рис.

Висновок:

Лабораторна робота № 14

Процес перетворення сполук фосфору.

Мета роботи:

1) Вивчити умови i збудникiв перетворення органiчних сполук фосфору. Зробити вiдповiднi записи в таблицi .

2) Вивчити умови i збудникiв перетворення неорганiчних сполук фосфору. Зробити вiдповiднi записи в таблицi .

3) Замалювати збудникiв процесу перетворення сполук фосфору в грунтi.

Рис.

Висновок:

Лабораторна робота № 15

Процеси перетворення сполук сульфуру i залiза.

Мета роботи:

1) Вивчити процес кругообiгу сульфуру в природi. Записати необхiднi рiвняння реакцiй. Замалювати збудникiв перетворення сполук сульфуру.

2) Вивчити умови i збудникiв процесу перетворення неорганiчних сполук залiза. Замалювати збудникiв процесу.

3) Вивчити умови i збудникiв процесу перетворення органiчних сполук залiза. Замалювати збудникiв процесу.

Окислення неорганiчних сполука сульфуру :

Вiдновлення неорганiчних сполук сульфуру:

(сульфатне дихання)

Рис. Рис.

Перетворення неорганiчних сполук залiза:

а) вiдновлення залiза

б) окислення залiза

Рис. Залiзобактерiї

Окислення органiчних сполук залiза

Висновок:

Приклади тестових питань до модуля“ Роль мікроорганізмів у кроугообігу найважливіших біоелементів”

1. Збудниками спиртового бродіння є:

а) дріжджі б) гриби роду Fusarium

в) гриби роду Mucor г) Sarcina Ventriculi

2. При (рН 8) переважаючим кінцевим продуктом спиртового бродіння є:

а) етиловий спирт б) ізобутиловий спирт

в) гліцерин г) ацетон

3. За допомогою стрілок вкажіть, які кінцеві продукти характерні для:

гомоферментативне а) молочна кислота гетероферментативне

молочнокисле б) етиловий спирт молочнокислле

бродіння в) вуглекислий газ бродіння

г) кисень

4. Якість силосу залежить від вмісту в рослинах:

а) моно- і дицукрів в) крохмалу

б) целюлози г) білків

5. Кінцеві продукти анаеробної амоніфікації білків:

а) СО₂ ,амінокислоти, Н₂О, Н₂S

б) сульфати, СО₂ , H₂O, NH₃

в) органічні кислоти, аміни, нізол, скатол, аміак, сірководень та ін.

6. Вид Clostridium pectinovorum сприяє процесу розкладання:

а) лігніну б) хітину в) пектину г) суберину

7. Процес, в результаті якого мінеральні форми азоту використовуються мікроорганізмами для побудови своїхасних білків називають____________?

8.Вірулентність і активність характерна для бактерій роду_______________?

9.Скільки молочної кислоти виділилось при розпаді 10 молекул глюкози (гомоферментативне молочнокисле бродіння)

а) 10 б) 5 в) 3 г) 20

10.Виберіть рівняння реакції, що відповідає процесу азотфіксації бульбочковими бактеріями:

а) N₂ NH₃ кетокислота амінокислота

б) N₂ HNO₃ амінокислота

в) HNO₃ NH ⁺⁴ NO^-3

Модуль 3. Основи грунтової мікробіології

Тема 4. Роль мікроорганізмів в землеробстві, рослинництві, кормовиробництві.

Тема 5. Генетика та селекція мікроорганізмів.

Питання до модуля “ Основи грунтової мікробіології”

1. Вплив біотичних факторів середовища на життєдіяльність мікроорганізмів.

2. Епіфітна мікрофлора, її склад, роль при збереженні продуктів сільського господарства.

3. Вплив аерації, механічного складу, кислотності на розвиток мікробного ценозу грунту.

4. Роль мікроорганізмів в процесі грунтоутворення.

5. Роль мікроорганізмів в утворенні і руйнуванні гумусу . Автохтонна мікрофлора грунту.

6. Вплив кислотності середовища, тиску і радіації на ріст і розвиток мікроорганізмів.

7. Мікробні ценози грунтів різних типів.

8. Використання мікроорганізмів і продуктів їх метаболізму в рослинництві

9. Характеристика оліготрофної мікрофлори грунту.

10.Характеристика зимогеної ( сапрофітної ) групи мікроорганізмів.

11.Методи визначення кількості мікроорганізмів в повітрі. Чистота повітря і оточуючого середовища.

12.Мікроорганізми - продуценти вітамінів, ростових речовин, ферментів, антибіотиків. Значення.

13.Спадковість, матеріальна основа, сподкові фактори мікроорганізмів.

14.Мутації у мікроорганізмів, їх класифікація, значення в селекції мікроорганізмів.

15.Генетичні рекомбінаціі, форми, значення в селекції.

16.Селекція мікроорганізмів. Значення для сільського господарства.

17.Повітряний режим грунту як фактор життєдіяльності мікроорганізмів.

18.Вплив сівозмін на грунтове мікронаселення.

19.Мікробні грунтовдобриві препарати.

20.Вплив мінеральних і органічних добрив на життєдіяльність мікроорганізмів грунту.

21.Вплив на мікроорганізми пестицидів. Трансформація пестицидів у грунті.

22.Вплив температури і вологості на ріст і розвиток мікроорганізмів.

23.Прикоренева і коренева мікрофлора,її склад, характеристика.

24.Вплив біотичних факторів на розвиток мікробного ценозу грунту.

25.Вплив меліорацїї на мікробіологічні процеси в грунті.

26.Розповсюдження мікроорганізмів по горизонтах орного шару. Вплив обробітку грунту на життєдіяльність мікроорганізмів.

27.Кількісний і якісний склад мікрофлори грунтів різних типів.

28.Вплив аерації, механічного складу, кислотності на розвиток мікробного ценозу грунту.

29.Основні методи визначення активності мікроорганізмів в грунті.

30.Основні методи визначення кількості мікроорганізмів в грунті.

Модуль 3. Основи грунтової мікробіології

СО2

СО2

Рослинні сполуки СО2

Білки Целюлоза Лігнін

1-2% 75% 10-20%

Мікроорганізми

Продукти розщеплення лігніну

Продукти перетворювання і ароматичні сполуки

( пептиди, амінокислоти ,

NH3 і інші)

Полімеризати Подукти розкладу

Гумус

Схема 3.1 Перетворення рослинних сполук в грунті.

Рослинні рештки

мікробний

розклад Гумус

Олігоцукри

Поліфеноли полімеризація,

Пептиди стабілізація

Амінокислоти (хімічні

реакції)

синтез, ресинтез Структурні одиниці

за участю гумусових речовин

мікроорганізмів

і ферментів конденсати гумусових

конденсація речовин

(ферменти)

Схема 3.2 Етапи утворення гумусу з рослинних решток

Таблиця 11

Методи визначення кiлькостi мiкроорганiзмiв у грунтовому ценозi

Назва методу	Принцип методу	Застосування методу
Пряме мiкроскопiювання
Посiв грунтової суспензiї на рiзнi поживнi середовища
Визначення кiлькостi видiленої вуглекислоти
Визначення у грунтi Нуклеїнових кислот та iнших компонен- тiв мiкроорганiзмiв
Метод титру
Метод “обростання скла”

Таблиця 12

Методи визначення активностi мiкробного ценозу грунту

Назва методу	Принцип методу	Застосування методу
Нiтрифiкацiйна здатнiсть грунту
Визначення “ди- хання грунту”
Визначення швидкостi розкладу хiмiчних речовин
Визначення ферментативної активностi грунту

Таблиця 13

Вплив факторiв середовища на розвиток мiкробного ценозу грунту

Фактор середовища	Вплив фактору на розвиток мiкроорганiзмiв	Використання в н/г
Температура
Вологiсть
Концентрація оксигену
Активна кислотнiсть
Механiчний склад
Бiотичнi фактори

Лабораторна робота № 16

Визначення кiлькості мікроорганізмів i активностi мiкробного ценозу грунту.

Мета роботи:

1) Вивчити методи визначення кiлькостi мiкроорганiзмiв у грунтi. Заповнити вiдповiдну таблицю.

2) Вивчити методи визначення активностi грунтових мiкроорганiзмiв. Заповнити вiдповiдну таблицю.

3) Визначити загальну бiологiчну активнiсть грунту за ступенем розкладу лляного полотна. Зробити необхiднi висновки.

Визначення загальної бiологiчної активностi грунту:

Висновок:

Лабораторна робота № 17

Вплив факторiв середовища на розвиток мiкробного ценозу грунту.

Мета роботи:

1) Вивчити роль абiотичних факторiв середовища у розвитку мiкробного ценозу грунту. Зробити необхiднi записи в таблицi 3.3

2) Вивчити вплив бiотичних факторiв на розвиток мiкробного ценозу грунту. Зробити необхiднi записи в таблицi 3.3

Висновок:

Приклади тестових питань до модуля “Основи грунтової мікробіології”

1. Перерахуйте фактори середовища, що визначають розвиток мікробного ценозу грунту________________.

2.До сапрофітного ( зимогенного) угрупування відносять мікроорганізми:

а) які розкладають клітковину;

б)розкладають різні органічні речовини;

в) здійснюють фотосинтез.

3.Мікроби-антагоністи використовують для:

а) лікування рослин;

б)отримання фізіологічно активних речовин;

в)для боротьби з грунтовими інфекціями

4. З збільшенням глибини кількість мікроорганізмів і їх активність в грунті:

а)зростає; б) зменшується ; в) не змінюється.

5.Складний комплекс, утворений коренями рослин і грибом називають_______ .

6. Альголізація - процес внесення в грунт:

а)грибів в) мінеральних добрив

б) цианобактерій г) органічних добрив

7.Вкажіть причину по якій антибіотики, що використовуються

для боротьби з інфекційними захворюваннями, часто через

деякий проміжок часу стають неефективними ?

а)змінюється структура антибіотика;

б)фенотипічно змінюються збудники захвороювання;

в)змінюється генотип збудника;

8.Вкажіть мікробні препарати які використовують для збагачення грунту :

а) азотом -

б)фосфором -

9. Повний набір генів, який має клітина мікроорганізму, називають:

а) генотипом

б) фенотипом;

в) модифікацією;

10.Оліготрофна мікрофлора:

а) завершує розклад органічних сполук;

б) починає розклад органічних сполук;

в) в фотосинтезі .

ЛІТЕРАТУРА

1. Асонов Н. Р. Микробиология : підр. [для студ. вищ. навч. закл.] / Н. Р. Асонов – М. : Агропромиздат, 1989. – 314 с.

2. Векірчик К. М. Мікробіологія з основами вірусології: підруч. [для студ. вищ. навч. закл.] / А. М. Векірчик, – Київ : Вища школа, 1987. – 376 с.

3. Общая микробиология: учебн. [для студ высш. уч. зав.] / под редакцией А. Е. Вершигоры.– Киев : Высшая школа, 1988. – 416 с.

4 Мишустин Е. Н. Микробиология: учебн. [для студ. высш. уч. зав.] / Е. Н. Мишустин. – М. : Агропромиздат, 1987. –382 с.

5. Нетрусов А. И. Общая микробиология: учебн. [для студ. высш.уч. зав.] / А. И. Нетрусов, И. Б. Котова – М. : «Академия», 2007. – 297 с.

6. Харченко С. М. Мікробіологія: підр. [для студ.вищ.навч.закл.] / С. М. Харченко. – Київ : Сільгоспосвіта, 1994. – 271 с.

7. Шлегель Г. Общая микробиология: учебн. [для студ высш. уч. зав.] / Г. Шлегель.– М. : Мир, 1987. – 437 с.

Навчальне видання