Микробиология. Практическое применение водорослей

Министерство образования и науки РФ

Реферат на тему: Микробиология. Практическое применение водорослей

Выполнила:

Проверила:

г. Пенза 2004 г.

Содержание

1. Введение

2. Морские макрофиты

2.1. Систематика морских макрофитов

2.2. Ресурсы морских макрофитов

2.3. Главные направления использования морских макрофитов

2.4. Медицинское использование морских макрофитов

3. Субстанции из морских водорослей

4. Заключение

5. Литература

1. Введение

Микробиология (от греч. micros- малый, bios- жизнь, logos- учение, т.е. учение о малых формах жизни) - наука, изучающая организмы, неразличимые (невидимые) невооруженным какой- либо оптикой глазом, которые за свои микроскопические размеры называют микроорганизмы (микробы).

Предметом изучения микробиологии является их морфология, физиология, генетика, систематика, экология и взаимоотношения с другими формами жизни.

В таксономическом отношении микроорганизмы очень разнообразны. Они включают прионы, вирусы, бактерии, водоросли, грибы, простейшие и даже микроскопические многоклеточные животные.

По наличию и строению клеток вся живая природа может быть разделена на прокариоты (не имеющие истинного ядра), эукариоты (имеющие ядро) и не имеющие клеточного строения формы жизни. Последние для своего существования нуждаются в клетках, т.е. являются внутриклеточными формами жизни (рис.1).

По уровню организации геномов, наличию и составу белоксинтезирующих систем и клеточной стенки все живое делят на 4 царства жизни: эукариоты, эубактерии, архебактерии, вирусы и плазмиды.

К прокариотам, объединяющим эубактерии и архебактерии, относят бактерии, низшие (сине- зеленые) водоросли, спирохеты, актиномицеты, архебактерии, риккетсии, хламидии, микоплазмы. Простейшие, дрожжи и нитчатые грибы- эукариоты.

Микроорганизмы - это невидимые простым глазом представители всех царств жизни. Они занимают низшие (наиболее древние) ступени эволюции, но играют важнейшую роль в экономике, круговороте веществ в природе, в нормальном существовании и патологии растений, животных, человека.

Микроорганизмы заселяли Землю еще 3- 4 млрд. лет назад, задолго до появления высших растений и животных. Микробы представляют самую многочисленную и разнообразную группу живых существ. Микроорганизмы чрезвычайно широко распространены в природе и являются единственными формами живой материи, заселяющими любые, самые разнообразные субстраты (среды обитания), включая и более высокоорганизованные организмы животного и растительного мира.

Можно сказать, что без микроорганизмов жизнь в ее современных формах была бы просто невозможна.

Микроорганизмы создали атмосферу, осуществляют кругоборот веществ и энергии в природе, расщепление органических соединений и синтез белка, способствуют плодородию почв, образованию нефти и каменного угля, выветриванию горных пород, многим другим природным явлениям.

С помощью микроорганизмов осуществляются важные производственные процессы - хлебопечение, виноделие и пивоварение, производство органических кислот, ферментов, пищевых белков, гормонов, антибиотиков и других лекарственных препаратов.

Микроорганизмы как никакая другая форма жизни испытывает воздействие разнообразных природных и антропических (связанных с деятельностью людей) факторов, что, с учетом их короткого срока жизни и высокой скорости размножения, способствует их быстрому эволюционированию.

2. Морские макрофиты

2.1 Систематика морских макрофитов

Наука о водорослях – альгология, насчитывает более двухсот лет. Отцом русской науки о водорослях по праву считают академика Г.С. Гмелина, издавшего в 1768 году первую в стране книгу под названием "Historia fucorum", в которой он подробно описал более двадцати различных представителей морских водорослей, обитающих в наших водах.

В состав морских макрофитов входят водоросли и высшие, цветковые растения - морские травы. Термин "макрофиты" означает "крупные растения", то есть видимые невооруженным глазом. К ним относятся морские растения размером от нескольких миллиметров до десятков метров.

Макрофиты являются важнейшими компонентами морских экосистем: продуцентами органического вещества, убежищем и местами нереста для рыб и размножения беспозвоночных. Несмотря на обширные знания об этих растениях и тысячелетний опыт их практического использования, мы находимся в начале пути исследования и понимания того, что они могут дать человечеству.

В число морских макрофитов входят представители красных, бурых, зеленых водорослей и морские травы. Иногда к этой же категории относят еще один отдел водорослей - харовые, однако его виды обитают в основном в пресноводных водоемах. Согласно классификации, отдел красных водорослей (Rhodophyta) делят на два класса: Bangiophyceae и Florideophyceae. Два класса - Phaeozoosporophyceae и Cyclosporophyceae - выделяют в отделе бурых водорослей (Phaeophyta). Из пяти классов зеленых водорослей (Chlorophyta) макрофиты входят в два: Ulotrichophyceae и Siphonophyceae. Этой системы в основном придерживаются все отечественные специалисты. Классификация водорослей, принятая за рубежом, заметно отличается. Красные водоросли чаще всего рассматривают как отдел Rhodophycota, включающий один класс Rhodophyceae и два подкласса: Bangiophycideae и Florideophycideae, а бурые водоросли определяют как монофилетический класс Phaeophyceae (без разделения на подклассы), входящий в отдел Chromophycota. Зеленые водоросли включают в монофилетический класс Chliriphyceae отдела Chlorophycota. Отметим, что на основании некоторых биохимических критериев разделение отделов бурых и зеленых водорослей на классы, как это принято в отечественной систематике, кажется вполне обоснованным.

2.2 Ресурсы морских макрофитов

Морские макрофиты - не самая главная группа биологических ресурсов моря, но количество этого сырья огромно и используется далеко не полностью. Заготавливают его около 4 млн т (4% всех морских биологических объектов), а по данным FAO (Международной продовольственной организации), имеющиеся запасы позволяют добывать в год до 2,6 млн т красных водорослей и более 14,5 млн т бурых.

Перспективно искусственное выращивание водорослей (марикультура). Уже сегодня они составляют более четверти всех продуктов этой отрасли. В России на плантациях собирают с гектара 500-600 ц свежей ламинарии в тех местах, где в природе заготавливают до 300 ц/га. Впечатляют результаты, получаемые в США: урожай гигантских бурых водорослей рода Macrocystis составляет более 1000 ц сухой массы на 1 га.

2.3 Главные направления использования морских макрофитов

До сих пор больше всего водорослей идет в пищу. Макрофиты используют также на корм скоту, как удобрения, для получения полисахаридов и некоторых других химических веществ, а также в медицине. Так, 37 родов наиболее важных водорослей Японии применяют для таких целей: 20 используют в пищу, шесть - для производства агара, по три - для выпуска строительных материалов, в сельском хозяйстве, для производства иода и хлористого калия, по два - для производства альгинатов и в текстильном производстве.

В отдельных морских водорослях содержится более 60% белка (на сухой вес), хотя он не всегда легко усваивается. Водоросли могут полностью обеспечить потребность человека в витаминах А, В2 , В12 . В Исландии, Финляндии, Норвегии, Шотландии, Франции и других странах водоросли в свежем или консервированном виде добавляют в корм для скота, птицы и пушных зверей. При этом улучшается воспроизводство животных, усиливается окраска желтка яиц и повышается содержание иода в них, увеличивается жирность молока. Как удобрения водоросли, которые особо богаты калием и микроэлементами, широко применяют в разных странах всех континентов. В этих удобрениях нет семян сорняков и спор фитопатогенов. Они ускоряют прорастание семян, повышают устойчивость растений к холоду, поражению грибами и насекомыми, что ведет к заметной прибавке урожая.

В последние годы появляется все больше работ, посвященных изучению действия веществ из водорослей на растения. Так, препарат, полученный из бурой водоросли Ecklonia maxima, стимулировал образования корней у некоторых видов растений, ускорял рост и созревание томатов, снижал их заражение нематодами. Опубликован обзор, указывающий на перспективность использования водорослей как источника антибактериальных и антигрибковых препаратов для растений. В Тихоокеанском институте биоорганической химии (Владивосток) получены препараты на основе ламинарана, трансформированного с помощью ферментов, которые повышают устойчивость растений к действию фитопатогенных грибов и вирусов.

2.4 Медицинское использование морских макрофитов

Медицинское применение морских макрофитов до сих пор не очень широко. Главным объектом отечественной официальной фармакологии является сушеная морская капуста - различные виды Laminaria (рис. 2). В Японии красную водоросль Digenia simplex широко используют в качестве антигельминтного средства. Выяснены действующие начала этой водоросли, их получают теперь как фармакологические препараты. В США некоторые водоросли продают в магазинах как источник витаминов и мягкое слабительное. Однако