Микробиология 4-то издание

ИванМургов
Запряна Д енковаЪ5т
МИКРОБИОЛОГИЯ
I ;
Пловдив, 2012

проф. д.б.н. Иван Мургов
проф. д.т.н. Запряна Денкова
МИКРОБИология
ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА
ЧЕТВЪРТО ПРЕРАБОТЕНО И ДОПЪЛНЕНО ИЗДАНИЕ
Академично издателство на УХТ- Пловдив
UFTAcademic Publishing House. Plovdiv
Пловдив, 2012

Млч<ь
ISBN 978-954-24-0184-1
,С Иван Димов Мургов
© Запряна Рангслова Дснкова
© Ivan Dimov Murgov
€ Zapryana Rangclova Dcnkova
Microbiology
fourth edition
Рецензент: проф. д.б.н. Стоян Стефанов Влахов
е/о Jusatour, Plovdiv - 2012
1 2 1 3 0 0 0 0 6 0 0 3

Предговор
Микробиологията е сравнително млада и бързо развиваща се биологична
наука. Микроорганизми се срещат по всички географски ширини в почвата,
водата, въздуха, по растенията и животните. Микробите участват в глобалния
кръговрат на веществата и без тяхната жизнена дейност животът на нашата
планета не би имал съвременния си вид. Те играят важна роля в
минерализацията на растителните и животинските трупове, както и в
биологичното пречистване на водите, промишлените и битови отпадъци.
Всички природни биологични субстрати се подлагат на микробна
биотрансформация. При попадането на микроби в хранителни суровини,
продукти и спомагателни материали често настъпват нежелани промени, което
изисква прилагането на специални методи за консервиране, чрез които се
предотвратява микробната развала и се обезпечава безопасността на храните.
Микроорганизмите са дълбоко свързани с живота на съвременния човек. Те се
използват в производството на храни, напитки, биопродукти и биогорива. Така
микробите участват в технологичните процеси на производство на
ферментирали храни, напитки, химикали и лекарства, което налага изучаването
им и доброто познаване на тяхната биология и условията за изява или възпиране
на дейността им.
Предлаганият учебник е разработен въз основа на съвременните
постижения в областта на теорията и практиката на общата и приложна
микробиология. В него са включени в логична последователност раздели по
морфология, физиология, генетика и селекция на микроорганизмите,
взаимодействието на микробите е природната среда, микробните процеси,
протичащи при производството на ферментирали храни, напитки, биопрепарати
и при опазване на природата.
Учебникът по микробиология - теория и практика е предназначен за
студентите инженери, биотехнолози и еколози от различни специалности на
Университета по хранителни технологии и е разработен в съответствие с
учебната програма по микробиология за тяхната подготовка. Той дава
необходимите фундаментални знания на бъдещите специалисти и ги въоръжава
с научна и практическа методология за изучаването на микроорганизмите и
предизвикваните от тях процеси в храните.
Учебникът може да се ползва и от студенти от други висши училища с
аналогични специалности, както и от работещи в практиката инженери,
технолози, биотехнолози и микробиолози.
Пловдив, 2012 г. От авторите

С Ь Д Ъ Р Ж A II И Е
ГЛАВА 1.
ПРЕДМЕТ ПА МИКРОБИОЛОГИЯТА.
КРАТЪК ИСТОРИЧЕСКИ ПРЕГЛЕД
1.1 11рсдмст иа микробиологията.
Значение на микроорганизмите
...........7
1.2. Кратък исторически преглед на
микробиологията
.....................................11
ГЛАВА 2.
МОРФОЛОГИЯ НА
МИКРООРГАНИЗМИТЕ
2.1. Микроорганизмите като клетки.
Прокариотни и еукариотнп
микроорганизми.........................................19
2.2. Прокариоти .................................................21
2.2.1 Строеж на бактерийната клетка
..........24
2.2.2. Цитоплазмепа мембрана.........................24
2.2.3. Клетъчна ст ен а
..........................................27
2.2.4. Рибозом и
.....................................................31
2.2.5. Н уклеоид
.....................................................31
2.2.6. Бактерийни ендоспори
.............................32
2.2.7. Въеи и подвижност....................................35
2.2.8. Фимбри и п и л и
..........................................38
2.2.9. Капсули и слузест с л о й
...........................38
2.2.10. Цитоилазма и цитоплазмени
включения ...................................................39
2.2.11. Размножаване на бактериите ...............41
2.3. Рикстсии, хламидии и микоплазми .. .42
2.4. Актиномицети
............................................43
2.5. А рхнп
...........................................................47
2.6. Гъби ..............................................................48
2.6.1. Дрожди
.........................................................49
2.6.2. Плесенни гъби
..........................................52
2.7. В ируси..........................................................57
ГЛАВА 3.
ФИЗИОЛОГИЯ ПА
МИКРООРГАНИЗМИТЕ
3.1. Химичен състав на
микроорганизмите ....................................67
3 1.1. Вода и минерални елем енти
.................69
3.1.2. Органичен съ став
.....................................70
13. Физикохимични и тинктуриални
свойства
.......................................................72
3 2 Биоснсргийни процеси при
микроорганизмите
...................................75
3.2.1.Катализа на биоснсргийнитс
процеси
..................................................
. .77
3.2.2.Биоснсргийни процеси при
фототрофните и литотрофнитс
микроорганизми
...................................
. .78
3.2.3.Биоснсргийни процеси при
хемотрофните микроорганизми . . . .. .80
3.3.Хранене на микроорганизмите
.........
.105
3.4.Механизъм на хранене при
микроорганизмите ................................107
3.5.Типове хранене при
микроорганизмите ................................110
3.6.Метаболизъм на азотсъдз.ржащитс
вещества при микроорганизмите . . ..123
3.7.Продукти на обмяната на
веществата при микроорганизмите ..134
3.8.Участие на микроорганизмите в
кръговрата на веществата в
природата
................................................
137
ГЛАВА 4.
ВЛИЯНИЕ ПА ФАКТОРИТЕ НА
СРЕДАТА ВЪРХУ ЖИЗНЕНАТА
ДЕЙНОСТ НА
МИКРООРГАНИЗМИТЕ
4.1.Физични фактори ..................................143
4.1.1.Топлина
..................................................
.143
4.1.2.Вода и активност на водата
.............
.147
4.1.3.Активна киселинност
..........................
.148
4.1.4.Кислород .................................................149
4.1.5.Лъчиста енергия. Радиация .151
4.2.Химични фактори..................................154
4.3.Биологични фактори
..........................
.159
ГЛАВА 5.
РАСТЕЖ П РАЗМНОЖАВАНЕ ПА
МИКРООРГАНИЗМИТЕ
5.1.Растеж и размножаване на
микроорганизмите ................................166
5.2.Периодично култивиране
.................
.168
5.3.I !епрскъснато култивиране
...............
.172
ГЛАВА 6.
ГЕНЕТИКА И СЕЛЕКЦИЯ ПА
МИКРООРГАНИЗМИТЕ
6.1.Наследственост при
микроорганизмите ................................178
6.2.Стъпки в информационния поток .180
4

6.3.Регулиране на клетъчния ГЛАВА 8.
метаболизъм
........................................
.185 СИСТЕМАТИКА НА
6.3.1.Регулиране на ензимната МИКРООРГАНИЗМИТЕ
активност
...............................................
.187
6.3.2.Регулиране на синтеза на 8.1.Таксономия на микроорганизмите .. .252
ензимите ...............................................1898.1.1.Конвенциална таксономия . .252
6.4.Изменчивост при 8.1.2.Молекулярна таксономия
...............
. .255
микроорганизмите ..............................194
6.4 1Генна изменчивост..............................194 ГЛАВА 9.
•Рекомбинаиионна изменчивост .....200 ЛА Ь() РА ГО PH A IIРА КТ И К А
6.5.Особености и задачи на
селекционната работа е 9.1.Микробиологична лаборатория . .262
микроорганизмите
..............................
.2089.2.Микроскоп. Устройство и
6.6.Изолиране на микроорганизми е приложение при изследванията на
промишлено значение
.......................
.210 микроорганизмите ............................. .265
6.7.Селекция на микроорганизми е 9.3.Изучаване морфологията на
желани качества
..................................
.212 бактериите в оцветени препарати. .271
6.8.Приложение на индуцирания 9.3.1.Прости оцветявания на бактерии .. .271
мутагенез в селекцията на 9.3.2.Измерване големината на
микроорганизмите ...............................215 бактериите ............................................ .273
6.9.Селекция на продуценти на 9.3.3.Сложни оцветявания па бактерии. .276
първични мстаболити
.......................
.2179.4.Изучаване морфологията на
6.10.Получаване на микроорганизми актиномицетите ................................. .281
чрез методите на генното 9.5.Изучаване морфологията на
инженерство
........................................
.220 дрождите .............................................. .282
6.11Съхраняване на 9.6.Изучаване морфология та на
микроорганизмите ...............................224 плесенните гъби
................................
. .283
6.11.1.Методи на непродължително 9.7.Хранителни среди............................... .284
съхраняване ............................................2249.8.Изолиране на чисти култури
..........
. .288
6.11.2.Методи на продължи телно 9.9.Ферментация на захари
...................
. .291
съхраняване ............................................2259.10.Определяне на продукти
на обмяната на вещес твата.............. .291
ГЛАВА 7. 9.11.Действие на температурата върху
МИКРООРГАНИЗМИТЕ ПРИ растежа на микробите
.....................
. .292
ПРОИЗВОДСТВОТО НА 9.12.Действие на pH върху растежа
ХРАНИТЕЛНИ ПРОДУКТИ на микробите
......................................
. .294
9.13.Действие на ултравиолетовите
7.1.Микробиологични процеси при лъчи върху микроорганизмите . . . .. .295
производството на ферментирали 9.14.Антимикробно действие на
храни и напитки
..................................
.230 химични вещества. Метод на
7.1.1.Млечнокиселите бактерии като дифузия в агар
...............................
. .295
производствени култури
...................
.2319.15.Определяне броя на
7.2.Микробиологични процеси при микроорганизмите
...........................
. .297
производството на ферментирали 9.16.Получаване на бактерийни
напитки .................................................. .233 мутанти
...............................................
. .299
7.3.Микробна развала на хранителните 9.17.Микрофлора на въздух.
продукти ................................................ .235 вода и суровини ................................
7.4.Хранителни отравяния
.....................
.2399.18.Микробиологичен контрол па
7.5.Инфекция и имунитет
.....................
. .244 суровини и хранителни продукти .. .306
7.5.1.Инфекция
............................................
. .2449.19.Определяне на неизвестен вид
7.5.2.Имунитет.............................................. .246 бактерии
..............................................
. .309
Литература 316

ГЛАВА 1
1. ПРЕДМЕТ НА МИКРОБИОЛОГИЯТА.
КРАТЪК ИСТОРИЧЕСКИ ПРЕГЛЕД
1.1. Предмет на микробиологията. Значение на микроорганизмите
1.2. Кратък исторически преглед на микробиологията
В тази глава се разглеждат микроорганизмите като най-малките живи
същества, невидими с невъоражено око. Тяхното изучаване е предмет па
микробиологията. Те се наблюдават с помощта на микроскопи и се изслед­
ват със специални методи за анализ на микробните клетки и техните
структурни елементи и съставки. Разгледано е значението на микроорга­
низмите за живота на Земята и тяхната роля в стопанската дейност на чо­
века. Дадени са кратки сведения за отделните клонове на микробиологията.
Направен е преглед на развитието на микробиологията като наука, като са
посочени главните открития в тази област.
6

1.1. ПРЕДМЕТ НЛ
МИКРОБИОЛОГИЯТА.
ЗНАЧЕНИЕ НА
МИКРООРГАНИЗМИТЕ
Предмет на микробиологията.
Микробите са голяма група организми,
които се характеризират с микроско­
пични размери. Те са невидими с обик­
новено, невъоръжено око. Наричат се
още микроорганизми. Микроб е със­
тавна ду