Artículos de microbiología agrícola

Los microorganismos son un gran grupo de organismos que incluyen bacterias, virus, hongos y algunos pequeños protozoos. Aunque pequeño, está estrechamente relacionado con la vida de las personas. Se puede decir que los microorganismos son "ubicuos y ubicuos" en la naturaleza, abarcando una variedad de especies beneficiosas y dañinas, y están ampliamente involucrados en muchos campos como la salud, la medicina, la industria, la agricultura y la protección del medio ambiente.

Procariotas: bacterias, actinomicetos, espiroquetas, micoplasmas, rickettsias y clamidia.

Eucarióticos: hongos, algas, protozoos.

Tipos acelulares: virus y subvirus.

En términos generales, en los libros de texto de China continental, los microorganismos se dividen en las siguientes ocho categorías: bacterias, virus, hongos, actinomicetos, rickettsias, micoplasmas, clamidia y espiroquetas.

Definición de microorganismos

Término general para todos los organismos diminutos que son invisibles o poco claros a simple vista.

Características de 1: diminuto, general

Estructura simple, unicelular, pluricelular simple y acelular.

Bajo estatus evolutivo.

Clasificación de los procariotas: tres bacterias, tres cuerpos.

Eucarióticos: hongos, protozoos, microalgas.

Tipos no celulares: virus, subvirus (viroides, pseudovirus, priones)

3 Cinco características principales: tamaño pequeño y área grande.

Cuanto más se absorba, más rápida será la transformación.

Crece vigorosamente y se reproduce rápidamente.

Adaptable y fácil de cambiar

Ampliamente distribuido y diverso.

En segundo lugar, el grupo de los microorganismos

1 Bacteria:

(1) Definición: Un tipo de procariotas con células cortas, estructura simple, pared celular resistente, y reproducción esquizoide bipartita, fuerte acuicultura.

(2) Distribución: cálida y húmeda, rica en materia orgánica.

(3) Estructura: Procariotas principalmente unicelulares, con formas esféricas, bastoncillos y espirales.

Epidermis celular

Estructura básica membrana celular

Citoplasma

Estructura cuasi-núcleo

Flagelos

Cápsula con estructura especial

Brote

(4) Reproducción: principalmente en forma de fisión binaria.

(5) Colonia: Las bacterias individuales son invisibles a simple vista. Cuando una sola bacteria o un pequeño número de bacterias se multiplican en un medio sólido, se formará una comunidad de células hijas con una determinada estructura morfológica visible a simple vista.

Las colonias bacterianas son una base importante para la identificación de cepas. Las diferentes especies de colonias bacterianas varían en tamaño, forma, brillo, color, dureza, transparencia y toxicidad.

Actinobacteria

(1) Definición: Tipo de procariotas terrestres que crecen principalmente en hifas y se reproducen por esporas.

(2) Distribución: En suelos débilmente alcalinos, con bajo contenido en agua y ricos en materia orgánica.

(3) Estructura morfológica: Compuesta principalmente por hifas, incluidas hifas matriciales e hifas aéreas (algunas hifas aéreas pueden madurar y diferenciarse en esporofitos para producir esporas).

(4) Reproducción: Reproducción asexual mediante la formación de esporas asexuales.

Reproducción asexual

(5) Colonia: sobre medio de cultivo sólido: seco, opaco, denso como terciopelo en la superficie, con polvo seco coloreado.

3 virus

(1) Definición: tipo de "organismo libre de células" que se compone de unos pocos componentes, como ácidos nucleicos y proteínas, pero que debe depender de células vivas. para su supervivencia.

(2) Estructura:

(3) Tamaño:

El diámetro general es de aproximadamente 100 nm.

El virus más grande es el virus vaccinia, que tiene 200 nanómetros de diámetro.

El virus más pequeño es el poliovirus, con un diámetro de 28 nanómetros.

(4) Proliferación: Tomemos como ejemplo los fagos:

Adsorción, invasión, proliferación, ensamblaje y liberación

Sección 2 Nutrición Microbiana

1. Composición química de los microorganismos

Carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre y otros elementos.

2. Nutrientes de los microorganismos

1 Agua y sales inorgánicas

Fuente de carbono: cualquier nutriente que pueda aportar carbono para el crecimiento y reproducción de los microorganismos.

Fuente

Función

Fuente de nitrógeno: Cualquier nutriente que pueda aportar el nitrógeno necesario a los microorganismos.

Fuente

Función: Se utiliza principalmente para la síntesis de proteínas, ácidos nucleicos y metabolitos que contienen nitrógeno.

Energía: Nutrientes o energía radiante que pueden proporcionar la fuente de energía inicial para las actividades de la vida microbiana.

Según la clasificación de las fuentes de carbono y las fuentes de energía:

5 factores de crecimiento: traza de materia orgánica indispensable para el crecimiento de los microorganismos

Microorganismos que pueden provocar enfermedades en humanos y animales se denominan microorganismos patógenos. Hay ocho categorías:

1. Hongos: causantes de enfermedades de la piel. Infección de tejidos profundos.

Actinomicetos: infecciones de piel y heridas.

3 Espiroquetas: enfermedades de la piel, infecciones de la sangre como sífilis y leptospirosis.

Bacterias: enfermedades de la piel, supuraciones, infección del tracto respiratorio superior, infección del tracto urinario, intoxicaciones alimentarias, sepsis, enfermedades infecciosas agudas, etc.

5 Rickettsias: tifus, etc.

Clamidia: tracoma, infección del tracto urogenital.

Virus: hepatitis, encefalitis japonesa, sarampión, sida, etc.

Micoplasma: neumonía, infección del tracto urinario.

Existen miles de especies de microorganismos en el mundo biológico, la mayoría de las cuales son beneficiosas para el ser humano, y sólo unas pocas pueden causar enfermedades. Algunos microorganismos no suelen ser patógenos pero pueden causar infección en determinadas circunstancias y se denominan patógenos oportunistas. Pueden provocar el deterioro de los alimentos y es precisamente porque descomponen sustancias naturales que se puede completar el ciclo material en la naturaleza.

Algunas personas confunden hongos con bacterias. Este es un malentendido común. Especialmente aquellos que no tenían educación en biología de sistemas antes de la década de 1980.

Uno de los impactos más importantes de los microorganismos en los seres humanos es la prevalencia de enfermedades infecciosas. El 50% de las enfermedades humanas son causadas por virus. Según datos publicados por la Organización Mundial de la Salud, la morbilidad y mortalidad de las enfermedades infecciosas ocupan el primer lugar entre todas las enfermedades. La historia de los microorganismos que causan enfermedades humanas es también la historia de la lucha de la humanidad contra ellos. La humanidad ha logrado grandes avances en la prevención y el tratamiento de enfermedades, pero siguen apareciendo nuevas y reaparecidas infecciones microbianas, como un gran número de enfermedades virales que han carecido de fármacos terapéuticos eficaces. La patogénesis de algunas enfermedades aún no está clara. El abuso de una gran cantidad de antibióticos de amplio espectro ha creado una fuerte presión de selección, lo que ha provocado que muchas cepas muten y desarrollen resistencia a los medicamentos, lo que plantea nuevas amenazas para la salud humana. Algunos virus segmentados pueden mutar mediante recombinación o reordenamiento; el ejemplo más típico son los virus de la influenza. Cada vez que ocurre una epidemia de gripe, el virus de la gripe muta a partir de la cepa que causó la última infección. Esta rápida mutación plantea obstáculos importantes para el diseño y el tratamiento de vacunas. La aparición de Mycobacterium tuberculosis resistente a los medicamentos ha provocado que la infección tuberculosa, que originalmente estaba casi bajo control, se haya extendido por todo el mundo.

Existen muchos tipos de microorganismos, algunos de los cuales se deterioran y provocan cambios indeseables en el olor y la estructura de los tejidos de los alimentos. Por supuesto, algunos microorganismos son beneficiosos. Se pueden utilizar para producir queso, pan, encurtidos, cerveza y vino. Los microorganismos son tan pequeños que es necesario ampliarlos con un microscopio para verlos. Por ejemplo, para las bacterias de tamaño mediano, 1000 es tan grande como un punto. Piense en una gota de leche. Hay alrededor de 50 millones de bacterias por mililitro de leche rancia, o alrededor de 5 mil millones de bacterias por litro de leche. Es decir, una gota de leche puede contener 5 mil millones de bacterias.

Los microorganismos pueden causar enfermedades y provocar moho y podredumbre en alimentos, telas, cuero, etc., pero los microorganismos también tienen un lado beneficioso. Fue Fleming quien descubrió por primera vez la penicilina a partir del Penicillium, que inhibe el crecimiento de otras bacterias. Este fue un descubrimiento que marcó una época en el campo de la medicina. Posteriormente, se seleccionaron una gran cantidad de antibióticos a partir de los metabolitos de actinomicetos. El uso de antibióticos salvó innumerables vidas durante la Segunda Guerra Mundial. Algunos microorganismos se utilizan ampliamente en la fermentación industrial para producir etanol, alimentos y diversas preparaciones enzimáticas. Algunos microorganismos pueden degradar plásticos, tratar aguas residuales y gases de escape, etc. y tienen un enorme potencial de recursos renovables, se denominan microorganismos ambientales. También hay algunos microorganismos que pueden sobrevivir en ambientes extremos como altas temperaturas, bajas temperaturas, altos niveles de sal, altos niveles de álcali y alta radiación, y algunos microorganismos todavía existen. Parece que se han descubierto muchos microorganismos, pero en realidad, debido a las limitaciones de los métodos culturales y otros medios técnicos, los microorganismos descubiertos por los humanos hoy en día sólo representan una pequeña parte de los microorganismos existentes en la naturaleza.

El mecanismo de interacción entre microorganismos también es bastante misterioso. Por ejemplo, hay una gran cantidad de bacterias en los intestinos de las personas sanas, llamadas flora normal, incluidas cientos de especies de bacterias. En el ambiente intestinal, estas bacterias son interdependientes y mutuamente beneficiosas. Aún se desconoce la descomposición y absorción de alimentos, sustancias tóxicas e incluso fármacos, el papel de la microbiota en estos procesos y los mecanismos de interacción entre bacterias. Una vez que la flora se desequilibra, se producirá diarrea.

A medida que la investigación médica avanza al nivel molecular, las personas se familiarizan cada vez más con términos profesionales como genes y materiales genéticos. Se reconoce que la información genética determina las características vitales de un organismo, incluidas su forma externa y sus actividades vitales, y el genoma de un organismo es el portador de esta información genética. Por tanto, esclarecer la información genética que porta el genoma de un organismo será de gran ayuda para desvelar el origen y misterio de la vida. Estudiar la variación, virulencia y patogenicidad de patógenos microbianos a nivel molecular es una revolución en la microbiología tradicional.

La investigación del genoma biológico representada por el Proyecto Genoma Humano se ha convertido en la vanguardia de la investigación en ciencias biológicas, y la investigación del genoma microbiano es una rama importante. La prestigiosa revista mundial "Science" calificó una vez la investigación del genoma microbiano como uno de los mayores avances científicos del mundo. Revelar el mecanismo genético de los microorganismos a través de la investigación genómica, descubrir genes funcionales importantes y desarrollar vacunas y nuevos medicamentos antivirales, antibacterianos y antifúngicos sobre esta base controlará eficazmente la epidemia de enfermedades infecciosas nuevas y antiguas y promoverá el rápido desarrollo y desarrollo de la medicina. y los servicios de salud crecen!

El estudio de los genomas de los microorganismos a nivel molecular proporciona nuevas pistas e ideas para explorar los misterios de las interacciones entre microorganismos individuales y grupos. Para desarrollar plenamente los recursos microbianos (especialmente bacterianos), Estados Unidos lanzó el Programa de Investigación del Genoma Microbiano (MGP) 65438-0994. Al estudiar la información completa del genoma, no solo podemos profundizar nuestra comprensión de la patogénesis microbiana, el metabolismo importante y los mecanismos reguladores, sino también desarrollar una serie de productos de ingeniería genética estrechamente relacionados con nuestras vidas, incluidas vacunas, nuevos medicamentos terapéuticos y reactivos de diagnóstico. así como diversas preparaciones enzimáticas utilizadas en la producción industrial y agrícola. Mediante la transformación de los métodos de ingeniería genética se promueve la construcción de nuevas cepas y la transformación de cepas tradicionales, y se promueve integralmente la era de la industria microbiana.

Los microorganismos industriales afectan a muchas industrias como la alimentaria, farmacéutica, metalúrgica, minera, petrolera, del cuero y de productos químicos ligeros. Produce antibióticos, butanol, vitamina C y prepara algunos alimentos aromatizados mediante fermentación microbiana. Algunas enzimas microbianas especiales participan en la depilación del cuero, la metalurgia, la extracción de aceite y la minería, e incluso se utilizan directamente como aditivos para detergentes. Además, algunos metabolitos microbianos pueden utilizarse ampliamente en la producción agrícola como pesticidas microbianos naturales. Al estudiar el genoma del Bacillus subtilis se descubrieron una serie de genes relacionados con la producción de antibióticos e importantes enzimas industriales. Como importante regulador microecológico, las bacterias del ácido láctico participan en el proceso de fermentación de los alimentos. La investigación genómica de las bacterias del ácido láctico ayudará a encontrar genes funcionales clave y luego modificar la cepa para hacerla más adecuada para los procesos de producción industrial. La investigación sobre el genoma de Gluconobacter oxidans, la cepa clave en el proceso de fermentación de vitamina C en dos pasos de mi país, descubrirá importantes genes metabólicos funcionales relacionados con la producción de vitamina C basándose en la secuenciación del genoma y realizará la construcción de nuevas cepas de ingeniería mediante ingeniería genética. Simplifique los pasos de producción, reduzca los costos de producción y mejore significativamente los beneficios económicos. La investigación genómica de microorganismos industriales continúa descubriendo nuevos genes enzimáticos especiales y genes funcionales relacionados con importantes procesos metabólicos y metabolitos, y los aplica a la producción y la transformación de industrias y procesos tradicionales, promoviendo el rápido desarrollo de la biotecnología moderna.

Comprender los mecanismos patogénicos de la investigación del genoma microbiano agrícola y desarrollar nuevas estrategias de control de enfermedades.

Según las estadísticas, las reducciones en el rendimiento de los cultivos causadas por enfermedades en todo el mundo pueden llegar al 20% cada año. entre las cuales las enfermedades bacterianas de las plantas son las más graves. Parece que no hay mejor estrategia de control de enfermedades que cultivar variedades genéticamente resistentes y fortalecer el manejo hortícola. Por lo tanto, es muy urgente realizar activamente investigaciones genómicas de algunos microorganismos fitopatógenos, comprender sus mecanismos patógenos y desarrollar nuevas estrategias de prevención y control de enfermedades.

El patógeno de los cítricos de cultivos comerciales es el primer microorganismo fitopatógeno en el mundo en publicar su secuencia completa. También hay algunos microorganismos agrícolas que son muy importantes en taxonomía, fisiología y valor económico, como Erwinia carotovora, Pseudomonas y Xanthomonas fitopatógenas que se están estudiando en mi país. Recientemente, se acaba de determinar la secuencia completa de los rizobios fijadores de nitrógeno en las plantas. Basándose en el método maduro de selección de fármacos terapéuticos a partir de la información genómica de microorganismos patógenos humanos, se puede aplicar provisionalmente a patógenos de plantas. En particular, los patógenos de los cítricos requieren insectos vectores para completar sus ciclos de vida. Sólo encontrando factores relacionados con la virulencia y objetivos de resistencia a través de la investigación genética se podrán desarrollar estrategias de control más efectivas. El análisis de toda la información genética de las bacterias fijadoras de nitrógeno también es de gran importancia para desarrollar y utilizar sus genes fijadores de nitrógeno clave para mejorar el rendimiento y la calidad de los cultivos.

La investigación sobre el genoma de microorganismos respetuosos con el medio ambiente ha descubierto genes clave para degradar diferentes contaminantes.

Si bien se promueve el desarrollo económico de manera integral, el abuso de recursos y el daño ambiental son cada vez más graves. Ante el repetido deterioro del medio ambiente global, la defensa de la protección del medio ambiente se ha convertido en la voz unánime de la gente de todo el mundo. La descontaminación biológica tiene un gran potencial en el control de la contaminación ambiental, y la participación de microorganismos en el tratamiento es la corriente principal de la descontaminación biológica. Los microorganismos pueden degradar plásticos, tolueno y otras materias orgánicas; también pueden tratar aguas residuales industriales, gases residuales que contienen azufre y fosfatos en la mejora del suelo. Los microorganismos pueden descomponer sustancias como la celulosa y promover el reciclaje de recursos. Partiendo de la premisa de comprender el trasfondo genético de procesos metabólicos especiales, la investigación del genoma de estos microorganismos se puede utilizar de forma selectiva, como encontrar genes clave para degradar diferentes contaminantes, combinarlos en una cepa determinada y construir una cepa genéticamente modificada eficiente, que puede simultáneamente Degradar diferentes contaminantes ambientales y maximizar su potencial para mejorar el medio ambiente y eliminar la contaminación. El Instituto Americano de Investigación del Genoma combina métodos de biochips para estudiar los perfiles de expresión de microorganismos en condiciones especiales con el fin de encontrar genes clave para degradar la materia orgánica y establecer objetivos de desarrollo y utilización.

El estudio de genomas microbianos en ambientes extremos tiene un gran potencial para comprender la naturaleza de la vida.

Los microorganismos que pueden crecer en ambientes extremos se denominan extremófilos, también conocidos como extremófilos. Los extremófilos tienen una gran adaptabilidad a entornos extremos. El estudio de los genomas de extremófilos ayuda a estudiar la adaptabilidad de los microorganismos en condiciones extremas a nivel molecular y profundiza nuestra comprensión de la naturaleza de la vida.

Existe un microorganismo extremófilo que puede sobrevivir miles de veces la intensidad de la radiación, mientras que los humanos moriremos con una dosis de intensidad. Los cromosomas bacterianos se rompieron en cientos de pedazos después de ser expuestos a millones de rayos de radar, pero pudieron restaurarse en un día. El estudio de su mecanismo de reparación del ADN es de gran importancia para el desarrollo de la gestión biológica ambiental en áreas contaminadas por radiación. El desarrollo y la utilización de las características extremas de los extremófilos pueden superar algunas limitaciones del campo biotecnológico actual, establecer nuevos medios técnicos y provocar cambios revolucionarios en las capacidades biotecnológicas en los campos del medio ambiente, la energía, la agricultura, la salud, la industria química ligera, etc. Las extremozimas de extremófilos pueden funcionar en ambientes extremos, lo que ampliará enormemente el espacio de aplicación de las enzimas y formará la base para establecer procesamiento biotecnológico eficiente y de bajo costo, como la TagDNA polimerasa en la tecnología de PCR y las enzimas alcalinas en los detergentes. La investigación y aplicación de extremófilos será una forma importante de aprovechar las ventajas de la biotecnología moderna, y su potencial de aplicación en nuevas enzimas, desarrollo de nuevos fármacos y remediación ambiental es enorme.

¡El estado de los microorganismos en todo el mundo viviente!

Antes de que los humanos descubrieran y estudiaran los microorganismos, dividían todos los seres vivos en dos mundos completamente diferentes: el reino animal y el reino vegetal. A medida que la comprensión de los microorganismos por parte de las personas se profundiza gradualmente, han experimentado desde el sistema de dos reinos hasta el sistema de tres reinos, el sistema de cuatro reinos, el sistema de cinco reinos e incluso el sistema de seis reinos. No fue hasta finales de la década de 1970 que los estadounidenses Woese y otros descubrieron la tercera forma de vida en la Tierra, Archaea, lo que condujo al nacimiento de las tres definiciones de vida. Según esta teoría, la vida se compone de arqueas, bacterias y eucariotas. En el "árbol filogenético biológico" que se muestra en la figura, la rama amarilla de la izquierda es el dominio bacteriano; las ramas marrón y violeta del medio son arqueas y la rama verde de la derecha es el dominio eucariota;

Archaea incluye Cyperarchaeota, Euryarchaeota y Archaea. El dominio bacteriano incluye bacterias, actinomicetos, cianobacterias y otros procariotas, excepto arqueas; el dominio eucariota incluye hongos, protozoos, animales y plantas. A excepción de los animales y las plantas, la mayoría de los demás seres vivos pertenecen a la categoría de microorganismos. Se puede observar que los microorganismos ocupan una posición particularmente importante en la clasificación de la biología.

La evolución de la vida siempre ha sido el foco de atención de las personas. Basándose en el árbol evolutivo "Cenancestor" construido a partir de genes parálogos, Brown creía que Cenancestor, el antepasado de la vida, era un protozoo. Los protozoos han producido dos ramas durante el proceso de evolución, una es procariota (bacterias y arqueas) y la otra es procariota. En el proceso de evolución posterior, las bacterias y las arqueas evolucionaron primero en diferentes direcciones, y luego los procariotas engulleron una arquea y reemplazaron el genoma de ARN del huésped con ADN de arquea, dando lugar a eucariotas.

Desde una perspectiva evolutiva, los microorganismos son los antepasados ​​de todos los seres vivos. Si se compara la edad de la Tierra con un año, los microorganismos nacerán el 20 de marzo y los humanos aparecerán en la Tierra alrededor de las 19 horas del 31 de febrero. De acuerdo92|Comentar