Симбиотическая микрофлора

Оглавление

Введение.........................................................................................

Общие понятия о микрофлоре......................................................

Симбиотическая микрофлора. Роль в 

современных технологиях..........................................................

Микроорганизмы как  пробиотики. Значение.............................

Заключение....................................................................................

Библиографический список..........................................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Реализация генетического потенциала продуктивности сельскохозяйственных животных и птицы возможна только у здорового животного при соблюдений надлежащих условий содержания и кормления. Повлиять на физиологические процессы в организме молодняка сельскохозяйственных животных можно путем коррекции микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Это стало возможным за счет использования в рационах пробиотических препаратов. Нормальная микрофлора животных, поселившаяся как на кожных покровах, так и в ЖКТ, играет огромную роль в поддержании их здоровья. Функции Микроорганизмов чрезвычайно многообразны: регуляция работы кишечника. Участие в обмене протеинов, жиров, углеводов, наработка биологически активных соединений (витаминов, аминокислот, ферментов), нейтрализация токсинов и др. Кроме того, нормальная микрофлора противодействует многим возбудителям болезней, защищает животное от инфекций

Микрофлору организма млекопитающих, включая сельскохозяйственных, домашних животных и человека, стали изучать вместе с развитием микробиологии как науки, с появлением великих открытий Л. Пастера, Р. Коха, И. И. Мечникова, их учеников и сотрудников. Так, в 1885 г. Т. Эшерих выделил из фекалий детей обязательного представителя микрофлоры кишечника — кишечную палочку, встречающуюся практически у всех млекопитающих, птиц, рыб, рептилий, амфибий, насекомых и т. д. Через 7 лет появились первые данные о значении кишечной палочки для жизнедеятельности, здоровья макроорганизма. С. О. Иенсен (1893) установил, что разные типы и штаммы кишечной палочки могут быть как патогенными для животных (вызывают у телят септическое заболевание и диарею), так и непатогенными, т. е. совершенно безвредными и даже полезными обитателями кишечни каживотных и человека. В 1900 г. Г. Тиссье открыл в фекалиях новорожденных бифижбактер«и — известй: и обязательных представителей нормальной кишечной микрофлоры организма во все периоды его жизни. Молочнокислые палочки ( L . acidophilus ) были выделены Моро в 1900 г.

 

Общие понятия  о микрофлоре

 

Микрофлора, постоянно обитающая  в организме человека и животных и не вызывающая нарушений его  физиологических функций, называется нормальной. Нормальная микрофлора должна рассматриваться в единстве с  целостным организмом. Она сформировалась в процессе эволюции животных и человека как симбиотическая микрофлора. 
 Нормальная микрофлора представлена преимущественно бактериями. Они обитают на поверхности кожи, в полости рта, в желудочно-кишечном тракте и дыхательных путях. В зависимости от местообитания количественные соотношения отдельных видов меняются, хотя каждая область организма имеет свою стабильную микрофлору. На поверхности кожи содержатся в основном кокковые формы: стафилококки, стрептококки, сардины. Ho наряду с ними могут быть палочковидные бактерии и дрожжевые грибки. Источником питания для них служат выделения потовых и сальных желез. Поэтому загрязненная кожа в большей степени обсеменена микроорганизмами. Более обильна и разнообразна микрофлора полости рта. Это стрептококки разных видов, лактобациллы, вейлонеллы, довольно часто обнаруживаются дрожжеподобные грибы рода Candida и коринебактерии. Из полости рта через пищевод микроорганизмы попадают в желудок. Ho микрофлора желудка более бедна так как кислая реакция желудочного сока не благоприятствует развитию большинства попавших в него микробов. В желудке в основном развиваются виды, хорошо переносящие кислую среду - молочнокислые стрептококки, энтерококки, сарцины, дрожжи. Встречаются и другие микробы - спороносные палочки, аэробактер, кишечная палочка, актиномицеты. 
 Весьма разнообразна и многочисленна микрофлора рубца (преджелудка) жвачных животных. Количество микроорганизмов в 1 г содержимого рубца доходит до 20 млрд., в то время как в желудке они исчисляются только несколькими десятками тысяч. Значительное количество микрофлоры рубца составляют целлюлозоразрушающие бактерии. Они играют важную роль в усвоении растительной пищи жвачными животными (коровы, козы, овцы), которые не образуют фермент целлюлазу, необходимый для гидролиза клетчатки. Поэтому исходное биохимическое превращение клетчатки и усвоение животными образовавшихся продуктов осуществляются исключительно благодаря наличию в рубце целлюлозоразрушающих бактерий. Взаимоотношения микрофлоры рубца с организмами животных относятся к типу симбиотических.

 

 

Симбиотическая  микрофлора Роль в современных технологиях

 

Важнейшим и все еще недооцененным  фактором интенсификации животноводства является роль симбиотической микрофлоры желудочно-кишечного тракта в переваривании и усвоении питательных веществ корма. Например, установлено, что добавление в рацион однокамерных  животных  E.Coli - продуцента лизина оказывает влияние на качества животных.   Изучены и продуценты треонина, при их использовании в качестве симбионтов. Получены положительные результаты по заселению

желудочно-кишечного  тракта эффективными штаммами целлюлозолитических  микроорганизмов, что позволяет  резко улучшить переваримость клетчатки. Стоит дальнейшая задача селекции симбиотических микроорганизмов с целью придания им качеств полезных для макроорганизма. До сих пор эта проблема недооценивалась и это наносило вред животноводству.

Важнейшей проблемой современного животноводства является экология ведения отрасли. В перспективе, как показывает мировой опыт, животноводство будет базироваться на крупных фермах и комплексах. Наша страна имеет богатый опыт функционирования таких комплексов, которые обеспечивали высокую эффективность производства. Однако проявились и определенные негативные факторы и, главным образом, связанные с утилизацией огромных объемов отходов животноводства, которые загрязняют окружающую среду. Возникла острая проблема создания

экологически обоснованных технологий утилизации отходов. Был разработан ряд технологий, многие из которых ставили задачу уничтожения органики отходов. Это совершенно неправильный подход. Не следует забывать, что в отходах сосредоточено до 40% всех питательных веществ потребляемых кормов. И органические удобрения следует реанимировать как ценнейшие удобрения, позволяющие приблизиться к биологически чистому земледелию.

В последние годы был разработан ряд технологий утилизации отходов, ис-

пользующих естественные пищевые  цепи. Это – биологические рыбоводные

пруды, которые позволяют эффективно утилизировать жидкую часть отходов, получая в конце цепи чистую воду и рыбную продукцию. Такая система уже действует в ряде хозяйств.

 

Разработана и система переработки  свиного навоза и птичьего помета при культивировании личинок синантропных мух. Проведенные многочисленными научными учреждениями опыты показали, что это мощная и эффективная система, которая позволяет в течение 5-6 суток превратить отходы в хорошие органические удобрения и получить с 1 т отходов до 100 кг личинок, которые по своим качествам являются высококлассным кормом животного происхождения, дефицит в котором испытывает животноводство. Следует добавить, что личинки являются и источником хитина, природного полимера, востребованного в медицине и других отраслях. Следует упомянуть и о технологии переработки навоза с использованием дождевых червей, имеющей ряд преимуществ. В ряде случаев на крупных комплексах можно применять сразу ряд указанных технологий. Словом, имеются реальные условия сделать отрасль животноводства экологически чистой, обеспечить растениеводство высококачественными органическими удобрениями.

В представленной монографии изложены важнейшие проблемы биологии сельскохозяйственных животных, и мы надеемся, что она будет использована

исследователями и практиками животноводства

Микроорганизмы  как пробиотики. Значение

Поиск микроорганизмов, которые  можно использовать в качестве пробиотиков, представляет собой основу для разработки пробиотических препаратов. Препараты с использованием лактобацилл и бифидобактерий хорошо известны положительным влиянием в поддержании микробного баланса кишечника.

Основная роль бифидобактерий и лактобактерий состоит в том, что благодаря им возможен синтез таких необходимых витаминов как B12, B6, B5, B2, B1, K, H, C, PP. К тому же без этих бактерий невозможно полное усвоение микроэлементов, витаминов E, D. 
                    Функции биифидо- и лактобактерий:

• Синтез молочной, муравьиной, уксусной, масляной, пропионовой кислоты. Эти вещества участвуют в синтезе АТФ и креатинина, соответственно, благодаря им возможно накопление и использование энергии для мышечной деятельности.
• Расщепление и усваивание углеводов и белков, которые попадают к нам с пищей.
• Разрушение и выведение наружу токсичных и болезнетворных веществ.
• Защита от вирусных и бактериальных инфекций.
• Активизация иммунной системы.

              Роль бифидобактерий:

• Защищают кишечник от попадания токсинов и микробов.
• Ускоряют пристеночное пищеварение.
• Благодаря выработке жирных кислот подавляют патогенные микроорганизмы.
• Способствуют всасыванию ионов кальция, витамина D, железа через стенки кишечника.
• Способствуют утилизации остатков пищи.
• Способны синтезировать белки, аминокислоты, витамины группы B.

В последние годы установлено, что не менее важны в микробиоценозе желудочно-кишечного тракта животных и некоторые транзиторные бактерии, например, рода Bacillus, которые применяются во многих кормовых пробиотических препаратах, реально оказывая положительное влияние на здоровье и продуктивность животного.  Оценивая перспективы использования бактерий рода Bacillus для создания биопрепаратов, можно отметить следующие их преимущества перед другими представителями экзогенной микрофлоры: безвредность подавляющего большинства представителей рода для макроорганизма даже в высоких концентрациях; способность повышать неспецифическую резистентность организма хозяина; антагонистическую активность к широкому спектру патогенных и условно-патогенных микроорганизмов; высокую ферментативную активность; устойчивость к литическим ферментам и обусловленную этим высокую жизнеспособность на протяжении всего желудочно-кишечного тракта; технологичность в производстве; стабильность при хранении; экологическую безопасность. При обсуждении вопросов биологической активности бацилл можно отметить их способность выделять в культуральную жидкость сигнальные молекулы, иммуноактивные протеины и биологически активные пептиды, в число которых входят не только пептидные антибиотики, но и гормоноподобные вещества. В экстрактах клеток и культуральной жидкости Bacillus subtilis показано присутствие соматостатин подобных пептидов. Ранее было обнаружено, что некоторые синтетические аналоги гормона соматостатина выступают опосредованными антагонистами по отношению к этому гормону, поскольку вызывают аутоиммунную нейтрализацию эндогенного соматостатина, в результате чего снижается его ингибирующее действие на гормон роста, инсулин и гастрин, и появляется ростостимулирующий эффект. Исследования показали, что пробиотические добавки на основе спорообразующих бактерий существенно улучшают переваримость корма у свиней. Результаты опытов подтверждают, что поросята, имеющие микробиоту, сбалансированную в результате применения термически стабильных пробиотиков, имеют лучшую конверсию корма и более высокие приросты живой массы.

  Особое значение имеют сигнальные вещества, обеспечивающие взаимодействие клеток в биопленке.

Биопленка — особая форма организации микрофлоры в организме человека и животных. Она представляет собой хорошо взаимодействующее сообщество микроорганизмов, состоящее из бактерий одного или нескольких видов, занимающих чувствительные рецепторы в макроорганизме и колонизирующие на них, а также отделенных от внешней среды структурой, являющейся производной продуктов жизнедеятельности микроорганизмов и клеток тканей, на которых они адгезируют. Специальные исследования показали, что в биопленке по-иному, в сравнении с чистыми культурами бактерий, происходят их многочисленные физиолого-биологические процессы.

Такие вещества могут служить аналогами регуляторных молекул животного организма. Можно предположить, что соматостатин-подобный пептид, обнаруженный при развитии некоторых штаммов Bacillus subtilis, является фактором межклеточной коммуникации. Известно, что грамположительные бактерии осуществляют коммуникации, используя олигопептидные сигнальные молекулы. Согласно симбиогенетической теории происхождения эукариот многие сигнальные молекулы, общие для бактерий и эукариот, у первых выполняли синэкологические функции (обеспечение взаимодействия клетки с другими членами прокариотного сообщества), а у вторых стали обеспечивать согласованную работу клеток многоклеточного организма. Поэтому препараты, основанные на твердофазных процессах и получении биопленки пробиотиков, отличаются от препаратов-аналогов наличием сигнальных веществ бактериального происхождения, влияющих на гомеостаз многоклеточных организмов-хозяев. Получение пробиотических препаратов в виде биопленки - новое направление биотехнологии.

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 Симбиотические взаимоотношения между организмом хозяина и его микрофлорой, эволюционно сформировавшиеся в результате длительной адаптации, предполагают наличие сложного и многогранного механизма, реализуемого на метаболическом, регуляторном, внутриклеточном и молекулярно-генетическом уровнях. Эти отношения являются жизненно важными как для человека или животного, так и для заселяющих его организм микробных популяций. Все локальные микроэкосистемы тесно взаимодействуют между собой и с организмом хозяина, образуя единую симбиотическую систему, стабильно существующую за счет наличия сложных и разнообразных механизмов регуляции

Как уже отмечено выше, биологическая  эффективность пробиотических препаратов определяется не только свойствами используемых штаммов микроорганизмов, но также  технологией их получения. Одним из вариантов современной технологии с наименьшим количеством стадий и продолжительностью является описанный в патентной литературе способ с непосредственным обезвоживанием биомассы пробиотических микроорганизмов моно - или поликомпонентного состава сорбентами. Высушивание биомассы и приготовление препарата происходит на одной технологической стадии.