Kurze Hinweise zur Mikrobiologie

Hier finden Sie eine Zusammenstellung von Anmerkungen zur Mikrobiologie. Nachdem Sie diese Notizen gelesen haben, werden Sie Folgendes lernen: 1. Bedeutung der Mikrobiologie 2. Geschichte der Mikrobiologie 3. Goldenes Zeitalter 4. Mikrobiologie im 20. Jahrhundert 5. Mikrobiologie in Indien 6. Abteilungen 7. Mikroben in der Mikrobiologie in der Umwelt 8. Computeranwendungen 9. Algen 10. Pilze 11. Bakterien 12. Virus 13. Instrumentierung.

Inhalt:

Hinweise zur Bedeutung der Mikrobiologie
Anmerkungen zur Geschichte der Mikrobiologie
Anmerkungen zur goldenen Ära der Mikrobiologie (1860-1910)
Hinweise zur Mikrobiologie im 20. Jahrhundert
Hinweise zur Mikrobiologie in Indien
Anmerkungen zu den Zweigen der Mikrobiologie
Hinweise zu den Mikroben in der Umweltmikrobiologie
Hinweise zu den Computeranwendungen in der Mikrobiologie
Anmerkungen zu Algen in der Mikrobiologie
Hinweise zu Pilzen in der Mikrobiologie
Hinweise zu Bakterien in der Mikrobiologie
Hinweise zu Viren in der Mikrobiologie
Hinweise zur Instrumentierung der Mikrobiologie

Anmerkung # 1. Bedeutung der Mikrobiologie:

Mikrobiologie bedeutet wörtlich die Wissenschaft von Mikroorganismen. Mikroorganismen oder Mikroben - wie sie manchmal genannt werden - sind solche Lebensformen, die zu klein sind, um sie mit dem bloßen menschlichen Auge zu sehen. Das menschliche Auge mit normaler Sicht kann ein Objekt mit einer Abmessung von weniger als 0, 2 mm nicht klar sehen. Mikroorganismen sind im Allgemeinen viel kleiner als 0, 2 mm und daher für das bloße Auge nicht sichtbar.

Viele verschiedene Arten lebender Körper fallen unter die Kategorie der Mikroorganismen. Dazu gehören nicht nur alle einzelligen Organismen wie Bakterien, Protozoen, Amöben, einfache Algen und Pilze, kleine multizelluläre Formen wie Schimmelpilze, fadenförmige Algen, Schleimpilze usw., sondern auch azelluläre biologische Einheiten wie Viren, Viroid und kürzlich entdeckte infektiöse Proteine. Prionen genannt.

Ob diese azellulären Formen als Mikroorganismen betrachtet werden können, ist umstritten, es besteht jedoch kein Meinungsunterschied, dass sie in den Bereich der Mikrobiologie fallen. Zelluläre Mikroorganismen werden im Allgemeinen in Einheiten von Mikrometern (μm oder einfach μ) gemessen, was ein Tausendstel Teil eines Millimeters ist. Azelluläre Formen sind viel kleiner und werden daher in Nanometern (nm) gemessen, was einem tausendsten Teil eines Jim entspricht.

Die Abmessungen einiger ausgewählter zellulärer und azellulärer Formen sind in der folgenden Tabelle dargestellt:

Obwohl einige Viren extrem klein sind, sind Viroids noch kleiner. Sie sind 250-370 Nukleotid-lange, zirkuläre einzelsträngige RNA-Moleküle. In ähnlicher Weise sind Prionen Proteine mit Molekulargewichten von etwa 30 bis 35.000. Alle bisher bekannten Viroidarten verursachen Krankheiten in Pflanzen, wohingegen Prionen alle Tiere einschließlich des Menschen infizieren.

Es ist also offensichtlich, dass die mikrobielle Welt eine sehr vielfältige Ansammlung lebender Formen umfasst. Diese unsichtbare Welt unterscheidet sich so deutlich von der sichtbaren Lebenswelt, mit der wir bekannt sind, dass Haeckel (1834-1919) sie bereits 1866 in einem Königreich namens Protista getrennt hat, das sich von Tieren und Pflanzen unterscheidet.

Die Protisten sind meistens einzellig und einfacher aufgebaut als Pflanzen und Tiere. Später wurde erkannt, dass alle biologischen Zellen grundsätzlich entweder eine der beiden Organisationsarten aufweisen, eukaryotische oder prokaryotische. Zelluläre Mikroben können auch in eukaryotische und prokaryotische Typen unterteilt werden, z. B. Mikropilze, Mikroalgen, Protozoen, Amöben usw. sind Eukaryoten, wohingegen Bakterien und Cyanobakterien (früher als Cyanophyceae in Algen enthalten) prokaryotisch sind.

In den 1970er Jahren wurden die Prokaryoten in zwei Bereiche unterteilt, die Eubakterien und die Archaebakterien. Die Viren, Viroiden und Prionen sind azellulär. Sie sind also weder prokaryotisch noch eukaryotisch. Diese mikrobielle Welt ist nicht nur sehr vielfältig, sondern auch riesig und der größte Teil dieser unsichtbaren Welt ist uns noch unbekannt.

Wissenschaftler behaupten, dass bisher nur etwa 4000 Bakterienarten kultiviert und untersucht wurden. Noch weniger Arten von Arten von Archaebakterien und eukaryontischen Mikroben wurden benannt. Dies macht wahrscheinlich weniger als 1% der Gesamtkeimzahl aus.

Eine große Mehrheit der Mikroben ist uns also noch unbekannt. Unser Wissen über Pflanzen und Säugetiere ist dagegen zufriedenstellender. Mehr als die Hälfte der geschätzten Artenzahlen ist bekannt. Einer der Hauptgründe für diese Diskrepanz in unserem Wissen ist offenbar die Tatsache, dass unsere Bekanntschaft mit der mikrobiellen Welt viel später begann als mit der sichtbaren Welt. Ein weiterer Grund liegt in ihrer geringen Größe und den technischen Schwierigkeiten bei der Handhabung.

Die mikrobielle Diversität ist jedoch weiter verbreitet als die der höheren Organismen. Dafür gibt es mehrere Gründe. Ein offensichtlicher Grund ist, dass die Mikroben auf unserem Planeten viel früher als Pflanzen und Tiere auftauchten (Abb. 1.1).

Während ihrer langen Evolutionsgeschichte hatten sie nicht nur viel mehr Zeit als andere zu diversifizieren, sondern hatten auch die Chance, viele verschiedene Klimaveränderungen zu erleben, durch die die Erde gehen musste. Darüber hinaus mussten sich Mikroben als einzige Bewohner des jungen Planeten nicht der Konkurrenz stellen, wenn sie Zugang zu allen möglichen Standorten erhielten, die ihren Lebensunterhalt unterstützten.

Obwohl allgemein bekannt ist, dass die Prokaryoten die ersten waren, die diesen Planeten besiedelten, sind die Natur der frühen Organismen, der Zeitpunkt ihres Auftretens und vor allem wie sie entstanden sind, noch nicht definitiv bekannt. Das Alter der Erde beträgt etwa 4, 5 x 10 ⁹ Jahre.

Wissenschaftler glauben, dass die ersten lebenden Zellen irgendwann zwischen 3, 7 und 3, 8 x 10 ⁹ Jahren auftauchten. Dies bedeutet, dass das Leben innerhalb einer Milliarde Jahre nach der Erschaffung der Erde erschienen ist. Leider haben die frühen Organismen keine bestimmten Fossilienfunde hinterlassen, um Informationen über ihre Natur zu erhalten.

Es wird angenommen, dass einige geschichtete Gesteine, die durch Einlagerung von Mineralstoffen und mikrobiellen Matten, so genannten Stromatoliten, gebildet werden, etwa 3, 5 x 10 ⁹ Jahre alt sind. Die mikrobiellen Bestandteile von Stromatoliten ähneln Cyanobakterien.

Obwohl die Cyanobakterien prokaryotische Organismen sind, besteht die Schwierigkeit, sie als die primitivsten zellulären Organismen zu akzeptieren, darin, dass sie aerob sind und man glaubt, dass die primitive Erde keinen freien Sauerstoff hatte, um ein aerobes Leben zu unterstützen. Das Sauerstoffgas, das jetzt in der Atmosphäre vorhanden ist, entstand als Nebenprodukt der Photosynthese von grünen Pflanzen und Cyanobakterien.

Es wird angenommen, dass die ersten lebenden Organismen anaerob waren, die durch Fermentation Energie für ihre Lebensaktivitäten erzeugt haben. Da die meisten Eukaryoten aerob sind, hätte ihre Entwicklung erst beginnen können, nachdem durch die Photosynthese freier Sauerstoff aufgetaucht war.

Wissenschaftler glauben, dass Protozoen die ersten waren, die unter eukaryotischen Mikroben auftraten. Da es auch einige anaerobe Protozoen gibt, könnten sie bereits vor der Entwicklung der sauerstoffhaltigen Photosynthese aufgetaucht sein. Der Stand unseres Wissens über den Ursprung des Lebens auf der Erde ist fast ebenso unbestimmt.

Die bekanntere und wissenschaftlich akzeptierte Ansicht ist die Haldane-Oparin-Hypothese. Diese Hypothese besagt, dass das Leben unter den Bedingungen unseres primitiven jungen Planeten de novo aus den organischen Verbindungen hervorging, die sich in den Ozeanen angesammelt haben.

Die organischen Verbindungen mit allmählich zunehmender Komplexität wurden aus einfachen Verbindungen wie Methan, Ammoniak, Kohlendioxid, Wasser usw. hergestellt. Diese Verbindungen, die sich in der Atmosphäre der primitiven Erde befinden, reagierten miteinander und bildeten die einfachen organischen Verbindungen.

Die Faktoren, die eine wichtige Rolle bei der Produktion komplexer organischer Moleküle gespielt haben könnten, sind das Fehlen von freiem Sauerstoff, ultraviolettes Licht, das von der Sonne aufgrund der Abwesenheit der Ozonschicht an die Erdoberfläche gelangt, und häufige und heftige elektrische Entladungen im Primitiv Atmosphäre.

Diese Verbindungen reicherten sich in den Ozeanen an und erreichten eine so hohe Konzentration, dass sie miteinander wechselten und das erste selbstreplizierende System bildeten. Die von Miller und Urey im Jahr 1953 durchgeführten Experimente und ähnliche Experimente späterer Wissenschaftler haben gezeigt, dass es durchaus möglich ist, organische Verbindungen aus einfachen Bestandteilen wie H ₂, NH ₃, CH ₄ und Wasser im Labor herzustellen, indem künstliche Bedingungen geschaffen werden soll in der primitiven Erde existiert haben.

Die Miller- und Urey-Experimente zeigten beispielsweise, dass mehr als 10% des Kohlenstoffs in Methan in organische Moleküle umgewandelt werden konnten, die organische Säuren, Fettsäuren, Aldehyde und mehrere Aminosäuren wie Glycin, Alanin, Asparaginsäure, Valin und einschließen Leucin

Nachfolgende Experimente mit verschiedenen Ausgangsmaterialien und Energieträgern ergaben komplexere und biologisch bedeutsamere Moleküle wie Zucker, Purine, Pyrimidine und sogar ATP. Diese Hypothese sieht eine lange Zeit der chemischen Evolution vor der Evolution der ersten biologischen Zelle vor. Da es keine geologischen Beweise für die präzellulären Formen gibt, erscheint das Auftreten einer biologischen Zelle mit all ihren strukturellen und funktionalen Komplexitäten abrupt.

Eine zweite Hypothese, die Panspermean-Theorie genannt wird, besagt, dass das Leben nicht auf diesem Planeten entstand, sondern dass der "Samen" des Lebens von einer außerirdischen Quelle auf die Erde kam und hier unter gastfreundlichen Bedingungen blühte.

Der Planet 'Mars' wird von vielen als der wahrscheinliche außerirdische Körper angesehen, von dem aus möglicherweise die Saat des Lebens durch die Anziehungskraft der Sonne auf die Erde gezogen wurde, da die Umlaufbahn der Erde näher an der Sonne liegt als die des Mars.

Der Grund für diese Hypothese ist, dass der Mars - kleiner und weiter als die Erde von der Sonne entfernt - früher abgekühlt war und zu dieser Zeit wahrscheinlich etwas Wasser hatte, das irgendeine Form des Lebens hätte unterstützen können. Die Kollision großer Meteoriten mit Planeten war an den einzigen Tagen aller Planeten, der sogenannten "Bombardement-Phase", ein regelmäßiges Merkmal.

Solche Einflüsse könnten Fragmente von der Oberfläche des Mars entfernt haben, die einige Samen des Lebens enthalten. Einige von ihnen könnten die Erde erreicht und sich unter günstigen Bedingungen vermehrt haben, um die biologische Evolution zu beginnen. Die panspermische Theorie ist weitgehend spekulativ. Bis jetzt ist kein Beweis für das Vorhandensein irgendeiner Form von Leben auf dem Mars erhalten worden, aber vor kurzem wurde der Beweis für das Vorhandensein von Wasser in der Vergangenheit erhalten.

Wie auch immer das Leben auf der Erde entstanden sein mag, es besteht kein Zweifel daran, dass die Prokaryoten den Eukaryoten vorangingen. Die Frage, die sich natürlich stellt, ist die Frage, wie sich eine eukaryontische Zelle aus einer prokaryotischen Zelle entwickelt hat. Eine eukaryotische Zelle unterscheidet sich in vieler Hinsicht von einer prokaryotischen Zelle. Unter diesen Unterschieden ist das Vorhandensein von doppelmembrangebundenen Zellorganellen von besonderem Interesse.

Einige Leute glauben, dass die Mitochondrien und Chloroplasten in eukaryotischen Zellen aus einem aeroben Bakterium bzw. einem Cyanobakterium hervorgegangen sind, die verschlungen wurden, gefolgt von der Etablierung einer dauerhaften symbiotischen Beziehung. Der verschlingende Organismus war eine Amöbe oder wahrscheinlich ein Bakterium, das verlor oder keine Zellwand hatte.

Diese Idee ist in der endosymbiotischen Hypothese enthalten. Es erklärt jedoch nicht, wie sich der doppelmembrangebundene Kern oder andere Strukturen eukaryotischer Zellen entwickelt haben. Die endosymbiotische Hypothese findet Unterstützung in den Ähnlichkeiten von Chloroplasten und Cyanobakterien. Beide führen Sauerstoff-Photosynthese durch, wobei Sauerstoff aus einem ähnlichen Mechanismus entwickelt wird.

Beide replizieren sich selbst und haben ihr genetisches Material in Form zirkulärer DNA. Beide haben 70S-Ribosomen und eine Hemmung der Proteinsynthese durch Streptomycin. Die Analyse der ribosomalen Gensequenzen von Chloroplasten und Cyanobakterien hat eine große Ähnlichkeit gezeigt. Die Hemmung der Duplikation von Hefe-Mitochondrien durch Erythromycin und Chloramphenicol zeigt eine Ähnlichkeit mit einem ähnlichen Verhalten von Bakterien.

Anmerkung 2: Geschichte der Mikrobiologie:

Die Geschichte der Mikrobiologie ist ein fortlaufender Bericht über den Fortschritt - wie jede andere Geschichte - und es ist schwierig, die verschiedenen Phasen abzugrenzen. Seit den 1940er Jahren begann man, Mikroorganismen immer mehr als experimentelles Material für die Erforschung grundlegender Lebensprozesse wie Genetik und Biochemie zu verwenden. Mikroorganismen können im Labor unter kontrollierten Bedingungen leicht gezüchtet werden.

Eine große Anzahl genetisch einheitlicher Individuen kann in vergleichsweise kurzer Zeit erhalten werden. Mikroorganismen haben aufgrund ihres hohen Oberflächen / Volumen-Verhältnisses eine viel höhere Stoffwechselrate als höhere Organismen. Auch Mikroorganismen, insbesondere einzellige Bakterien, besitzen eine große metabolische Flexibilität.

Diese Eigenschaften zogen Wissenschaftler dazu an, sie als Studienmaterial zu verwenden. Im ersten Viertel des zwanzigsten Jahrhunderts begann man, die Ähnlichkeit der grundlegenden Lebensprozesse in allen lebenden Organismen zu verstehen, was zu dem Begriff der Einheit der Biochemie führte.

Die Entwicklungen in der Mikrobiologie und den verwandten Bereichen waren so schnell und vielfältig, dass nur einige der herausragenden Beiträge erwähnt werden können. Im Jahr 1941 konnten GW Beadle und EL Tatum auxotrophe Mutanten von Neurospora crassa, einem ascomycetous Pilz, isolieren.

Solche Mutanten erforderten zwingend einen oder mehrere Wachstumsfaktoren, die in das Kulturmedium gegeben werden sollten, obwohl der elterliche Typ ohne die Wachstumsfaktoren wachsen könnte. Der Bedarf an Wachstumsfaktor in den Mutanten entwickelte sich aufgrund einer Veränderung des Gens, das die Synthese des jeweiligen Wachstumsfaktors kontrollierte. Beadle und Tatum schlugen aufgrund ihrer Studien ihre berühmte "Ein-Gen-Ein-Enzym" -Hypothese vor. Für ihre Arbeit wurden sie 1958 mit dem Nobelpreis ausgezeichnet.

F. Griffith (1928) entdeckte die Transformation bei Pneumokokken. Pneumokokken bleiben paarweise (Diplo-Coccus) und es gibt zwei Arten. In einem Typ ist ein Paar von Kokken von einer dicken Polysaccharidbeschichtung umgeben, die als Kapsel bezeichnet wird. Der andere Typ ist ohne Kapsel. Das Vorhandensein oder Fehlen einer Kapsel hat einen stabilen genetischen Charakter.

Wichtig ist, dass die kapsulierten Pneumokokken eine pathogene Ursache für die Lungenentzündung sind, während die nicht gekapselten Pneumokokken avirulent sind. Dies wurde von Griffith getestet, indem lebende Zellen in experimentelle Mäuse injiziert wurden. Die Tiere, die lebende virulente Pneumokokken erhielten, starben, und diejenigen, die nicht-virulenten Typ erhielten, überlebten. Das wurde erwartet. Als die virulenten Bakterien durch Hitze abgetötet und dann Mäusen injiziert wurden, überlebten die Tiere.

Dies wurde auch erwartet. Als nächstes injizierte Griffith durch Hitze getötete virulente Pneumokokken und lebende avirulente Pneumokokken. Etwas Unerwartetes ist passiert. Die injizierten Tiere starben. Aus den Lungen toter Mäuse konnte Griffith lebende gekappte Pneumokokken isolieren. Er schlussfolgerte, dass "etwas" von den toten virulenten Bakterien in die lebenden avirulenten Bakterien überging und diese in gekapselte virulente Pneumokokken verwandelten. Das Phänomen wurde Transformation genannt.

Die Natur des Transformationsprinzips blieb bis 1944 unbekannt, als OT Avery und sein Mitarbeiter entdeckten, dass es sich um Desoxyribonukleinsäure (DNA) handelte. Dies war ein Befund von großer Bedeutung, da es zum ersten Mal nachgewiesen wurde, dass DNA das genetische Material ist. Das Phänomen der Transformation erwies sich als der erste Mechanismus, durch den der genetische Austausch in Bakterien stattfinden kann.

1946 entdeckten J. Lederberg und EL Tatum in Escherichia coli, dass genetisches Material durch direkte Konjugation zweier Zellen von einem Bakterium zu einem anderen übertragen werden kann. Sie zeigten, dass der direkte Kontakt zwischen den Spender- und Empfängerzellen für die Konjugation unerlässlich ist. Die Elektronenmikroskopie ergab, dass die beiden Zellen durch ein enges Konjugationsrohr verbunden waren.

Bei der Untersuchung des Konjugationsmechanismus in E. coli entdeckten F. Jacob und EL Wollman (1952), dass es zwei Paarungstypen gab, den Spender (männlich) und den Empfänger (weiblich). Das genetische Material wurde durch den Konjugationsschlauch vom Spender zum Empfänger geleitet. Schließlich wurde von W. Hayes entdeckt, dass die Fähigkeit eines E. coli-Bakteriums, als Spender zu fungieren, durch das Vorhandensein eines zusätzlichen chromosomalen DNA-Stücks, des Fruchtbarkeitsfaktors (F), bestimmt wurde. Den Empfängerbakterien fehlte der F-Faktor.

Eine andere Art des genetischen Austauschs in Bakterien wurde von J. Lederberg und N. Zinder (1952) in Salmonella typhimurium entdeckt. Sie fanden heraus, dass genetisches Material durch temperierte Bakteriophagen (Viren, die Bakterien befallen) übertragen werden kann. Das Phänomen des Austauschs von genetischem Material über Bakteriophagen wurde als Transduktion bezeichnet.

Bei der Transduktion wird ein kleines Stück eines bakteriellen Chromosoms in die Phagen-DNA eingebaut. Wenn ein solcher Phage aus der Bakterienzelle freigesetzt wird und eine andere Bakterienzelle angreift, injiziert er seine DNA, die das eingebaute Stück bakterieller DNA enthält, in den neuen Wirt.

Anfang 1950 entdeckte A. Lwoff das Phänomen der Lysogenie. Die gemäßigten Bakteriophagen verursachen keine sofortige Lyse der Wirtsbakterienzelle wie die lytischen Bakteriophagen. Stattdessen treten sie in einen Zustand der Lysogenie ein, eine Art friedliches Zusammenleben für mehrere Generationen.

1952 demonstrierten AD Hershey und M. Chase durch ein klassisch elegantes Experiment, dass ein Bakteriophage eine Bakterienzelle infiziert, indem er seine DNA in das Wirtsbakterium injiziert, während seine Proteinhülle draußen bleibt. Sie bewiesen dies, indem sie zwei Gruppen von Phagenpartikeln bildeten, von denen bei einer Gruppe der Proteinüberzug mit radioaktivem Schwefel ( ³⁵ S) und bei der anderen DNA mit radioaktivem Phosphor ( ³² P) markiert war.

Diese konnten E. coli getrennt infizieren und nach einiger Zeit wurden die an Bakterien gebundenen Phagen entfernt. Es wurde beobachtet, dass ³² P-markierte Phagen Radioaktivität auf die Bakterien übertrugen, aber ³⁵ S-markierte Phagen nicht, was zeigte, dass die Nukleinsäure in die Bakterien eindrang und die Proteinhülle nicht.

Ein Ereignis, das die gesamte wissenschaftliche Welt seit ihrer Ankündigung im Jahr 1953 tiefgreifend beeinflusste, war das vorgeschlagene Modell der DNA-Doppelhelix von JD Watson und FHC Crick. Das Modell basierte auf chemischen analytischen Daten und Röntgenbeugungsmustern von DNA, die von mehreren anderen Arbeitern erhalten wurden. Watson und Crick passten diese Daten an, um ein theoretisches Modell der DNA-Struktur zu erstellen.

Die Doppelhelix bestand aus zwei miteinander verflochtenen Polynukleotidketten, die durch Wasserstoffbrücken zwischen Paaren von Nukleinsäurebasen zusammengehalten wurden. Jedes Paar enthielt eine Purin- und eine Pyrimidinbase. Es gibt zwei Purine - Adenin und Guanin und zwei Pyrimidine - Thymin und Cytosin. Normale Paare waren Adenin-Thymin und Guanin-Cytosin. Die Polynukleotidstränge hatten eine Polarität, dh einen Kopf und einen Schwanz, und die beiden Stränge waren antiparallel.

Im Jahr 1958 haben M. Meselsohn und FW Stahl durch ein elegantes Experiment bewiesen, dass DNA-Moleküle durch semikonservativen Mechanismus repliziert wurden, um zwei genau gleichartige Tochter-Moleküle herzustellen. Dies bedeutet, dass jedes Tochter-Molekül einen Strang des Stamm-DNA-Moleküls enthält, während der andere Strang neu synthetisiert wird. Ende der fünfziger Jahre war die Rolle der DNA als universelles genetisches Material und als Lager für genetische Informationen (mit Ausnahme einiger RNA-Viren) allgemein anerkannt.

Das Verständnis der Genaktivität, dh wie die genetische Information von einem Organismus zur Herstellung von Enzymproteinen zur Katalyse verschiedener biochemischer Reaktionen verwendet wird, begann ebenfalls in den 1950er Jahren. Sanger und seine Mitarbeiter (1954) bestimmten die Aminosäuresequenz von Insulin, einem relativ einfachen Polypeptidhormon mit nur 51 Aminosäuren.

Nach und nach wurde eine Sequenzanalyse komplexerer Proteine wie Ribonuklease (124 Aminosäuren), TMV-Hüllprotein (158 Aminosäuren), Hämoglobin (574 Aminosäuren) usw. durchgeführt. Es wurde bald erkannt, dass für jedes Protein die Aminosäuresequenz fixiert ist und eine Änderung der Sequenz zu einer Fehlfunktion des jeweiligen Proteins führen kann.

Das Verständnis des Mechanismus, durch den die Aminosäuresequenz verschiedener Proteine aufrechterhalten wird, wurde zu einem zentralen Thema. Mehrere wichtige Entdeckungen machten dieses Verständnis möglich. Ribosomen wurden von Claude (1943) in Tierzellen und von Schachman und seinem Mitarbeiter (1952) in Bakterien entdeckt.

Zamenik und Hoagland (1953) entdeckten Transfer-RNA, und Volkin und Astrachan (1957) entdeckten Boten-RNA in mit Phagen infizierten E. coli. Weiss und Nakamoto (1961) berichteten über ein Enzym, eine DNA-abhängige RNA-Polymerase, die genetische Informationen transkribieren kann von DNA zu RNA. Nirenberg und Matthaei (1961) gelang es, die In-vitro-Proteinsynthese unter Verwendung einer künstlich synthetisierten Messenger-RNA durchzuführen.

Das Verständnis begann, wie die genetische Information in DNA kodiert wird - dem genetischen Code. Der Triplettcode wurde von Brenner und Crick (1961) entdeckt. In den folgenden Jahren wurde der genetische Code von Holley, Khorana und Nirenberg (1966) vollständig entschlüsselt.

Die obigen Entdeckungen machten es möglich, das sogenannte "Central Dogma" zu entwickeln, wonach die genetische Information, die in der DNA in Form einer Desoxyribonukleotidsequenz kodiert ist, in Form einer komplementären Ribonukleotidsequenz an RNA weitergegeben (oder transkribiert) wird. und von RNA zu Protein, wo die Information in Aminosäuresequenz übersetzt wird.

Eine weitere bedeutende Entwicklung in den frühen 60er Jahren war der Beginn eines Verständnisses der Genregulation durch die klassische Arbeit von F. Jacob und J. Monod. 1961 schlugen sie die Operon-Hypothese auf der Grundlage ihrer Forschung zum Laktosemetabolismus in E. coli vor. Ihre Arbeit zeigte zum ersten Mal, dass nicht alle Gene an der Herstellung von Strukturproteinen und Enzymen beteiligt waren, sondern dass einige Gene als Regulatoren anderer Gene fungierten. 1966 gelang es Müller und Gilbert, das erste regulatorische Protein (Repressor) aus E. coli zu isolieren, das das Operon-Modell der Genregulation stark begründete.

In den 70er Jahren wurden einige wichtige Erkenntnisse gewonnen, die es den Wissenschaftlern ermöglichten, über die gezielte Manipulation bakterieller Gene nachzudenken. Unter diesen Befunden trugen die Entdeckung der Restriktionsendonuklease durch W. Arber und HO Smith (1970) und die Entdeckung der reversen Transkriptase im Retrovirus durch H. Temin und D. Baltimore (1970) am meisten zur Entwicklung der modernen Gentechnik bei auf rekombinanten DNA-Molekülen.

Durch die rekombinante DNA-Technologie wurde es möglich, gewünschte Gene zu klonen, um transgene Bakterien, Pflanzen und Tiere herzustellen. Durch das Klonen mehrerer menschlicher Gene in Bakterien ist es möglich, Produkte von therapeutischer Bedeutung zu erhalten, die das Zeitalter der modernen Biotechnologie einleiten. Einige der aus rekombinanten Mikroorganismen erhaltenen Produkte sind in Tabelle 1.2 aufgeführt.

Zu anderen Ereignissen von historischer Bedeutung in den 70er Jahren gehörten die Entwicklung der Hybridomtechnik zur Herstellung monoklonaler Antikörper durch Kohler und Milstein und die Anerkennung von Archaebakterien als ausgeprägte Hauptgruppe von Prokaryoten durch die Forschung von Carl Woese und seinen Mitarbeitern im Jahr 1977.

Das Humaninsulin-Gen wurde 1979 erfolgreich auf Bakterien übertragen, und das Produkt wurde 1982 für die klinische Anwendung bei Diabetikern zugelassen. In ähnlicher Weise wurde das antigene Oberflächenprotein-Gen des Hepatitis-B-Virus 1982 geklont und das mikrobielle Produkt wurde 1986 als Impfstoff zugelassen.

Eine wichtige Entdeckung von grundlegender Bedeutung war, dass RNA neben Proteinen auch katalytische Aktivität (Ribozym) aufweisen kann. In den Jahren 1983-84 gelang es Gallo und Montagnier, HIV, den Erreger von AIDS (Acquired Immunodeficiency Syndrome), zu isolieren. 1984 entdeckte Mullis die PCR (Polymerase-Kettenreaktion), ein bemerkenswertes System, mit dem aus einem kleinen DNA-Stück eine enorme Anzahl von Kopien hergestellt werden kann.

In den 1990er Jahren erschien die erste vollständige Genomsequenz für Bakterien. Die vollständige Genomsequenz von Hefe und Giardia war ebenfalls abgeschlossen. Im Jahr 2000 wurde die Sequenzierung des menschlichen Genoms durch ein umfangreiches Gemeinschaftsprogramm, das Human Genome Project, fast abgeschlossen.

In den 1990er Jahren begannen auch ernsthafte Versuche zur Gentherapie des Menschen durch die direkte Einführung eines gesunden Gens in Patienten, die an genetischen Störungen leiden. SB Prusiner entdeckte 1995 Prionen, infektiöse Proteinpartikel, die bestimmte Erkrankungen des zentralen Nervensystems von Tieren, einschließlich des Menschen, verursachen können.

Es wurde behauptet, dass Prionen sich reproduzieren können, ein für jedes anderes Protein unbekanntes Merkmal. Eine weitere Leistung, die für großes Aufsehen sorgte, war das erfolgreiche Klonen von Tieren durch die Produktion eines Lamms mit dem Namen "Dolly".

Anmerkung 3: Goldenes Zeitalter der Mikrobiologie (1860-1910):

Die goldene Ära der Mikrobiologie begann mit der Arbeit von Louis Pasteur (Frankreich) und Robert Koch (Deutschland). Louis Pasteur (1822-1895) untersuchte eine Reihe von Aspekten, wie er zeigte, dass gekochtes Medium in einem "Schwanenhals" -Kolben klar bleiben kann, der durch ein gewundenes horizontales Rohr zur Luft offen ist, in dem sich Staubpartikel ansiedeln, wenn Luft wieder in die Kühlung eintritt Schiff (Abb. 1.1).

Pasteur zeigte auch, dass in der relativ staubfreien Atmosphäre eines ruhigen Kellers oder eines Berggitters versiegelte Kolben geöffnet und wieder verschlossen werden konnten, um eine Kontamination zu vermeiden. Pasteur hielt 1864 einen Vortrag in Sorbonne und machte Sensation, als er entdeckte, dass das Leben ein Keim und ein Keim ein Leben ist. F. Cohn (1876) studierte die Biologie des Bacili.

John Tyndall (1820-1893) zeigte, dass das Heu sein Labor mit einem unglaublichen lebenden Organismus kontaminiert hatte. Ferdinand John (1877) demonstrierte die resistenten Formen als kleine, refraktile Endosporen, eine besondere Phase im Lebenszyklus von Heubazillus (Bacillus subtilis). Da die Sporen in Gegenwart von Feuchtigkeit bei 120 ° C leicht sterilisiert werden können, wurde der Autoklav, der Dampf unter Druck verwendet, zu einem Markenzeichen der Bakteriologie.

Pasteur (1857) interessierte sich für Fermentationsprodukte und beobachtete verschiedene Arten von Mikroben, die mit verschiedenen Arten der Fermentation in Verbindung gebracht wurden: Kugeln unterschiedlicher Größe (heute Hefezellen) in der alkoholischen Fermentation und kleinere Stäbchen (Lactobacilli) in der Milchsäuregärung. Pasteur hat in diesem Experiment die Untersuchung des mikrobiellen Stoffwechsels etabliert und insbesondere gezeigt, dass Leben ohne Luft möglich ist.

Pasteur erklärte, dass im Traubensaft die hohe Zuckerkonzentration und der niedrige Proteingehalt (dh die geringe Pufferleistung) zu einem niedrigen pH-Wert führen, der das Auswachsen säurebeständiger Hefen ermöglicht und somit zu einer alkoholischen Gärung führt.

In Milch hingegen begünstigen der viel höhere Eiweiß- und Zuckergehalt das Wachstum schnell wachsender, jedoch säureempfindlicherer Bakterien, die eine Milchsäuregärung bewirken. Dieser Befund führte dazu, dass Pasteur feststellte, dass bestimmte Mikroben auch Ursachen für bestimmte Erkrankungen beim Menschen sein könnten.

Pasteur entwickelte das Verfahren der schonenden Erhitzung (dh Pasteurisierung), um das Verderben von Bier und Wein durch unerwünschte Mikroben zu verhindern. Dieses Verfahren wurde später verwendet, um durch Milch übertragene Krankheiten des Menschen zu verhindern.

Von großer wirtschaftlicher Bedeutung war die Ausweitung industrieller Fermentationen von der Herstellung von Nahrungsmitteln und Getränken auf wertvolle Chemikalien wie Glycerin, Aceton und später Vitamine, Antibiotika und Alkaloide.

Die Einheit der Biologie auf molekularer Ebene wurde entwickelt, als entdeckt wurde, dass die Stoffwechselwege des Kohlenhydrats in einigen Mikroben und bei Säugetieren ähnlich sind. Diese Entdeckung wurde gegen Ende der Pasteur-Ära gemacht, vor allem von Winogradsky in Russland und Beijerinck in Holland, die verschiedene Stoffwechselmuster durch verschiedene Arten von Bakterien entdeckten, die an verschiedene ökologische Nischen angepasst waren.

Die ökologische Nische wird definiert als „der physische Raum, den ein Organismus einnimmt, aber auch seine funktionale Rolle in der Gemeinschaft“. Diese Organismen wurden unter Verwendung des Pasteur-Prinzips der selektiven Kultivierung isoliert: Anreicherungskultur, in der nur eine bestimmte Energiequelle bereitgestellt wird, und das Wachstum ist auf diejenigen Organismen beschränkt, die diese Quelle nutzen können.

Anmerkung 4: Mikrobiologie im 20. Jahrhundert:

Die Entdeckung der mikrobiellen Wirkung auf organisches und anorganisches Material begann mit der Entdeckung von Theodore Schwann und anderen (1937), die beobachteten, dass Hefezellen Zucker in Alkohol umwandeln können (alkoholische Fermentation). Es waren die Beobachtungen von Pasteur, die über anaerobe und aerobe Mikroorganismen aufdeckten.

Die Rolle von Mikroorganismen in den Kohlenstoff-, Stickstoff- und Schwefelkreisläufen im Boden und in aquatischen Lebensräumen wurde von Sergei N. Winogradsky (1956-1953) und Martinus Beijerinck (1851-1931) diskutiert.

Der russische Mikrobiologe Winogradsky entdeckte auch Folgendes:

(i) Bodenbakterien oxidieren Eisen, Schwefel und Ammoniak, um Energie zu gewinnen,

(ii) isolierte anaerobe N ₂ -Fixierer,

(iii) untersuchte den Abbau von cellulosischem organischem Material.

Auf der anderen Seite hat Beijerinck viel zur mikrobiellen Ökologie beigetragen. Azotobacter, ein frei lebender Stickstofffixierer, wurde isoliert. Später wurde auch ein Wurzelknollenbakterium mit der Bezeichnung Rhizobium und Sulfatreduzierer isoliert. Beide Mikrobiologen entwickelten die Anreicherungskulturtechniken und den Einsatz selektiver Medien in der Mikrobiologie.

Im 20. Jahrhundert entwickelte sich die Mikrobiologie aus Sicht anderer biowissenschaftlicher Disziplinen so, dass Probleme der Zellstruktur bis hin zur Evolution gelöst werden. Obwohl die Erreger der Infektionskrankheiten, die Immunreaktion, die Chemotherapeutika und der bakterielle Stoffwechsel stärker betont wurden.

Beadle und Tautam (1941) verwendeten Mutanten des Brotschimmels, Neurospora, während Salvadore Luria und Max Delbruck (1943) Bakterienmutanten verwendeten, um zu zeigen, dass Genmutationen wirklich spontan waren und nicht von der Umgebung gesteuert wurden. Avery, Macleod und Mc Carty (1944) wiesen nach, dass DNA das genetische Material ist, das die genetische Information trägt.

Solche Entdeckungen machten Mikrobiologie, Genetik und Biochemie als moderne molekular orientierte Genetik. Die Mikrobiologie leistete einen maximalen Beitrag in der Molekularbiologie, die sich mit den physikalischen und chemischen Aspekten lebender Materie und ihrer Funktion beschäftigt. Der genetische Code und der Mechanismus der DNA-, RNA- und Proteinsynthese wurden ebenfalls unter Verwendung mehrerer Mikroorganismen untersucht.

Die Regulation der Genexpression und die Kontrolle der Enzymaktivität wurden auch im Licht der Mikrobiologie diskutiert. In den 70er Jahren wurden neue Erkenntnisse wie die rekombinante DNA-Technologie und die Gentechnik zur Entwicklung der Mikrobiologie geführt, die der mikrobiellen Biotechnologie diente.

Wissenschaftler der West Cjester University, Pennsylvania, haben eine Mikrobe wiederbelebt, die sich seit 250 Millionen Jahren in der Animation befand. Eine bemerkenswerte Leistung, die Theorien aufwirft, die besagen, dass die alten Samen für das Leben aus dem Weltraum auf die Erde kamen.

Russell Vreeland (2003) isolierte eine Bacillus sp. aus einer 250 Jahre alten Probe von Salzkristall, die unterirdisch (1850 ft.) in New Mexico gefunden wurde. Das Bakterium scheint Bacillus marismortui ähnlich zu sein. Früher gab es Berichte über älteste Lebewesen von 254 bis 40 Millionen Jahren.

Die Bedeutung dieses Zweiges liegt darin begründet, dass etwa 30% der gesamten in der Physiologie und Medizin vergebenen Nobelpreise an Personen vergeben werden, die an Problemen mit der Mikrobiologie arbeiten (siehe Tabelle 1.1).

Anmerkung 5: Mikrobiologie in Indien:

In unserem Land gibt es eine Reihe von Instituten, die mikrobiologische Forschung betreiben. Das indische Institut für Erdöl, Dehradun; Das Tata Energy Research Institute, Delhi und das National Chemical Laboratory, Pune, haben an der mikrobiellen Entparaffinierung schwererer Erdölfraktionen gearbeitet. Die Institute haben auch eine wichtige Rolle auf dem Gebiet der mikrobiell verbesserten Ölgewinnung und der Produktion von Biotensiden gespielt.

Das National Institute of Nutrition in Hyderabad, ITRC, Lucknow und das National Institute of Occupational Health in Ahmedabad haben bereits einen langen Zeitplan für die Überwachung und Überwachung der Gefährdung von Lebensmittelkontaminanten in Indien abgeschlossen, während die Genomanalyse und das Design des synthetischen Gens zur Modulation der Genomexpression in vivo durchgeführt werden wurde von den Wissenschaftlern des Indian Institute of Science in Bangalore durchgeführt.

Das anaerobe Recycling von Lignocellulose-Abfällen zu Kraftstoffen und Rohstoffchemikalien wurde am Indian Institute of Technology in Delhi und Madras erfolgreich durchgeführt. Die molekulare Charakterisierung von natürlich vorkommenden Allergenen zur Identifizierung von immunopotentiellen Anteilen wurde von der Indian Association for Cultivation of Science in Kalkutta erarbeitet.

Die Molekularbiologie humaner enterischer Pathogene, Bakteriophagen-Typisierungstechniken zur Identifizierung von Cholera-Infektionen, die Erstellung einer physischen und genetischen Karte von Vibrio cholerae 569B, die orale Cholera-Impfung und die Errichtung einer Leishmania-Parasitenbank wurden am Indian Institute of Chemical Biology in Kalkutta durchgeführt zur strukturellen Anatomie des Leishmania donovani-Enzyms Adenosin, das eine strukturelle Rolle spielt.

Bhavnagar, eine Gruppe des Central Salt and Marine Chemicals Research Institute, beobachtete einige wirtschaftlich wichtige Pflanzen mit besonderem Bezug auf die in den Mangrovenwäldern vorkommende Meeresalgenflora.

Es wurde auch eine Technologie für Agar-Agar von bakteriellem Grad und Biotoxine aus Meeresalgen und Bakterien entwickelt. Manipulierte Stämme, enzymatische Umwandlungen von Rifomycin B in Rifamysin, Entwicklung von Choleraimpfstoffen sind wesentliche Erfolge des Institute of Microbial Technology in Chandigarh.

Die grundlegenden biochemischen Ingenieurstudien zur Entwicklung stabiler Plasmidvektoren in Corynebacteria und Fusionshybriden zwischen Praerthes und Corynebacter wurden am Indian Institute of Technology in Neu-Delhi durchgeführt.

Die industrielle Abfallbehandlung durch anaerobe Vergärung unter besonderer Berücksichtigung der Ultrastruktur von körnigem Schlamm und der Zellimmobilisierung wurde in einem hoch entwickelten regionalen Messzentrum, IIT, Bombay, untersucht. Der mikrobielle Abbau von polyzyklischen aromatischen Kohlenwasserstoffen im Hinblick auf die Konstruktion eines genetisch manipulierten Stammes wurde am Institute of Microbial Technology in Chandigarh abgeschlossen.

Rekombinante DNA-Anwendung auf anaerobe Festfilmsysteme für die Methan-Biosynthese, den Bau gentechnisch veränderter Stämme zur mikrobiellen Entschwefelung von Erdöl, die Herstellung von Tensiden und Biokunststoffen sowie Destillate von Kuhurin für die antimikrobielle Therapie (US-Patent) sind nur wenige Erfolge von Wissenschaftlern bei National Environmental Engineering Forschungsinstitut (NEERI), Nagpur.

Die nationale Einrichtung zur Seuchenbekämpfung bei Fischen durch Quarantäne- und Gesundheitszertifizierung wurde am Zentralinstitut für Süßwasser-Aquakultur in Bhubneshwar durchgeführt. Die Überwachung und Überwachung von Lebensmittelkontaminanten in Indien sowie die Produktion verschiedener Enzyme wie Xylanase und B-Amylase wurden am Bose-Institut in Kalkutta entwickelt.

Mikrobielle Xylanasen bei der Fermentation im Semipiloten-Maßstab und der Weiterverarbeitung und dem Xylosemetabolismus in Neurospora crassa; Ethanol-Biotechnologie und Verbesserungen der Hefestämme wurden im National Chemical Laboratory, Pune, durchgeführt.

Die Festkörperfermentation zur Produktion von Glucoamylase wurde im regionalen Forschungslabor in Thiruvanathapuram (Kerala) untersucht, während die Anwendung natürlicher und rekombinanter Mikroorganismen für die Produktion von Biotensiden, der Abbau von Ölverschmutzungen und die Bekämpfung der Verschmutzung in den CSIR-Laboratorien untersucht wurden.

Das regionale Forschungslabor Jammu hat Technologien für die Herstellung von freier Glukonsäure entwickelt, den Bau gentechnisch veränderter Stämme für die mikrobielle Entschwefelung von Erdöl-Rohöl, die Herstellung von Tensiden und Biopolymeren usw.

Biotechnologie zur Massenproduktion natürlicher Feinde von Spodoptera litura wurde am Central Tobacco Research Institute, Rajamundry (AP) untersucht, während die Genetik von Thiobacillus ferroxidans und die Verbesserung der Stämme durch fortgeschrittene genetische Verfahren am Bose Institute in Kalkutta untersucht wurden. Die Entfernung von Schwermetallionen aus Industrieabfällen durch Mikroorganismen wurde im Regional Research Laboratory in Bhubaneswar durchgeführt.

Die Verbesserung der Dehnungseffizienz, Qualität und Massenproduktionstechnologie für heterotrophe mikrobielle Impfstoffe wurde bei der SPIC Science Foundation, Madras, untersucht. Das Protein-Engineering sowie biophysikalische und chemische Ansätze zur Untersuchung der Proteinfaltung wurden bei TIER, Bombay, durchgeführt.

The germplasm collection, quality improvement by genetic engineering, and downstream processing of Spirulina and its biotechnology was developed under an All India Coordinated Project involving several institutes including CFTRI. Mysore. The molecular and genetic approaches for the analysis of pre-mRNA splicing in yeast was the major contribution of Indian Institute of Science, Bangalore.

Note # 6. Branches of Microbiology:

ich. Water Microbiology:

“No life without water” is a common saying depending upon the fact that water is one of the naturally occurring essential requirements of all life functions. It is a master solvent, and all metabolic reactions of living beings depend mainly on its presence.

As we know, human population living in towns, cities, etc. depends upon municipal supplies of water. Besides, a major fraction of our population which lives in rural areas, especially in underdeveloped and developing countries, depends upon lakes, rivers, ponds, springs, wells, etc. for their water requirements.

Water is lost from the earth by way of evaporation, transpiration and exhalation, and comes back to the earth by the way of precipitation. Contamination of water starts right from the beginning when water reaches the earth through air in the form of precipitation; microorganisms present in air get entry into it.

After the precipitation is over and water reaches the earth surface, it gets contaminated by microorganisms via soil, dead plants and animals, etc. In addition, the natural water supply sources are getting contaminated by a large array of substances such as domestic and industrial wastes, ie, sewage discharged as a consequence of civilized man's need, and human and animal excrete in the form of urine and faeces.

All these contaminants deteriorate the quality of water and make it unsafe for human consumption. It is important to note that these contaminations, particularly domestic and industrial wastes and faecal ones, are of much biochemical concern because they not only increase the biochemical oxygen demand (BOD) but also sometime contain certain disease-causing microorganisms.

These disease causing microorganisms generally occur in the faeces and urine of an infected person and when discharged may gain entrance into a water-supply source from where the drinking water is supplied. This results in the transmission of disease from infected to healthy persons.

However, diseases transmitted via water are called 'water-borne diseases'. Each year more than 500 million people are affected with water-borne disease, and more than 10 million of them die.

All this points to the necessity for employing water-treatment-technique which can provide safe drinking water, and the treatment of sewage prior to its disposal.

ii. Air Microbiology:

Since the air does not, under normal conditions, contains the nutrients and moisture for growth, maintenance and multiplication of microorganisms, it could not be considered their natural environment. Nevertheless, air normally abounds in their numbers as microorganisms gain entry into it from soil and other dry decomposed material including excrete exposed to the action of wind.

Air-borne microorganisms becomes an important source of contamination in laboratories, hospitals, industries, and of exposed food material and drinks. Depending upon the nature of microorganisms, some contaminations may cause spoilage of contaminated products and diseases when ingested.

By mere sneeze and cough, infection from mouth and lungs may be discharged into the air around. In view of this, knowledge of quantity and quality of air microorganisms seems essential because we need pure air for respiration.

Air is not a medium for microorganisms but is a carrier of particulate matter, dust, and droplets which remain generally laden with microorganisms. These carriers transport microorganisms and the ultimate fate of such microorganisms is governed by a complex set of conditions such as sunlight, temperature, humidity, size of microbe laden particulates, degree of susceptibility or resistance of a particular microbe to the new physical environment, and the ability of microbe to form resistant spores or cysts.

In still air, the microorganisms tend to settle down quickly with their carriers leaving the air fairly free of them. The air after heavy rains is fairly free of microorganisms. Development even of slightest current can keep the microorganisms suspended in air for protracted period of time.

In general, air above the warmer regions of earth harbours greater number of microorganisms than that above cooler regions provided adequate humidity is present. Inadequate ventilation of inhabited buildings promotes greater accumulation of microbial number in the air space.

The air of an uncrowned and not heavily industrialized mountainous regions and oceans is considered pure and good for health as it is relatively free from microorganisms.

iii. Soil Microbiology:

The field of soil microbiology was explored during the very last part of 19th century. The establishment of the principal roles that microorganisms play in the biologically important cycles of matter on earth: the cycles of nitrogen, sulphur and carbon was largely the work of two men, S. Winogradsky (1856-1953) and MW Beijerinck (1851-1931).

S. Winogradsky, a Russian and regarded by many as the founder of soil microbiology, discovered nitryfiying bacteria (1890-91); described the microbial oxidation of H ₂ S and sulphur (1887); developed the concept of microbial chemoautotrophy; described anaerobic nitrogen-fixing bacteria (1893); contributed to the studies of reduction of nitrate and symbiotic nitrogen fixation; and, originated the nutritional classification of soil microorganisms into autochtonous (humus utilizers) and zymogenous (opportunistic) groups.

Almost equally important was the work of MW Beijerinck, a Hollander, who isolated the agents of symbiotic (1888) and non-symbiotic aerobic (1901) nitrogen fixation.

However, the greatest contribution of Beijerinck was a new and profoundly important technique: enrichment culture technique: to isolate and study various physiological types of various microorganisms from natural samples through the use of specific culture media and incubation conditions.

iv. Food Microbiology:

The diet of many people is supplemented with food items preserved by special methods. Such food may be frozen, canned or dehydrated. It may be partly or completely baked or pre-cooked, ready for heating and serving.

During preparation, such foods can be attacked by heterotrophic micro-organisms for meeting their nutritional requirements. The unrestricted growth and multiplication of these microorganisms in food may render it unfit for consumption and result in spoilage or deterioration.

Microbiology of Milk, Dairy and Food:

A. Microbiology of Milk and Dairy Industries

B. Microbial Contamination and Spoilage of Poultry, fish and Sea food

C. Ortental Foods

Die erste von Tieren entnommene Milch enthält immer Mikroorganismen. Die meisten Bakterien stammen von Milchgeschirr und Milchkontraktoberflächen, Melkmaschinen, Milchbehandlern und anderen ähnlichen Quellen. Die Bakterien umfassen Laktatstreptokokken, coliforme Bakterien und psychrotrophe gramnegative Bakterien.

Die negativen Stäbchen sind thermodurisch und überleben die Pasteurisierung, z. B. Enterokokken und Bazillen. Seuchenfreies Personal in der Molkerei und die Verwendung von Sanitäreinrichtungen tragen dazu bei, die Anzahl bakterieller Kontaminanten aus externen Quellen zu reduzieren.

Für die Herstellung verschiedener Milchprodukte ist eine geeignete Kultur von Mikroorganismen erforderlich. Die Reinkultur oder Mutterkultur oder Stammkultur sind in lyophilisierter oder gefriergetrockneter Form erhältlich.

Stammkulturen der gewünschten Organismen können in den Milchkulturen von Milchstreptokokken gehalten werden, wobei Leuconostoc und Lactobacillus verwendet werden. Andererseits wird die Starterkultur durch Mischen von 2% iger Kultur in 600 ml Milch hergestellt. Dieses wird 30 Minuten auf 88 ° C erhitzt und dann auf 2 ° C abgekühlt und inkubiert, um eine Starterkultur zu ergeben.

Mikrobiologie der Milch- und Milchindustrie:

Milch wird von Säugetieren zur Ernährung ihrer Jungen ausgeschieden. Es ist in flüssiger Form ohne Kolostrum. Die Milch enthält Wasser, Fett, Eiweiß und Laktose. Etwa 80-85% der Proteine besteht aus Kaseinprotein.

Mikrobiologie von Käse:

Die große Anzahl von Mikroorganismen spielt eine Rolle beim Reifungsprozess. Am ersten Tag der Käseherstellung beträgt die Keimzahl im Ausgangsmaterial ein bis zwei Milliarden g ^-1 . Daher sinkt die Produktion aufgrund unzureichenden Sauerstoffs, hoher Acidität und der Anwesenheit von hemmenden Verbindungen, die bei der Reifung des Käses entstehen.

Es ist hauptsächlich die Wirkung ihrer zellulären Enzyme auf Laktose, Fett und Proteine, die den gereiften Käsearoma erzeugen. Die gasbildende Kultur von Propionibacterium shermanii ist wesentlich, um dem Schweizer Käse sein Auge, seine Löcher und seinen Geschmack zu verleihen. Die Spezifität des Käses hängt von den verwendeten Mikroorganismen ab.

Der Prozess der Käseherstellung umfasst neun Schritte:

(a) Zubereitung der Milch,

(b) Bilden eines Bruchs

(d) Kochen,

(e) Trennen der Molke,

(f) Salzen des Rückstands,

(g) Anwenden von Mikroben

(h) Drücken des Quarkes

(i) Reifung des jungen Käses.

Meist wird ein reifer Käse aus roher oder unter pasteurisierter Milch hergestellt, die mindestens 60 Tage gelagert werden muss. Während dieser Zeit zerstören das Salz, der Säuregehalt, die metabolischen Verbindungen der Reifung und die Abwesenheit von Sauerstoff normalerweise den lebensmittelvergiftenden Organismus.

Während der Zubereitung der Milch können einige Farbstoffe zugesetzt werden, zu denen P-Carotin und Pflanzenextrakte gehören, z. B. Bixa orellana und Capsium spp. Milch wird in einen glatten, festen Quark umgewandelt, der allgemein als Chymosin bekannt ist, der in 30 Minuten bei 32 ° C Milchquark umwandelt.

Rennet kann aus Mucor miehei, M. pusillus und Endothica parasiticus extrahiert werden. Das Rennin greift Kasein an und bildet Gitter oder Quark. Das Protein in diesem Chymosinquark wird Paracasein genannt, da es größtenteils mit Calcium gebunden ist, erscheint es zunächst als Dicalciumparacasein. Im dritten Schritt werden die Drahtmesser oder Schneidleisten verwendet, um das große Quarkbett in kleine Würfel von 1, 5 cm zu reduzieren.

Dieser Schritt vergrößert die Oberfläche. Während der Kochzeit ziehen sich kleine Würfel zusammen und vertreiben Molke. Für Cheddar und verwandte Käsesorten liegt die optimale Temperatur bei 37 ° C, während Emmentaler- und Gruyere-Quark bei ca. 54 ° C gegart werden. Das Kochen wird für einen Zeitraum von 1 Stunde bis eineinhalb Stunden fortgesetzt.

Der nächste Prozess ist das Salzen, bei dem der Käsehersteller trockenes Salz auf den Quark aufträgt. Der unreife Käse in gesättigter Salzlösung wird etwa 2 bis 72 Stunden eingetaucht. In der Preßphase wird gelegentlich äußerer Druck auf den nassen, warmen Quark ausgeübt, der in Holz-, Kunststoff- oder Metallform oder einem Stoffbeutel eingeschlossen ist. Das Pressen ist das Ende der Vorbereitungsphase für die Herstellung eines gereiften Käses.

v. Zelluläre Mikrobiologie:

Nach der Einführung von Antibiotika in den 1950er und 1960er Jahren wurde in der Medizin und der klinischen Wissenschaft eine Revolution vollzogen. In dieser Zeit wurde ein wenig an dem Mechanismus gearbeitet, der darin besteht, wie Bakterien den multizellulären Wirt infizieren und Krankheiten entwickeln.

In den 1990er Jahren wurde klar, dass trotz der Verwendung von Antibiotika zur Abtötung von Bakterien jedes Jahr 3 Millionen Menschen an Tuberkulose sterben, 3-4 Millionen an Durchfall, 1-2 Millionen an Malaria, Hepatitis und Masern und Millionen an anderen Krankheiten auf der ganzen Welt. Einige neue bakterielle Krankheiten wurden ebenfalls gemeldet; B. Helicobacter pylori, der ursächliche Erreger von Magengeschwüren, und E. coli 0157, der Durchfall verursacht.

Viel Aufmerksamkeit wurde der bakteriellen Infektion gewidmet, die durch die wachsende Resistenz von Bakterien gegen Antibiotika stimuliert wird. Dies geschah zu einem Zeitpunkt, zu dem Fortschritte in der Mikrobiologie, Molekularbiologie und eukaryotischen Zellbiologie mögliche Fragen des Infektionsprozesses beantworten konnten.

Cossart (1996) prägte den Begriff Zelluläre Mikrobiologie durch Synthese der drei verwandten Disziplinen (Zellbiologie, Molekularbiologie und Mikrobiologie). Jedoch einzeln Zellbiologie; Molekularbiologie und Mikrobiologie werden als separate Fächer im Detail untersucht. Die zelluläre Mikrobiologie schließt jedoch die Lücke zwischen diesen beiden Disziplinen und liefert eine aktuelle Synthese der relevanten Wissenschaft.

Das Studium der Mikrobiologie hat das Wissen der Immunologie vorangebracht, wie Bakterien das Immunsystem auslösen und T-Lymphozyten Antigen erkennen und wie bakterielle Exotoxine eukaryotische Zellen beeinflussen. Fortschritte in der Molekularbiologie flossen in die Mikrobiologie ein.

Es ist offensichtlich, wie Bakterien interzelluläre Signalmoleküle erzeugen, um die Zelldichte zu bestimmen? Bei der Entwicklung von Techniken in der Molekularbiologie wurden viele Fortschritte erzielt, beispielsweise 16S-rRNA-Sequenzierung, In-situ-Expressionstechnologie, h-markierte Signatur-Mutagenese, Differential Display-PCR (DD-PCR), Hefe-Zwei-Hybrid-Analyse und Phagendisplay.

Anmerkung # 7. Mikroben in der Umweltmikrobiologie:

Mikroben sind überall verteilt, dh Boden, Wasser und Luft, selbst wenn sie tief in der Erde vorhanden sind, wie zum Beispiel Tiefseeluft. Die Mikroben spielen eine wichtige Rolle beim Recycling von biologischen Elementen wie Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff, Schwefel und Phosphor.

ich. Mikroben in biogeochemischen Zyklen:

Sauerstoff macht 70 Prozent des Zellgewichts aus und über 23% Sauerstoff ist in der Atmosphäre vorhanden, die allen Mikroben zur Verfügung steht. Andererseits tritt Sauerstoff in mineralischen Ablagerungen als Salze von Carbonaten, Silikaten, Aluminaten und anderen Oxiden auf.

Etwa 80% des Sauerstoffs steht biologischen Organismen nicht zur Verfügung. Cyanobakterien, Heterotrophen und Chemolithotrophen verwenden es. Wasser ist ein Produkt aus aeroben Prozessen und steht somit weiterhin für die Photosynthese zur Verfügung.

Ungefähr 20% Erdkohlenstoff ist eine organische Verbindung und weniger als 1% ist in fossilen Brennstoffen wie Erdöl, Kohle usw. enthalten. Kohlenstoff liegt in Form von CO ₂ in der Atmosphäre vor. CO ₂ entsteht bei der Verbrennung fossiler Brennstoffe, biologischer Präparate und beim Zerfall von Mikroorganismen.

Photosynthetische und chemosynthetische Mikroorganismen wandeln CO ₂ in organischen Kohlenstoff um. Methan (CH ₄ ) wird anaerob aus CO ₂ und H ₂ durch methanogene Archaeen gebildet. Bodenbakterien und Pilze verwenden hauptsächlich organische Stoffe, die im Boden vorhanden sind.

Ohne die zyklische Wirkung dieser Mikroben würde das Leben auf diesem Planeten durch die Nichtverfügbarkeit lebensnotwendiger Nährstoffe leiden. Durch ihre enzymatische Maschinerie können Mikroben lösliche Produkte freisetzen, die sie Mikroben und Pflanzen zur Verfügung stellen. Die toten Reste von Pflanzen und Tieren werden von Mikroben abgebaut.

Etwa 78% von N ist in der Atmosphäre vorhanden, während 9-15% des Trockengewichts einer Zelle ein wesentliches zelluläres Element N enthält, das Aminosäuren, Nukleinsäuren und in einigen Coenzymen enthält. Die anorganischen Formen von Stickstoff werden durch die Stoffwechselaktivitäten von Mikroorganismen, die das natürliche Stickstoffgleichgewicht aufrechterhalten, ineinander umgewandelt.

Stickstofffixierende Bakterien reduzieren Stickstoffgas (N ₂ ) zu Ammoniak, das für das Pflanzenwachstum erforderlich ist. Etwas organischer Stickstoff (Aminosäure, Nukleinsäure) wird durch das als Ammonifikation bezeichnete Verfahren recycelt. Das erzeugte Ammoniak wird entweder in Biomasse eingebaut oder dient als Substrat für die Nitrifikation. Die aerobe Oxidation von Ammoniak zu Nitrat (NO ₃ ^- ) erfolgt durch nitrifizierende Bakterien, dargestellt durch Nitrosomonas und Nitrosococcus.

ii. Mikroben in der Umweltverschmutzungsmikrobiologie:

Untersuchung aquatischer Umgebungen, in denen die Eutrophierung einer Reihe faszinierender Mikroorganismen stattfindet. Unter diesen wären Protozoen, Algen und visuell weniger offensichtlich, aber funktional nicht weniger wichtig, sind nicht bewegliche Organismen und kleinere Formen, einschließlich Pilze, und die Bakterien, bestimmte Viren, zeigen auch ihre Anwesenheit, wenn spezielle Verfahren für den Nachweis eingesetzt werden.

Viren, die alle biologischen Gruppen infizieren, wirken sich auf die Probleme der Wasserverschmutzung aus. Pflanzen- und Algenviren können die uneingeschränkte Entwicklung des Wirts verhindern. Es wurde vermutet, dass ein übermäßiges Wachstum von Blaugrünalgen durch Impfung mit spezifischen Viren (LPP- und AS-Viren) kontrolliert werden kann.

In ähnlicher Weise können bakterielle Viren (Bakteriophagen) bei der Kontrolle der Größe der Bakterienpopulation durch die Analyse anfälliger Gruppen helfen. Von besonderem Interesse ist die mögliche Rolle von Bakteriophagen die Zerstörung von für den Menschen pathogenen Bakterien und bakterielle Indikatoren für die Fäkalienverschmutzung. Auf der anderen Seite sind Bakterien besonders gut geeignet, um vielfältige Umweltmöglichkeiten zu nutzen.

Bakterien spielen eine wichtige Rolle bei der Zersetzung von Abfällen. Einige Actinomyceten sind Bewohner von See-Schlämmen, aber im Allgemeinen scheinen Actinomycetes nicht für den erdigen Geruch verantwortlich zu sein, der nach dem Pflügen so auffällt.

Biologische Abwasserbehandlung und Selbstreinigung haben viel gemeinsam. Beides führt zur Mineralisierung organischer Schadstoffe und zur Verwendung von gelöstem Sauerstoff. Komplexe mikrobielle Assoziationen spielen eine wichtige Rolle bei der Selbstreinigung, und solche Gemeinschaften dominieren die Ökologie von Kläranlagen.

Einige organische Moleküle, die in industriellen Abwässern vorhanden sind, werden von einer Vielzahl von Mikroorganismen leicht abgebaut, während einige Verbindungen den biologischen Angriff vollständig zu widerstehen scheinen.

Anmerkung # 8. Computeranwendungen in der Mikrobiologie:

Computer können eine Vielzahl von Funktionen bei der Steuerung und Analyse von Fermentationsprozessen erfüllen.

ich. Optimierung über Computer:

Computer werden im Maßstab verwendet, um Fermentationsparameter zu speichern und auszuwerten sowie um die Auswirkungen einzelner Parameter auf das Stoffwechselverhalten von Kulturen zu messen.

ii. Steuerung über Computer:

Computer können Fermentationsprozesse steuern. Die Steuerung der Online-Fermentation wird in vielen Unternehmen im Produktionsmaßstab häufig eingesetzt.

Computeranwendungen in der Mikrobiologie sind aus verschiedenen Gründen noch nicht so weit verbreitet wie in der chemischen Industrie. Sensoren, die für den Einsatz in sterilen Systemen geeignet sind, sind noch nicht zuverlässig genug, um die Rechnerkapazität und die Biosynthese zu nutzen.

Die Regulation der Metabolitenbildung ist noch nicht vollständig verstanden. Die Reduzierung der Fermentationskosten durch Computer ist schwer zu berechnen. In der Mikrobiologie werden Computer daher hauptsächlich zur Datenerfassung, Datenanalyse und Entwicklung von Fermentationsmodellen verwendet.

(a) Datenerfassung:

Mit On-Line-Sensoren können Daten direkt am Fermenter erfasst werden. Die erfassten Informationen können beispielsweise pH-Wert, Temperatur, Druck, Viskosität, Fermentergewicht, Stromaufnahme, Belüftungsrate und O _{2 -} und CO ₂ -Gehalt im Gasstrom sein. Andere Daten können aus Labormessungen erhalten und offline in den Computer eingespeist werden, z. B. Nährstoffgehalt der Biomassekonzentration, Metabolitenbildung.

Diese Informationen können als Rohdaten eingegeben und vom Computer in Standardeinheiten konvertiert werden. Um beispielsweise Volumina für eine Standardtemperatur anzupassen, können Temperaturkorrekturdaten verwendet werden, um die tatsächliche Belüftungsrate für ein Produktionssystem zu berechnen.

Ein Alarmsystem kann zum Datenerfassungssystem nachgeschlagen werden, um den Begleiter zu informieren, wenn Abweichungen vom Standardwert auftreten. Daten über den Fermentationsverlauf können gespeichert, abgerufen und ausgedruckt und Produktberechnungen dokumentiert werden.

(b) Datenanalyse:

Die eingegebenen oder gemessenen Daten werden für Berechnungen verwendet, z. B. für die CO ₂ -Bildungsrate, die O ₂ -Aufnahmerate, den Atemquotienten, die spezifische Substrataufnahmerate, den Fließkoeffizienten, die Wärmebilanz, die Produktivität, die volumenspezifische Energieaufnahme und die Reynold-Zahl.

Wenn Biomasse nicht kontinuierlich gemessen wird, kann die Biomassekonzentration anhand der O ₂ -Aufnahmerate berechnet werden. Es wird angenommen, dass die Ertragskonstante und der für den Erhaltungsmetabolismus erforderliche Anteil an O ₂ bekannt sind. Die Berechnungen müssen angepasst werden, wenn beispielsweise Sekundärmetaboliten gebildet werden oder sich die Ertragskonstante während der Fermentation ändert.

Nach der Fermentation bei verschiedenen pH-Werten und Temperaturniveaus werden "Isoproduktions- und Isotimekurven" berechnet. Die Felder sind als Prozentsatz der Nebenproduktion im Vergleich zum maximalen Erythromycintiter angegeben. Anhand dieser Grafik kann die optimale Produktivität (Produktions- / Fermentationszeit) für einen bestimmten Satz von Betriebsbedingungen ermittelt werden.

iii. Software:

Eine große Anzahl von Software ist auf dem Markt erhältlich, wie z. B. MENTOR von LSLBILAFITTE, MFCSAVin von B. BRAUN BIOTECH, AFS BioComond von New BRUNSWICK SCIENTIFIC, die sowohl im Labor als auch in Pilot- oder industriellen Fermentern eingesetzt werden. Der größte Teil der Software wird von Fermenterherstellern geliefert. Einige Softwareprogramme können die Konfiguration der Steuerung in Fermentern automatisch erkennen.

Diese Software wird auch zur Regulierung der Verdünnungsrate, zur Berechnung der Wachstumsrate und zur Verbindung mit anderen Geräten wie Analysen und Archivierung von Daten zur Validierung eingesetzt. Diese Softwareprogrammprotokolle werden im Allgemeinen in den Sprachen Basic, Pascal oder C geschrieben. Um verschiedene Schwierigkeiten zu überwinden, wird MS window als allgemeine Plattform zur Herstellung von Softwareprogrammen für Labor- und NT-Versionen für Fermenter im großen Maßstab verwendet.

Die Bedeutung solcher Geräte hilft, die Schnittstelle zwischen den externen Programmen, die auf dem MS-Fenster basieren, und dem Echtzeitprogramm zu sichern. Für modellbasierte Steuerungsstrategien und adaptive Steuerung wurden mehrere unterschiedliche Ansätze entwickelt. Damit bietet es mehr Spielraum für eine effektive Steuerung von Fermentationsprozessen.

Anmerkung # 9. Algen in der Mikrobiologie:

Die Algen bestehen aus einer großen und heterogenen Ansammlung relativ einfacher Eukaryonten, die außer ihrer charakteristischen sauerstoffentwickelnden Art der Photosynthese wenig gemeinsam haben. Sie können als kleine Autotrophe definiert werden, die keine zelluläre Differenzierung zeigen, und ihre Geschlechtsorgane sind einzellig, und wenn sie vielzellig sind, sind alle Zellen fruchtbar.

Obwohl die meisten taxonomischen Gruppen von Algen multizelluläre makroskopische Organismen umfassen, die als Pflanzen betrachtet werden und unter Königreich plantae liegen, gibt es in der Mehrheit dieser taxonomischen Gruppen, die in den Bereich der Mikrobiologie fallen, sehr viele einzellige mikroskopische Formen, die als Mikroalgen zu Mikroorganismen gehören '.

Algen stellen einen sehr wichtigen Bestandteil der Biosphäre dar, da sie als primäre Produzenten von organischem Material und Sauerstoff dienen und universell vorkommen.

Sie sind reichlich in Süßwasser (See, Teiche, Bäche usw.) und in marinen Lebensräumen zu finden; Die Süßwasser- und marinen Einzellerformen von Algen, die als Planktone wachsen, produzieren eine große Menge organischer Substanz und Sauerstoff. Es wird geschätzt, dass ungefähr 80% des Sauerstoffs der Erde von solchen planktonischen Algen produziert wird.

Algen kommen auch in feuchten Böden, Felsen, Pflanzen und sogar Tieren vor. Einige Algen wachsen auf Schnee und Eis der Polarregionen, andere in heißen Quellen bei Temperaturen von bis zu 90 ° C. Algen wachsen auch endophytisch in Protozoen, Hydra, Schwämmen und Korallen. Obwohl die meisten Algen photoautotrop sind, sind heterotrophe und holozoische Formen von Algen keine Seltenheit.

Die Hauptmerkmale von Algen sind jedoch folgende:

ich. Sie sind meistens photoautotrophs, dh sie synthetisieren ihre Nahrung selbst durch Photosynthese.

ii. Sie bewohnen hauptsächlich aquatische Lebensräume.

iii. Der vegetative Körper unterscheidet sich nicht in verschiedene Gewebesysteme.

iv. Sie besitzen meist einzellige Geschlechtsorgane ohne einen Mantel steriler Zellen um sich herum. Falls Ummantelungszellen vorhanden sind, haben sie unterschiedliche Initialen.

v. Sie zeigen eine fortschreitende Komplexität bei der Reproduktion.

vi. Sie entwickeln nach der Fusion von Gameten während der sexuellen Reproduktion keinen Embryo.

vii. Sie zeigen einen deutlichen Generationswechsel.

Anmerkung Nr. 10. Pilze in der Mikrobiologie:

Es gibt ungefähr zwei Millionen Arten lebender Organismen auf der Erde, von denen Pilze etwa 70.000 Arten ausmachen, und viele weitere warten auf ihre Entdeckung. Hawksworth (1991) schätzte, dass es weltweit etwa 1, 5 Millionen Pilzarten gibt.

Die enorme Diskrepanz zwischen der Anzahl bekannter und geschätzter Pilzarten scheint auf die Tatsache zurückzuführen zu sein, dass in vielen Teilen der Welt, vor allem in tropischen und subtropischen Regionen, die Verwendung von Pilzen äußerst unzureichend ist.

Das Interesse des Menschen an Pilzen begann mit der Beobachtung der schönen, schirmförmigen Pilze und Pilzpilze, die auf Böden wachsen und "Feenringe" bilden. Die alten Griechen und Römer und sicherlich ihre weniger zivilisierten Zeitgenossen liebten Trüffel, Pilze und Puffbällchen.

Pilze wurden so zu Delikatessen, dass reiche Leute darauf bestanden, sich selbst zu kochen. Fälle von versehentlichen Pilzvergiftungen waren den alten Griechen und Römern bereits 500 v. Chr. Bekannt.

Die essbaren Mitglieder wurden "Pilze" genannt, während die giftigen Sorten "Giftpilze" genannt wurden. Der Begriff "Fliegenpilz" ist eine Verzerrung des deutschen Wortes "Todestuhl", was wörtlich "Todesstuhl" bedeutet.

Obwohl das Interesse des Menschen an Pilzen vor Tausenden von Jahren begann, wie oben erwähnt, manifestierte sich die systematische Studie erst vor wenigen hundert Jahren, als das Mikroskop entwickelt wurde. PA Micheli (1679-1737), ein italienischer Botaniker, nutzte das Mikroskop umfassend aus und untersuchte die Pilze und ihre Fortpflanzungsstrukturen ausführlich. 1729 veröffentlichte sie die erste authentische Literatur über Pilze mit dem Namen "Nova Genera Plantarum".

Für diese und weitere Beiträge erhielt PA Micheli die Ehre, Gründer der Mykologie genannt zu werden; Mykologie ist die Wissenschaft der Pilzforschung. Der Begriff "Mykologie" (Gk. Mykes = Pilz, Logos = Diskurs) ist ein griechisches Wort, das als aus einer großen Zivilisation - der Mykenischen Kultur - abgeleitet wird.

Pilze sind allgegenwärtige Eukaryoten, die aufgrund ihrer hohen Anpassungsfähigkeit an jeden denkbaren Lebensraum vielseitig einsetzbar sind. Alles, was sich zersetzen kann, um Energie zu gewinnen, wird Pilze finden, um es zu besiedeln.

Da die Pilze in Form, Verhalten und Lebenszyklen je nach ihren unterschiedlichen Lebensräumen variieren, ist es sehr schwierig, die genauen Grenzen von Pilzen zu bestimmen. Mykologen der heutigen Zeit haben jedoch die folgenden Zeilen angegeben, um einen Pilz zu definieren.

Pilze sind Organismen, die „eukaryotisch, achlorophyllös mit absorptiver Ernährungsweise, in der Regel ungeschlechtlich und sexuell sporentragend und fortpflanzend sind und deren filamentöse, verzweigte somatische Strukturen (Hyphen genannt) typischerweise von Zellwänden umgeben sind, die Chitin, Cellulose oder beides enthalten zusammen mit vielen anderen komplexen Kohlenhydraten. “

Obwohl Pilze mit Pflanzen den Besitz einer Zellwand, flüssigkeitsgefüllten intrazellulären Vakuolen, mikroskopisch sichtbares Durchströmen des Zytoplasmas und mangelnde Beweglichkeit gemeinsam haben, werden sie eindeutig von den Pflanzen und anderen Autotrophen abgegrenzt, da der vegetative Körper oder die Hypha niemals differenziert wird in Stamm, Wurzel und Blätter und, was am allerwichtigsten ist, keine speziellen Gewebe für den internen Transport von Wasser und Nährstoffen.

Es folgen jedoch die hervorstechenden Merkmale der Organismen, die als Pilze bezeichnet werden:

ich. Der vegetative Körper (Thallus) wird normalerweise durch ein Filament namens Hypha (Hyphae) dargestellt. Hyphen zusammen werden als Myzel (pl. Myzel) bezeichnet. Hyphen sind Septett oder Nicht-Septett.

ii. Die Zellwand besteht hauptsächlich aus Chitin, das häufig als "Pilzzellulose" bezeichnet wird.

iii. Der vegetative Körper (Thallus) unterscheidet sich nicht in Wurzel, Stamm und Blätter und hat kein spezielles Gewebe für den internen Transport von Wasser und Nährstoffen.

iv. Allen Pilzen fehlt Chlorophyll, daher können sie kein eigenes Nahrungsmittel herstellen. Sie werden als Heterotrophen bezeichnet. Sie können Parasiten oder Saprophyten sein.

v. Lebensmittel werden in Form von Glykogen gelagert.

vi. Man findet sowohl asexuelle als auch sexuelle Fortpflanzung; asexuelle Reproduktion ist häufiger.

vii. Die ungeschlechtliche Vermehrung erfolgt meistens durch Sporangiosporen und Conidien (Conidiosporen).

viii. Die sexuelle Fortpflanzung erfolgt mittels Antheridien und Oogonien oder Ascogonien. Bestimmte Fortpflanzungsorgane werden in einigen Ascomyceten und fast allen Basidiomyceten nicht gefunden; Die Sexualität wird durch hyphale Fusion abgeschlossen.

ix. Alle Pilze haben ihren Magen außerhalb ihres Körpers, dh sie genießen die extrazelluläre Verdauung von Nahrungsmitteln.

Anmerkung # 11. Bakterien in der Mikrobiologie:

Bakterien sind eine Gruppe von prokaryotischen Organismen oder Monera, die durch eine Peptidoglycanwand charakterisiert sind, eine verdichtete, aber nackte DNA mit angehängten embosomierten Lebensmitteln aus Glykogen und Fett. Bakterien wurden 1676 von Leeuwenhoek entdeckt.

Sie haben folgende Eigenschaften (Abb. 2.9):

ich. Grundsätzlich einzellige Form.

ii. Peptidoglycan-Zellwand.

iii. Schleimbedeckung.

iv. Prokaryotische Organisation mit nackter zirkulärer DNA, die zum Nukleoid gefaltet ist.

v. Nukleoid, das an einer Membranstruktur befestigt ist, die von einer Y-förmigen Gabel bezeichnet wird.

vi. Sap-Vakuolen fehlen. Stattdessen treten in einigen Fällen Gasvakuolen auf.

vii. Membranbedeckte Zellorganellen, einschließlich des endoplasmatischen Retikulums, fehlen.

viii. Ribosomen sind in der Natur 70er Jahre.

ix. Die binäre Spaltung ist die Art der Multiplikation.

x. Abwechslungsreiche Ernährung einschließlich photoautotropher, saprotropher, parasitärer und chemoautotropher Ernährung. Photoautotrophe Formen besitzen Bateriochlorophyll anstelle von typischem Chlorophyll.

xi. Flagellen sind, wenn vorhanden, einsträngig. Sie bestehen aus Protein namens Flagellin.

Bakterien leben in Böden, Flüssen, Nahrungsmitteln, in uns und an praktisch allen bewohnbaren (und anscheinend bewohnbaren) Orten auf der Erde. Sie können Wein, Joghurt und Gartenkompost verwenden und ohne sie könnten wir unser Essen nicht verdauen.

Der gesamte Stickstoff würde schließlich ohne sie in die Atmosphäre verloren gehen. Bakterien werden zunehmend als Forschungsinstrumente und in der Biotechnologie eingesetzt und liefern uns rekombinante DNA, Enzyme und Designerdrogen. Wir nutzen sie sogar zunehmend, um giftige Abfälle zu beseitigen.

Bakterien können Sie auch zum Atmen bringen, Ihre Zähne verrotten, Ihre Lungen verstopfen, Montezuma rächen und Sie töten, wenn Sie (oder Ihr Arzt) nicht vorsichtig sind. Sie haben zweifellos von pathogenen Escherichia coli und „fleischfressenden Bakterien“ gehört. Vielleicht haben Sie auch von einer zunehmenden Anzahl von Fällen von Antibiotika-resistenter Tuberkulose und anderen Erkrankungen bakteriellen Ursprungs gehört.

Die Mikrobiologie hat einige aufregende (vielleicht sogar unheimliche) Jahre vor sich. Das Feld umfasst die Untersuchung von Viren, Bakterien, Pilzen und Protisten, es gibt jedoch viel zu tun, nur um Bakterien zu studieren.

Bakterien sind allgegenwärtig und von großer Bedeutung für Biowissenschaftler, Ärzte, Umweltschützer, Essenszubereitungen und Braumeister, ganz zu schweigen für den Rest von uns, der irgendwann an bakteriellen Infektionen gelitten hat.

Bakterien sind die am häufigsten vorkommenden Mikroorganismen. Eine Handvoll Erde kann Hunderte und Tausende davon enthalten. Sie sind überall dort zu finden, wo organische Stoffe vorhanden sind - in Wasser, Luft, Boden, über und in den Körpern verschiedener Organismen. Sie vertragen extreme Umgebungen wie heiße Quellen, gefrorenes Wasser, Wüsten, tiefe Ozeane, saure, alkalische und salzige Bedingungen.

Schädliche Aktivitäten von Bakterien:

ich. Verderb von Lebensmitteln:

Saprotrophe Bakterien verursachen Verrottung von Gemüse, Obst, Fleisch, Brot, Milch, Käse, Butter und den Verderb von Marmeladen, Gelees und Gurken.

ii. Lebensmittelvergiftung:

Botulismus wird durch ein anaerobes Bakterium Clostridium botulinum (= C. perfringens) verursacht. Das Bakterium infiziert Konserven. Häufige Lebensmittelvergiftungen werden durch Staphylococcus aureus verursacht. Die Vergiftung wird von Durchfall und Erbrechen begleitet. Eine andere ist die Salmonellose, die im Allgemeinen beim Verzehr von kontaminiertem Fleisch entsteht. Bakterium, das diese Art der Vergiftung verursacht, ist Salmonella enteridis und S. typhimurium.

iii. Verschlechterung der inländischen Artikel:

Spirochaete cytophaga zersetzt Baumwollfasern, Leder und Holzartikel.

iv. Zerstörung von Penicillin:

Bacillus brevis zerstört Penicillin.

v. Entnitrifizierung von Böden:

Thiobacillus denitrificans und Micrococcus denitrificans wandeln Nitrate des Bodens in gasförmigen Stickstoff um.

vi. Entschwefelung von Böden:

Desulfovibrio desulfuricans wandelt Bodensulfate in H ₂ S um.

vii. Krankheiten:

Über 90% der Krankheiten bei Mensch und Tier werden durch Bakterien verursacht, über 40% der Pflanzenkrankheiten sind darauf zurückzuführen.

Hinweis Nr. 12. Virus in der Mikrobiologie:

Seit der Entwicklung lebender Zellen wurden Viren überall dort gefunden, wo Leben existiert. Der Ursprung von Viren ist nicht bekannt, da sie keine Fossilien bilden. Daher werden molekulare Techniken verwendet, um ihre Herkunft zu untersuchen. Diese Techniken beruhen auf der Verfügbarkeit von uralter viraler DNA oder RNA. Leider sind die meisten Viren, die in Laboratorien konserviert und gelagert wurden, nicht älter als 90 Jahre.

Virus ist ein Parasit bei allen Arten von Organismen. Sie infizieren Tiere, Pflanzen, Bakterien, Algen, Insekten usw. Bisher ist die genaue Natur von Viren nicht eindeutig, ob es sich um lebende oder nicht lebende Organismen handelt. Wenn wir das Leben betrachten, handelt es sich um eine komplexe Reihe von Prozessen, die durch die Wirkung von Proteinen, die von der Nukleinsäure gesteuert werden, ablaufen.

Die Nukleinsäure der lebenden Organismen ist zu jeder Zeit funktionsfähig. Außerhalb der lebenden Zelle bleiben Viren inaktiv. Daher können sie nicht als lebender Organismus bezeichnet werden. Betrachten wir die durch sie verursachten Krankheiten, wirken sie außerdem als Krankheitserreger gegen Bakterien, Pilze, Protozoen usw. Aus diesem Blickwinkel können Viren daher als außergewöhnlich einfacher lebender Organismus oder als außergewöhnlich komplexe Aggregation oder nicht lebende Chemikalien angesehen werden.

Wie kann dann ein Virus definiert werden? Sie sind besonders klein, filterbar und obligatorischer intrazellulärer Parasit, für deren Vermehrung ein lebender Wirt erforderlich ist. Lwoff (1957) stellte fest, dass "Viren infektiöses, potentiell pathogenes Nukleoprotein sind, bei dem nur ein Typ von Nukleinsäuren, die sich aus ihrem genetischen Material reproduzieren, nicht wachsen und sich teilen können und keine Enzyme enthalten".

Luna und Darntell (1968) haben definiert, dass "Viren Entitäten sind, deren gesamtes Genom ein Element der Nukleinsäure ist, die sich innerhalb der lebenden Zellen unter Verwendung der zellulären Synthesemaschinerie replizieren und die Synthese spezialisierter Elemente bewirken, die das virale Genom auf andere Zellen übertragen können". .

Bei der Definition der Mikroorganismen werden Viren nach bestimmten Merkmalen unterschieden, wie sie von Lwoff und Tournier (1962) angegeben werden:

ich. Sie sind alle potenziell ansteckend,

ii. Vorhandensein einer einzelnen Nukleinsäure

iii. Unfähigkeit, nur genetisches Material anzubauen,

iv. Vervielfältigung nur aus dem genetischen Material

v. Fehlen von Enzymen für den Energiestoffwechsel (Lipman-System),

vi. Fehlen von Ribosomen,

vii. Fehlende Informationen für die Produktion von Enzymen im Energiekreislauf

viii. Fehlen von Informationen zur Synthese von ribosomalen Proteinen,

ix. Fehlen von Informationen für die Synthese von ribosomaler RNA und löslicher tRNA.

Anmerkung # 13. Instrumentierung der Mikrobiologie:

ich. Mikroskopie:

Zoocharia Janssen (1590), ein niederländischer Brillenspezialist, verwendete eine zweite Linse, wodurch das durch die Primärlinse erzeugte Bild in der Größenordnung von 50 bis 100 X stark vergrößert wurde. Dies ist das Grundprinzip, auf dem das moderne Verbundmikroskop basiert.

1610 erfand Galileo ein "verbessertes Mikroskop". Robert Hooke (1635-1703) fertigte und verwendete in 1660 ein Verbundmikroskop und veröffentlichte ein Buch „Micrographia“. Die höchste Vergrößerung betrug 200 x, er beobachtete jedoch keine Bakterien.

Ein Zeitgenosse von Hooke, Antoni van Leeuwenhoek (1632-1723), entdeckte einzellige, unabhängig lebende Mikroorganismen, die er "Tierkapseln" nannte. Offensichtlich handelt es sich um Protozoen und Bakterien. Aufgrund dieser Leistung wurde er als "Vater der Mikrobiologie" bezeichnet. Beruflich war Leeuwenhoek ein Leinenhändler. Zu seiner Zeit fertigte er winzige, einfache, aber leistungsstarke Objektive.

Bei diesen Instrumenten handelte es sich um einfache Vergrößerungsgläser, die im Allgemeinen aus kleinen, bikonvexen, fast sphärischen Gläsern bestanden, die jedoch eine Vergrößerung von ca. 300fachen. Die Größe der untersuchten Objekte wurde durch Vergleich bestimmt.

Zu diesem Zweck benutzte er manchmal Sandkörner, Samen von Hirse oder Senf oder Blutkörperchen usw. Insgesamt stellte er 419 Linsen her, von denen einige in Gold montiert waren, die meisten jedoch in Messing. C. Huygens entwickelte zwei Linsenaugenstücke, während Abber (1840-1905) apochromatische Objektive und einen Subkondensator entwickelte.

Die Apochromaten sind diejenigen, die relativ frei von chromatischen und sphärischen Aberrationen sind. Die professionelle Verwendung des Verbundmikroskops wurde nach 1820 beobachtet. Die durch moderne Objektive und Okulare zusammen erzeugte Gesamtvergrößerung ist das Produkt von zwei Vergrößerungen. Neben der Vergrößerung ist die Auflösung jedoch die Fähigkeit, zwei benachbarte Punkte als separate zu unterscheiden.

ii . Kolorimetrie:

Die meisten biochemischen Experimente beinhalten die Messung einer Verbindung oder einer Gruppe von Verbindungen, die in einer komplexen Mischung vorliegen. Die am weitesten verbreitete Methode zur Bestimmung der Konzentration biochemischer Verbindungen ist wahrscheinlich die Kolorimetrie, bei der weißes Licht eine farbige Lösung durchläuft und einige Wellenlängen stärker absorbiert werden (Abb. 35.6).

Viele Verbindungen sind nicht gefärbt, können aber in farbige Verbindungen umgewandelt werden. Einige von ihnen sind auch nach der Umwandlung nicht gefärbt, können jedoch durch Reaktion mit geeigneten Reagenzien Licht im sichtbaren Bereich absorbieren. Diese Reaktionen sind häufig spezifisch und meistens sehr empfindlich, so dass Materialmengen im Bereich von Millimol pro Liter Konzentration gemessen werden können.

Der Hauptvorteil besteht darin, dass keine vollständige Isolierung der Verbindung erforderlich ist und die Bestandteile einer komplexen Mischung wie Blut nach einer geringen Behandlung bestimmt werden können. Wie nachstehend erläutert, ist die Farbtiefe proportional zur Konzentration der absorbierten Lichtmenge, proportional zur Intensität der Farbe und damit zur Konzentration. Es gibt zwei Gesetze, auf denen das Prinzip der Farbmetrik beruht.

ein. Lamberts Gesetz:

Wenn ein Strahl von monochromatischem Licht durch ein absorbierendes Medium fällt, nimmt seine Intensität exponentiell ab, wenn die Länge des absorbierenden Mediums zunimmt.

b. Biergesetz:

Wenn ein Strahl von monochromatischem Licht durch ein absorbierendes Medium tritt, nimmt seine Intensität exponentiell ab, wenn die Konzentration des absorbierenden Mediums zunimmt.

Diese beiden Gesetze zusammen werden als Lambert-Beer-Gesetz bezeichnet (Abb. 35.6).

Einschränkungen des Lambert-Beer-Gesetzes:

Aufgrund der Erhöhung der Konzentration der Lösung wird manchmal eine nichtlineare Auftragung erhalten. Dies kann folgende Gründe haben: (a) Licht muss verengt werden, vorzugsweise monochromatisch, (b) Wellenlänge des verwendeten Lichts sollte im Absorptionsmaximum der Lösung liegen.

Dies ergibt auch die größte Empfindlichkeit. (C) Es darf keine Ionisierung, Assoziation, Dissoziation oder Solvatation des gelösten Stoffes mit der Konzentration oder Zeit geben. (D) Die Lösung ist zu konzentriert, um eine intensive Farbe zu ergeben.

Das photoelektrische Colorimeter:

Die grundsätzlichen Anordnungen eines typischen Kolorimeters sind in Abb. 35.7 dargestellt. Wenn bei diesem Instrument ein weißes Licht von einer Wolframlampe durch einen Schlitz tritt, dann eine Kondensorlinse, um einen parallelen Strahl zu erhalten, der auf die zu untersuchende Lösung fällt, die in einer Absorptionszelle oder Küvette enthalten ist. Es besteht aus Glas, wobei die Seiten zum Strahl parallel zueinander liegen. Im Allgemeinen sind die Zellproben 1 cm² groß und halten 3 ml Flüssigkeit.

Auf die Absorptionszelle folgt ein Filter, der eine maximale Transmission der nach der Auswahl absorbierten Farbe ermöglicht. Wenn eine blaue Lösung untersucht wird, wird Rot absorbiert und ein Rotfilter ausgewählt. Die Farbe des Filters ist daher komplementär zur Farbe der untersuchten Lösung. Bei einigen Geräten befindet sich der Filter vor der Absorptionszelle.

Die Filter ergeben schmale Transmissionsbänder und nähern sich daher monochromatischem Licht an. Danach fällt das Licht auf eine Fotozelle, die einen elektrischen Strom erzeugt und direkt proportional zur Intensität des auf sie fallenden Lichts ist.

Das elektrische Signal wird durch den Verstärker stärker und das verstärkte Signal gelangt zu einem Galvanometer, das mit einer logarithmischen Skala kalibriert wird, um die Extinktionswerte direkt in diesen Systemen zu erhalten. Die Blindlösung wird zuerst in das Kolorimeter und das Galvanometer gegeben wird auf Null-Extinktion eingestellt, woraufhin die Testlösung folgt und die Extinktion direkt abgelesen wird. Jetzt ist es eine bessere Methode, den Lichtstrahl aufzuteilen, durch die Probe und die andere durch den Rohling zu passieren.

Nach diesem Abgleich zeigen die beiden Kreisläufe eine Nullablenkung am Galvanometer. Die Extinktion wird aus dem Potentiometerwert bestimmt, der die Schaltung ausbalanciert.

iii. Tracer-Technik:

Isotope werden als Tracer verwendet, um den Verlauf der Ereignisse zu verfolgen. Solche Isotope sind stabil ( ² H, ¹⁵ N, ¹⁸ O usw.) oder instabil ( ³ H, ¹⁴ C, ³² P, ³⁵ S usw.). Letztere emittiert ionisierende Strahlungen, zB α-Teilchen, β-Teilchen,, -Strahlen. Röntgenstrahlen usw. können daher leicht von Instrumenten (Geiger-Müller-Zähler usw.) detektiert werden, die die Ionisierung des Mediums erkennen können, durch das sie hindurchtreten. Ersteres benötigt Instrumente wie ein Massenspektrometer, das mit Hilfe eines starken Magnetfelds ein schweres Isotop von einem leichteren Isotop trennt.

Die α-Teilchen, die Heliumkerne sind, sind schwer und können daher keine großen Entfernungen durchdringen, sind aber stark ionisierend. Die β-Teilchen sind viel leichter und bewegen sich abhängig von ihrer Energie. Die Y-Strahlen und Röntgenstrahlen sind noch durchdringender. Die instabilen Isotope zerfallen exponentiell zu stabilen Formen, und die Zeit bis zum Halbzerfall wird als Halbwertszeit des Radioisotops bezeichnet.

Somit hat ¹³ N eine Halbwertszeit von 10, 5 min, ³² P, 13, 8 Tage, ³⁵ S, 85 Tage. ³ H, 10 Jahre und ¹⁴ C, 5688 Jahre. ³ H emittiert schwache Y-Strahlen (0, 018 Mev) und ¹⁴ C (0, 156 Mev) und ³² P, 1, 6 MeV (1 MeV = 1 Million eV) emittieren starke Strahlen. Die Strahlungsenergie, die Halbwertszeit des Isotops, die Löslichkeit und die metabolische Rolle seiner Verbindungen sind die Hauptfaktoren, die das Ausmaß der Gesundheitsgefährdung eines Radioisotops bestimmen.

Mit geeigneten Vorsichtsmaßnahmen können die Radioisotope praktisch ohne Risiko oder Gefahr gehandhabt, verarbeitet, detektiert und gemessen werden. Die Bewegung eines radioaktiven Elements in einer Verbindung kann auch durch Autoradiographie verfolgt werden.

Wenn die von einem Radioisotop emittierten energetischen Teilchen auf eine szintillierende Substanz wie Nal, ZnS, Anthracen usw. treffen, werden Photonen ausgestoßen; Diese Photonen interagieren mit den in der fotografischen Emulsion vorhandenen Silberhalogeniden und erzeugen wie in der konventionellen Fotografie schwarze Flecken. Diesem Prinzip folgt auch die Szintillationszählung.

Die Einheit der Verhältnisaktivität ist Curie oder Bequerel, benannt nach dem Entdecker. Ein Curie (Ci) entspricht 3, 7 x 10 ¹⁰ Desintegrationen pro Sekunde. Ein Bequerel (Bq) beträgt 10 ¹⁰ dps. Wenn Zählungen unter identischen Bedingungen vorgenommen werden, kann die Aktivität in kurien direkt anhand eines Standards berechnet werden.

Das Arbeiten mit Radioisotopen ist mit erheblichen Gesundheitsrisiken verbunden, sofern nicht angemessene Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden. Blutbilder müssen regelmäßig entnommen werden. Beim Umgang mit Radioisotopen sollten immer Filmabzeichen getragen werden. Auf keinen Fall dürfen radioaktive Substanzen mit Körperteilen in Kontakt kommen.

Es ist immer darauf zu achten, dass kein radioaktives Gas eingeatmet wird. Niemand sollte in einem Radio-Isotopenlabor essen, trinken oder rauchen. Man sollte mit Radioisotopen umgehen, insbesondere mit β-Emittern wie ³² P oder α-Emittern wie ⁶⁰ CO in einiger Entfernung von der Quelle. µCi-Mengen werden normalerweise in biologischen Studien verwendet und sind weniger gefährlich.

Waschen sollte niemals in einer Spüle gepoolt werden. Sie sollten in einer Haube getrocknet und in einem dafür vorgesehenen Behälter aufbewahrt werden. Der Inhalt des Behälters muss an einem sicheren Ort unterirdisch vergraben oder an das Bhabha Atomic Research Center in Bombay geschickt werden.

Hände, Schürzen, Tischplatten usw. sollten regelmäßig überwacht und gegebenenfalls dekontaminiert werden. Kopfschmerzen, Schwindel, abnorme Blutwerte usw. sind Hinweise auf Strahlenkrankheit. In solchen Fällen muss die Arbeit eingestellt und der Arzt konsultiert werden.

Vorbereitung der Proben für das Radioaktivitätsmessverfahren:

(a) Übertragen Sie 0, 1 ml der radioaktiven Substanz in Lösung auf den Planchet. Lassen Sie es sich verbreiten; fügen Sie einige Tropfen destilliertes Wasser oder Ethanol hinzu (wenn die Substanz wasser- oder alkohollöslich ist) und stellen Sie sie unter eine Heizlampe in einem Abstand, in dem kein Spritzen stattfindet.

(b) Die Planchets in Petrischalen legen, abkühlen und zählen.

Für feste Proben:

(a) Wiegen Sie das leere Planet.

(b) Übertragen Sie das feine Pulver vorsichtig mit einem Spatel auf das Planett und verteilen Sie es auf die gesamte Oberfläche. Füllen Sie die Oberfläche sanft auf, bis sie glatt erscheint.

(c) Wiegen Sie den Planchet mit dem Pulver. Ziehen Sie das Anfangsgewicht des Planchets ab. Wenn die Differenz die minimale Dicke für die Sättigung überschreitet, zählen Sie die Anzahl. Wenn nicht mehr Pulver eingebracht und die Probe erneut vorbereitet werden muss.

iv. Chromatographie:

Tswett (1903) definierte die Chromatographie als Trennverfahren für gefärbte Substanzen, heute wird sie jedoch an Gemischen aus gefärbten Substanzen einschließlich Gasen durchgeführt.

Das gemeinsame Merkmal aller Chromatographiemethoden ist die Verwendung von zwei Phasen:

(a) stationäre Phase

(b) mobile Phase.

Die Trennung der farbigen Substanz hängt von den beiden Phasen ab. Aufgrund der Beschaffenheit der stationären Phase wird die Klassifizierung nachstehend angegeben:

Wenn die stationäre Phase fest ist, wird der Prozess als Adsorption bezeichnet, während die mobile Phase flüssig ist und Partitionschromatographie genannt wird. Die mobile Phase kann entweder eine Flüssigkeit oder ein Gas sein.

Auf der Basis von stationärer und mobiler Phase gibt es vier Arten von Chromatographiesystemen:

(a) flüssig - fest (z. B. klassische Adsorptionschromatographie, DC und Ionenaustausch)

(b) Gas-Feststoff (zB Gas-Feststoff-Chromatographie)

(d) Gas-Flüssigkeit (z. B. Gas-Flüssigkeits-Chromatographie, Kapillarsäulenchromatographie)

Klassifizierung nach Methoden:

Die Klassifizierung basiert auf Phasen (fest oder flüssig), die als Adsorption und Aufteilung bezeichnet werden. Die Adsorptionsphase kann eine mobile Phase in flüssiger oder gasförmiger Form enthalten. In ähnlicher Weise hat die Trennflüssigkeitschromatographie eine flüssige mobile Phase oder eine gasförmige Form einer mobilen Phase, die als Flüssig-Flüssig-Chromatographie bzw. Gas-Flüssig-Chromatographie bezeichnet wird.

Alle chromatographischen Trennungen hängen davon ab, dass sich die zu trennenden Substanzen zwischen der mobilen Phase und den stationären Phasen in von Substanz zu Substanz unterschiedlichen Verhältnissen verteilen. Die Art und Weise, wie die Substanzen verteilt werden, wird am bequemsten unter Bezugnahme auf die Sorptionsisotherme diskutiert.

Sorptionsisotherme:

Die Menge einer bestimmten Substanz, die von der stationären Phase "sorbiert" wird, hängt von der Konzentration der mobilen Phase ab. Die Kurve, die durch Auftragen der sorbierten Menge gegen die Konzentration bei konstanter Temperatur erhalten wird, ist die "Sorptionsisotherme".

Die Form der Isotherme ist einer der wichtigsten Faktoren für das Chromatographieverhalten. Der Begriff "Sorption" umfasst die Adsorption, die sich auf die Konzentrationszunahme an der Grenzfläche zwischen der mobilen und der stationären (festen) Phase bezieht, während die Absorption das Auflösen einer Substanz aus einer mobilen Phase in die flüssige stationäre Phase ist.

v. Elektrofokussierung:

Dies ist eine neueste Technik für die Trennung oder das Protein oder Sie können es als "Elektrophorese in einem pH-Gradienten" ausdrücken. Die Proteine wandern in einem elektrischen Feld, aber wenn sie einen Punkt erreichen, an dem der pH-Wert ihrem isoionischen Punkt entspricht, wird ihre weitere Bewegung verhindert. Dies wird als Elektrofokussierung bezeichnet, da das Protein auf seinen isoionischen Punkt fokussiert wurde.