1. Анаэробное дыхание. Аноксигенная фототрофия прокариот
 Скачать 275.4 Kb.
|
|
39. Превращение соединений фосфора микроорганизмами. Фосфор входит в состав белков и липоидов.Особенно много его в ядрах клеток,головном мозгечеловека и животных. Микроорганизмы, участвующие в превращении фосфора, живут в почве, воде. Их роль сводится к двум процессам: минерализации фосфора, входящего в состав органических веществ, и превращению фосфорнокислых солей из слаборастворимых в хорошо растворимые. Минерализацию фосфора вызывают гнилостные бактерии, в частности Вас. megatherium. Образующаяся при этом фосфорная кислота связывается со щелочами почвы и превращается в слаборастворимые соли кальция, железа, магния и, следовательно, малодоступные для растений. В дальнейшем под действием почвенных кислотообразующих бактерий, особенно нитрифицирующих, эти соли превращаются в растворимые соединения фосфорной кислоты, доступные для растений. В минерализации органических фосфатов (фитина, фосфолипидов, нуклеопротеидов и т. д.) участвуют бактерии родов Pseudomonas, Bacillus; семейства Actinomycetaceae и грибы рода Penicillium и др. Особенно большое количество органических фосфатов накапливается при внесении в почву фосфорных удобрений или при достаточном обеспечении почвы усвояемым фосфором. Тогда происходит так называемая биологическая иммобилизация фосфора: усвояемый фосфор используется микроорганизмами и включается в органические соединения микробной клетки. Установлено, что 8—10% фосфора, внесенного с удобрениями, подвергается иммобилизации. Большие количества фосфора входят в состав почвенных минералов и недоступны или слабо доступны для растений. Многие микроорганизмы способны переводить такие соединения в растворимые формы. К ним относятся бактерии рода Bacillus (В. megaterium), грибы родов Penicillium, Aspergillus и др. Некоторые микроорганизмы косвенно помогают этому процессу, выделяя кислоты, которые превращают фосфаты в растворимые формы. В процессе жизнедеятельности нитрифицирующих бактерий выделяется азотная кислота, а серобактерий — серная. Эти кислоты способствуют растворению нерастворимых фосфорных соединений в почве. Фосфорные бактерии играют важную роль в обеспечении растений усвояемым фосфором. 40. Размножение у прокариот. Большинство бактерий размножаются путем бинарного поперечного изоморфного деления. Клетки основной массы бактерий делятся в одной плоскости. Некоторые бактерии размножаются почкованием (Pseudomonas). У бактерий известны и более сложные способы размножения: нитчатые цианобактерии некоторых родов размножаются с помощью специальных репродуктивных одиночных подвижных клеток, которые образуются в результате многократного деления концевых клеток нити. Актиномицеты размножаются главным образом подвижными или неподвижными спорами (конидиями). Существует немало бактерий, которые могут размножаться несколькими способами. Размножаются прокариоты чаще всего простым делением клетки. Реже встречается почкование, когда отшнуровывающаяся молодая клетка много мельче материнской. Разделившиеся клетки часто остаются вместе, образуя нити, а иногда и более сложные структуры. В благоприятных условиях прокариоты растут очень быстро, по геометрической прогрессии. Захватив все ресурсы, популяция останавливает рост. Далее численность их может снижаться из-за отравления продуктами своего же обмена. В проточной среде скорость роста постоянна и зависит от температуры и количества пищи. Поэтому, в профильтрованной через почву ключевой воде бактерий нет - они не успевают размножаться до того, как их выносит за пределы источника. В неблагоприятных условиях некоторые бактерии образуют споры - покоящиеся стадии, покрытые плотной оболочкой. В виде спор они выносят высокую температуру, порой даже выше 1000С и остаются жизнеспособными многие годы. Наоборот, растущие, делящиеся клетки большинства прокариот погибают уже при 800С. Есть, однако, и любители высокой температуры - термофилы, живущие в горячих источниках. 41. Разнообразие типов питания у прокариот.Номенклатура терминов,используемых дляобозначения типов питания микроорганизмов по источнику углерода, энергии, окисляемому субстрату. Типы питания.В соответствии с принятой сейчас классификацией микроорганизмов по типу питанияразделяют на ряд групп в зависимости от источников энергии и источника углерода. По использованию различных источников энергии микроорганизмы делятся на фототрофы, потребляющие солнечный свет, и хемотрофы, энергетическим материалом для которых служат разнообразные органические и неорганические вещества. В зависимости от того, в какой форме микроорганизмы получают из окружающей среды углерод, их подразделяют на две группы: автотрофные микроорганизмы («сами себя питающие»), использующие в качестве единственного источника углерода углекислоту, из которой они могут синтезировать необходимые углеродсодержащие соединения, и гетеротрофные микроорганизмы («питающиеся за счет других»), получающие углерод в виде довольно сложных восстановленных органических соединений. Следовательно, по способу получения энергии и углерода микроорганизмы могут быть разделены на фотоавтотрофов, фотогетеротрофов, хемоавтотрофов и хемогетеротрофов. Каждая из этих групп микроорганизмов, в свою очередь, подразделяется в зависимости от природы окисляемого субстрата, называемого донором электронов (—Н-донором), используемого в обмене веществ, на о р г а н о т р о ф ы, потребляющие как энергетический источник органические вещества, и литотрофы (от греч. литое — камень), получающие энергию за счет окисления неорганических веществ. Поэтому в зависимости от используемого микроорганизмами источника энергии и донора электронов следует различать фотоорганотрофы, фотолитотрофы, хемоорганотрофы и хемолитотрофы. Таким образом, выделяют восемь возможных типов питания (табл. 2). 
Пурпурные несерные бактерии (сем. Rhodospirillaceae) содержат бактериохлорофиллы а и b, а также различные каротиноиды. Они не способны окислять сероводород (Н 2S), накапливать серу и выделять ее во внешнюю среду. 1. Хемолитоавтотрофия — тип питания, характерный для микроорганизмов, получающих энергию при окислении неорганических соединений, таких как Н2, NH4+,NO2-, Fe2+, H 2S, S°, SO32-, S2О32-, СО и др. Этот процесс называется хемосинтезом. Углерод для синтеза всех компонентов клеток хемолитоавтотрофы получают из углекислоты. 2. Хемоорганогетеротрофия — тип питания, характерный для микроорганизмов, получающих необходимую энергию и углерод из органических соединений. Сюда относятся многие аэробные и анаэробные микроорганизмы, обитающие в почвах и других субстратах. Среди хемоорганогетеротрофов выделяют сапрофитов, живущих за счет мертвых органических материалов, и паразитов, растущих и развивающихся в тканях живых организмов. В последнем случае имеются в виду паратрофия и паратрофы, облигатные внутриклеточные паразиты, которые вне клетки хозяина не растут (риккетсии и др.). 42. .Разрушение клеточных стенок.Протопласты,сферопласты иL-формы бактерий. Бактерии с особенностями строения клеточных стенок (микоплазмы, планктомицеты, хламидии). Клеточная стенка – упругое ригидное образование толщиной 150–200 ангстрем. Выполняет следующие функции:
Клеточная стенка при обычных способах окраски не видна, но если клетку поместить в гипертонический раствор (при опыте плазмолиза), то она становится видимой. Клеточная стенка вплотную примыкает к цитоплазматической мембране у грамположительных бактерий, у грамотрицательных бактерий клеточная стенка отделена от цитоплазматической мембраны периплазматическим пространством. Клеточная стенка имеет два слоя:
В зависимости от содержания муреина в клеточной стенке различают грамположительные и грамотрицательные бактерии (по отношению к окраске по Грамму).
К клеточной стенке прилегает цитоплазматическая мембрана. Она обладает избирательной проницаемостью, принимает участие в транспорте питательных веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором рибосом. Имеет обычное строение: два слоя фосфолипидов (25–40 %) и белки. По функции мембранные белки разделяют на: 1) структурные; 2) пермиазы – белки транспортных систем; 3) энзимы – ферменты. Липидный состав мембран непостоянен. Он может меняться в зависимости от условий культивирования и возраста культуры. Разные виды бактерий отличаются друг от друга по липидному составу своих мембран. Кроме того, существуют L-формыбактерий, которые, в отличие от протопластов и сферопластов, способны кразмножению, являясь вполне полноценными микробными клетками данного вида бактерий. L-формы разных видов бактерий морфологически неразличимы. Независимо от формы исходной клетки (кокки, палочки, вибрионы) они представляют собой сферические образования разных размеров. Имеются L-формы: • стабильные— не реверсирующие в исходный морфотип; • нестабильные— реверсирующие в исходный при устранении причины, вызвавшей их образование. В процессе реверсиивосстанавливается способность бактерий синтезировать пептидогликан муреин клеточной стенки. L-формы различных бактерий играют существенную роль в патогенезе многих хронических и рецидивирующих инфекционных заболеваний: бруцеллеза, туберкулеза, сифилиса, хронической гонореи и т. д. 43. .Распространение микроорганизмов.Общая характеристика и значение микрофлоры РАСПРОСТРАНЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ В ПРИРОДЕ Микроорганизмы широко распространены в окружающей среде — воздухе, воде, почве. Они принимают участие во многих важных процессах, происходящих в биосфере: круговорот веществ, в том числе усвоение азота из воздуха, процесс утилизации органических отходов жизнедеятельности всех макроорганизмов (растений, животных, людей) и др. Микрофлора воздуха Состав микрофлоры воздуха разнообразен и значительно изменяется в зависимости от условий. Микроорганизмы в воздухе могут находиться только временно, так как в нем отсутствует необходимая питательная среда. Загрязнение воздуха микробами происходит из почвы, от животных, людей и растений. В воздухе могут находиться споры бактерий, грибов, дрожжи, различные микрококки и др. Воздух верхних слоев атмосферы, а также горный и морской воздух содержит очень мало микроорганизмов. В населенных местах их значительно больше, особенно в летнее время. Количество микроорганизмов в жилых помещениях зависит от их санитарно-гигиенического состояния, воздух считается чистым при содержании в 1 м3 не более 1500 бактерий и 16 стрептококков. Наиболее загрязняется воздух в помещениях при скоплении людей и плохой работе вентиляции. Воздух может служить фактором передачи респираторных вирусных заболеваний (ОРВИ), гриппа, туберкулеза, дифтерии, стафилококковой инфекции и др. Патогенные микроорганизмы выделяются больными людьми или бактерионосителями при кашле, чихании и т. п.
Микрофлора воды
жить и развиваться в воде. В 1 мл (см3) воды поверхностных источников может находиться до миллиона микробов. В артезианской воде микробов очень мало. Поверхностные воды рек, озер, водохранилищ загрязняются сточными водами населенных пунктов, промышленных предприятий и животноводческих ферм. Микробное загрязнение воды возрастает также после обильных дождей и весеннего половодья. Проточные водоемы (реки, каналы) обладают способностью к самоочищению, количество микробов ниже места загрязнения реки может существенно не изменяться, а через некоторое время чистота воды в реке восстанавливается. Вода служит фактором передачи кишечных инфекций (дизентерии, холеры, брюшного тифа и др.), возбудители которых попадают в нее со сточными водами. Многие патогенные микроорганизмы (холерный вибрион, возбудитель туберкулеза и др.) могут сохраняться в воде до нескольких месяцев. На предприятиях питания должна использоваться вода только питьевого качества, прошедшая очистку и обезвреживание. Микрофлора почвы Почва — естественная среда микроорганизмов, принимающих участие в круговороте веществ в природе. Микробы из почвы попадают в воздух и воду. В 1 г почвы находится несколько миллиардов самых разнообразных микроорганизмов: гнилостные аэробные и анаэробные бактерии, азотфиксирующие, нитрофицирующие и другие бактерии, актиномицеты, грибы, простейшие. Особенно длительно в почве находятся споры бактерий и грибов. Наибольшее количество микробов содержится на глубине 5-10 см. Почвенные микроорганизмы осуществляют процесс минерализации органических отходов с образованием гумуса, обеспечивающего плодородие почвы. Болезнетворные микроорганизмы попадают в почву с выделениями больных людей и животных, с отбросами, с трупами крыс и других животных. Возбудители кишечных инфекций могут находиться в почве от нескольких дней до месяца, иногда дольше. Споры сибирской язвы, ботулизма, столбняка и газовой гангрены могут сохраняться в почве десятки лет. Загрязнение продуктов болезнетворными микробами из почвы представляет большую опасность заболевания людей. Микрофлора тела человека Микробы проникают в организм человека из воздуха, воды, пищи или от других людей через так называемые «входные ворота инфекции» — ротовую полость, поврежденную кожу или слизистые оболочки. Некоторые из них обитают в организме человека, не нанося ему вреда, а другие необходимы человеку для нормальной жизнедеятельности. Так, например, микрофлора толстого кишечника участвует в переваривании пищевых волокон, синтезирует некоторые витамины группы В, способствует защите организма от патогенных микробов. Микрофлора кишечника состоит из кишечных палочек, бифидумбактерий и многих других микроорганизмов. При нарушении состава микрофлоры развивается дисбактериоз, в кишечнике поселяются условно патогенные микроорганизмы и даже возбудители кишечных инфекций, поэтому работники предприятий питания сдают анализ на бактерионосительство. В ротовой полости микробов особенно много в так называемом «зубном налете», там могут обитать микрококки, стрептококки, стафилококки, дрожжи и др. Источником заражения продуктов золотистым стафилококком могут быть воспаленные миндалины или десна, кариозные зубы и другие воспалительные процессы в ротовой полости и горле. При поступлении на работу в кондитерский цех будущий работник должен проходить предварительный осмотр у отоларинголога и стоматолога, сдавать мазок из горла на носительство золотистого стафилококка. Руки человека наиболее подвержены загрязнению микробами. Загрязнение происходит при контакте с почвой, растениями, животными, предметами, продуктами питания или другими людьми. На руках кроме широко распространенных сапрофитных бактерий обнаруживаются возбудители самых разных болезней человека — дизентерийная и туберкулезная палочки, сальмонеллы, патогенные стафилококки и стрептококки, протей и др. |