Срс. срс1систематикараст. Доклад на тему "Питание бактерий"

Название	Доклад на тему "Питание бактерий"
Дата	15.03.2021
Размер	28.07 Kb.
Формат файла
Имя файла	срс1систематикараст.docx
Тип	Доклад #185036

Южно-Казахстанский Университет Мирас

СРС

доклад на тему "Питание бактерий".

По дисциплине систематика растений

Выполнила: Курбанова Линара

Группа:ХБ-911Р-1

Питание бактерий – процесс поглощения и усвоения бактериальной клеткой пластического материала и энергии в результате преобразовательных реакций^[4].

Питание является неотъемлемой функцией каждого живого организма. В процессе питания организм получает вещества, идущие на синтез клеточных структур и служащие источником энергии для всех процессов жизнедеятельности. Для питания микроорганизмов необходимы те же элементы, что и для животных и растений. Первоочередные элементы питания – углерод, азот, кислород, водород, являющиеся основой всех органических веществ, которые входят в состав живой клетки как прокариоритеческихтак и эукариоэтическихорганизмов^[5].

Типы питания бактерий чрезвычайно разнообразны. Различаются они в зависимости от способа поступления питательных веществ бактериальной клетки, источников углерода и азота, способа получения энергии, природы доноров электронов.

Способы поступления питательных веществ

По способам поступления питательных веществ бактерии подразделяются на:

голофиты (греч. holos – полноценный и греч. phyticos – относящийся к растениям)– бактерии неспособные выделять в окружающую среду ферменты, расщепляющие субстраты, потребляют вещества только в растворенном, молекулярном виде;
голозои (греч. holos – полноценный и греч. zoikos – относящийся к животным) – бактерии, обладающие комплексом ферментов, обеспечивающие внешнее питание – расщепление субстратов до молекул вне бактериальной клетки, после чего молекулы питательных веществ транспортируются внутрь бактерии^.

Источники углерода

По источникам углерода различают:

автотрофы (греч. autos– сам, trophe – пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (CO₂), из которого осуществляют синтез всех углеродосодержащих веществ;
гетеротрофы(греч.geteros– другой, trophe– пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода различные органические вещества в молекулярной форме (многоатомные спирты, углеводы, жирные кислоты, аминокислоты). Наибольшая степень гетеротрофности отмечается у прокариот, живущих только внутри других живых клеток, в частности хламидий и риккетсий^.

Источники энергии

В зависимости от используемых источников энергии бактерии подразделяют на два типа:

фототрофы – бактерии способные использовать солнечную энергию;
хемотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях^.

Большинство бактерий относится к группе гетеротрофов, организмов, использующих в качестве источника углерода и энергии готовые органические вещества.

Гетеротрофные бактерии — это обширная группа микроорганизмов, различающихся по способу питания.Сапротрофные бактерии потребляют органические вещества мертвого или разлагающегося органического материала, вызывая процессы гниения и брожения. Симбионты-бактерии, живущие в симбиозе с другими организмами. Бактерии — паразиты питаются за счет живых организмов. При этом они, как правило, наносят существенный вред организму — хозяину или непосредственно разрушая его клетки, или выделяя токсины — ядовитые продукты жизнедеятельности. К этой группе бактерий относятся микроорганизмы, способные вызывать заболевания животных и растений, а относительно недавно были обнаружены бактерии, паразитирующие на других бактериях. Туберкулез, сибирская язва, пневмония, ангина, скарлатина, тиф, холера, чума и другие тяжелые человеческие заболевания вызываются патогенны- еми микроорганизмами.

Выдающийся Российский ученый С. Н. Виноградский, основоположник науки о бактериях, так говорил об этих организмах: «Функции микробов в природе специализированы — для каждой работы есть свой специалист, приспособивший к ней весь химизм своего существования. Микробы всегда оказываются там, где они нужны, обеспечивая неизбежность любого другого процесса в любой точке Земного шара»^[1].

Все современные бактерии разделяются на две группы: эубактерии (настоящие бактерии) и архебактерии (древние бактерии).

Настоящие бактерии (Eubacteria) — это одноклеточные или колониальные прокариотические организмы, имеющие, как правило, небольшие размеры (от 0,2 до 5 мкм) и только отдельные виды достигают 30 мкм. Форма бактерий также чрезвычайно разнообразна. Выделяют палочковидные бактерии — их называют бациллы, сферические — кокки, спиралевидные — спириллы, бактерии, имеющие изогнутую форму в виде запятой, - вибрионы, (рис. 2.1). Некоторые бактерии могут образовывать нити, напоминающие гифы грибов, поэтому их называют микобактерии (например, Micobacterium tuberculosis, вызывающая туберкулез).

Несмотря на то, что среди бактерий есть как автотрофы, так и гетеротрофы, однако гетеротрофных бактерий существенно больше.

Одними из представителей автотрофных бактерий являются цианобактерии. Их еще называют сине-зелеными водорослями. Однако это всё же бактерии, а не растения, так как их клетки не имеют ядер. А водорослями их называют из-за того, что они образуют органические вещества из неорганических как растения, то есть с помощью процесса фотосинтеза. В процессе фотосинтеза образуется не только органическое вещество, но и выделяется кислород. Когда на Земле только появилась жизнь, в атмосфере кислорода почти не было. По этой причине дыхание у организмов было бескислородное. Оно не эффективно. И это тормозило развитие жизни. Появление фотосинтеза у цианобактерий и выделение ими кислорода способствовало тому, что в атмосфере начал накапливаться кислород. В дальнейшем появилось эффективное кислородное дыхание, и эволюция жизни на Земле ускорилась

Кроме фотосинтеза у бактерий существует другой способ автотрофного питания — это хемосинтез. Разница между ними заключается в том, что при фотосинтезе органические вещества синтезируются за счет энергии света, а при хемосинтезе — за счет энергии, которая выделяется при окислении неорганических веществ. Например, железобактерии окисляют железо. Выделяющаяся при этом энергия идет на синтез органического вещества из неорганических.

Бактерии, которые питаются гетеротрофно, также бывают разными. Можно выделить бактерий-сапрофитов, бактерий-паразитов и бактерий-симбионтов.

Сапрофиты питаются за счет отмерших частей растений, погибших организмов. Они не наносят вред живым организмам. Наоборот, они приносят пользу природе, разлагая органические вещества до неорганических, которые становятся доступны растениям. Другими словами, бактерии-сапрофиты принимают активное участие в круговороте веществ в природе, что является важным для существования жизни на Земле.

Паразиты питаются за счет живых организмов и наносят им вред. Именно бактерии-паразиты приводят к многим болезням животных (в том числе человека) и растений. Они могут наносить серьезный вред сельскому хозяйству.

Симбионты сожительствуют с живыми организмами, и это сожительство приносит пользу как бактерии, так и организму-хозяину. Примерами бактерий-симбионтов являются клубеньковые бактерии, которые живут в корнях у бобовых растений. Эти бактерии могут связывать азот из атмосферы в органические вещества и «делятся» ими с растением. Бобовое растение же дает бактериям питательные вещества. Также другие бактерии-симбионты живут в кишечнике многих животных и помогают им переваривать пищу.

По источникам энергии микроорганизмы делят на:

1) фототрофы (способны использовать солнечную энергию);

2) хемотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций);

3) хемолитотрофы (используют неорганические соединения);

4) хемоорганотрофы (используют органические вещества).

Факторами роста бактерий являются витамины, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, присутствие которых ускоряет рост.

Среди бактерий выделяют:

1) прототрофы (способны сами синтезировать необходимые вещества из низкоорганизованных);

2) ауксотрофы (являются мутантами прототрофов, потерявшими гены; ответственны за синтез некоторых веществ – витаминов, аминокислот, поэтому нуждаются в этих веществах в готовом виде).

Микроорганизмы ассимилируют питательные вещества в виде небольших молекул, поэтому белки, полисахариды и другие биополимеры могут служить источниками питания только после расщепления их экзоферментами до более простых соединений.

Метаболиты и ионы поступают в микробную клетку различными путями.

Пути поступления метаболитов и ионов в микробную клетку.

1. Пассивный транспорт (без энергетических затрат):

1) простая диффузия;

2) облегченная диффузия (по градиенту концентрации, с помощью белков-переносчиков).

2. Активный транспорт (с затратой энергии, против градиента концентрации; при этом происходит взаимодействие субстрата с белком-переносчиком на поверхности цитоплазматической мембраны).

Встречаются модифицированные варианты активного транспорта – перенос химических групп. В роли белков-переносчиков выступают фосфорилированные ферменты, поэтому субстрат переносится в фосфорилированной форме. Такой перенос химической группы называется транслокацией.

Типы питания бактерий Все организмы в зависимости от их источника углерода подразделяются на автотрофов (используют неорганический источник углерода - углекислый газ) и гетеротрофов (используют в качестве источника углерода готовые органические вещества). Самыми простыми для усвоения бактериями формами углерода являются аминокислоты, липиды, многоатомные спирты и углеводы.
Фотоавтотрофы Хемоавтотрофы Фотоавтотрофы Фотоавтотрофы характеризуются тем, что усваивают неорганический углерод в виде углекислого газа. В качестве источника энергии при этом используется ультрафиолетовый свет.

Фотоавтотрфы среди бактерий используют два основных вида фотосинтеза. Большинство использует только одну фотосистему, что не сопровождается фотолизом воды и, как следствие, выработкой кислорода. Хемоавтотрофы Хемоавтотрофы характеризуются тем, что усваивают неорганический углерод при помощи энергии, выделяющейся при разрушении химических связей, которая вырабатывается при взаимодействии с неорганическими соединениями. Хемоавтотрофы подразделяются на литрофов и органотрофов в зависимости от источника электронов в реакциях обмена веществ. Среди литотрофов есть бактерии перерабатывающие Н2, NH3, H2S, Fe2+. Среди гетеротрофов также выделяются несколько типов: Сапрофиты (используют в качестве источника углерода мертвые органические материалы и не зависят от других организмов) Паразиты – (получают питательные вещества от макроорганизма-хозяина).

Культивирование бактерий Особенности питания бактерий играют первоочередную роль для создания условий выращивания бактерий в медицинских целях. Для размножения бактерий в искуственных условиях создано множество питательных сред. Для эффективного разведения микроорганизмов искусственные питательные среды должны отвечать ряду требований: Обязательно содержание воды Содержание органического источника углерода и энергии (для выращивания гетеротрофов) Содержание источников азота, серы, фосфатов и другие минеральные веществ Поддержание рН среды, подходящей для данного вида организмов Поддержание определенной концентрации осмотически активных веществ Питательные среды не должны содержать микроорганизмы или их фрагменты Типы питательных сред По консистенции искусственные питательные среды делятся на: Жидкие Полужидкие Плотные .

Плотность питательных сред определяется концентрацией агара. Агар – полисахарид, получаемый из красных водорослей. Агар является основой большого количества различных питательных сред. В зависимости от состава и цели применения искуссвтенных питательных сред, выделяются: Простые (Простые питательные среды чаще всего однокомпонентные, например, пептонная вода, бульон, мясопептонный агар) Сложные (изготавливаются на основе простых сред, к таким средам относят, например, сахарный бульон, кровяной агар) Элективные (среды, на которых избирательно растет определенный микроб) Среды обогащения (способствуют росту определенного микроорганизма, замедляя рост других) Дифференциально-диагностические (служат для изучения ферментативной активности бактерий, обычно содержат индикатор превращения субстрата) Комбинированные среды (сочетают свойства элективной и дифференциально-диагностической среды).

Заключение:

По типу питания микроорганизмы подразделяют на:

Автотрофы (autos – сам; trophe – пища) – микроорганизмы, использующие в качестве источника питания углерод неорганических соединений. Они в свою очередь подразделяются на:

фотоавтортрофы – получают энергию при фотосинтезе;
хемоавтотрофы - энергию получают при хемосинтезе (окисление NH₄⁺; O^2-; S; Fe²⁺);

Гетеротрофы (heteros – другой) – микроорганизмы для синтеза своего тела требуют готовые органические вещества;
Паратрофы (паразиты) – нуждаются в живом белке, то есть питаются органическим веществом, входящим в состав живого организма.

Питание бактерий

Бактерия не имеет специальных органов пищеварения. Все необходимые вещества попадают в клетку путём осмотического всасывания через мельчайшие поры клеточной оболочки. Микробная клетка в момент акта питания выделяет в среду биологические катализаторы – ферменты, которые растворяют питательные вещества до состояния, позволяющего им пройти через клеточную оболочку. Поступившие в клетку питательные вещества используются для синтеза белков, жиров и углеводов. Часть их идёт на рост клетки, другая расходуется в процессе дыхания. Вещества, которые не могут быть использованы клеткой, переводятся в растворимое состояние и выбрасываются через поры клетки в среду.