Шпаргалка для экзамена по микробиологии. Экзаменационные вопросы по курсу ветеринарной микробиологии
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Химический состав микроорганизмов. Белки - построены из аминокис остатков Белки служат осн-м компонентом, всех мембран и выполн след ф-ии: каталитич-я двигат-я, гормон-ю, запас, транспортную и защитную. Белки сост 50-80%. Различают 2 осн-х класса; протеины(простые белки), при гидролизе распадаются на аминок-ты. Протеиды - соед-я простых белков с небелковыми группами, нуклеин к-той, полисахаридами. Нуклеиновые к-ты - построены из моноиуклеоти дов. Для них хар-но содержание фосфора. азота, углерода, кислорода, водорода. Нуклеинк-ты составляют 10-30%, в виде ДНК и РНК. РНК содержится в цитоплазме в рибосомах. ДНК нах в ядерном в-ве бaк Явл-ся носителем наследственности всех организмов. Углеводы - сост-12-38%. Выполняют энергетич роль в метаболизме микробной кл. Липиды и липоиды . играют роль резервных в-в, могут быть использ. как исходные компоненты для синтеза белков, они влияют на прониц-ть кл-х мембран, фор-мир-т систему пограничных мембран. Вода –осн. часть бак кл,сост75-85%.Вода в свободном состоянии - служит дисперсионный средой для коллоидов, раст-ем для кристаллич в-в; в связанном состоянии - явл структурным раствор-м. Мин в-ва в микробных кл-х нах зольные эл-ты - мин в-ва, сост-ие от 3 до 10%. Среди них значение имеет фосфор - входит в состав многих в-в, Mg - обеспеч актив-ть ряда ферментов, Fe - нужно для процесса дьгх-я и энергетич обмена
Бактерии, как и все другие организмы, для существования и воспроизводства себе подобных нуждаются в постоянном обмене веществ с окружающей средой, а вещества, получаемые из окружающей среды, претерпевают ряд изменений внутри клетки. Все реакции, протекающие под воздействием ферментов и обеспечивающие клетку необходимыми веществами, составляют обмен веществ или метаболизм. Промежуточные или конечные вещества, образующиеся в соответствующей последовательности ферментативных реакций, называют метаболитами. Метаболизм представлен противоположными, но и взаимосвязанными процессами. Во-первых, происходит распад сложных питательных веществ на более простые, при этом выделяется большое количество энергии. Это звено метаболизма называется катаболизмом. Во-вторых, происходит превращение простых веществ в ходе реакций промежуточного обмена в более сложные низкомолекулярные соединения, из которых далее синтезируются полимерные макромолекулы. Это второе звено метаболизма называется анаболизмом и сопровождается поглощением энергии. Для осуществления процессов метаболизма питательные вещества проникают в бактериальную клетку извне через цитоплазматическую мембрану, при этом, клеточная стенка не служит препятствием для прохождения ионов и мелких молекул. Мембранные белки - пермеазы или транслоказы - обладают ферментативными свойствами и помогают осуществлять транспорт веществ в клетку. Различают три механизма транспорта, два из них обеспечивают только передачу, но не накопление веществ в клетке. Это простая или пассивная диффузия и облегченная диффузия. Простая диффузия не специфична, для нее имеет значение только величина молекул. Путем простой диффузии в клетку проникают чужеродные для нее вещества - яды, ингибиторы, лекарственные препараты. При облегченной диффузии в клетку проникают те молекулы, концентрация которых в цитоплазме ниже, чем в окружающей среде. Этот процесс осуществляется благодаря субстрат-специфической пермеазе. Затрат энергии при этом не происходит. Третий механизм питания клетки - активный транспорт. Он тоже происходит с участием субстратных белков ферментов, но при этом затрачивается энергия, а проникшие в клетку вещества накапливаются в ней. Молекулы, проникшие в клетку путем активного транспорта через мембрану, претерпевают химические превращения, например, фосфорилирование. Выход продуктов метаболизма из бактериальной клетки в окружающую среду так же осуществляется путем неконтролируемой диффузии или при участии транспортных систем - в тех случаях, когда в результате процессов брожения, неполного окисления или нарушений метаболизма вещества накапливаются в клетке в количествах, превышающих физиологическую норму. М-о относятся к голофитному типу питания, не имеют спец органов, пит в-ва проникают ч/з всю поверхность с помощью диффузии и стереохимического специфического переноса пит в-в, активно и пассивно. В норме тугор(натяжение стенки), пат – плазмолиз↓ и плазмоприз↑. Типы питания: По источ энергии – фото- и хемотрофы. По донору эл-ов – летотрофы(неорг) и органотрофы. Типы питания м-о: 1. Фотолипоафтотрофы – источник УВ солнечный свет (цианобактерии, с/з водоросли, серые и пурпурн. бакт.) 2. Фотоорганотрофы – способны перестраивать свой обмен, на свету – хемоорганогетеротрофы. 3. Хемолитоафтотрофы – обмтиют в воде, имеют Н2S, выделяют металлы из сульфидных групп, вызывают эрозию, важная роль в плодородии почв. 4. Хемоорганогетеротрофы – санитары планеты, минерализируют орг в-ва (сапрофиты)
Ферменты- это спец-ие орг-ие катализаторы белковой природы.фер-ты м.б.простыми и слож.Прос - уреаза, пепсин, трипсин, амилаза. Слож. - каталаза, дегидрогеназа, цитохромы. Принято различать экзо- и эндо фер-ты. Экзофер не связаны со струк-рой протоплазмы, растворимы в пит.среде и проходят ч\з бак. фильтры. Эндофер. прочно связаны с бак кл и действует внутрикл-но. Различ 6 классов : 1) оксидоредуктаза- катализируют ОВР,играют большую роль в процессах получения биолог. энергии. 2)трансферазы- катализируют перенос отдельных радикалов от одних соединений к др. 3)гидролаза- катализирует р-ции гидролиза белков,жиров,углеводов с участием воды 4)лиазы-катализируют отщепление от субстратов отдельных хим.гр.с образованием двойных связей 5)изомеразы-осущ-т превращение орган-х соединений в их изомеры 6)лигазы- кат-ют процессы синтеза связей за счет энергии распада АТФ. Питание микроорганизмов осуществляется благодаря наличию в клетке различных ферментов, катализирующих все жизненно необходимые реакции. Ферменты - это биологические катализаторы белковой природы. Микробная клетка, подобно клеткам высших организмов, оснащена достаточно активным ферментативным аппаратом. Ферменты микроорганизмов обладают теми же свойствами и функциями, что и ферменты высших организмов. Вещества ферментной природы обладают рядом общих особенностей: · Небольшое количество катализатора обеспечивает превращение большого количества субстрата (одна часть химозина может свернуть 12 млн. частей молока), оставаясь при этом в свободном состоянии. · Для ферментов характерна высокая специфичность действия (лактаза гидролизует только лактозу, не действуя на родственные сахара). · Ферменты, синтезируемые микробной клеткой, способны действовать, будучи выделенными из нее. В микробной клетке может находиться большое количество ферментов, благодаря чему микроорганизмы способны осуществлять одновременно ряд различных реакций. Ферменты, как и белки, могут быть простыми и сложными. Уреаза, пепсин, трипсин, амилаза – простые ферменты. Каталаза, дегидрогеназы, цитохромы – сложные. В соответствии с катализирующими реакциями все ферменты разделяют на шесть классов: · Оксидоредуктазы - катализируют реакции окисления-восстановления. · Трансферазы - катализируют реакции переноса различных групп от донора к акцептору. · Гидролазы - катализируют разрыв связей в субстратах с присоединением воды. · Лиазы - катализируют реакции разрыва связей в субстрате без присоединения воды или окисления. · Изомеразы - катализируют превращения в пределах одной молекулы (внутримолекулярные перестройки). · Лигазы ( синтетазы ) - катализируют присоединение двух молекул с использованием энергии фосфатных связей. Несмотря на малые размеры микробной клетки, распределение в ней ферментов строго упорядоченно. Ферменты энергетического обмена и транспорта питательных веществ локализованы в цитоплазматической мембране и ее производных. Ферменты белкового синтеза связаны с рибосомами. Многие ферменты не связаны с определенными структурами клетки, а находятся в цитоплазме в растворенном виде. Ферменты бактерий подразделяются на экзо- и эндоферменты . Эндоферменты функционируют только внутри клетки. Они катализируют реакции биосинтеза и энергетического обмена. Экзоферменты выделяются клеткой в среду и катализируют реакции гидролиза сложных органических соединений на более простые, доступные для ассимиляции микробной клеткой. К ним относятся гидролитические ферменты, играющие исключительно важную роль в питании микроорганизмов. Ферментативную активность бактерий и грибов широко используют в промышленности для получения органических кислот (уксусной, молочной, щавелевой, лимонной), приготовления молочных продуктов (сыр, ацидофилин, кумыс), в виноделии, пивоварении и других отраслях промышленности. Посредством микробного синтеза получают амилазы для гидролиза крахмала, протеиназы для обработки кож, пектиназы для осветления фруктовых соков. Знание ферментативных процессов, характерных для определенного вида микроорганизмов, позволяет идентифицировать возбудителей инфекционных заболеваний, выделенных из патологического материала и, следовательно, ставить точный диагноз.
Дыхание микробов представляет собой биологическое окисление различных органических соединений и некоторых минеральных веществ, в результате чего образуется энергия в виде (АТФ), часть которой используется микробной клеткой в физиологических процессах жизнедеятельности, а остальное количество выделяется в окружающую среду. Биологическое окисление протекает путем дегидрирования (отщепления водорода) от окисляемого соединения и последующего присоединения его к активному кислороду или к другому акцептору (если окисление идет в анаэробных условиях). Совокупность окислительно-восстановительных ферментных реакций, осуществляющих последовательный перенос водорода с окисляемого продукта на кислород, называют тканевым дыханием. Биологическое окисление субстрата происходит по типу прямого окисления или дегидрогенирования. · Прямое окисление осуществляется с помощью оксидаз путем непосредственного окисления вещества кислородом воздуха. Прямое окисление присуще большинству сапрофитных микроорганизмов. · Непрямое окисление представляет собой реакцию дегидрогенирования и сопровождается одновременным переносом двух электронов. В зависимости от условий, в которых протекают реакции дегидрогенирования, различают аэробное и анаэробное дегидрогенирование. Классификация микроорганизмов по типу дыхания: · Облигатные аэробы – развиваются только при свободном доступе кислорода. · Микроаэрофилы – нуждаются в незначительном количестве кислорода. · Облигатные анаэробы – развиваются без доступа кислорода. · Факультативные анаэробы – могут развиваться как при доступе кислорода так и без него.
Термин «рост» означает увеличение цитоплазматической массы отдельной клетки или группы бактерий в результате синтеза клеточного материала. Достигнув определенных размеров, клетка прекращает рост и начинает размножаться. Под размножением понимают способность микроорганизмов к самовоспроизведению, т.е. увеличению числа особей на единицу объема. Таким образом, размножение – это увеличение числа особей микробной популяции. Бактерии размножаются преимущественно простым поперечным делением (вегетативное размножение) в различных плоскостях. Процесс деления начинается с формирования поперечной перегородки, которая делит цитоплазму материнской клетки на две дочерние. В процессе деления происходит репликация ДНК, таким образом, каждая дочерняя клетка получает свою наследственную информацию от материнской клетки. У грибов различают три типа размножения: вегетативное, бесполое и половое. При вегетативном размножении происходит отделение от мицелия его частей, которые, развиваясь, образуют новую грибницу. Бесполое размножение осуществляется при помощи спор, которые созревают в специальных органах спороношения. Созревшие споры выходят в окружающую среду и, при наличии благоприятных условий, прорастают, давая начало новым гифам. Разновидностью бесполого размножения является почкование. Такой процесс характерен для дрожжевых грибов. При половом размножении спорообразованию предшествует слияние гаплоидных мужских и женских гамет. В результате возникает зигота и наступает диплоидная фаза и парным набором хромосом. Половой процесс у разных видов грибов протекает различно и имеет свои особенности. Репликация ДНК и деление клеток происходит определенной скоростью, которая зависит от вида микроорганизма, возраста культуры, состава питательной среды, температуры, наличия или отсутствия кислороды и некоторых других факторов. Так, у кишечной палочки новое поколение образуется через 15…30 минут, у нитрифицирующих бактерий – через 5…10 часов, а у микобактерий туберкулеза – через 18…24 ч. Чем оптимальнее условия, тем быстрее происходит деление микробной клетки. У той же кишечной палочки при культивировании на пептонной воде деление происходит через 33 мин, а при культивировании на мясопептонном бульоне – через 23 мин. На скорость деления большое влияние оказывает и температура окружающей среды. Так у патогенных микроорганизмов, адаптированных к температуре тела животных и человека, размножение при температуре 37…390С происходит в несколько раз быстрее, чем при температуре 18…200С. Размножение микроорганизмов происходит хотя и быстро, но не безгранично. В естественных условиях имеется много факторов, которые лимитируют рост микробной популяции. К ним относятся: истощение питательной среды, неблагоприятная температура, свет, продукты жизнедеятельности самих микроорганизмов, накапливающиеся в питательной среде. Процесс развития бактериальной популяции на несменяемой среде протекает неравномерно, но имеет свои закономерности и определенную последовательность. В этом процессе принято различать несколько фаз. Фазы развития бактериальной популяции различаются по времени и численности живых и погибающих микроорганизмов. История развития каждой отдельной популяции будет существенно различаться, неизменной остается последовательность, с которой одна фаза сменяет другую. I. Исходная фаза (стационарная, латентная, фаза покоя). Представляет собой период от момента посева бактерий на питательную среду до начала их роста. В этой фазе число бактерий не увеличивается, а может даже уменьшиться. II. Фаза задержки размножения. В этот период бактериальные клетки интенсивно растут, но слабо размножаются. Продолжительность около двух часов и зависит от ряда условий: возраста культуры, биологических особенностей микроорганизмов, полноценности питательной среды, температуры и др. III. Логарифмическая фаза. В этот период скорость размножения клеток и увеличение численности популяции максимальны. IV. Фаза отрицательного ускорения. Наступает по причине истощения питательной среды, т.е. заканчиваются специфические питательные вещества, необходимые для жизнеспособности данного вида. Скорость размножения бактерий снижается, число делящихся особей снижается, а число погибших увеличивается. V. Стационарная фаза максимума. Число новых бактерий почти равно числу отмерших, т.е. наступает равновесие между погибающими клетками и вновь образующимися. VI. Фаза ускорения гибели. Прогрессирует превосходство числа погибших клеток над вновь образующимися. VII. Фаза логарифмической гибели. Отмирание клеток происходит с постоянной скоростью. Фаза уменьшения скорости отмирания. Остающиеся в живых клетки переходят в состояние покоя
Основные принципы культив-я бактерий на пит средах Культивирование - получ-е роста бак на пит-х средах. Пит.среды по консистенции бывают: жидкие-МПБ, полужидкие- МПЖ, плотные-МПА;по происхожд-ю- животного, растит-гo и синте-тич происх-я; по назначению-обычные-(МПБ,МПЖ, МПА), дифференц-ые- для оп-ред-я видовых и родовых особ-ей (кровяной агар, среда Гисса, эндо), эллективные- для роста опред-х видов бак и подавляют рост др-х (яичные среды), среды обогащения- накопительные, в кот подавл-ся рост сопутствующих бак, специал-е- для выращ бак не размножающихся на универс-х средах (МППБ, сывороточный агар). Среда д.б стериль-нойц, оптимальная р-я среды (рН), налич. необход. пит.в-в. На плотных_пит. средах микробы обр-ют различные по форме и величине колонии, кот пред-ют собой скопление особей одного вида в рез-те размн-я. У культур выращенных на жидких пит средах обращ-т внимание на поверх-ный рост, помутнение, осадок, цвет, запах. Классификация питательных сред и способы их получения. В зависимости от видовой принадлежности микробов и целей культивирования консистенция и составы культуральных сред бывают разными и варьируют в широких пределах. Среда, отвечающая биологическим особенностям микроба и обеспечивающая его рост и размножение, называется полноценной, не имеющая какого- либо компонента, необходимого для его жизнедеятельности – дефицитной. Питательные среды классифицируют в зависимости от: химического состава и исходных компонентов; консистенции; целевого назначения. В зависимости от химического состава и исходных компонентов различают следующие типы питательных сред: - среды неопределенного химического состава (естественные или натуральные среды) – это среды, которые состоят из продуктов животного или растительного происхождения, имеющие сложный неопределенный химических состав:
На естественных средах хорошо развиваются микроорганизмы, однако эти среды малопригодны для контролируемого изучения физиологии обмена веществ микроорганизмов и диагностических исследований, поскольку они не позволяют учитывать потребности ряда компонентов среды, а с другой стороны определять вещества, образующие микроорганизмами. Естественные среды используют главным образом для поддержания культур микроорганизмов, накопления их биомассы и диагностических целей. «Полусинтетические» среды (гидролизатные), относящиеся к средам с неопределенным составом. В них, наряду с соединениями известной химической природы, входят вещества неопределенного состава. Их используют в микробиологической практике для получения витаминов, антибиотиков, аминокислот и других продуктов жизнедеятельности микроорганизмов (продукты гидролиза мяса, молока, дрожжей, крови и др. белковых веществ). Среды известного химического состава (синтетические) – в их состав включают известные химические соединения (соли, углеводы, аминокислоты, витамины и т.д.) в оптимальном количественном соотношении. Синтетические среды по составу бывают простыми или имеют относительно большой набор компонентов. Их используют, когда выращиваемую клеточную массу необходимо максимально освободить от балластных органических соединений, входящих в состав обычных сред, например при получении диагностических аллергенов или при изучении метаболических потребностей микроорганизма в том или ином конкретном химическом соединение. Кроме того, исследователи стремятся определить для каждого микроорганизма минимальные потребности в питательных веществах и, исходя из этого, создать минимальную среду, содержащую лишь необходимы для его размножения химические соединения. По консистенции питательные среды дифференцируют на плотные, полужидкие и жидкие. Жидкие питательные среды. Готовят, используя экстракты, гидролизаты, растворы исходных продуктов. Полужидкие и плотные питательные среды. Используют для учёта количества бактерий, выделения их в виде «чистой» культуры и других целей. Необходимую консистенцию среде придают добавлением различных уплотнителей - агар-агар или желатину. Агар-агар (малайское желе)- растительный коллоид, получаемый из некоторых морских водорослей. В его состав входят главным образом полисахариды с ничтожным количеством азотистых веществ. Для получения плотных сред его добавляют в количестве 1,5-2%,полужидких –0,3-0,7%. |