МИКРА. Физиология микробов
 Скачать 1.37 Mb.
|
|
ОРГАНОТРОФЫ (используют углерод органических соединений) Возможны два основных варианта, когда используется энергия, полученная в результате фотосинтетических реакций (цианобактериии) или в результате химических реакций – хемосинтезирующие. Полученная энергия используется для биосинтеза компонентов клетки, движения, процессов биолюминисценции, выделения тепла. Основным источником энергии для бактерий является углерод. С учетом источников энергии и углерода можно выделить следующие группы бактерий. Автотрофы(от греч. autos-сам, tгорhе-питание) способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических соединений. Они могут использовать в качестве источника углерода углекислоту и другие неорганические соединения углерода. Автотрофами являются многие почвенные бактерии (нитрифицирующие, серобактерии и др.). Гетеротрофы (от греч. hеtегоs-другой, tropheпитание) для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях. Они могут усваивать углерод из углеводов (чаще всего глюкозы), многоатомных спиртов, органических кислот, аминокислот и других , органических веществ. Гетеротрофы представляют обширную группу микроорганизмов, среди которых различают сапрофитов и пaразитов. - Сапрофиты(от греч. sapros - гнилой, phyton - растение) получают готовые органические соединения от отмерших организмов. Они играют важную роль в разложении мертвых органических остатков, например бактерии гниения и др. Паразиты (от греч. parasitos - нахлебник) живут и размножаются за счет органических веществ живой клетки растений, животных или человека. К таким микроорганизмам относятся риккетсии, вирусы и некоторые простейшие. По способу АЗОТНОГО ПИТАНИЯ БАКТЕРИИ РАЗДЕЛЯЮТ Типы питания прокариот определяются по характеру усвоения: углерода и азота. Источником других органогенов - Аминоавтотрофы – усваивают молекулярный азот (для синтеза белков и НК) (азотфиксирующиебактерии в почве, нитрофицирующие бактерии) Аминогетеротрофы– усваивают азот органических соединений (патогенныебактерии) Химический состав Бактерий  Белки 50-80 % сухого остатка бактерии Структурные и функциональные – ферменты По Химической структуре: Протеины простые Протеиды сложные белки (простой белок+ небелковый компонент) Углеводы 20-25% сухого остатка Представлены ДИ- , ПОЛИ-, МОНОСАХАРИДАМИ Основной источник углеводов – ГЛЮКОЗА (проникает в бактерию в виде глюкозо-6-фосфата) ЖИРЫ – 5% Цитоплазм мембрана Клеточная стенка При увеличении кол-ва жиров до 40%, увеличивается устойчивость бактерий к действию неблагоприятного фактора  Факторы роста. Микроорганизмы для своего роста и размножения нуждаются в особых веществах, которые сами синтезировать не могут и должны получать их в готовом виде. Эти вещества называют факторами роста, и нужны они микробным клеткам в небольших количествах. К ним относят: различные витамины (например витамин К) аминокислоты (необходимые для синтеза белка) пуриновые и пиримидиновые основания (идущие на построение нуклеиновых кислот) Многие факторы роста входят в состав различных ферментов и играют роль катализаторов в биохимических процессах. ФЕРМЕНТЫ БАКТЕРИЙ  Конститутивные ферменты- выделяются постоянно Индуцибельные- при наличии субстрата индуктора по механизму генетической активации Жакоба Мано Пресибельные – синтез, которых подавляется при избытке субстрата. Ферменты агрессии – определяют способность микроба проникать в организм и разрушать жизненно важные структуры, определение патогенности бактериальных штаммов Классификация ферментов по функциям  Транспорт питательных веществ Питательные вещества могут проникать в цитоплазму микробных клеток только в виде небольших молекул и в растворенном виде. Сложные органические вещества (белки, полисахариды и др.) предварительно подвергаются воздействию ферментов, выделяемых микробной клеткой, и после этого становятся доступными для использования. Транспорт питательных веществ в клетку и выход из нее продуктов метаболизма осуществляется в основном через цитоплазматическую мембрану.  Пассивная диффузияидет по градиенту концентрации, без затрат энергии, при взаимодействии с мембранными белками – ПОРИНАМИ (состоит из 3 субьединиц). Скорость диффузии возрастает при минимальном количестве вещества. Не обладает субстратной специфичностью и имеет низкую скорость. (Этанол, вода, мочевина) Облегченная диффузия – с помощью ферментов переносчиков – ПЕРМИАЗ (субстратсвязывающеи белки). Пермиазы состоят из 4 субьединиц, 2 из которых погружены в мембрану, а другие прикреплены с цитоплазматической стороны. Обладает субстрат специфичностью , низкой скоростью Активный транспорт – против градиента концентрации, с участием ПЕРМИАЗ и с затратой энергии. Перенос небольших ионов водорода, натрия, кальция. Транслокация -этот тип транспорта похож на активный транспорт, но переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например фосфорилируется с помощью ферментов. (Глюкоза – Глюкозо-6-фосфат- цитозоль клетки) Унипорт-транспортные белки переносят субстраты по градиенту от большей концентрации к меньшей. Метаболической энергии не требуется. ОСНОВН ПУТИ ПОСТУПЛЕНИЯ ПИТАТ ВЕЩЕСТВ В БАКТЕРИАЛЬНУЮ КЛЕТКУ 2 преграды 1. Клет стенка 2. ЦПМ Через клет стенку и гр+ и гр- бактерий есть разные пути Гр+ тейхоевые и липотейхоевые кислоты создают каналы для прохожд питат веществ до ЦПМ ГР- тейхоевые и липотейх кислоты отсутствуют, но в наружн мембране белки – ПОРИНЫ (образуют поры, через них питат вещ в переплазматическое пространство —> в нем субстратспецифические белки, которые узнают субстрат, захватывают его, проводят до ЦПМ Через ЦПМ 1. Пассивный (простая и облегченная диффузия- идут по град конц без затрат энергии) Простая- идет до тех пор, пока конц с обоих сторон от ЦПМ не уравновесится Облегченная- питат вещ переносятся с помощью ПЕРМИАЗ 2. Активный (против град конц с затратами энергии)- наиболее распространенный Питат вещ переносятся с помощью ПЕРМИАЗ в незмененном виде 3. Транслокация( как вид активного) Учавствуют ТРАНСЛОКАЗЫ которые при переносе вещества изменяют его структуру (например фосфолирируют) КАТАБОЛИЗМ    АНАБОЛИЗМ  Особенности метаболизма прокариот. Правило Рубнера  Рост и размножение бактерий Рост бактерий – увеличение размеров отдельной особи (клетки) и упорядоченное воспроизведение всех клеточных компонентов и структур, соответственно генетической программе данного вида  Ферменты выделяются из бактериальной клетки в окружающую среду, поэтому они являются экзоферментами  Окисление глюкозы в бактериальных клетках  Дыхание Биологическая роль дыхания – получение энергии (накопление энергии в пирофосфатных связях АТФ). Самая длинная цепь дыхания у аэробов. Она включает: дегидрогеназы, флавопротеины, цитохромы. Конечным акцептором водорода (Н2) при аэробном дыхании является кислород. При аэробном дыхании выделяется больше всего энергии (676 ккал), потому что происходит полное расщепление субстратов  У анаэробов дыхательная цепь короче: нет цитохромов. Конечным акцептором водорода являются неорганические вещества (нитраты, сульфаты, фумараты и т.д.). Энергии выделяется меньше. ( 166ккал)Так как дыхательная цепь короче, расщепление субстрата происходит не до конца. Разновидность анаэробного дыхания, при котором и донором, и акцептором водорода является органическое вещество, называется брожением. Дыхательная цепь самая короткая, энергии выделяется меньше всего. (30 ккал) При брожении происходит ферментное расщепление органических соединений (углеводов) в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксусное и другие виды брожения. Рост и развитие и размножение Рост бактерий – увеличение размеров отдельной особи (клетки) и упорядоченное воспроизведение всех клеточных компонентов и структур, соответственно генетической программе данного вида. Размножение – генетически детерминированная способность микробов к самовоспроизведению, в результате чего увеличивается число особей в популяции данного вида. Особенности группировки • Деление бактерий (кокков) – может происходить в нескольких разных плоскостях. Так образуются, например, сарцины, которые имеют 3D – морфологию. • Деление бактерий (палочек, извитые формы) – может происходить только в одной плоскости. • Частыми элементами являются: 1-сдвоенные формы, когда делящиеся клетки не расходятся и расположены параллельно - диплококки, диплобактерии; 2- цепочки, когда клетки расположены последовательно – стрептококки, стрептобациллы. ФОРМЫ ЦИТОКИНЕЗА У БАКТЕРИЙ Клеточный цикл или цитокинез у бактерий осуществляется путём поперечного деления клетки и бывает двух основных типов: Бактерии размножаются первичным делением/делением надвое/ цитокинезом Высокая скорость размножения Сигналом к делению клетки служит удвоение клет генома ( Участки ЦПМ, к которым прикрепляется ДНК инициируют процессы, приводящие к удвоению ДНК и новые днк также прикреп к ЦПМ; участок между молек ДНК растягивается, удаляя их друг от друга, в этом месте образуется перегородка деления (септа) Виды цитокинеза: Изоморфный- из 1 материнской клетки формируются 2 одинак по размеру дочерние клетки Гетероморфный- из матер кл образ разные по размеру дочерние кл Кривая роста- график( с критериями кол-во жив бактерий и время) , который мы можем построить из отресков , наблюдая за разными показателями фаз размножения Способы цитокенеза Формирование перегородки деления Формирование первичной перетяжки Скорость размножения бактерий велика, что обусловлено интенсивностью их обмена. У большинства бактерий каждая клетка делится в течение 15-30 мин. Холерный вибрион делится с колоссальной скоростью – каждые 30 секунд. А есть виды бактерий, которые делятся медленно, 1 раз в сутки, например микобактерии туберкулеза. Температура культивирования бактерий  Макроскопическая характеристика изолированной колонии  |