Общая микробиология
 Скачать 1.12 Mb.
|
15. Классификация бактерий по типам питания (аутотрофы, гетеротрофы, сапрофиты, облигатные и факультативные паразиты) и источникам энергии (фототрофы и хемотрофы). Примеры.Основной целью метаболизма бактерий является рост, т. е. координированное увеличение всех компонентов клетки. Поскольку основными компонентами бактериальной клетки являются органические соединения, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды, остов которых построен из атомов углерода, то для роста требуется постоянный приток атомов углерода. В зависимости от источника усвояемого углерода бактерии подразделяют по типам на: По типу питания микроорганизмы делятся на: По источнику УГЛЕРОДА 1)автотрофы – синтезируют все углеродсодержащие вещества из СО2;(цианобактерии) 2)гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества; Степень гетеротрофности у различных бактерий неодинакова. Среди бактерий выделяют сапрофиты (бактерии гниения и брожения), которые питаются мертвым органическим материалом и независимы от других организмов, и паразиты (от греч. parasites — нахлебник) — гетеротрофные микрорганизмы, зависимые в получении питательных веществ от макроорганизма. Среди паразитов различают облигатных и факультативных. Облигатные паразиты полностью лишены возможности жить вне клеток. К ним относятся представители родов Эшерихия ,Rickettsia, Coxiella, Chlamydia, размножающиеся только внутри клеток макрорганизма. Факультативные паразиты могут жить и без хозяина и размножаться, так же как и сапрофиты, на питательных средах invitro, т. е. вне организма (столбнячая или туберкулезная палочка, стафилоккоки), симбионты – поселяются в другом организме и помогают ему – азотобактерии, кишечная палочка. По источнику получения энергии 1)Фототрофы – живут за счёт света (цианобактерии) 2)Хемотрофы (серобактерии)- организмы, которые получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций Среди хемотрофов выделяют литотрофы(от греч. lithos — камень), способные использовать неорганические доноры электронов (Н2, NH3, H2S, Fe2+ и др.) и органотрофы,которые используют в качестве доноров электронов органические соединения. 16.Факторы роста. Ауксотрофы и прототрофы.Некоторые бактерии могут расти только в среде, дополненной определёнными компонентами, которые сами микроорганизмы синтезировать не могут. Эти компоненты известны как ростовые факторы, а подобные бактерии называют ауксотрофами. Если ауксотрофия возникает в результате мутации, то основной тип, не нуждающийся в определённом факторе роста, называют прототрофным. Основные ростовые факторы— витамины, пурины и пиримидины. Наиболее важны для бактерий водорастворимые витамины, принимающие участие в функционировании большого количества ферментов в качестве коэнзимов. Потребность бактерий в этих продуктах очень мала, то есть факторы роста не используются в качестве пластического или энергетического материала, но обеспечивают регуляцию метаболизма. Классификация факторов стимулирующих рост бактерий Факторы, стимулирующие рост бактерий, разделяют на три категории. 1)Вещества, присутствие которых обязательно для роста бактерий. Это может быть определённая аминокислота, например гистидин, для штамма Salmonellathyphimuriumhis- (гистидин-отрицательный), ауксотрофного по гистидину, либо набор витаминов (лактофлавин, тиамин, биотин, фолиеван и пантотеновая кислота) и аминокислот, без которых нельзя вырастить молочнокислыебактерии. 2)Факторы, отсутствие которых не вызывает полной остановки роста культуры. Обычно это определённые витамины, входящие в состав простетических групп ферментов и необходимые в очень малыхколичествах. Факторы, синтезируемые самими микроорганизмами и добавление которых в среду ускоряет рост, но это условие не обязательно (например, в синтетическую среду культивирования Escherichiacoli можно добавить дрожжевой автолизат для интенсификации роста, но и на простой минеральной среде с глюкозой бактерия будетрасти). 3)Пусковые факторы роста бактерии Они имеют существенное значение для начала роста культуры. Позднее клетки культуры синтезируют все необходимые для их роста продукты самостоятельно. Нужны для начальных этапов роста и развития. 17. Ферменты бактерий. Химическая природа. Экзо - и эндоферменты, их значение в метаболизме клетки. Конститутивные и индуцибельные ферменты. Примеры. Классы ферментов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и синтетазы (лигазы). В основе всех метаболических реакций в бактериальной клетке лежит деятельность ферментов, которые принадлежат к 6 клас- сам: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лигазы, лиазы, изомеразы. Ферменты, образуемые бактериальной клеткой, могут локализоваться как внутри клетки — эндоферменты, так и выделяться в окружающую среду — экзоферменты. Экзоферменты играют большую роль в обеспечении бактериальной клетки доступными для проникновения внутрь источниками углерода и энергии. Различают конститутивные и индуцибельные ферменты. К конститутивным ферментам относят ферменты, которые синтезируются клеткой непрерывно, независимо от наличия в питательной среде соответствующего субстрата. Индуцибельные (адаптивные)ферменты синтезируются бактериальной клеткой только при наличии в среде субстрата данного фермента. (Например, р-галактозидаза кишечной палочкой на среде с глюкозой практически не образуется, но ее синтез резко увеличивается при выращивании палочек на среде с лактозой или другим галак-тозидом.) Оксидоредуктазы. К классу оксидоредуктаз относят ферменты, катализирующие окислительно- восстановительные реакции, лежащие в основе биологического окисления. Систематические названия их составляют по форме «донор: акцептор оксидоредуктаза». Например, лактат: НАД+ оксидоредуктаза для лактатдегидрогеназы (ЛДГ). Различают следующие основные оксидоредуктазы: аэробные дегидрогеназы или оксидазы, катализирующие перенос протонов (электронов) непосредственно на кислород; анаэробные дегидрогеназы, ускоряющие перенос протонов (электронов) на промежуточный субстрат, но не на кислород; цитохромы, катализирующие перенос только электронов. К этому классу относят также гемсодержащие ферменты каталазу и пероксидазу, катализирующие реакции с участием перекисиводорода. Трансферазы. К классу трансфераз относят ферменты, катализирующие реакции межмолекулярного переноса различных атомов, групп атомов и радикалов. Наименование их составляется по форме «донор: транспортируемая группа – трансфераза». Различают трансферазы, катализирующие перенос одноуглеродных остатков, ацильных, гликозильных, альдегидных или кетонных, нуклеотидных Международная классификация ферментов (оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы (синтетазы)) остатков, азотистых групп, остатков фосфорной и серной кислот и др. Например: метил- и формилтрансферазы, ацетилтрансферазы, амино-трансферазы, фосфотрансферазы и др. Гидролазы. В класс гидролаз входит большая группа ферментов, катализирующих расщепление внутримолекулярных связей органических веществ при участии молекулы воды. Наименование их составляют по форме «субстрат-гидролаза». К ним относятся: зстеразы – ферменты, катализирующие реакции гидролиза и синтеза сложных эфиров; гликозидазы, ускоряющие разрыв гликозидных связей; фосфатазы и пептидгидролазы, катализирующие гидролиз фосфоангидридных и пептидных связей; ами-дазы, ускоряющие разрыв амидных связей, отличных от пептидных, и др. Лиазы. К классу лиаз относят ферменты, катализирующие разрыв связей С—О, С—С, С—N и других, а также обратимые реакции отщепления различных групп от субстратов не гидролитическим путем. Эти реакции сопровождаются образованием двойной связи или присоединением групп к месту разрыва двойной связи. Ферменты обозначают термином «субстрат-лиазы». Например, фумарат-гидратаза (систематическое название «L-малат-гидролаза») катализирует обратимое отщепление молекулы воды от яблочной кислоты с образованием фумаровой кислоты. В эту же группу входят декарбоксилазы (карбокси-лиазы), амидин-лиазы и др. Изомеразы. К классу изомераз относят ферменты, катализирующие взаимопревращения оптических и геометрических изомеров. Систематическое название их составляют с учетом типа реакции: «субстрат – цис-транс-изомераза». Если изомеризация включает внутримолекулярный перенос группы, фермент получает название «мутаза». Лигазы (синтетазы).К классу лигаз относят ферменты, катализирующие синтез органических веществ из двух исходных молекул с использованием энергии распада АТФ (или другого нуклеозидтрифосфата). |