«Микробиология, санитария и гигиена». КР по микробиологии. Контрольная работа по дисциплине Микробиология, санитария и гигиена
 Скачать 81.84 Kb.
|
|
контрольная работа по дисциплине «Микробиология, санитария и гигиена» обучающегося 1 курса, группы А, заочной формы обучения, специальности 35.02.05 Агрономия Коровникова Романа Александровича г. Симферополь 2021 г. Вариант 3 Дыхание микроорганизмов. Анаэробное и аэробное дыхание. Дыхание микроорганизмов представляет собой биологическое окисление различных органических соединений и некоторых минеральных веществ. В итоге окислиельно-восстановительных процессов и брожения образуется тепловая энергия, часть которой используется микробной клеткой, а остальное количество выделяется в окружающую среду. В настоящее время окисление определяют как процесс отнятия водорода (дегидрирование), а восстановление — его присоединения. Эти термины применяют к реакциям, связанным с переносом протонов и электронов или только электронов. При окислении вещества происходит потеря электронов, а при восстановлении — их присоединение. Считают, что перенос водорода и перенос электронов — эквивалентные процессы. Энергия, освобождаемая в процессе окислительно-восстановительных реакций, накапливается в макроэргических соединениях АДФ и АТФ (аденозиндифосфат и аденозинтрифосфат). Эти соединения имеют макроэргические связи, обладающие большим запасом биологически доступной энергии. Они локализованы в сложно устроенных структурах микробных клеток — мезосомах, или митохондриях. По типу дыхания микроорганизмы делят на аэробов, анаэробов и факультативных анаэробов. Аэробное дыхание микроорганизмов — это процесс, при котором последним акцептором водорода (протонов и электронов) является молекулярный кислород. В результате окисления главным образом сложных органических соединений образуется энергия, которая выделяется в среду или накапливается в макроэргических фосфатных связях АТФ. Различают полное и неполное окисление. Полное окисление. Основной источник энергии у микроорганизмов — углеводы. В результате расщепления глюкозы в аэробных условиях процесс окисления идет до образования диоксида углерода и воды с выделением большого количества свободной энергии: С6Н12О6 + 6О2 → 6СО2 + 6Н2О + 674 ккал. Неполное окисление.Не все аэробы доводят реакции окисления до конца. При избытке углеводов в среде образуются продукты неполного окисления, в которых заключена энергия. Конечными продуктами неполного аэробного окисления сахара могут быть органические кислоты: лимонная, яблочная, щавелевая, янтарная и другие, которые образуются плесневыми грибами. Так же осуществляется аэробное дыхание уксуснокислыми бактериями, в которых при окислении этилового спирта образуется не диоксид углерода и вода, а уксусная кислота и вода: С2Н5ОН + О2 → СН3СООН + Н2О + 116 ккал. этиловый спирт уксусная кислота Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями может идти и дальше — до появления диоксида углерода и воды, при этом освобождается большое количество энергии: С2Н5ОН + 3О2 → 2СО2 + 3Н2О + 326 ккал. этиловый спирт Анаэробное дыхание осуществляется без участия молекулярного кислорода. Различают собственно анаэробное дыхание (нитратное, сульфатное) и брожение. При анаэробном дыхании акцептором водорода являются окисленные неорганические соединения, которые легко отдают кислород и превращаются в более восстановленные формы. Нитратное дыхание — восстановление нитратов до молекулярного азота. Сульфатное дыхание — восстановление сульфатов до сероводорода. Брожение — расщепление органических углеродсодержащих соединений в анаэробных условиях. Оно характеризуется тем, что последним акцептором водорода служит молекула органического вещества с ненасыщенными связями. Вещество при этом разлагается только до промежуточных продуктов, представляющих собой сложныеорганические соединения (спирты, органические кислоты). Заключенная в них энергия не используется микробами, а образовавшаяся в небольших количествах энергия выделяется в окружающую среду. Типичными примерами анаэробного дыхания являются: - спиртовое брожение (дыхание дрожжей в анаэробных условиях): С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2 + 27 ккал; этилов. спирт - молочнокислое брожение (дыхание молочнокислых бактерий): С6Н12О6 → 2С3Н6О3 + 18 ккал; молочная кислота - маслянокислое брожение (дыхание маслянокислых бактерий): С6Н12О6 → С3Н7СООН + 2СО2 + 2Н2 + 15 ккал; масляная кислота Как видно из приведенных уравнений, при анаэробном дыхании освобождается значительно меньше энергии, чем при аэробном. Поэтому при анаэробном дыхании для того, чтобы обеспечить потребность в необходимом количестве энергии, микроорганизмам необходимо потреблять больше сахаров, чем при аэробном. Большая часть энергии, образующейся при дыхании, освобождается в окружающую среду. Это вызывает нагревание продуктов, в которых развиваются микроорганизмы. Именно так нагревается вино, в котором происходит спиртовое брожение; нагревается влажное зерно, торф, сено. Таким образом аэробные и анаэробные микроорганизмы отличаются потребностью в наличии кислорода в окружающей среде. Аэробные микроорганизмы могут функционировать только при наличии кислорода, в то время, как анаэробные в нем совсем не нуждаются. Классификация этих видов проводится на основе реакции на наличие или отсутствие кислорода. Из-за этого аэробные и анаэробные микроорганизмы по-разному выполняют свои функции в процессе клеточного дыхания. Аэробные микроорганизмы не могут существовать без кислорода. Он необходим им для роста, развития и участвует в процессах размножения. Благодаря кислороду они способны окислять моносахариды, например, глюкозу. Генерация энергии в этих микроорганизмах происходит при гликолизе. После него следует цикл Кребса и цепь переноса электронов. Среды, насыщенные кислородом – отличная питательная среда для таких микроорганизмов. Примеры аэробов – бациллы и нокардии. Аэробные микроорганизмы классифицируют по уровню необходимого для жизнедеятельности кислорода: - Облигатные аэробы или аэрофилы. В обязательном порядке нуждаются в кислороде. Они используют его для клеточного дыхания и окисления органических веществ – сахаров и жиров, из которых получают энергию. Примеры облигатных аэробных микроорганизмов - Nocardia, Mycobacterium tuberculosis и Vibrio cholerae. - Микроаэрофильные аэробы. Обладают способностью выживать при малых концентрациях кислорода (около 10 процентов). Пример – Хеликобактер пилори. Бактерии, нуждающиеся в кислороде для выживания, легко выделяются при культивировании в жидкой среде. Так для полноценной жизнедеятельности им необходим кислород, то чтобы выжить они всплывают на поверхность. Особенности анаэробов. В процессе энергетического обмена эти микроорганизмы не используют кислород. Для этого им необходимы марганец, сера, кобальт, азот, метал или железо. В процессе образования энергии анаэробные микроорганизмы подвергаются ферментации. Для выживания они используют энергию, производимую при анаэробных процессах брожения: молочной кислоты; этанола. Классификация анаэробных микроорганизмов также определяется по уровню токсичности кислорода: - Аэротолерантные. Для выживания кислород им не требуется, а его присутствие не наносит им вреда. Пример – лактобациллы. - Облигатные. Для таких микроорганизмов кислород губителен. Они живут и растут только при полном его отсутствии в среде. Пример – клостридии, метаносарцины. - Факультативные. На их развитие и жизнедеятельность не влияет наличие кислорода. Они могут жить как при его наличии, так и при отсутствии. Пример – кишечная палочка. Анаэробы не способны выживать в среде, богатой кислородом. Для облигатных разновидностей он токсичен, а вот факультативным видам он не вредит. Аэробы и анаэробы требуют различных по уровню кислорода питательных сред для выживания. Аэробным микроорганизмам кислород необходим для энергетического обмена, а анаэробные микроорганизмы его не используют. Вместо этого они используют нитраты, серу и метан. Именно поэтому ключевыми отличиями этих микроорганизмов являются типы конечных акцепторов электронов, которые используются в процессе клеточного дыхания. |