Главная страница
qrcode

Лекция 4 тема Физиология микроорганизмов. Включает питание, дыхания, размножение бактерий. Метаболизм


НазваниеЛекция 4 тема Физиология микроорганизмов. Включает питание, дыхания, размножение бактерий. Метаболизм
Дата07.11.2019
Размер64.5 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файла04_Fiziologia_mikroorganizmov.doc
ТипЛекция
#66435
Каталог

Лекция 4

тема: Физиология микроорганизмов.

Включает питание, дыхания, размножение бактерий.

Метаболизм.

Метаболизм микрообранизмов – совокупность всех биохимических процессов происходящих в клетке. Различают энергитичекий метаболизм 9катабализм) – реакции расщепления при которых выделяется энергия; конструктивный (анабализм) – процессы синтеза веществ из которых образуются основные структуры клетки, требует энергии. Оба типа метаболизма связаны между собой, происходят одновременно, деления на два типа условно. Для питания микроорганизмов требуется 4 главных элемента: углерод, кислород, водород, азот. Эти элементы являются основой органических веществ и составляют 95% клетки. Кроме этого требуются макроэлементы: сера, фосфор, калий,, магний, кальция и микроэлементы: натрий, железо, цинк, марганец, медь.
Аутотрофный (сомопитающийся)

Источник углерода, азота
Источник энергии
примеры
Патогенны
Аутотрофный (широко распространены)
Неорганические соединения (соли)
Окислительно-востановительные реации (хемоаутотрофы)
  • Свет (фотоаутотрофы)
    Нитрофицирующие-, азотфиксирующие-,

    серо- бактерии
    нет


    Гетеротрофы

    Сапрофиты – используют органические соед
    Паратрофы (паразиты)
    Органические соединения (глюкоза, спирты, аминокислоты)


    Органические соединения мертвых субстратов
    Органические соединения живых субстратов
    Окислительно-востановительные реации (хемоаутотрофы)
  • Свет (фотоаутотрофы)



    есть
    Ауксоторофы








    А широко распростеронены для культивирования неорганические питательные среды. Для Г среды с легко усвояемыми белками.

    Микроорганизмы неспособные синтезировать, конкретное в-во из органического соединения – ауксотрофы обитают в среде обитания конкретных факторов роста (аминокислоты, пуриновые основания, пиримидиновые основания, фосфолипиды, холестерин, витамины В, геммы) могут нуждаться в одном или нескольких факторов. Прототрофы могут сами синтезировать.

    Транспорт питательных веществ в бактериальную клетку.
    Пассивный – облегченная диффузия, в следствии разности концентрации питательных веществ, без затрата энергии. Отвечает за транспорт цитоплазматическая мембрана. Помогают ферменты, белки
  • Активный транспорт – перемещение в-в происходит ч/з цитоплазматическую мембрану, отвечают за перенос специальные белки мембраны и периплазмы. Этот путь требует энергии и у бактерий он является доминирующим.
  • Транспорт обусловленный фосфорилированием (транслокация) – используется для переноса углевода. Вначале на наружней мембране происходит транслокация группы, дальше транспортируемое в-во поступает ч/з ЦПМ и на внутренней стороне происходит отделение радикалов от субстрата. Эти превращения необратимы.
    Выделение в-в из клетки.

    В процессе жизнедеятельности бактериальная клетка выделяет многие в-ва:
    БАВ (ферменты)
  • Токсины
  • Антибиотикоподобные вещества – бактериоцили
    Они выделяются ч/з ЦПМ, содержат сигнальный пептид для прохождения, а при выходе пептид остается в мембране. Процесс выделение это не выброс шлаков, а механизм адаптации клетки к условиям внешней среды. Это определяет конкурентные свойства бактерий.

    Ферменты бактерий.

    Ферменты – специфические белковые катализаторы, которые присудствуют во всех живых клетках и за каждое превращение отвечает фермент.


    Оксидоредуктазы – катализируют о-в реакции между субстратом (НАД, НАДФ, каталаза, ДГ);
  • Трансферазы – катализирует реакции переноса химических групп и одноуглеродных остатков;
  • Гидролазы – катализируют реакции гидролиза связей (протеиназа, липаза, гликозидаза);
  • Лиазы – катализирует реакции присоединения и обрыва групп по 2-м связям (альдолаза, фумаразы, декарбоксилазы, дезаминазы);
  • Изомеразы – катализируют реакции изомеризации (топаза);
  • Лигазы – катализируют реакции синтеза.
    Синтез ферментов видоспецифичен, постоянен и поэтому набор ферментов у бактерий используется для их видовой идентификации. Ферменты которые синтезируются независимо от условий обитания клетки – конститутивные. Ферменты синтез которых зависит от определенного субстрата в среде обитания – индуцивельные.

    Получение микробных ферментов важная отрасль промышленной микробиологии, широко используется в биотехнологии. Промышленная микробиология получает: амилазы, липазы… как лекарста, питательные добавки, пектиназы – для осветления соков, рибонуклеазы, ДНК-лагазы, полимеразы – в генной инженерии для моделирования нуклеиновых кислот.

    Метаболизм.

    Азот необходим для синтеза аминокислот, белков, пуриновых, пиримидиновых нуклеотидов, для витаминов. Использование неорганического азота происходит при ассимиляции под действием нитратредуктазы Б, дессимиляции – сопровождается выделением газообразных форм азота – под действием нитратредуктазы А, восстановлением нитратов в нитриты. Появление азота служит для идентификации бактерий. Способность разлагать определенные аминокислоты тоже как идентификационные тест.

    Высоко молекулярные соединения неспособны проходит ч/з клеточную стенку поэтому утилизировать белковый азот могут бактерии которые выделяют экзоферменты протеазы они расщепляют белки до пептидаз, поэтому протеолитическая активность используется для оценки ферм активности.

    При выращивании в лабораторных условиях для источника азота используют пептоны, или препараты неполно гидролиза белка, белковые гидролизаты (продукт первичного гидролиза белка) – рыбы, мяса (сухожилия, костная мука, фасции).

    Фосфор основной его источник неорганические фосфаты, отдельные нуклеиновые кислоты.

    Сера получается из цистеина, метионина, витаминов (биотин, тионин), глютатион. Это определяет о-в потенциал клетки. Утилизируется в форме сульфатов и при этом переводит окисленную форму в восстановленную под действием сульфатредуктазы – с образованием сероводорода. Обнаружение сероводорода тоже идентификационный тест.

    Кислород включается в бактериальную клетку из молекулярного кислорода с помощью оксигеназ и опосредовано из воды, СООблигатные аэробы – способны получать энергию только путем дыхания (псевдомонады, вибрионы, бруцеллы) имеют фермент супроксиддесмутазу, каталазу
  • Облигатные анаэробы – метаболизм происходит в отсутствии свободного кислорода т.к. кислород ля них токсичен.
  • Факультативные анаэробы – растут как в присутствии свободного кислорода так и в отсутствии т.к. могут переключатся с дыхания на брожение пероксидаза
  • Аэробтолерантные – способны расти в присутствии атмосферного кислорода, но не используют его в качестве источника энергии (молочно-кислые бактерии) супреоксид десмутаза, пероксидаза
  • Микроаэрофилы (капнофилы)– нуждаются в кислороде для получения энергии в маленьких количествах, но лучше растут в присудствии высокой концентрации СОКатаболизм.

    Реализуется ч/з образование молекулы АТФ «разменной монеты», может превражатся в АДФ, АМФ. Эта неустойчивость позволяет выполнять функцию переноса химической энергии. Синтез у гетеротрофов осуществляется двумя способами:
    Окислительное фосфолирирование – дыхания при котором происходит транспорт электрона по дыхательной цепи у эукариот в митохондриях, у прокариот в ЦПМ. Перенос происходит по стандартной схеме: Субстрат → НАД → флавопротеины → железосодержащие белки→хиноны→цитохромы (а,в,с)→конечный акцептор. Окислению могут подвергаться органические субстраты идет до СОдегидрогеназы. Аэробное дыхание используется у сапрофитов, патогенные для человека имеют это дыхание (псевдомонады, холерные вибрионы).
  • Субстратное фосфолирирование – брожение
    Катаболизм углеводов.

    Способность утилизировать углеводы важный идентификационный признак. Базовый субстрат – Глюкоза она используется как при дыхании, так и при брожении. Протекает одинаково у аэробов и анаэробов. Пути превращения:
    Гликолиз – доминирует у энтеробактерии, конечное превращение идет с образованием пирувата (фермет аелаза). Затем он полностью окиляется и превращается в СОдегидрогиназы)
  • Пептофосфатный путь – не имеет специального назначения (дополнительный)
  • Кето-дезокси-6-фосфо глюканатный путь (КДФК) – только у прокариот (бактерий). Не образуется млочной муравьиной кислот.
    Катаболизм азот содержащих органических сединений.

    Происходит ч/з декарбоксилирования с образованием СО
    Катаболизм жиров.

    Происходит ч/з гидролиз кислот до глицерина и свободных кислот. Далее окисление с образованием ацетил КоА → цикл Кребса.

    Анаболизм.

    Углеродные соединения (сахара, аминогруппы) образуются в ходе синтеза продуктов окисления пирувата и ц. Кребса. Эти продукты используются для синтеза моно-, ди-, полисахоридов. Синтез происходит на рибосомах в сочетании в мРНК ДНК-азы, РНК-азы идет синтез моносахарав, жирных кислот полимеров белков лигазы, синтетазы, пептидазы.

    Взаимосзясь метаболизма и катаболизма самая прямая разграничение условное. Между ними гибкий баланс, главный метаболит пируват.

    РОСТ И РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ

    Рост- увеличение массы клеток, размножение – увеличение чила популяции клетки. Если бактерии культивируются в жидкой питательной среде то в процессе роста и размножения выделяют несколько фаз:
    Н
  • Экспотенциальная (ЛОК) – скорость деления максимальная, в эту фазу максимальная чуствительность к антифиотикам.
  • Стационарная – постоянное количество микробных клеток
  • Отмирание – гибель клеток и накопление кислых продуктов метаболизма в питательной среде

    Факторы влияющие на рост и размножение:
    Культуральная среда – должны иметь определенный pH, стерильны, содержать углерод, азот, фосфор (5:1:0,3)
  • Температура – по этому микробы мезофильные (20-400), термофилы (470), сихрофилы (0 - +10)
  • Аэрация – присутствие свободного кислорода или его отсутствие
  • Концентрация ионов Н – большинство растут при 7,2, а некотрые растут в щелочной среде 8 (холерный вибрион), а некоторые килую (лактобактери). Поддержание рН необходимо для бактерий образующих кислые продукты. Для поддержания рН добавляют бикарбонаты, фосфаты.

  • перейти в каталог файлов


    связь с админом