Пожалуйста, войдите или зарегистрируйтесь.

Сообщество студентов Кировской ГМА

Июнь 27, 2017, 22:07:41

Автор Тема: Физиология бактерий Занятие №8  (Прочитано 25682 раз)

Оффлайн Lux

  • Administrator
  • Super Star
  • *****
  • Сообщений: 1942
  • Карма: +3/-1
  • Пол: Мужской
  • «Мы русские, мы всё одолеем» - А.Суворов
    • http://vkontakte.ru/club21407095
    • Сообщество студентов Кировской ГМА
  • Курс: ^|^|^

Физиология бактерий. Метаболизм бактерий. Питание микроорганизмов. Ферменты бактерий.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БАКТЕРИЙ
 
 По  химическому составу микроорганизмы мало отличаются от других живых клеток.
 
  • Вода составляет 75-85% , в ней растворены  химические вещества.
  • Сухое вещество 15-25%, в состав входят  органические и минеральные соединения
  ПИТАНИЕ, ДЫХАНИЕ,  РОСТ И РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ
 
 Питание бактерий
 Поступление в бактериальную клетку питательных веществ осуществляется несколькими способами и зависит от  концентрации веществ, величины молекул, рН среды, проницаемости мембран и др.       
 По типу  питания микроорганизмы делятся на:
 
  • автотрофы – синтезируют все  углеродсодержащие вещества из СО2;
  • гетеротрофы – в качестве источника  углерода используют органические вещества;
  • сапрофиты – питаются органическими  веществами отмерших организмов;
  • паразиты – живу за счет органических  веществ живой клетки.
  Дыхание бактерий
 Дыхание, или биологическое окисление основано на  окислительно-восстановительных реакциях,  идущих с образованием молекулы  АТФ.
 По отношению к  молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы:
 
  • облигатные аэробы – могут расти  только при наличии кислорода;
  • облигатные анаэробы – растут на  среде без кислорода, который для них токсичен;
  • факультативные анаэробы – могут  расти как при кислороде, так и без него.
  Рост и размножение бактерий
 Большинство  прокариот размножаются бинарным делением пополам, реже почкованием и фрагментацией.
 
Рис. 13. Клетка делится пополам (фото слева - вначале внутреннее содержимое клетки делится пополам, затем образуется поперечная мембранная перегородка, синтезируется клеточная стенка, завершающая деление). Делящиеся клетки (фото справа).

 Бактерии, как  правило, характеризуются высокой скоростью размножения.  Время деления  клетки  у различных бактерий колеблется довольно в  широких пределах: от 20 минут у кишечной палочки до 14 часов у   микобактерий туберкулеза.

 На  плотных питательных средах бактерии образуют скопления клеток, называемые колониями.

Рис. 14. Колонии кишечной палочки на плотной питательной среде в чашке Петри.
 На  жидких средах рост бактерий характеризуется образованием пленки на поверхности,  равномерного помутнения либо осадка.
 
 ФЕРМЕНТЫ БАКТЕРИЙ
 
 Важную  роль в обмене веществ микроорганизмов играют ферменты.
 Различают:
 
  • эндоферменты – локализуются в  цитоплазме клеток;
  • экзоферменты – выделяются в  окружающую среду.
  Ферменты агрессии разрушают ткань и клетки, обусловливая широкое распространение микробов и их  токсинов в инфицированной ткани.

 Биохимические свойства бактерий определяются составом ферментов:
 
  • сахаролитические –расщепление углеводов;
  • протеолитические – расщепление белков,
  • липолитические – расщепление жиров,
  и являются важным  диагностиче6ским признаком при идентификации микроорганизов.
 Для многих  патогенных микроорганизмов оптимальными являются температура 37°С  и рН 7,2-7,4.
 Вода. Значимость воды для бактерий. Вода составляет около 80% массы бактерий. Рост и развитие  бактерий облигатно зависят от наличия воды, так как все химические  реакции, протекающие в живых организмах, реализуются в водной среде. Для нормального роста и развития микроорганизмов необходимо присутствие воды в окружающей среде.
Для бактерий содержание воды в субстрате должно быть более 20%. Вода должна находиться в доступной форме: в жидкой фазе в интервале температур от 2 до 60 °С; этот интервал известен как биокинетическая зона. Хотя в химическом отношении вода весьма устойчива, продукты её ионизации — ионы Н+ и ОН" оказывают очень большое влияние на свойства практически всех компонентов клетки (белков, нуклеиновых кислит, липидов и т.д.). Так, каталитическая активность ферментов в значительной мере зависит от концентрации ионов Н+ и ОН".
ПРИНЦИПЫ  КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
 
 Большинство  бактерий и грибов культивируются на естественных и искусственных, плотных  и жидких питательных средах, в оптимальных для них условиях. На питательных средах микроорганизмы при   размножении образуют определенной морфологии колонии, что определяет  их культуральные свойства.
 Идентификацию бактерий в исследуемом материале  проводят на основании определения морфологических, биохимических,  культуральных и других свойств микроскопическими,  микробиологическими и  другими методами исследования.
Усваиваемые бактериальной клеткой соединения. Пути поступления веществ в бактериальную клетку. Пассивный перенос. Диффузия. Основные соединения, усваиваемые бактериальной клеткой, —  углеводы, аминокислоты, органические кислоты, жирные кислоты, минеральные вещества, витамины и др. Бактериям совершенно безразличны источники питательных веществ; образно говоря, они «лишены вкуса и не страдают несварением желудка». Более того, бактерии иногда утилизируют вещества, не пригодные для животных клеток (например, карболовую кислоту, парафин, мыло и др.).
Подобно прочим формам жизни, бактерии нуждаются в одних и тех  же макроэлементах — С, Н, О, N, P, S, К, Са, Mg, Fe. Микроэлементы  (следовые элементы) — Mn, Mo, Zn, Си, Со, Ni, Va, В, С], Na, Se, Si, Wo —  не нужны каждому организму, но бактериям они необходимы для синтеза  коферментов либо поддержания специфического тина метаболизма. Например,  для оптимального роста некоторые бактерии нуждаются в высоких  концентрациях Na+; их называют галофилами [от греч. hals, соль].  Помимо источников углерода, энергии и элементов минерального питания,  многие микроорганизмы нуждаются в некоторых дополнительных веществах,  называемых факторами роста. Количественная потребность в питательных  элементах и их содержание у различных бактерий варьируют, но  принципиально химический состав бактериальной клетки сходен с другими  живыми клетками (исключением является отсутствие у бактерий стеролов).
 Пути поступления веществ в бактериальную клетку Для того чтобы питательные вещества могли подвергнуться  соответствующим превращениям в клетке, они прежде всего должны в неё  проникнуть. Но большинство бактерий обитает в условиях, мало пригодных  для поддержания строгих соотношений воды, неорганических и органических  веществ, без которых их жизнь просто невозможна. Клеточная стенка  бактерий не. является существенным барьером для небольших молекул и  ионов, но задерживает макромолекулы. Истинный барьер, обеспечивающий  избирательное поступление веществ в клетку, — ЦПМ. Она проницаема для  одних веществ и непроницаема для других. Потоки веществ движутся в обоих  направлениях (внутрь и наружу). Эти перемещения обеспечивают  разнообразные транспортные системы, необходимые для выполнения двух  важнейших задач.
1. Обеспечение адекватных концентраций веществ, участвующих в  основных биохимических реакциях, в том числе и обеспечение, при  необходимости, их быстрого поступления внутрь клетки, невзирая на  концентрацию этих веществ в окружающей среде.
2. Поддержание осмотического давления, оптимального для  протекания биохимических реакций. Поступление различных веществ внутрь  бактериальной клетки реализуют три механизма: пассивный перенос, активный перенос и транспорт, обусловленный фосфорилированисм.
Механизмы транспорта через цитоплазматическую мембрану.
 Пассивный перенос веществ в бактериальную клетку Многие вещества способны неспецифически проникать в бактериальную клетку за счёт различия их концентраций по обе стороны ЦПМ. При этом они поступают в клетку только до выравнивания градиента концентрации с внешним раствором. Такое поступление веществ происходит пассивно, без прямых энергетических затрат. Существует два вида пассивной диффузии: простая и облегчённая.
Простая диффузия. Проникновение веществ носит неспецифический  характер и целиком зависит от размеров молекул и их липофильности.  Скорость подобного переноса незначительна.
Облегчённая диффузия. Механизм транспорта носит аналогичный  характер, но проникновение облегчают помощники — специфические  мембранные белки-пермеазы, способствующие прохождению различных молекул  через ЦПМ. Транспорт сопровождается образованием комплекса  «вещество-пермеаза». После преодоления ЦПМ комплекс диссоциирует, а  перме-аза используется для последующего «проведения» других молекул.  Подобный тип транспорта реализуется по градиенту концентрации и характерен для эукариотов при поглощении Сахаров.
У прокариотов единственный пример облегчённой диффузии —  проникновение глицерина в клетки бактерий кишечной группы. При этом концентрация проникшего глицерина практически равна его концентрации в окружающей среде. В последующем (в результате реакций фосфорилирования) глицерин трансформируется в глицерин-3-фосфат.
Фермент. Ферменты бактерий. Регуляторные ( аллостерические )  ферменты. Эффекторные ферменты. Определение ферментативной активности  бактерий. Все питательные вещества и любые элементы, подвергающиеся  взаимодействиям и превращениям с участием бактерий, вступают в реакции  при участии ферментов. Ферменты [от лат. fermentum, закваска], или  энзимы [от греч. enzyme, дрожжи или закваска], — специфичные и  эффективные белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках.  За каждое превращение одного соединения в другое ответственен особый  фермент.
Ферменты снижают энергию активации, обеспечивая протекание  таких химических реакций, которые без них могли бы проходить только при  высокой температуре, избыточном давлении и при других нефизиологических  условиях, неприемлемых для живой клетки.
Ферменты увеличивают скорость реакции примерно на 10 порядков, что сокращает полупериод какой-либо реакции с 300 лет до одной секунды.
Ферменты «узнают» субстрат по пространственному расположению его молекулы и распределению зарядов в ней. За связывание с субстратом отвечает определённый участок молекулы ферментативного белка — его каталитический центр. При этом образуется промежуточный фермент-субстратный комплекс, который затем распадается с образованием продукта реакции и свободного фермента.
 Регуляторные (аллостерические) ферменты •  Регуляторные (аллостерические) ферменты воспринимают различные метаболические сигналы и в соответствии с ними изменяют свою каталитическую активность.
 Эффекторные ферменты Известно шесть основных классов ферментов, катализирующих следующие реакции: оксидоредуктазы — перенос электронов; трансферазы — перенос различных химических групп; гидролазы — перенос функциональных групп на молекулу воды; лиазы — присоединение групп по двойным связям и обратные реакции; изомера-зы — перенос групп внутри молекулы с образованием изомерных форм; лигазы — образование связей С-С, C-S, С-О, C-N за счёт реакций конденсации, сопряжённых с распадом аденозинтрифосфата (АТФ).
•  Бактерии способны синтезировать все ферменты, необходимые  для утилизации широкого спектра питательных субстратов. Определённый  субстрат в среде вызывает синтез ферментов, обеспечивающих его  катаболизм. В этом случае говорят об индукции катаболических ферментов  индуцирующим субстратом (иидуцибельные ферменты). Образование анаболических ферментов в процессах биосинтеза регулируется путём репрессии конечным продуктом (репрессибельные ферменты). Если в среде имеются одновременно два субстрата, то бактерия использует субстрат, обеспечивающий более быстрый рост. Синтез ферментов для расщепления второго субстрата репрессируется; такой вариант известен как катаболитная репрессия. Ферменты, синтезируемые вне зависимости от условий среды, — конститутивные ферменты.
 Определение ферментативной активности бактерий •  Определение ферментативной активности бактерий играет  огромную роль в их идентификации. Например, все аэробы или факультативные анаэробы обладают супероксид дисмутазой и каталазой — ферментами, защищающими клетку от токсичных продуктов кислородного метаболизма. Практически все облигатные анаэробы не синтезируют эти ферменты. Только одна группа аэробных бактерий — молочнокислые бактерии каталазонегативны, но аккумулируют пероксидазу — фермент, катализирующий  окисление органических соединений под действием Н202 (восстанавливается  до воды). Наличие аргининдигидролазы — диагностический признак,  позволяющий различить сапрофитические виды Pseudomonas от  фитопатогенных. Среди пяти основных групп семейства Enterobacteriaceae  только две — Escherichiae и Erwiniae— не синтезируют уреазу. Часто  вирулентность штамма связана с повышенной активностью ферментов,  ответственных за синтез токсинов.
•  Получение микробных ферментов — важнейшая отрасль промышленной микробиологии. Например, для улучшения пищеварения применяют готовые препараты ферментов — амилазы, целлюлазы, протеазы, липазы, облегчающих соответственно гидролиз крахмала, целлюлозы, белка и липидов. При изготовлении сладостей для предупреждения кристаллизации сахарозы применяют инвертазу дрожжей, для осветления фруктовых соков — пектиназу. Коллагеназа клостридий и стрептокиназа стрептококков, гидролизующие белки, способствуют заживлению ран и ожогов. Литические ферменты бактерий, секретируемые в окружающую среду, действуют на клеточные стенки патогенных микроорганизмов и служат эффективным средством в борьбе с последними, даже если они обладают множественной устойчивостью к антибиотикам. В качестве инструментария в биоорганической химии, генной инженерии и генотерапии используют выделенные из бактерий рибонуклеазы, дезоксирибонуклеазы, полимеразы, ДНК-лигазы и прочие ферменты, направленно модифицирующие нуклеиновые кислоты.
Делай что должен, и будь что будет.

Реквизиты для пожертвований на сайт:
WebMoney R368719312927 
ЯндексДеньги 41001757556885

 

Быстрый ответ

В быстром ответе можно использовать BB-теги и смайлы.

Имя: E-mail:
Визуальная проверка:
Структурная единица нервной ткани:
Переведите с латинского - margo: