Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Питание и метаболизм бактерий.





Физиология микроорганизмов

 

 

Лекция

Москва – 2011

 

УДК 619:615

 

Грязнева Т.Н. Физиология микроорганизмов /Лекция.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2011. - 23 с.

 

Предназначена для студентов высших учебных заве­дений по специальностям 111801 - «Ветеринария», 020207 - «Биофизика», 020208 - «Биохимия», 110501 – «Ветсан­экспертиза», 080402 (351100) – «Товароведение и экспер­тиза товаров», 111100 – «Зоотехния».

 

Рецензенты:

доктор ветеринарных наук, профессор Гаврилов В.А.

доктор ветеринарных наук, профессор Гнездилова Л.А.

 

 

Утверждены учебно-методической и клинической ко­миссией факуль­тета ве­теринарной медицины ФГОУ ВПО МГАВМиБ (протокол № 7 от 21 марта 2011 г.).

 

Физиология микроорганизмов

Cодержание

Введение.

Химический состав бактерий.

Питание и метаболизм бактерий.

Ферментативные свойства бактерий.

Рост и размножение бактерий.

Культивирование микроорганизмов.

Заключение.

Вопросы для самоконтроля

Литература

1. Грязнева Т.Н., Родионова В.Б., Муравьева В.Б., Бурлакова Г.И., Шайкова Н.В. Самостоятельная подготовка студентов по дисциплине «Микробиология» с тестовыми заданиями: Учебное пособие.– М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ, 2008.

2. Грязнева Т.Н., Родионова В.Б. Микробиология //Методи-ческие рекомендации по изучению дисциплины и выполнению самостоятельной работы для студентов факультета ветеринар-ной медицины.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2008.

3. Колычев Н.М., Госманов Р.Г. Ветеринарная микробио­логия и иммунология: Учебник.- М.: КолосС.- 2006.

4. Костенко Т.С., Родионова В.Б., Скородумов Д.И. Прак­тикум по ветеринарной микробиологии.- М.: КолосС.- 2008.

Введение

Микроорганизмы - это уникальные биологические системы, широко распространенные в природе.



Несмотря на простоту строения, бактериальная клетка живет и размножается, растет, стареет и умирает, как и любая другая клетка живой природы.

В процессе жизнедеятельности микроорганизмов их клетки непрерывно претерпевают количественные и качественные изменения, определяющие их способность приспосабливаться к окружающей среде.

Физиология микроорганизмов изучает:

1. Жизнедеятельность микробной клетки.

2. Процессы питания.

3. Дыхание.

4. Размножение и рост.

5. Закономерности взаимодействия с окружающей средой.

Физиологию микроорганизмов необходимо знать для:

§ постановки диагноза на инфекционные болезни;

§ понимания патогенеза инфекционного заболевания;

§ выбора тактики лечения и профилактики болезни;

§ изучения механизмов культивирования, дифференцирования и идентификации микроорганизмов;

§ разработки технологий производства биопрепаратов.

Химический состав бактерий

Клетка - универсальная единица живой материи.

По химическому составу существенных отличий прокариотических и эукариотических клеток нет.

 

  ВОДА – 70 - 90%     СУХОЙ ОСТАТОК – 10 - 30%

 

    СУХОЙ ОСТАТОК     БЕЛОК – 50 - 80%
  УГЛЕВОДЫ – 12 - 15%
  ЛИПИДЫ – 9 - 10 (40)%
  РНК – 10 - 16%
  ДНК – 3 - 4%
  МИН. ВЕЩЕСТВА – 2 - 14 (40)%

 

Основными химическими компонентами бактериальной клетки являются кислород, водород, углерод, азот, фосфор. В состав бактерий входит 70-90% воды и 10-30% сухого остатка.

Вода выполняет роль

1. Растворитель - участвует в обменных процессах (дисперсия белков, углеводов, жиров).

2. Механическая - обеспечивает тургор.

Химические элементы входят в состав различных веществ - воды, белков, липидов, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Многие вещества бактериальная клетка может получать извне - из окружающей среды или организма хозяина.

Химические элементы, входящие в состав бактерий можно разделить на три основные группы – биогенные, макроэлементы, микроэлементы.

 

Биогенныехимические элементы - 95% сухого остатка   С, О, N, H

 

  Макроэлементы - 4,99%     P, S,Cl, K, Mg, Ca, Na

 

  Микроэлементы - 0,01%     Fe, Cu, I, Co, Mo и др.

 

На долю биогенных химических элементов приходится 95% сухого остатка, в т.ч. 50% - C, 20% - O, 15% - N, 10% - H.

На микроэлементы приходятся доли процента, однако они имеют важное значение в обменных процессах.

Белки встречаются во всех структурных элементах клетки. Белки могут быть более простые (протеины), состоящие из аминокислот, и сложные (протеиды), состоящие из аминокислот и других веществ (полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды). Такие сложные белки называют нуклеопротеиды, глюкопротеиды, липопротеиды.

Выделяют структурные (структурообразующие) и функциона-льные (регуляторные) белки. К последним относятся ферменты.

Белки участвуют в обмене веществ (ферменты, резервные белки (запасные вещества), входят в состав структурных компонентов клетки (флагеллин, белки клеточной стенки, пилин и др.).

Белкиобуславливают:

§ ферментативную активность;

§ антигенность;

§ иммунногеность;

§ вирулентность;

§ видовую принадлежность;

§ приспособляемовть к факторам внешней среды.

В состав белков микроорганизмов входят как обычные для эукариотов аминокислоты, так и оригинальные - диаминопимелиновая, D-аланин, D-глютанин, входящие в состав пептидогликанов и капсул некоторых бактерий.

Только в спорах находится дипиколиновая кислота, с которой связана высокая резистентность спор.

Жгутики построены из белка флагеллина, обладающего сократительной способностью и выраженными антигенными свойствами.

Пили (ворсинки) содержат особый белок - пилин.

Белки входят в состав пептидогликана - биополимера, составляющего основу бактериальной клеточной стенки.

Свойства пептидогликана:

· содержит родо- и видоспецифические антигенные детерминанты;

· Запускает классический и альтернативный пути активации системы комплемента;

· тормозит фагоцитарную активность и миграцию макрофагов;

· инициирует развитие гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ);

· обладает противоопухолевым действием;

· оказывает пирогенное действие, т.е. вызывает лихорадку.

Углеводы делятся на простые (моно- и дисахариды) и сложные (полисахариды) - глюкопротеиды, липополисахариды.

Углеводы в бактериальной клетке встречаются чаще в виде полисахаридов, которые могут быть экзо- и эндоклеточными.

Среди экзоклеточных полисахаридов выделяют каркасные (входят в состав капсул) и истинно экзополисахариды (выходят из бактериальных клеток во внешнюю среду).

Среди бактериальных полисахаридов многие находят применение в медицине, биотехнологии, молекулярной биологии.

Декстраны - полисахариды с большой молекулярной массой, по виду напоминают слизь.

В 6% концентрации декстран применяется в качестве кровезаменителя (полиглюкин).

Декстрановый гель сефадекс используется в колоночной хроматографии как молекулярное сито.

Эндоклеточные полисахариды - запасные питательные вещества клетки (крахмал, гликоген и др.).

Липополисахарид (ЛПС) - один из основных компонентов клеточной стенки грамотрицательных бактерий, представляет собой соединение липида с полисахаридом.

Синонимы ЛПС - эндотоксин, О - антиген.

ЛПС выполняет две основные функции:

§ определяет антигенную специфичность бактерий;

§ является одним из основных факторов патогенности, т.к. представляет собой эндотоксин, токсические свойства которого проявляются преимущественно при разрушении бактериальных клеток.

ЛПС запускает синтез более 20 биологически активных веществ, определяющих патогенез эндотоксикоза и обладает пирогенным действием.

Липиды(главным образом фосфолипиды) содержатся в цитоплазматической мембране (липидный бислой), в также в наружной мембране грамотрицательных бактерий.

Микобактерии содержат большое количество липидов (до 40% сухого остатка).

В состав липидов входят различные жирные кислоты, весьма специфичные для разных групп микроорганизмов. Их определение имеет в ряде случаев диагностическое значение, например у анаэробов, микобактерий.

У микобактерий туберкулеза липиды определяют многие свойства:

§ устойчивость к кислотам, щелочам и спиртам;

§ трудная окрашиваемость красителями (используют раммальные методы окраски, чаще - по Цилю- Нильсену);

§ устойчивость к солнечной радиации и дезсредствам;

§ патогенность.

Тейхоевые кислоты встречаются в клеточных стенках раммположительных бактерий. Представляют собой водорастворимые линейные полимеры, содержащие остатки глицерина или рибола, связанные фосфодиэфирными связями.

С тейхоевыми кислотами связаны главные поверхностные антигены ряда грамположительных бактерий.

Нуклеиновые кислоты– ДНК и РНК.

ДНК бактерий двух видов:

§ в нуклеоиде – хромосомная;

§ в плазмидах – внехромосомная.

Рибонуклеиновые кислоты (РНК) находятся главным образом в рибосомах (рРНК – 80-85%).

Количество транспортных тРНК составляет – 10%, матричных (информационных) мРНК- 1-2%.

 

Рост и размножение бактерий

Размножение бактерий – увеличение числа клеток в популяции микроорганизмов (самовоспроизводство).

Рост бактерий - увеличение массы клеток без изменения их числа в популяции как результат скоординированного формирования всех клеточных компонентов и структур.

Размножение характеризуется временем генерации (интервал времени, за который число клеток удваивается) и таким понятием, как концентрация бактерий (число клеток в единице объема субстрата).

Время генерации кишечной палочки 20 мин, возбудителя туберкулеза 30 час.

В отличие от митотического цикла деления у эукариотов, размножение большинства бактерий идет путем бинарного (поперечного) деления, а актиномицетов - почкованием.

Делению бактериальной клетки предшествуют:

1. Репликация (удвоение) нуклеоида.

2. Образование межклеточной оболочки.

 

 

Деление грамположительных(а)и грамотрицательных(б)бактерий

1 – клеточная стенка; 2 – цитоплазматическая мембрана; 3 – нуклеоид (хромосомная ДНК)

 

Грамположительные бактерии делятся пополам путем врастания синтезируемых перегородок внутрь клетки, а грамотрицательные - путем образования перетяжек.

 

Биореакторы объемом 250 л.

В условиях биопредприятий при производстве, например, вакцин используют биореакторы разной вместимости (от нескольких до 10000 л.). В биореактор заливается стерильная питательная среда и создаются необходимые условия для культивирования микроорганизмов.

Анаэробные микроорганизмы культивируют в анаэростатах.

 

Анаэростат

 

Для культивирования разных видов микроорганизмов биопромышленностью выпускаются различные питательные среды.

Питательные среды - это субстанции, содержащие различ­ные вещества, необходимые для размножения и роста микроор­ганизмов в лабораторных или промышленных условиях.

Питательные среды классифицируют в зависимости от исходных компонентов, консистенции, целевого назначения, химического состава и т.п.

Питательные среды применяют для наращивания биомассы микроорганизмов, выделения их в чистой культуре, изучения биологических свойств, для длительного сохранения свежевыделенных и производственных культур.

В питательные среды должны входить соединения, служащие источниками углерода, азота, фосфора, витаминов и других компонентов, необходимых для жизнедеятельности мик­роорганиз-мов.

 

По происхождению: 1. Натуральные

2. Полусинтетические

3. Синтетические

 

По составу: 1. Простые

2. Сложные

 

По консистенции: 1. Жидкие

2. Полужидкие

3. Плотные

 

По назначению: 1. Общеупотребительные

2. Специальные:

а) дифференциально- диагностич.

б) ингибиторные

в) элективные

г) накопительные

д) селективные

е) индикаторные

ж) консервирующие

з) транспортные

По масштабам

использования: 1. Производственные

2. Лабораторные

 

Заключение

Вопросы для самоконтроля

1. Почему необходимо знать физиологию микроорганизмов?

2. На какие группы делятся химические элементы, входящие в состав бактерий?

3. Какие свойства бактерий обуславливают белки?

4. Что представляет собой липополисахарид бактерий?

5. В состав каких структурных компонентов бактерий входят липиды?

6. В чем состоят особенности нуклеиновых кислот бактерий?

7. С помощью каких механизмов происходит поступление питательных веществ в микробную клетку?

8. Назовите способы получения энергии у бактерий.

9. На какие группы классифицируются бактерии по потребности в углероде?

10. Какие бактерии называются хемотрофами?

11. К каким группам относятся патогенные бактерии в соответствии с их потребностью в углероде и в факторах роста, по источнику получения энергии?

12. Типы дыхания у бактерий.

13. Какими группами ферментов определяется метаболизм у бактерий?

14. Механизм деления грамположительных и грамотрицательных бактерий.

15. Охарактеризуйте фазы роста бактериальной культуры, выращиваемой в замкнутой системе.

Физиология микроорганизмов

 

 

Лекция

Москва – 2011

 

УДК 619:615

 

Грязнева Т.Н. Физиология микроорганизмов /Лекция.- М.: ФГОУ ВПО МГАВМиБ.- 2011. - 23 с.

 

Предназначена для студентов высших учебных заве­дений по специальностям 111801 - «Ветеринария», 020207 - «Биофизика», 020208 - «Биохимия», 110501 – «Ветсан­экспертиза», 080402 (351100) – «Товароведение и экспер­тиза товаров», 111100 – «Зоотехния».

 

Рецензенты:

доктор ветеринарных наук, профессор Гаврилов В.А.

доктор ветеринарных наук, профессор Гнездилова Л.А.

 

 

Утверждены учебно-методической и клинической ко­миссией факуль­тета ве­теринарной медицины ФГОУ ВПО МГАВМиБ (протокол № 7 от 21 марта 2011 г.).

 

Физиология микроорганизмов

Cодержание

Введение.

Химический состав бактерий.

Питание и метаболизм бактерий.









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2019 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.