Тема: Физиология бактерий
План:
1. Химический состав бактериальной клетки
2. Ферменты бактерий.
3. Питание бактерий.
4. Дыхание бактерий.
5. Рост и размножение бактерий.
6. Питательные среды, их назначение.
Бактерии, как и все другие организмы, для существования и воспроизводства себе подобных нуждаются в постоянном обмене веществ с окружающей средой. Превращения веществ в клетке (метаболизм) представлены противоположными, но и взаимосвязанными процессами, направленными, во-первых, на распад сложных питательных веществ на более простые - катаболизм, а, во-вторых, на превращения простых веществ в ходе реакций промежуточного обмена в более сложные соединения - анаболизм.
В состав бактерий, как и других микробов, входят вода, белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, минеральные вещества.
Вода — основной компонент бактериальной клетки, составляющий около 80 % ее массы. В спорах количество воды уменьшается до 18—20 %. Вода является растворителем для многих веществ, а также выполняет механическую роль в обеспечении тургора.
Сухой остаток:
Белки. Содержание белков у бактерий колеблется в пределах 40 - 80% сухой массы клетки. Белки бактерий представлены, главным образом, сложными комплексами с другими соединениями - протеидами. Часть протеидов микробной клетки составляют нуклеопротеиды - комплексы белков с нуклеиновыми кислотами, липопротеиды (комплексы белков с липидами) входят в состав клеточной стенки, цитоплазматической мембраны, находятся в виде включений.
Белки играют, в первую очередь, структурную роль, входя в состав практически всех компонентов клетки.
Липиды. Содержание липидов в микробных клетках может колебаться от 1 до 30%. У микробов содержатся различные жирные кислоты - насыщенные, ненасыщенные. Липиды входят в состав мембран и клеточной стенки микробных клеток. Они играют роль запасных питательных веществ, участвуют в энергетическом обмене.
Углеводы. Микробные клетки могут содержать до 20 - 30% углеводов в сухом остатке. Углеводы микроорганизмов представлены моносахаридами и полисахаридами. Полисахариды, как и липиды, играют у микробов роль запасных питательных веществ, входя в состав включений гликогена, крахмала; они также участвуют в энергетическом обмене микробной клетки.
Нуклеиновые кислоты. Содержание нуклеиновых кислот в микробных клетках может колебаться от 3 до 30% сухого вещества, причем на ДНК приходится 3 - 5%, на РНК - 7 - 10%. ДНК входит в состав нуклеоидов бактериальной клетки. Она образует единую гигантскую двухнитчатую молекулу. Кроме того, у бактерий ДНК часто встречается в виде цитоплазматических наследственных элементов (плазмид) различной величины. РНК находится в рибосомах, присутствует в цитоплазме клетки.
Минеральные вещества могут составлять от 2 до 30% сухого остатка бактерий (кальций, магний, хлор, калий, натрий, сера и др.).
Ферменты микроорганизмов по своей структуре, свойствам, функциям не отличаются от ферментов других организмов. Ферменты – вещества белковой природы, вырабатываемые живой клеткой, являются биологическими катализаторами. Для них характерна специфичность.
Выделяют две группы ферментов: конститутивные ферменты постоянно присутствуют в клетке, их синтез происходит с постоянной скоростью. Такие ферменты составляют меньшую часть. Индуцибельные, или адаптивные – большинство ферментов микробной клетки. Эти ферменты синтезируются в клетке под воздействием каких-либо веществ (индукторов). При отсутствии этих веществ гены, контролирующие синтез фермента, находятся в репрессированном состоянии, а фермент содержится лишь в следовых количествах.
Также различают экзоферменты – выделяясь во внешнюю среду, расщепляют макромолекулы питательных веществ до более простых соединений. Эндоферменты – участвуют в реакциях обмена веществ внутри клетки.
Кроме ферментов обмена многие бактерии вырабатывают ферменты агрессии, являющиеся факторами патогенности.
Процесс питания бактерий имеет ряд особенностей:
1. поступление питательных веществ через всю поверхность
2. быстрый метаболизм
3. быстрая адаптация к изменяющимся условиям
По усвоению веществ м/о делят
Транспорт питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма осуществляется через цитоплазматическую мембрану. Питательные вещества поступают в растворенном виде.
4 способа поступления питательных веществ:
Дыхание – основная форма диссимиляции. При дыхании богатые химической энергией вещества, окисляются до бедных энергией конечных продуктов (диоксида углерода и воды), используя для этого молекулярный кислород.
По способу дыхания микроорганизмы делят:
Рост – увеличение размеров отдельной особи и упорядоченное воспроизведение всех клеточных компонентов. Размножение – способность к самовоспроизведению, увеличение числа особей в популяции. Размножение бактерий происходит путем прямого деления. Число бактериальных клеток в процессе размножения увеличивается в геометрической прогрессии. Для большинства бактерий время генерации составляет 20 - 30 минут. Рост и размножение бактерий проявляются по-разному в зависимости от условий культивирования. В искусственных лабораторных условиях для выделения бактерий широко используются специальные субстраты – питательные среды, содержащие все необходимые компоненты для роста м/о. Они выпускаются в виде сухих порошков разного состава в зависимости от назначения. С их помощью можно не только выделить чистую культуру, но и провести идентификацию бактерий. На плотных питательных средах проявлением роста и размножения бактерий является наличие колоний, представляющих собой визуально различимые скопления бактериальных клеток. Колонии характеризуются набором определенных признаков, на основании которых можно идентифицировать чистые культуры бактерий.
Вопросы для самоконтроля:
1. Основной химический компонент бактериальной клетки, его значение.
2. Особенности питания бактерий.
3. Классификация бактерий по типу дыхания.
4. Назначение искусственных питательных сред.
Прозоркина Н.В., Рубашкина Л.А. Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии: учеб. пособие для средних специальных медицинских учебных заведений /- Изд. 7-е, стер. - Ростов н/Д: Феникс, 2012. – 378 с. 2013