Дыхание бактерий

Дыхание бактерий

Дыхание бактерий

Дыхание (биологическое окисление, катаболизм, диссимиляция) – совокупность биохимических процессов, сопровождающихся образованием энергии, необходимой для жизнеобеспечения клетки.

Приаэробном типе дыхания бактериииспользуют энергию в результате окисления веществ кислородом воздуха и способны развиваться только при наличии кислорода.

При анаэробном типе дыхания микроорганизмы могут развиваться при отсутствии кислорода, получая энергию в результате ферментативного расщепления органических веществ. Существуют также факультативные анаэробы, растущие как при наличии, так и при отсутствии кислорода.

Определяют тип дыхания микроорганизмов посевом культуры бактерий уколом в высокий столбик агара. При этом аэробы вырастают в верхней части среды, факультативные анаэробы – по всей длине укола, анаэробы – в нижней части посева.

У прокариотов возможны три пути получения энергии, которые различаются по выходу энергии (табл. 4):

1. Фотосинтез (фотосинтетическое фосфорилирование), в котором принимают участие энергия фотонов, хлорофилл или его аналоги – пигменты. Фотосинтез описан у очень небольшой группы микробов (цианобактерии или сине-зелёные водоросли), содержащих пигменты, сходные с хлорофиллом.

2. Дыхание (окислительное фосфорилирование) – окислительно-восстановительный процесс переноса взаимодействия субстрата со свободным кислородом и ферментами дыхательной цепи, цепь реакций биологического окисления. Большинство бактерий, называемых скотобактериями,получают энергию путем химических реакций.

Суть окисления заключается в присоединении кислорода или в отнятии водорода от субстрата, в результате чего происходит расщепление вещества и разрушение химических связей.

Энергия этих связей выделяется в окружающую среду и почти на 70% улавливается клеткой в виде биологической энергии, в виде образования высокоэнергетических соединений, главными из которых у прокариот является АТФ (аденозинтрифосфат), УДФ (уридиндифосфат), ферментные комплексы НАДФ (никотинадениндиноклеотидфосфат) и ФАДФ (флавинаденин-динуклеотидфосфат), пирофосфат и волютин (орто- и метафосфаты).

Одним из основных путей реализации энергии, содержащейся в фосфорных связях органических соединений, является фосфорилирование — способность передавать фосфатный остаток другим веществам , что делает эти соединения нестабильными, приводя к их распаду с выделением энергии. Все процессы дыхания происходят на ЦПМ прокариот иначинаются с гликолиза, в результате которого образуется пировиноградная кислота (пируват — ПВК), которая является исходным материалом для дальнейших катаболических реакций.

По типу дыханиябактерии делятся на:

· облигатные аэробы (например, нейссерии, синегнойная палочка)растут только при наличии кислорода;

· облигатные анаэробы могут расти только без кислорода (пептострептококки, вейллонеллы, бактероиды фузобактерии, анаэробоспириллы);

· факультативные аэробы и анаэробы могут существовать как в присутствии кислорода, так и без него;

· аэротолерантные микробы (например спорообразующие анаэробные палочки -клостридии газовой гангрены, столбняка). — это анаэробные бактерии, устойчивые к кислороду, которые не размножаются в присутствии кислорода, но и не погибают;

· микроаэрофилы (стрептококки, актиномицеты и некоторые бациллы полости рта)представляют собой небольшую группу факультативно-анаэробных бактерий, устойчивых к действию кислорода в небольших концентрациях (до 5-10%);

· капнофилы(возбудители бруцеллеза, стрептококки полости рта)нуждаются в избыточном количестве углекислого газа (до 20%).

Тип дыхания бактерий зависит от набора ферментов.

От окисляемого субстрата (донора) электрон водорода передается с помощью дегидрогеназывосстанавливаемому веществу (акцептору) — флавопротеину(ФАД) или желтому ферменту, который передает электрон водорода непосредственно кислороду с образованием перекиси водорода или следующему промежуточному передатчику — цитохрому,который, в конечном счете, передает его кислородус образованием воды или перекиси водорода. Описано 3 типа цитохромов — А, В, С. Бактерии не все и не в одинаковой мере содержат все три компонента цитохрома. Так, например, строгие аэробы содержат все три компонента цитохрома. Они имеют самую длинную дыхательную цепь (дегидрогеназы, флавопротеины, цитохромы). Конечный акцептором электронов является кислород.

Факультативные анаэробы содержат один или два компонента цитохрома, в то время как строгие анаэробы, как правило, не имеют цитохрома С, поэтому у них конечным акцептором электронов водорода являются неорганические вещества (нитраты, сульфаты, карбонаты). В аэробных условиях электрон водорода от флавопротеина может непосредственно передаваться кислороду с образованием перекиси водорода, гидроксиланиона, супероксиданиона.

Аэробы и факультативные анаэробы, в отличие от облигатных анаэробов, имеют ферменты, расщепляющие каталазу и пероксидазу, а также мощный фермент — супероксиддисмутазу (СОД) для нейтрализации токсичных радикалов кислорода. У облигатных анаэробов эти ферменты не вырабатываются, поэтому накопление токсических для мембран клеток соединений вызывает их разрыв и неизбежную гибель.

3. Брожение (субстратное фосфорилирование) — разновидность анаэробного дыхания, при котором и донором и акцептором водорода является органическое вещество.

При брожении происходит расщепление сложных органических веществ до более просто устроенных с выделением небольшого количества энергии. При поступлении глюкозы в клетку, происходит гликолиз и образуется ПВК. Дальнейшие ее превращения зависят от набора ферментов анаэробных бактерий. В зависимости от того какие конечные продукты образуются, выделяют разные типы брожения:

· Молочнокислое брожение вызывается лактобактериями, бифидобактериями, стрептококками, образуя из ПВК молочную кислоту (гомоферментативное брожение) или молочную, янтарную, уксусную кислоты, ацетон (гетероферментативное брожение). Эти бактерии применяются в производстве молочно-кислых продуктов: ряженки, простокваши, кефира, йогуртов и творога.

· Маслянокислое брожение. Возбудителями этого вида брожения являются анаэробные бактерии рода клостридии, а также бактероиды, фузобактерии и другие микроорганизмы, вызывающие у человека опасные анаэробные инфекции. Основным продуктом брожения является масляная,изомасляная, уксусная, валериановая кислоты.

· Пропионовокислое брожение также вызывается анаэробами — пропионибактериями (обитатели кожи и слизистой оболочкичеловека и животных могут вызывать анаэробные инфекции), которые используются в производстве сыров. Конечный продукт брожения — пропионовая кислота.

· Спиртовое брожение. Вызывают дрожжи. В результате спиртового
брожения образуется этиловый спирт, что издавна используется в пивоварении и виноделии.

· Бутиленгликолевое брожение. В результате брожения образуются бутиловый спирт, этиленгликоль, срероводород и другие токсические продукты. Этот вид брожения вызывают кишечная палочка и другие энтеробактерии, в том числе — возбудители кишечных инфекций — сальмонеллёза, дизентерии.

При субстратном фосфорилировании из глюкозы или других источников углерода выделяется незначительное количество энергии, так как образующиеся при этом продукты брожения (молочная кислота, спирты и др.) сохраняют в себе значительные количества энергии.

Поэтому в анаэробных условиях бактериальная культура для получения необходимой энергии во много раз больше разлагает пищевого материала, чем в присутствии кислорода.

Теплообразование при развитии бактериальной флоры в органическом материале (навоз, торф, мусор) может привести к его самовозгоранию.

Изучение ферментов бактерий имеет большое практическое значение для разработки методов диагностики (идентификации) возбудителей инфекционных заболеваний по набору ферментов, а также для создания современных биотехнологий получения продуктов питания в том числе молочнокислых продуктов, сыра, хлеба, вина, пива и т.д.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/4_59694_dihanie-bakteriy.html

Дыхание, питание и значение бактерий

Дыхание бактерий

Дыхание бактерий

Как дышат бактерии? Для анаэробов кислород не требуется или почти не требуется. Аэробы, напротив, живут только в среде, содержащей кислород.

Первые бактерии на планете были бескислородными, и массово погибли, когда бурный рост цианобактерий насытил атмосферу кислородом.

Анаэробные бактерии могут быть очень агрессивными, например, Clostridium tetani, возбудитель столбняка, или Clostridium botulinum, заражающая ботулизмом.

Питание бактерий

По способу питания бактерии делятся на две группы: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы продуцируют органику из неорганических веществ путем фотосинтеза, который у бактерий может идти как с участием кислорода посредством хлорофилла (цианобактерии), так и без него (гелиобактерии).

Хемосинтез у бактерий — тоже автотрофный тип питания, при котором источником энергии для создания органических веществ внутри клетки являются реакции окисления неорганических соединений (так питаются железобактерии, серобактерии).

Гетеротрофные бактерии, которые составляют большинство, питаются готовыми углеродосодержащими соединениями.

Бактерии-сапротрофы перерабатывают органические остатки растений и животных, живут в навозе, древесине, компостах.

В почве содержится гигантское количество бактерий, благодаря которым органика (например, опавшая листва) превращается в минеральные соединения, обогащающие почву, делающие ее плодородной.

Образование спор

  1. Формирование бактериальных спор происходит при неблагоприятных условиях среды (недостатке влаги, органики, слишком низкой или высокой температуре).
  2. Бактерия усыхает, изменяет внешний вид, образует толстую оболочку под мембраной. Эта форма чрезвычайно устойчива к внешним воздействиям, может пережить и кипячение и огромные отрицательные температуры.
  1. С приходом благоприятных условий плотная оболочка рвется, клетка начинает набирать воду и полезные вещества, а потом и делиться. Важно, что спора бактерии никак не участвует в процессе размножения — это лишь способ выжить в трудное время.

Роль бактерий в природе и жизни человека

Почвенные бактерии.

  1. Бактерии гниения.Аэробы. Высвобождают аммиак при гниении органических веществ. Создают перегной. Вызывают порчу продуктов.
  2. Бактерии брожения. Преобразуют перегной в комплекс минеральных солей, преобразуют продукты питания, например, способствуют скисанию молока, сока, фруктов. Молочнокислые бактерии полезны, так как высвобождают из сахара молочную кислоту, угнетающую гнилостные бактерии. Из бактерий брожения получают различные медицинские препараты.
  3. Нитрифицирующие бактерии. Аэробы. Могут окислять аммиак, образуя нитраты, нитриты в почве — минеральные удобрения. Очищают сточные воды, расщепляя органику.
  4. Денитрифицирующие бактерии. Осуществляют химический процесс, в ходе которого нитраты поэтапно восстанавливаются до молекулярного азота, который возвращается в атмосферу.
  5. Клубеньковые бактерии. Гетеротрофы. Селятся в корнях растений семейства бобовых, фиксируют азот.
  6. Азотфиксаторы. Кроме клубеньковых бактерий к этой группе относят цианобактерии, ряд свободноживущих почвенных бактерий.

Болезнетворные бактерии. Вызывают различные заболевания, самыми тяжелыми из которых являются брюшной тиф, столбняк, дизентерия, холера, ботулизм, пневмония, газовая гангрена, туберкулез, дифтерия, сальмонеллез, коклюш, сибирская язва, туляремия.

Для борьбы со многими из них питьевые жидкости кипятят, молоко пастеризуют, руки и предметы дезинфицируют. В целях профилактики болезней вводят прививки (столбняк, дифтерия, коклюш).

Помимо людей и животных, бактериальные заболевания могут поражать и растения.

Симбиотические бактерии. Создают нормальную, сбалансированную микрофлору в организмах человека и животных. Например, безвредные штаммы кишечной палочки (Escherichia coli) заселяют кишечник, не причиняя вреда, и даже способны синтезировать витамин К.

Симбионты живут на кожных покровах, в верхних дыхательных путях, в пищеварительном тракте. Вырабатывают органические кислоты, витамины, ферменты, антибиотики.

Однако при лечении болезней антибиотиками симбионты зачастую гибнут, из-за чего баланс флоры нарушается, бурно растут патогенные бактерии.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда — онлайн тесты по биологии

Источник: https://EgeVideo.ru/stati/rasteniya-v-ege-po-biologii/dykhanie-pitanie-i-znachenie-bakteriy/

Дыхание бактерий. Типы дыхания бактерий

Дыхание бактерий

Дыхание, или биологическое окисление, основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности.

При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление . отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление . присоединение водорода или электронов к акцептору.

Акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород (такое дыхание называется аэробным) или нитрат, сульфат, фумарат (такое дыхание называется анаэробным . нитратным, сульфатным, фумаратным). Анаэробиоз (от греч. аег . воздух + bios . жизнь) .

жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением. При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях.

С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и ДРУгие виды брожения. По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы:

облигатные, т.е. обязательные, аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы. Облигатные аэробы могут расти только при наличии кислорода. Облигатные анаэробы (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды и др.) растут только на среде без кислорода, который для них токсичен.

При наличии кислорода бактерии образуют перекисные радикалы кислорода, в том числе перекись водорода и супероксид-анион кислорода, токсичные для облигатных анаробных бактерий, поскольку они не образуют соответствующие инактивирующие ферменты.

Аэробные бактерии инактивируют перекись водорода и супероксид-анион соответствующими ферментами (каталазой, пероксидазой и супероксиддисмутазой).

Факультативные анаэробы могут расти как при наличии, так и при отсутствии кислорода, поскольку они способны переключаться с дыхания в присутствии молекулярного кислорода на брожение в его отсутствие. Факультативные анаэробы способны

осуществлять анаэробное дыхание, называемое нитратным: нитрат, являющийся акцептором водорода, восстанавливается до молекулярного азота и аммиака. Среди облигатных анаэробов различают аэротолерантные бактерии, которые сохраняются при наличии молекулярного кислорода, но не используют его.

Для выращивания анаэробов в бактериологических лабораториях применяют анаэростаты . специальные емкости, в которых воздух заменяется смесью газов, не содержащих кислорода.

Воздух можно удалять из питательных сред путем кипячения, с помощью химических адсорбентов кислорода, помещаемых в анаэростаты или другие емкости с посевами.

ВОПРОСЫ

1. Место микробиологии и иммунологии в современной медицине.

3. Основные этапы развития микробиологии и иммунологии.

7. Основные принципы классификации микробов.

8. Принципы классификации бактерий.

12. Структура и химический состав бактериальной клетки. Особенности строения грамотрицательных и грамположительных бактерий.

14. Методы окраски бактерий (подробно методы Грама, Циля-Нельсена, сущность других методов).

15. Морфология грибов.

16. Морфология простейших.

20. Ферменты бактерий. Использование ферментативной активности бак­терий при их идентификации.

22. Дыхание бактерий. Типы дыхания бактерий.

23. Рост и размножение бактерий. Фазы размножения.

27. Питательные среды и их классификация.

28. Требования, предъявляемые к питательным средам.

29. Особенности биологии вирусов.

30. Типы взаимодействия вируса с клеткой. Репродукция вирусов. Вирогения.

31. Бактериофаги. Типы взаимодействия фага с бактериальной клеткой. Умеренные и вирулентные бактериофага. Лизогения.

34. Изменчивость бактерий. Генотип. Фенотип.

36. Плазмиды бактерий и их значение.

40. Нормальная микрофлора организма человека и ее значение. Дисбиозы. Дисбактериозы.

41. Препараты, применяемые для восстановления нормальной микро­флоры (пробиотики, эубиотики).

42. Микрофлора воды. Санитарно-бактериологическое исследование во­ды: определение микробного числа, коли-индекса.

43. Микрофлора воздуха и санитарно-бактериологическое исследование воздуха.

54. Понятие о химиотерапии и химиотерапевтических препаратах.

Синтетические противомикробные химиопрепараты.

55. Антибиотики. История открытия.

56. Классификация антибиотиков по химической структуре, механизму и спектру действия.

57. Классификация антибиотиков по источнику получения. Способы получения.

58. Осложнения антибиотикотерапия. Их предупреждение. Лекарственная устойчивость микробов. Механизмы (биохимические, генетиче­ские аспекты). Пути преодоления.

59. Методы определения чувствительности бактерий и антибиотикам.

60. Понятие об инфекции. Условия возникновения инфекционного про­цесса. 61. Патогенность и вирулентность микроорганизмов. Факторы патогенности.

62. Токсины бактерий, их свойства.

63. Получение эндотоксинов и экзотоксинов.

65. Понятие об иммунитете. Виды иммунитета.

69. Антигены. Свойства. Антигенная структура бактериальной клетки.

71. Иммуноглобулины, структура, свойства.

72. Классы иммуноглобулинов, их характеристика.

73. Динамика антителообразования. Первичный и вторичный иммунный ответ. Иммунологическая память.

75. Гиперчувствительность немедленного и замедленного типов.

78. Иммунологическая толерантность.

85. Диагностикумы (бактериальные, вирусные, эритроцитарные), полу­чение и использование.

88. Вакцины. Определение. Классификация. Требования, предъявляе­мые к вакцинным препаратам.

89. Живые вакцины. Получение, применение: достоинства и недостатки.

90. Инактивированные, корпускулярные вакцины. Приготовление и при­менение. Достоинства и недостатки.

91. Химические (субклеточные) вакцины. Получение. Преимущества. Применение. Роль адъювантов.

92. Анатоксины, их получение, титрование и практическое применение.

94. Антимикробные сыворотки (иммуноглобулины). Получение, приме­нение.

95. Антитоксические сыворотки. Получение, очистка, титрование, при­менение.

97. Методы микробиологической диагностики инфекционных заболева­ний.

102. Характеристика возбудителей дизентерии. Принципы лабораторной диагностики. Препараты для специфического лечения и профилак­тика.

103. Характеристика возбудителя холеры. Принципы лабораторной диаг­ностики. Препараты для специфической профилактики и лечения.

104. Характеристика возбудителей брюшного тифа и паратифов. Прин­ципы лабораторной диагностики. Препараты для специфической профилактики и лечения.

105. Кишечная палочка и ее значение для микроорганизма. Принципы микробиологической диагностики заболеваний, вызываемых кишеч­ной палочкой.

107. Характеристика возбудителя ботулизма. Принципы микробиологи­ческой диагностики. Препараты для специфической профилактики и лечения.

108. Характеристика возбудителей бруцеллеза. Принципы лабораторной диагностики. Препараты для специфической профилактики и лече­ния.

110. Характеристика возбудителей туберкулеза. Принципы микробиологической диагностики туберкулеза. Туберкулин и его использование. Препараты для специфической профилактики и лечения.

111. Характеристика возбудителя дифтерии. Принципы микробиологи­ческой диагностики. Выявление антитоксического иммунитета. Спе­цифическая профилактика и лечение.

112. Характеристика возбудителя коклюша. Принципы микробиологичес­кой диагностики. Препараты для специфической профилактики и ле­чения.

114. Характеристика возбудителей .эпидемического сыпного тифа. Бо­лезнь Брилля-Цинссера. Принципы микробиологической диагности­ки. Препараты для специфической профилактики и лечения.

115. Характеристика возбудителя чумы. Принципы лабораторной диаг­ностики. Препараты для специфической профилактики и лечения.

117. Характеристика возбудителя сифилиса. Принципы микробиологи­ческой диагностики. Препараты для лечения сифилиса.

120. Характеристика возбудителя столбняка. Принципы микробиологи­ческой диагностики столбняка. Распространение в окружающей сре­де. Препараты для специфической профилактики и лечения.

121. Характеристика возбудителей газовой гангрены. Принципы лабора­торной диагностики. Препараты для специфической профилактики и лечения.

122. Характеристика возбудителя сибирской язвы. Принципы лаборатор­ной диагностики сибирской язвы. Препараты для специфической профилактики и лечения.

123. Возбудители хламидиоза. Принципы лабораторной диагностики. Профилактика и лечения.

127. Характеристика грибов возбудителей микозов человека. Микотоксикозы.

128. Кандидозы, условия их возникновения. Профилактика. Специфичес­кое лечение кандидозов.

129. Характеристика возбудителя вирусного гепатита А, Е. Механизм заражения. Принципы лабораторной диагностики.

130. Характеристика возбудителя полиомиелита. Принципы лаборатор­ной диагностики. Специфическая профилактика и лечение.

131. Характеристика вирусов гриппа. Принципы лабораторной диагнос­тики. Препараты для специфической профилактики и лечения.

132. Характеристика возбудителя кори. Принципы лабораторной диагностики. Препараты для специфической профилактики и лечения.

135. Характеристика возбудителя краснухи. Осложнения при краснухе. Принципы лабораторной диагностики. Препараты для специфичес­кой профилактики и лечения.

136. Характеристика возбудителя клещевого энцефалита. Принципы лабораторной диагностики. Препараты для специфической профилак­тики и лечения.

137. Характеристика возбудителя ВИЧ-инфекции. Принципы лаборатор­ной диагностики. Препарата для лечения.

138. Характеристика возбудителей гепатитов В, С, D. Механизм заражения. Принципы лабораторной диагностики. Препараты для профилактики.

139. Характеристика возбудителя бешенства. Принципы лабораторной диагностики. Препараты для специфической профилактики.

Рекомендуемые страницы:

Источник: https://lektsia.com/7x8e70.html

вопрос 8 — микробиология экзамен

Дыхание бактерий

1.       Способы получения энергии бактериями (дыхание,брожение). Ферменты бактерий. Идентификация бактерий по ферментативнойактивности.

ДЫХАНИЕБАКТЕРИЙ

Аэробное дыхание:  акцептором водорода или электронов служитмолекулярный кислород.

Анаэробное: акцепторомслужат нитраты, сульфаты, фумарат.

Брожение: донорами иакцепторами водорода являются органические соединения. По конечному продуктурасщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое идругие виды брожения.

Классификациябактерий по потребности в О2

м/о

аэробы                                                анаэробы

облигатные                                        аэротолерантные

требуют                                                              нетребуют, рост не стимулирует

(Micrococcus luteus)                                                         (Streptococcus lactis)

                факультативные                                                                                              облигатные

                нетребуют, но растут лучше                                                      угнетает рост

                               (Escherichia coli)                                                               (Clostridium botulinum)

                                                               микроаэрофилы

                                               требуют,но в малой концентрации

                                                               (Spirillum volutans)

По отношению к молекулярному кислороду

·        Облигатные аэробы могут расти только при наличиикислорода.

·        Микроаэрофилы нуждаются в кислороде для полученияэнергии, но переносят от 0,01 до 0,03 бар парциального давления кислорода (ввоздухе 0,20 бар).

·        Облигатные анаэробы (клостридииботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды и др.) растут на среде безкислорода. При наличии кислорода, образуются перекисные радикалы кислорода,токсичные для анаэробных бактерий, поскольку они не образуют соответствующиеинактивирующие ферменты (каталазу, пероксидазу и супероксиддисмутазу).

·        Факультативные анаэробы могут расти какпри наличии, так и отсутствии кислорода, поскольку они способны переключаться сдыхания в присутствии молекулярного кислорода на брожение в отсутствиемолекулярного кислорода (Enterobacteriaceae).

·        Аэротолерантные бактерии (молочнокислыебактерии) растут при наличии молекулярного кислорода, но не используют его –они получают энергию с помощью брожения.

Все питательные вещества и любые элементы,подвергающиеся взаимодействиям и превращениям с участием бактерий, вступают вреакции при участии ферментов. Ферменты [от лат.

fermentum, закваска], илиэнзимы [от греч. enzyme, дрожжи или закваска], — специфичные и эффективныебелковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках.

За каждоепревращение одного соединения в другое ответственен особый фермент.

• Ферменты снижают энергию активации, обеспечиваяпротекание таких химических реакций, которые без них могли бы проходить толькопри высокой температуре, избыточном давлении и при других нефизиологическихусловиях, неприемлемых для живой клетки.

• Ферменты увеличивают скорость реакции примерно на 10порядков, что сокращает полупериод какой-либо реакции с 300 лет до однойсекунды.

• Ферменты «узнают» субстрат по пространственномурасположению его молекулы и распределению зарядов в ней. За связывание ссубстратом отвечает определённый участок молекулы ферментативного белка — егокаталитический центр. При этом образуется промежуточный фермент-субстратныйкомплекс, который затем распадается с образованием продукта реакции исвободного фермента.

Регуляторные (аллостерические) ферменты

• Регуляторные (аллостерические) ферменты воспринимаютразличные метаболические сигналы и в соответствии с ними изменяют своюкаталитическую 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;

·        изомеразы —перенос групп внутри молекулы с образованием изомерных форм;

·        лигазы —образование связей С-С, C-S, С-О, C-N за счёт реакций конденсации, сопряжённыхс распадом аденозинтрифосфата (АТФ).

Бактерии способны синтезировать все ферменты,необходимые для утилизации широкого спектра питательных субстратов.Определённый субстрат в среде вызывает синтез ферментов, обеспечивающих егокатаболизм. В этом случае говорят об индукции катаболических ферментовиндуцирующим субстратом (иидуцибельные ферменты).

Образование анаболическихферментов в процессах биосинтеза регулируется путём репрессии конечнымпродуктом (репрессибельные ферменты). Если в среде имеются одновременно двасубстрата, то бактерия использует субстрат, обеспечивающий более быстрый рост.Синтез ферментов для расщепления второго субстрата репрессируется; такойвариант известен как катаболитная репрессия.

Ферменты, синтезируемые внезависимости от условий среды, — конститутивные ферменты.

Определение ферментативной активности бактерий играетогромную роль в их идентификации. Например, все аэробы или факультативныеанаэробы обладают супероксид дисмутазой и каталазой — ферментами, защищающимиклетку от токсичных продуктов кислородного метаболизма.

Практически всеоблигатные анаэробы не синтезируют эти ферменты. Только одна группа аэробныхбактерий — молочнокислые бактерии каталазонегативны, но аккумулируютпероксидазу — фермент, катализирующий окисление органических соединений поддействием Н202 (восстанавливается до воды).

Наличие аргининдигидролазы —диагностический признак, позволяющий различить сапрофитические виды Pseudomonasот фитопатогенных. Среди пяти основных групп семейства Enterobacteriaceaeтолько две — Escherichiae и Erwiniae— не синтезируют уреазу.

Частовирулентность штамма связана с повышенной активностью ферментов, ответственныхза синтез токсинов.

Получение микробных ферментов — важнейшая отрасльпромышленной микробиологии. Например, для улучшения пищеварения применяютготовые препараты ферментов — амилазы, целлюлазы, протеазы, липазы, облегчающихсоответственно гидролиз крахмала, целлюлозы, белка и липидов.

При изготовлениисладостей для предупреждения кристаллизации сахарозы применяют инвертазудрожжей, для осветления фруктовых соков — пектиназу. Коллагеназа клостридий истрептокиназа стрептококков, гидролизующие белки, способствуют заживлению ран иожогов.

Литические ферменты бактерий, секретируемые в окружающую среду,действуют на клеточные стенки патогенных микроорганизмов и служат эффективнымсредством в борьбе с последними, даже если они обладают множественнойустойчивостью к антибиотикам.

В качестве инструментария в биоорганическойхимии, генной инженерии и генотерапии используют выделенные из бактерийрибонуклеазы, дезоксирибонуклеазы, полимеразы, ДНК-лигазы и прочие ферменты,направленно модифицирующие нуклеиновые кислоты.

Источник: https://www.sites.google.com/site/mikrobiologiaekzamen/8

Дыхание бактерий, грибов, растений, классификация по типу: аэробное, анаэробное, брожение

Дыхание бактерий

Чтобы перерабатывать питательные вещества, поступающие в микроорганизмы, им необходимо много энергии. Она также необходима для размножения и роста. Чтобы получить ее, микроорганизмы дышат. Дыхание бактерий заключается в том, что органические вещества, имеющие более сложную формулу, окисляются до более простых. При этом процессе высвобождается биоэнергия.

В микробиологии принято было считать дыхание биологическим окислением органических веществ кислородом. Но открытие анаэробов, которым для получения энергии он не нужен, перевернуло представления об этом понятии полностью.

Классификация по типу дыхания

Чтобы получить необходимую биоэнергию для жизни и питания из органических и неорганических веществ, одни бактерии используют для этого О2, для других он, наоборот, смертелен, а третьи прекрасно приспосабливаются к любым условиям и любому его содержанию. Учитывая такую сущность, их делят по способу на два типа: аэробные, для которых необходим кислород, и анаэробные ─ те, для которых он губителен.

У грибов, так же как у бактерий, два типа дыхания: аэробное и анаэробное. Яркий пример грибов-анаэробов ─ дрожжи. Процесс выработки энергии анаэробных грибов происходит в цитоплазме и носит название гликолиз.

Такие съедобные грибы, как лисички, белые, моховики, и многие другие дышат так же, как растения и другие аэробные формы жизни. Процесс выработки энергии у аэробных грибов и растений происходит в митохондриях.

Растения являются аэробами, им, чтобы дышать, необходим О2, а продуктом его переработки является углекислый газ.

Но в отличие от грибов у растений, как и у сине-зеленых водорослей, параллельно с дыханием происходит процесс фотосинтеза. Растения и сине-зеленые водоросли при этом выделяют О2 больше чем поглощают, когда дышат.

При отсутствии солнечного света растения только дышат. И при нехватке кислорода растения гибнут, что не страшно факультативным формам.

Аэробные микроорганизмы

В процессе дыхания аэробные бактерии преобразуют окисление органики до воды и углекислого газа. При полном окислении выделяется вся энергия. Если происходит неполное окисление органики, то невыделившаяся часть будет оставаться в продуктах их питания. Автотрофы нужную им энергию получают за счет неорганических веществ, а гетеротрофы – из органических.

https://www.youtube.com/watch?v=m94YmcKaUfo

Учитывая потребность микроорганизмов в кислороде, ученые выделили такие классификации:

  • облигатные;
  • факультативные;
  • микроаэрофилы;
  • капнеические.

Облигатные аэробы

Облигатные (строгие) способны существовать, только если в среде есть наличие свободного О2 не менее 21%.

Ярким примером облигатных форм являются уксуснокислые микроорганизмы, которым для жизнедеятельности и питания необходимо большое количество О2. Также к строгим аэробам относят растения, животные, многие типы грибов.

Даже небольшая нехватка свободного кислорода приводит к тому, что замедляется рост и развитие аэробов.

Факультативные аэробы

К условным (факультативным) относят тех аэробов, жизнедеятельность которых может протекать как с участием О2, так и без него. Часть аэробов хорошо развивается при его большом количестве, другим, наоборот, необходим малый процент.

Это обусловлено тем, что одни аэробы вместе с ферментами переносят водород на свободные соединения, а некоторые переносят вместе с водородом и кислород. В зависимости от процента содержания О2 такие микроорганизмы способны менять метаболические процессы и изменять использование свободного кислорода на продукты брожения.

Их умение приспосабливаться как в кислородосодержащей среде, так и в анаэробной привело к большому числу видов.

Микроаэрофилы

Это тип аэробов, сущность жизни которых зависит от низкого содержания (около 2%) кислорода. В отличие от других аэробов для дыхания у бактерий этого типа необходим О2 пониженной концентрации.

Многие из них, например, Helicobacter pylori, вызывающий гастрит и язву желудка, а также Streptococcus pyogenes, известный как возбудитель фарингита, плохо переносят нормальную концентрацию О2.

Эта их сущность применяется при лечении заболеваний с применением препаратов, имитирующих атмосферный О2.

Капнеические

В микробиологии вид микроорганизмов, которым для дыхания нужен не только О2, но и СО2, носит название капнеические.

Анаэробы

Для дыхания этих микроорганизмов О2 не нужен. Это называется брожением. Нужную энергию они получают путем расщепления сложных молекул органики на простые.

Процесс брожения происходит в результате распада глюкозы без наличия воздуха, к примеру, спиртовое брожение, где глюкоза преобразуется в спирт и выделяется углекислый газ.

В результате такого брожения выделяется биоэнергия, температура субстрата повышается на несколько градусов. Жизнедеятельность такого вида хорошо видна при брожении и нагревании зерна, сена, силоса.

Основными особенностями анаэробов являются:

  • Образование метана. Этот биопроцесс происходит в результате деятельности метановых бактерий путем разложения органических соединений.
  • Образование сероводорода. Это является продуктом работы сероводородных бактерий.
  • Винное брожение.

Анаэробы делятся на два вида: факультативные и облигатные. Факультативные виды могут дышать и в кислородосодержащей среде, и там, где кислород отсутствует. Самые яркие представители облигатных микроорганизмов – стрептококки, кишечная палочка, стафилококки, иерсинии, шигеллы.

Облигатные формы погибают там, где есть свободный О2. Анаэробные облигатные виды представлены двумя типами: спорообразующими (клостридиями) и неспорообразующими.

Спорообразующие часто являются возбудителями многих инфекционных заболеваний: ботулизма, гнойных инфекций, столбняка.

Неспорообразующие являются жителями организмов человека и животных. Часто они являются возбудителями таких инфекционных заболеваний, как пневмония, перитонит, отит, абсцесс головного мозга и легких, сепсис и другие. Их развитие происходит в основном при переохлаждении, снижении общей сопротивляемости организма, травмах.

В жизнедеятельности микробов, грибов и растений есть много схожих химических процессов, но только бактерии способны существовать в любой среде, при любых температурах, что привело к их расселению на планете в таких масштабах.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/dyxanie-bakterij.html

Размножение и рост бактерий

Размножение– увеличение числа особей.Способы размножения бактерий: а) делениеклетки на 2 части (бинарное деление); б)почкование; в) распад нитевидных клеток;г) при помощи спор (актиномицеты).

Рост– увеличение массы в результате синтезаклеточного материала.Во время роста бактерии потребляютпитательные вещества, и если объемпитательной среды не изменяется, тонаблюдается ее истощение и прекращениероста.

Культивирование (выращивание)бактерий в такой среде называютпериодическим, а культуру – периодической.

Если при культивировании непрерывноподается свежая питательная среда, тотакое культивирование называетсянепрерывным, а культура – непрерывной.

Ростпериодической культуры на жидкойпитательной среде разделяют на несколькофаз:.

Iфаза – лаг-фаза– период между посевом и началомразмножения;

IIфаза – фазалогарифмического роста– период интенсивного деления бактерийи рост количества клеток;

IIIфаза – фазастационарного роста– количество клеток не меняется и равномаксимальной концентрации (М-концентрация);

IVфаза – фазагибели -снижение количества живых клеток;

Vфаза – фазауменьшения скорости отмирания клеток– клетки переходят в состояние покоя.

Нажидких питательных средах рост бактерийможет быть: а) поверхностным– образование пленки; б) диффузным– равномерное помутнение среды; в)придонным– образование осадка.

Наплотной питательной среде бактерииобразуют колонии. Колониия–это макроскопическое скопление микробоводного вида, образовавшееся из однойклетки. Колонии бывают разными поразмеру, форме, цвету, поверхности, формекрая, консистенции, структуре.

Поразмеруколонии бывают крупные (более 5 мм),средние (2 -4 мм), мелкие (1-2 мм) и карликовые(менее 1 мм). Формабывает круглая, неправильная, ризоидная,звездчатая и др. Поверхность– гладкая, шероховатая, морщинистая,матовая, блестящая, сухая, влажная,выпуклая, плоская и др.

Края– ровные,волнистые, зазубренные, бахромчатые идр. Цвет– безцветные, белые, желтые, оранжевые,красные, розовые и др. Консистенция– слизистая, волокнистая, мягкая,плотная, хрупкая и др.

Структура– прозрачная, непрозрачная, однородная(гомогенная), неоднородная (гетерогенная)и др.

Колонии,имеющие округлуюформу, ровныекрая и гладкую поверхность– колонииS-формы.Колонии с неровнымикраями и шероховатой поверхностью– колонииR-формы.S-формахарактерна для вирулентных бактерий.R-форма– для авирулентных (исключение:возбудители сибирской язвы, чумы,туберкулеза и дифтерии).

Характерроста бактерий на жидких и плотныхпитательных средах называетсякультуральнымисвойствамибактерий.

Источник: https://studfile.net/preview/2782162/page:7/

Books-med
Добавить комментарий