Микробиология Основные группы бактерий Молочнокислые бактерии
Молочнокислые бактерии • Молочнокислые бактерии – группа аэротолерантных и микроаэрофильных, не образующих споры грамположительных бактерий, сбраживающих углеводы с образованием молочной кислоты в качестве основного продукта • Молочнокислые бактерии – это неподвижные палочки или кокки, объединенные необычным сочетанием метаболических свойств и потребностей в питательных веществах • В эту группу бактерий входят представители родов Lactobacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus и некоторые другие
Молочнокислое брожение • Молочная кислота или лактат – это широко распространенный конечный продукт бактериальных брожений • У некоторых родов молочная кислота образуется особенно в больших количествах - такие бактерии и получили название молочнокислых • В систематическом отношении молочнокислые бактерии - гетерогенная группа микроорганизмов – представители рода Lactobacillus (грамположительные, не образующие спор палочки) – представители родов Streptococcus, Leuconostoc, Pediococсus (грамположительные кокки)
Молочнокислые бактерии • Молочнокислые бактерии используют в качестве источников энергии углеводы, существуют за счет брожения и выделяют в качестве главного продукта молочную кислоту • На основании общности этих свойств (существовать за счет брожения углеводов и накапливать в качестве главного продукта молочную кислоту) морфологически разные бактерии объединяют в одну физиологическую группу – молочнокислых бактерий • Все молочнокислые бактерии грамположительны, в подавляющем большинстве неподвижны и не образуют эндоспор • Молочнокислые бактерии не образуют гемопротеинов таких как цитохромы, т. е. тех компонентов которые входят в состав дыхательной цепи • Именно поэтому, очевидно, они не способны осуществлять дыхание, а существуют только за счет брожения
Молочнокислые бактерии • Молочнокислые бактерии не образуют фермент каталазу, который у аэробных организмов вырабатывается для защиты от перекиси водорода • Перекись водорода у аэробных организмов образуется в процессе дыхания из кислорода и она токсична для клетки • Каталаза разрушает перекись водорода до Н 2 О и О 2 • Молочнокислые бактерии могут расти в присутствии кислорода воздуха, являясь анаэробами, т. е. по отношению к кислороду они могут являться аэротолерантными анаэробами
Молочнокислые бактерии • Общей чертой молочнокислых бактерий является отсутствие у них большинства анаболических путей • Это обусловливает высокую требовательность молочнокислых бактерий к источникам питания • Большинство молочнокислых бактерий нуждается в ряде витаминов, аминокислот, в пуринах и пиримидинах • В связи с этим молочнокислые бактерии обитают, как правило, в таких сложных, богатых питательными веществами субстратах как молоко, продукты его переработки, на растениях и разлагающихся растительных остатках, в кишечнике и на слизистых оболочках человека и животных
Гомоферментативные молочнокислые бактерии • Молочнокислые бактерии принято подразделять на гомоферментативные и гетероферментативные в зависимости от того, какие продукты образуются при сбраживании углеводов – только молочная кислота или также другие органические продукты и углекислый газ • Гомоферментативные молочнокислые бактерии в результате брожения образуют главным образом молочную кислоту, и лишь ничтожные количества других продуктов (летучих кислот, этилового спирта и углекислоты) • При гомоферментативном молочнокислом брожении глюкоза расщепляется до пирувата путем гликолиза • К гомоферментативным молочнокислым бактериям относятся представители рода Streptococcus (Streptoccus lactis, S. cremoris) и Lactobacillus (L. lactis, L. acidophilus, L. bulgaricus) и др.
Lactobacillus acidophilus
Гетероферментативные молочнокислые бактерии • Гетероферментативные молочнокислые бактерии, помимо молочной кислоты, образуют углекислый газ, уксусную кислоту и (или) этиловый спирт, используя на это до 50% сбраживаемых гексоз • У гетероферментативных молочнокислых бактерий гликолиз отсутствует • Гетероферментативные молочнокислые бактерии расщепляют глюкозу по окислительному пентозофосфатному пути с образованием разнообразных продуктов • К гетероферментативным молочнокислым бактериям относятся Leuconostoc mesenteroides, Lactobacillus brevis и др.
Энергетический выход • Существенным различием между гомоферментативным и гетероферментативным молочнокислым брожением является то, что они дают разный выход АТФ • При гомоферментативном брожении образуется 2 моля АТФ на 1 моль сброженной глюкозы, а при гетероферментативном 1 или 2 в зависимости от разновидности брожения
Гомоферментативное молочнокислое брожение
Гомоферментативное молочнокислое брожение • Пируват восстанавливается до молочной кислоты в реакции, катализируемой лактатдегидрогеназой CH 3 -CO-COOH + NADH + H+ → CH 3 -CHOH-COOH + NAD+ • Суммарная реакция гомоферментативного молочнокислого брожения: C 6 H 12 O 6 + 2 Pin + 2 ADP → 2 CH 3 -CHOH-COOH + 2 ATP
Применение молочнокислых бактерий • Молочнокислые бактерии играют очень большую роль, как в природе, так и в жизни человека • Молочнокислые бактерии играют ведущую роль в процессах приготовления различных молочнокислых продуктов, таких как йогурт, ацидофилин, простокваша и другие • Кефир и кумыс являются продуктами, образующимися в результате совместной деятельности молочнокислых бактерий и дрожжей • Молочнокислые бактерии используются при производстве сыров, при силосовании кормов, квашении капусты, солении огурцов, приготовлении сырокопченых колбас • Молочнокислые бактерии применяют в производстве молочной кислоты и полисахарида декстрана
Пробиотики на основе молочнокислых бактерий • Некоторые молочнокислые бактерии обитают в пищеварительном тракте, а также на слизистых оболочках животных и человека и являются представителями нормальной микрофлоры тела человека • Препараты пробиотиков на основе некоторых молочнокислых бактерий используют для восстановления кишечной микрофлоры • Пробиотики – это лекарственные препараты или биологически активные добавки к пище, которые содержат в составе живые микроорганизмы, являющиеся представителями нормальной микрофлоры человека
Вредная деятельность молочнокислых бактерий • Неуправляемая деятельность некоторых молочнокислых бактерий может приносить вред • Молочнокислые бактерии могут вызывать порчу пищевых продуктов, наносить вред в сахарном производстве, в бродильной промышленности и виноделии • В группу молочнокислых бактерий входят некоторые патогенные для человека и животных бактерии (например, Streptococcus pneumoniae, Streptococcus pyogenes и др. )
Экология молочнокислых бактерий • В природе молочнокислые бактерии встречаются на поверхности растений (стеблях, листьях, плодах и др. ), в молоке, наружных и внутренних эпителиальных покровах тела человека и животных • Помимо роли в производстве пищи и кормов и пробиотиков молочнокислые бактерии играют важную роль в живой природе, сельском хозяйстве и нормальной жизнедеятельности человека
Молочнокислые бактерии Lactobacillus • Представители порядка Lactobacillales филогенетически близки к порядку Bacillales • К этой группе относятся молочнокислые бактерии рода Lactobacillus, широко распространенные в почве, молоке, кишечнике животных • У этих бактерий клетки палочковидной формы, одиночные или в цепочках, как правило, неподвижны, спор не образуют • Большинство из них являются строгими или факультативными аэробами, растут на сложных средах
Лактобациллы • Лактобациллы являются представителями нормальной микрофлоры тела человека • Они осуществляют гомоферментативное или гетероферментативное молочнокислое брожение • Лактобациллы используются при изготовлении молочнокислых продуктов, квашении овощей и силосовании кормов • Некоторые из лактобацилл вызывают порчу пищевых продуктов
Микрофлора мочеполовой системы • У женщин нормальная микрофлора влагалища включает лактобациллы, в первую очередь Lactobacillus acidophilus, которые называют также «палочками Додерлейна» • Лактобациллы ферментируют гликоген, продуцируемый клетками вагинального эпителия, с образованием молочной кислоты • Низкие значения р. Н среды (4, 4 -4, 6) препятствуют появлению здесь многих микробов и поэтому видовой состав микробоценозов здесь довольно однообразен
Lactobacillus acidophilus
Молочнокислые стрептококки • Молочнокислые стрептококки постоянно встречается в самопроизвольно скисшем молоке • Под воздействием молочнокислых стрептококков ( например, Streptococcus lactis) молоко обычно свертывается в течение первых 24 часов • Когда содержание молочной кислоты достигает 6 -7 г на литр, сбраживание сахара прекращается, так как более высокая кислотность губительно воздействует на молочнокислый стрептококк • Болгарская палочка (Lactobacillus bulgaricus) свертывает молоко быстро, причем содержание молочной кислоты в нем доходит до 32 г/л, что в пять раз больше, чем при сбраживании молочнокислым стрептококком
Микробиология Основные группы бактерий Энтеробактерии
Энтеробактерии • Энтеробактерии (лат. Enterobacteriaceae) — большое семейство бактерий, объединяющее факультативно анаэробные грамотрицательные палочки • В семейство Enterobacteriaceae входят как представители нормальной микрофлоры кишечника кишечная палочка, так и известные патогены сальмонелла, шигелла, чумная палочка и др. • Формы и размеры – палочки длиной 1— 5 мкм • Окраска по Граму - как и другие протеобактерии, энтеробактерии грамотрицательны.
Факультативно анаэробные грамотрицательные палочки • Подвижные (перитрихиальные) или неподвижные бесспоровые палочки, осуществляющие в присутствии молекулярного кислорода аэробное дыхание, а в его отсутствие – брожение или анаэробное дыхание • Ферментируют углеводы с образованием муравьиной кислоты и других конечных продуктов (брожение смешанного типа) • Экологически их можно разделить на три группы – Представители кишечной флоры млекопитающих (например, Escherichia coli) и возбудители кишечных инфекций (Salmonella и Shigella) – Эпифитные и патогенные для растений бактерии (Erwinia) – Обитатели воды и почв (Serratia, Proteus)
Энтеробактерии • Многие бактерии сем. Enterobacteriaceae живут в кишечнике человека и животных • Escheriсhia coli (кишечная палочка) обычно не причиняет вреда хозяину • Безвредные штаммы являются частью нормальной флоры кишечника человека и животных • Кишечная палочка приносит пользу организму хозяина, например, синтезируя витамин К, а также предотвращая развитие патогенных микроорганизмов в кишечнике
Кишечная палочка • Кишечная палочка (Escherichia coli) – наиболее изученная бактерия, важнейший модельный организм, использующийся в генетике и молекулярной биологии • Эшерихии - грамотрицательные подвижные (перитрихи) палочки с закругленными концами, ферментирующие глюкозу и лактозу с выделением кислоты и газа, размерами 0, 51 x 1 -4 мкм, располагаются одиночно, иногда парами • Относятся к гамма-протеобактериям
Escherichia coli
Escherichia coli
Escherichia coli
Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) • БГКП (также называются колиморфными бактериями) - условно выделенная по морфологическим и культуральным признакам группа бактерий семейства Enterobacteriaceae, используемая в санитарной микробиологии в качестве маркера фекальной контаминации • БГКП относятся к группе санитарно-показательных микроорганизмов • К БГКП относят представителей родов Escheriсhia (в т. ч. и E. coli), Citrobacter (типичный представитель C. coli citrovorum), Enterobacter (типичный представитель E. aerogenes), которые объединены благодаря общности морфологических и культуральных свойств • Санитарно-показательное значение отдельных родов бактерий группы кишечных палочек неодинаково • Обнаружение бактерий рода Escheriсhia в пищевых продуктах, воде, почве, на оборудовании свидетельствует о свежем фекальном загрязнении, что имеет большое санитарное и эпидемиологическое значение
Патогенные кишечные палочки • Существуют штаммы энтероинвазивных, энтеропатогенных и энтерогеморрагических кишечных палочек • Энтероинвазивные кишечные палочки проникают и размножаются в клетках эпителия кишечника • Энтероинвазивные кишечные палочки – вызывают поражения, напоминающие бактериальную дизентерию • Энтеропатогенные кишечные палочки прикрепляются к эпителию и повреждают микроворсинки кишечника, но не проникают в его клетки • Энтеропатогенные кишечные палочки - основные возбудители диарей у детей
Энтерогеморрагические кишечные палочки • Особо опасны энтерогеморрагические кишечные палочки - возбудители геморрагической диареи (геморрагического колита) и гемолитического уремического синдрома • Наиболее частым возбудителем бывает серовар О 157: Н 7, который продуцирует вероцитотоксин (Шига -подобный токсин) , вызывающий гибель клеток • Серотип кишечной палочки O 157: H 7 может вызывать тяжёлые пищевые отравления у людей и даже приводить к смерти
Патогенные факультативно анаэробные грамотрицательные палочки • Среди факультативно анаэробных грамотрицательных палочек семейства Enterobacteriaceae есть много патогенных бактерий, вызывающих опасные заболевания • Бактерии рода Shigella (шигеллы, например, Shigella dysenteriae, Shigella flexneri, Shigella boydii) являются возбудителями бактериальной дизентерии • По своим морфологическим свойствам они мало отличаются от эшерихий и сальмонелл, однако они лишены жгутиков и поэтому являются неподвижными бактериями • Многие штаммы шигелл имеют пили
Патогенные факультативно анаэробные грамотрицательные палочки Shigella Salmonella
Сальмонеллы • Сальмонеллы, в отличие от шигелл, имеют жгутики • Salmonella enterica серовар typhi, которую для удобства называют Salmonella typhi возбудитель брюшного тифа • Salmonella enterica серовар typhimurium, которую для удобства называют Salmonella typhimurium – возбудитель сальмонеллеза
Антигены энтеробактерий • Серологическая идентификация играет важную роль в таксономических и эпидемиологических исследованиях • Серологические свойства Escherichia coli и Salmonella spp. определяются тремя классами поверхностных антигенов: – соматическими - О-антигенами – жгутиковыми - Н-антигенами – капсульными - К-антигенами
Клебсиелла • Klebsiella pneumoniae - один из возбудителей пневмонии • Грамотрицательная факультативноанаэробная палочковидная бактерия семейства Enterobacteriaceae • Клебсиелла неподвижна, не образует спор, имеет капсулу, благодаря которой очень устойчива к воздействию окружающей среды • Капсула является фактором патогенности
Klebsiella pneumoniae
Йерсинии • Yersinia pestis – возбудитель чумы – одного из наиболее опасных инфекционных заболеваний • Yersinia enterocolitica – является возбудителем иерсиниоза – инфекционного заболевания, сопровождающегося диареей и энтеритом • Йерсинии - грамотрицательные коккобациллы семейства Enterobacteriaceae
Yersinia pestis
Vibrio cholerae • К факультативно анаэробным грамотрицательным палочкам относятся также представители Сем. Vibrionaceae • Относятся к гамма-протеобактериям • Здесь есть возбудители опасных инфекционных заболеваний, в частности Vibrio cholerae – возбудитель холеры, изогнутая подвижная палочка
Vibrio cholerae
Пропионовокислое брожение • Пропионовокислое брожение вызывают так называемые пропионовокислые или пропионовые бактерии из рода Propionibacterium • В эту группу входят грамположительные, неподвижные, не образующие спор палочковидные бактерии, размножающиеся бинарным делением • Большинство пропионовокислых бактерий аэротолерантные анаэробы, получающие энергию в процессе брожения, основным продуктом которого является пропионовая кислота
Пропионовокислое брожение • Расщепление гексоз до пирувата у пропионовокислых бактерий идет по пути гликолиза • Далее у них наблюдается сложный цикл биохимических реакций, при этом наряду с пропионовой кислотой в качестве продуктов брожения образуются уксусная, янтарная кислота и СО 2
Пропионовокислые бактерии • Местообитания пропионовокислых бактерий – кишечный тракт жвачных животных, кожа человека, молоко, твердые сыры • Пропионовокислые бактерии используют при изготовлении твердых сыров • После окончания молочнокислого брожения, когда лактоза превращена в молочную кислоту, в созревающем сыре следует стадия пропионовокислого брожения, сопровождающаяся сбраживанием молочной кислоты в уксусную и пропионовую кислоты, которые придают сырам специфический острый вкус • Выделяющаяся углекислота обусловливает появление глазков в сыре • Пропионовокислые бактерии используют также в микробиологической промышленности для производства витамина В 12
Скачать презентацию Микробиология Основные группы бактерий Молочнокислые бактерии Молочнокислые
Общ Микробиол 2012-2 Лекция 4 Молочн и энтеро.ppt