Физиология бактерий Раздел микробиологии в котором изучают

Физиология бактерий

Раздел микробиологии, в котором изучают: • • • I. Питание бактерий II. Энергетический метаболизм III. Рост и размножение IV. Ферменты V. Пигменты

Знание этих вопросов необходимо при: - культивировании (выращивании) бактерий, в том числе промышленном - идентификации - получении биологически активных препаратов

I. Питание бактерий • Вода составляет 80% массы бактерий. • Основные соединения, необходимые бактериальной клетке – углеводы, аминокислоты, органические кислоты, жирные кислоты, минеральные вещества, витамины и др.

• Макроэлементы – С, Н, О, N, P, S, Fe и др. • Микроэлементы. Некоторым бактериям (галофилам) нужны высокие концентрации Na.

Типы питания По типу питания живых организмов различают аутотрофы и гетеротрофы.

Аутотрофные бактерии • В качестве источника углерода используют двуокись углерода или карбонаты

Гетеротрофные бактерии • В качестве источника в качестве источника углерода используют углеродсодержащие соединения – углеводороды, многоатомные спирты, аминокислоты и органические кислоты.

Гетеротрофные бактерии: • Бактерии-сапрофиты (метаторофы) растут на мертвых органических остатках • Бактерии -паразиты (паратрофы) питаются органическими соединениями живых организмов

II. Дыхание бактерий Бактерии получают кислород: 1. Опосредованно (из молекул H 2 O или CO 2 ) 2. Непосредственно (из молекулярного кислорода О 2)

• Бактерии могут существовать в кислородных условиях при наличии бактериальных ферментов, нейтрализующих токсичные соединения кислорода.

По отношению к О 2 бактерии делят на 5 групп 1. Облигатные (строгие) аэробы нуждаются в молекулярном кислороде (синегнойная палочка) 2. Облигатные (строгие) анаэробы не растут в присутствии О 2 (возбудители столбняка, ботулизма)

3. Факультативные анаэробы (стафилококки, эшерихии) растут как в присутствии, так и в отсутствии О 2 4. Аэротолератные бактерии растут в присутствии О 2 , но не используют его (возбудитель газовой гангрены)

5. Микроаэрофильные бактерии нуждаются в кислороде, но лучше растут при CO 2, -их называют «капнофильные бактерии» (кампилобактеры и хеликобактеры).

III. Рост и размножение бактерий • Рост бактерий – это увеличение клеточной массы и увеличение количества клеток в результате деления

Рост бактерий в периодической культуре (в ограниченном жизненном пространстве)

• 1. Лаг-фаза – адаптация и медленный рост • 2. Экспоненциальная фаза (логарифмическая) – фаза максимальной скорости деления

• 3. Стационарная фаза – равновесие между клеточным делением и процессом отмирания клеток • 4. Фаза отмирания – период логарифмической гибели

Факторы, влияющие на рост бактерий 1. Система культивирования (среды или культуры клеток, лабораторные животные)

2. Температура По температурному режиму различают 3 группы бактерий: Мезофильные бактерии 20 -40 о. С (большинство патогенных для человека) Термофильные 50 -60 о. С Психрофильные 0 -10 о. С

3. р. Н среды • Обычно р. Н 7, 2 -7, 4 • Для выделения холерного вибриона нужны щелочные среды р. Н 7, 8 -8, 0

IV. Ферменты • Ферменты или энзимы – специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках. • За каждое превращение одного соединения в другое ответственен особый фермент.

• Конститутивные ферменты (синтезируются вне зависимости от среды) • Индуцибельные ферменты (определенный субстрат вызывает синтез фермента) • Репрессибельные ферменты – репрессируются конечным продуктом

V. Пигменты • Некоторые бактерии выделяют пигменты – красящие вещества. • Колонии таких бактерий окрашены (Стафилококки, синегнойная палочка, возбудители дифтерии, туберкулеза, нокардиоза)

Роль пигментов • Защита от видимого света и УФ лучей • Проявляют свойства антибиотиков

Биохимические методы идентификации бактерий • Большинство методов основано на использовании дифференциальнодиагностических сред с различными индикаторами

Ферментация углеводов. Выявление сахаролитических ферментов • Способность к ферментации углеводов оценивают по изменению окраски среды вследствие образования кислот (р. Н уменьшается и индикатор проявляет свой цвет). • «Пестрый» ряд – среды Хисса

Среды Хисса

Расщепление белков (выявление протеолитических ферментов) • Посев уколом в мясо-пептонный желатин (МПЖ) • При посеве на мясо-пептонный бульон (МПБ) с помощью индикаторных бумажек на аммиак, индол и сероводород

Хроматография • Для идентификации бактерий применяют также методы газожидкостной хроматографии или тонкослойной хроматографии.

Изучение биохимических свойств бактерий • Применяют также системы индикаторные бумажные (СИБ) – набор дисков, пропитанных различными субстратами. Их можно внести в пробирки со взвесью бактерий или в лунки полистироловых планшетов. По изменению цвета судят о наличии фермента.

• Наборы мультимикротестов (ММТ) – пластиковые планшеты, в лунки которых внесены различные ферменты и индикаторы. В лунки вносят разведения бактерий и инкубируют при температуре 37 о. С. Результаты через 4 -8 часов.

Автоматические системы идентификации бактерий 1. Система Microscan – комплекс пластиковых планшетов, содержащих различные субстраты. Грамположительные и грамотрицательные бактерии дифференцируют с помощью флуоресцирующих субстратов.

Время анализа – 2 часа. 2. Системы Vitek – планшеты с 30 лунками. • Автоматически вносится суспензия бактерий. • Время анализа 6 -18 часов. Системы компьютеризированы и автоматически проводят все расчеты.