Физиология и биохимия микроорганизмов Мультимедийная обучающая

«Физиология и биохимия микроорганизмов» . Мультимедийная обучающая программа в поддержку лекции. Составитель Л. С. Шишкина.

В основе физиологических (жизненных) функций живых организмов лежит непрерывный обмен веществ (метаболизм) Физиология микроорганизмов изучает вопросы жизнедеятельности микробов: • питание • дыхание • ферментативную активность • рост и размножение

Знания физиологии микроорганизмов необходимо для : • Производства: • медицинских биологических препаратов (ферментов, антибиотиков, вакцин и пр. ) для лечения и профилактики инфекционных и иммунных болезней • продуктов народного хозяйства • Диагностики возбудителей инфекций

В процессе обмена веществ (метаболизма): • часть питательных веществ ассимилирует и расходуется на построение самой клетки (анаболизм) • другая часть питательных веществ разлагается и окисляется, выделяя энерги необходимую для жизни клетки (катаболизм) • часть питательных веществ откладываетс в виде запасного материала. • обмен веществ в микробной клетке протекает очень интенсивно.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРООРГАНИЗМОВ. мало отличается от живых клеток • 70 -85% составляет вода: • 15 -30% сухой остаток микробной клетки из него: • углерода (50%), • кислорода (30%), • азота (12%), • водорода(8%) • натрия, калия, железа, магния др и составляет (3 -10%).

ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА КЛЕТКИ • Белки - составляют основную часть клетки (структуры, ферменты, экзотоксины, споры) • Углеводы основной источник энергии, структур, – включений (запас питательных веществ) • Жиры (липиды)-в составе цитоплазматической мембраны, клеточной стенки микобактерий, спор включений • Нуклеиновые кислоты ДНК носитель наследственной информации РНК участвует в процессах считывания, передачи информации и синтеза белка. • 70 -85% составляет вода:

ПИТАНИЕ МИКРООРГАНИЗМОВ. В зависимости от характера источника углерода и азота микроорганизмы делятся на: • Аутотрофы бактерии, получают углерод из – углекислоты (СО 2) или карбонатов, синтезируя органические соединения. • Гетеротрофы в качестве источника углерода – используют органические соединения. Среди гетеротрофов различают: Сапрофитов -используют мёртвые органические вещества, играют важную роль в разложении органических остатков в почве и сточных водах Паразитов (патогенов вызывают болезни )Облигатных паразитов живут внутри клетки -

Питание бактерий это процесс, при – котором бактериальная клетка получает компоненты, необходимые для построения ее структур. Особенности питания микроорганизмо • поступление питательных веществ происход по всей поверхности клетки, • интенсивность метаболических процессов • высокая адаптация (способность быстро адаптироваться) к изменяющимся условиям среды.

Механизмы питания. Поступление питательных веществ происходит: 1. С участием ферментов пермеаз и затратой энергии 2. без затраты энергии • простой (пассивной) диффузии • облегченная диффузия с участием пермеаз 3. выход отработанных веществ • пассивной диффузией • или облегченной диффузией с участием пермеаз

Механизмы питания. Поступление питательных веществ происходит: 1. С затратой энергии и участием ферментов пермеаз • активный перенос - активный транспорт ПВ ферментами против градиента плотности • транслокация радикалов – активный перенос химически измененных молекул 2. без затраты энергии • простой (пассивной) диффузии – выравнивание концентрации веществ и осмотического давлен по обе стороны оболочки • облегченная диффузия с участием пермеаз, 3. выход отработанных веществ • пассивной диффузией • или облегченной диффузией с участием пермеа

Роль ферментов в обмене веществ у прокариотов. Ферменты - это: • белки • синтезируются самим микробом • постоянный признак (заложен в геноме, используется в диагностике), • вся жизнедеятельность микробной клетки (процес синтеза и распада питательных веществ) совершаются при участии ферментов • подавление активности ферментов - ведет к анабиозу • активизация ферментов - усиливает интенсивност роста и размножения (переход спор в вегетативную форму)

Ферменты бактерий классифицируются по продуцированию и делятся на: • экзоферменты действует на субстрат вне клетки. – • эндоферменты катализирует метаболизм внутри – клетки. • конститутивные ферменты - постоянно продуцируются клеткой • индуктивные (адаптивные или индуцибельные) ферменты- синтезируются под влиянием субстрата который микроорганизм вынужден усваивать; • ферменты агрессии (фактор вирулентности) разрушают клетки макроорганизма, инфицируя ткани: гемолизин, плазмокоагуллаза, гиалуронидаза, коллагеназа и др.

Характерные свойства ферментов: • специфичность действия, каждый фермент реагирует с определенным химическим соединением Название ферментов происходит от названия субстрата, который он катализирует (лактаза расщепляет лактозу). • интенсивность за сутки 1 микробная клетка перерабатывает питательных веществ в 30 -40 раз больше ее массы, деление клетки каждые 20 -30 минут. • оптимальные условия работы: t˚ (оптим. 37°) и р. Н среды 7. 2 -7, 4. (слабощелочная)

Дыхание или биологическое окисление или энергетический метаболизм. Дыхание– совокупность биохимических процессов, в результате которых освобождается энергия. • Анаэробыжизнедеятельность микроба без участия кислорода • Аэробыжизнедеятельность микроба при участии кислорода • Факультативные анаэробы – жизнедеятельность возможна в присутствии и отсутствии кислорода ( большинство возбудителей )

Тип дыхания определяется на жидки питательных • пленку - облигатные аэробы • давать осадок облигатные анаэробы • равномерную муть факультативные анаэробы M. tuberculosis Clostridium E. coli

Рост и размножение бактерий В питательной среде наблюдается последовательна смена фаз размножения. 1. Лаг-фаза (1 -2 ч. ) латентная идет адаптация к – среде 2. Лог-фаза(4 -5 ч. ) логарифмическая рост и размножение с максимальной скоростью ( log) 3. Стационарная фаза– число размножающихся = числу погибающих из-за конкуренции за пищевы ресурсы 4. Фаза замедленного ростаускорение гибели клеток – из-за накопления продуктов обмена

Интервал между делениями называется временем генерации бактерий

На плотной питательной среде микроорганизмы образуют - колонии - масса микробных клеток, выросших и одной материнской клетки

Пигменты красящие вещества, синтезируемые многими бактериями в процессе жизнедеятельности. Пигментообразование – постоянный признак, используемый при идентификации. Значение пигментов: • защита микробной клетки от УФЛ • участие в дыхании микробной клетки Классификация пигментов по: Цвету: • • сине-зеленый цвет (синегнойная палочка); золотистый цвет (золотистый стафилококк) красный цвет (чудесная палочка); черный цвет ( грибы) Растворимости в воде, спирте или нерастворимые

Спорообразование. Спорообразование- процесс, обеспечивающий сохранения вида бактерий в неблагоприятных условиях Одна клетка образует одну спору. Процесс спорообразования: ~ 18 - 24 часа заканчивается отмиранием вегетативной формы. Спора: • лишена обмена веществ (состоянии анабиоза ) сохраняет жизнеспособность десятилетия, столетия • устойчива во внешней среде (за счет высокого содержанием липидов, солей Са, минимум воды) Реверсия (возврат) в благоприятных условиях через 4 -5 часов (превращение в вегетативную форму).

Ароматические и светящиеся микроорганизмы. Ароматизирующие бактериипроцессе в жизнедеятельности синтезируют ароматические вещества, используемые в приготовлении сыров, вин др. пищевых продуктов. Флюоресцирующие бактерии – светящиеся (флюоресцирующая чешуя глубоководных ры флюоресцирующие гнилушки дерева и др. )

Задание на дом: 1. Определение терминов: метаболизм микробов, пластический метаболизм, энергетический метаболизм, анаболизм, диссимиляция, ассимиляц катаболизм. 2. Химический состав бактериальной клетки. Значение и содержание: оды, белков, нуклеиновых в кислот, углеводов, липидов, минеральных (зольных веществ, макроэлементы и микроэлементы. 3. Определение и характеристика типов питания микробов (по усвоению С N. Источники О, Н. и 4. Определение и характеристика микробов по усвоению энергии , типы дыхания. 5. Ростовые факторы (факторы роста) 6. Определение и характеристика микробов по отношению к температуре