Строение и размножение и метаболизм бактерий 1.

Строение и размножение и метаболизм бактерий 1. Прокариотная клетка как система 2. Спорообразование, рост и размножение 3. Метаболизм бактерий

Бактерии относятся к одноклеточному уровню жизни. Хотя многие из них способны образовывать аггрегации, которые легко распадаются на отдельные клетки. Бактерии имеют жгутики, которые обеспечивают два основных типа подвижных бактерий: скользящие и плавающие. Типы жгутикования: монотрихи – с одним жгутиком лофотрихи – с пучком жгутиков на одном конце амфитрихи – пучки жгутиков на обоих концах перитрихи – жгутики расположены по всей поверхности клетки

Прокариотная клетка Мембрана с Цитозоль- Геном – аппаратом Рибосома – сеть метаболичес- хромосома синтеза АТФ и аппарат ких путей с аппаратом транспортными синтеза белка с ферментами репликации системами

1 — цитоплазматическая мембрана, 2 — клеточная стенка, 3 — микрокапсула, 4 — капсула, 5 — слизистый слой.

Слизистая капсула содержит до 98 % воды. По химическому составу большинство капсулы делят на: полисахаридные полипептидные. Функции капсулы: защита от высыхания и механических повреждений, от действия токсических веществ, радиации, для болезнетворных форм – от защитных сил организма-хозяина и т. д.

Клеточная стенка Химический состав: МУРЕИН – пептидогликан, обладает прочностью и упругостью, при растворении других компонентов клетки сохраняет свою форму. Грамположительные Грамотрицательные бактерии Многослойный Наружная мембрана пептидогликан Периплазматическое Тейхоевые кислоты пространство Тейхуроновые кислоты (периплазма)

Клетка золотистого стафилококка: а — клеточная стенка; б — цитоплазматическая мембрана; в — нуклеоид; г — мембранные структуры внутри нуклеоида.

Мембрана Строение Функции Образует впячивания (инвагинации) внутрь клетки, вследствие чего образуются Мезосомы – ламеллярные (пластинчатые), везикулярные (имеют форму пузырьков), тубулярные (трубчатые), смешанные. Функции: • увеличивают общую рабочую поверхность мембраны; • усиливают энергетический метаболизм клетки; • участвуют в репликации хромосомы и ее последующем расхождении по дочерним клеткам; • участвуют в процессе инициации и формирования поперечной перегородки при клеточном делении.

Цитоплазма – коллоидная система, состоящая из воды, белков, жиров, углеводов, минеральных веществ. Включает – цитозоль (гомогенная фракция), рибосомы, тилакоиды, включения: газовые вакуоли, гранулы гликогена, жира, волютина и др.

Нуклеоид Содержит ДНК свернутую в кольцо, которую также называют бактериальной хромосомой. Количество ДНК определяется скоростью роста бактерии. Клетки могут содержать несколько нуклеотидов. Это основной носитель информации о свойствах клетки и основной фактор передачи этих свойств потомству. Кроме нуклеотида, в цитоплазме могут находиться в сотни раз более короткие нити ДНК – плазмиды – внехромосомные факторы наследственности.

Бактерии родов Bacillus, Clostridium, Sporolactobacillus, Sporosarcina и др. (всего описано более 15 родов спорообразующих бактерий) образуют эндоспоры – внутриклеточные тельца сферической или эллиптической формы.

Формирование эндоспоры спорообразующими бактериями: I — вегетативная клетка; II — инвагинация ЦПМ; III — образование споровой перегородки (септы); IV — формирование двойной мембранной системы образующейся проспоры; V — сформированная проспора; VI — формирование кортекса; VII — формирование покровов споры; VIII — лизис материнской клетки; IX — свободная зрелая спора, Х — прорастание споры; 1 — нуклеоид; 2 — цитоплазма; 3 — ЦПМ; 4 — клеточная стенка; 5 — споровая перегородка; 6 — наружная мембрана споры; 7 — внутренняя мембрана споры; 8 — кортекс; 9 — покровы споры

• 1 — Clostridium sporotrichum, инвагинация мембраны и образование септы в начале спорообразования; • 2 — Cl. sporofasciens, образование проспоры, окруженной двумя мембранами; • 3 — Cl. sporotrichum, начало закладки споровой оболочки; • 4 — Cl. penicfflum, нуклеоид в проспоре; • 5 — Cl. penicillum, завершение образования споровой оболочки, созревание сердцевины.

Рост клетки – согласованное увеличение количества всех химических компонентов (белка, ДНК, РНК и др. ), ведущее к возрастанию размеров и массы клетки. Размножение – увеличение числа клеток микроорганизма в популяции. Типы размножения: Бесполое - бинарное деление Половое – конъюгация, генетическая рекомбинация.

Метаболизм – это совокупность всех химических превращений, происходящих в клетке. Метаболизм состоит из двух противоположных групп реакций: Анаболизм – конструктивный метаболизм, биосинтез Катаболизм – энергетический метаболизм, реакции расщепления

Катаболизм и анаболизм протекают одновременно, многие реакции и промежуточные продукты являются для них общими. Все процессы обмена веществ катализируются ферментами

Способ питания организмов голофитный голозойный (осмотрофный)

Бактерии и грибы осуществляют внеклеточное пищеварение, т. е. высокомолекулярные соединения сначала расщепляются ферментами, выделяемыми клетками на субстрат , а затем поглощаются клеткой. Такие ферменты называются

Микроорганизмы очень разнообразны по своим пищевым потребностям, способны существовать на самых разных субстратах. Но если какой-то субстрат является для одного микроорганизма источником питания, то для другого этот субстрат может оказаться ядом.

6 классов ферментов бактерий: Оксидоредуктазы Трансферазы Гидролазы: протеолитические гидролитические эстеразы Лиазы Изомеразы Лигазы

Все клетки отделены от окружающей среды плазматической мембраной. Клеточные мембраны не являются непроницаемыми барьерами. Клетки способны регулировать количество и тип проходящих через мембраны веществ, а часто и направление движения. Мембраны - это липопротеиновые структуры (липид + белок). К некоторым липидным и белковым молекулам на внешних поверхностях присоединены углеводные компоненты. Липиды образуют бислой. Мембранные белки выполняют различные функции: транспорт веществ, ферментативная активность, перенос электронов, преобразование энергии, рецепторная активность.

Источники питания бактерий Органические соединения (углеводы, белки, жиры, орг-ие кислоты, спирты и т. д. ) – гетеротрофы Неорганические (CO 2, H 2 O, H 2 S, NH 3, CH 4 и т. д. ) - автотрофы

Химический состав клетки: Вода – 80 -90% общей массы Углерод – 50 % массы сухого вещества Кислород – 20% Азот – 14 Водород – 8 Фосфор – 3 Сера – 1 Калий – 1 Натрий – 1 Кальций – 0, 5 Магний – 0, 5 Хлор – 0, 5 Железо – 0, 2

Источники получения энергии Ø Процессы брожения Ø Аэробное дыхание Ø Анаэробное дыхание Ø Фотосинтез: аноксигенный оксигенный

БРОЖЕНИЕ Способность бактерий осуществлять окислительно- восстановительные реакции в анаэробных условиях. Все процессы брожения осуществляются только в анаэробных условиях. Конечными продуктами брожения является образование низкомолекулярных органических соединений. При окислении одной молекулы глюкозы образуется max 2 молекулы АТФ Все процессы брожения имеют биологическую природу.

Типы брожения Спиртовое: Sarcina, Ervina, актиномицеты, дрожжи Молочнокислое: Lactobacillus, Streptococcus. Маслянокислое: Clostridium Пропионовокислое: Propionibacterium Уксуснокислое: Acetobacter

Аэробное дыхание Процесс, при котором конечным акцептором окислительно-восстановительных реакций бактерий является молекулярный кислород. Такие реакции катализируются ферментами оксидазами. Azotobacter, Micrococcus

Анаэробное дыхание Это процесс, при котором конечным акцептором электрона являются органические (фумараты) или неорганические (нитраты, нитриты, сульфаты, карбонаты) соединения. Corynebacterium, Mycobacterium

Фотосинтез Оксигенный Аноксигенный донором электронов является • H 2 O H 2 S • CH 4 • NH 3 побочный продукт молекулярный молекулярные формы кислород серы, углерода, азота

Оксигенный фотосинтез Цианобактерии Прохлоробактерии основной фотосинтезирующий пигмент - хлорофилл А и В http: //comenius. susqu. edu

Аноксигенный фотосинтез Пурпурные серные бактериохлорофилл Пурпурные несерные Зеленые бактериовиридин Галофитные бактериородопсин

Для нормального метаболизма бактерии должны использовать субстрат в качестве донора электронов: Использование органического субстрата осуществляют органотрофы. Неорганического - литотрофы

Источник Донор Источник С Тип метаболизма энергии электронов хемо лито авто хемолитоавтотрофия гетеро хемолитогетеротрофия органо авто хемоорганоавтотрофия гетеро хемоорганогетеротрофия фото лито авто фотолитоавтотрофия гетеро фотолитогетеротрофия органо авто фотоорганоавтотрофия гетеро фотоорганогетеротрофия

Тип питания Гетеро- Авто- Симбио- Миксо- трофный Голо- зойный фитный Хемо Фото