Структура прокариотической клетки Мезосома Структура пептидогликана

Структура прокариотической клетки

Мезосома

Структура пептидогликана (муреина)

Клеточная стенка грамположительных бактерий

Клеточная стенка грамотрицательных бактерий

Отличия грамположительных и грамотрицательных клеток

Окраска по Граму

Капсулы Klebsiella pneumonie Bacillus anthracis Streptococcus pneumoniae

Жгутики грамотрицательных клеток филамент крюк P-кольцо L-кольцо Внешняя мембрана Пептидогликан S-кольцо M-кольцо Стержень Периплазматическое пространство ЦПМ

1) монотрихи (V. сholerae) 2) амфитрихи (Spirillum volutans) 3) лофотрихи (Alcaligenes faecalis) 4) перитрихи (E. coli, Salmonella)

Жгутики

Физиология микроорганизмов

Химический состав бактериальной клетки Белки = 40 -80% (сухой массы) • Протеины – простые белки • Протеиды – сложносоставные белки (нуклеопротеиды, липопротеиды, гликопротеиды). Углеводы = 30 -50% - запасные полисахариды - компоненты гликопротеидов и сложных липидов - пептидогликан - сигнальные, в т. ч. поверхностные молекулы Липиды = 1, 7 – 40% - фосфолипиды, липопротеиды и липополисахариды - запасные вещества - защитные молекулы (миколовые кислоты) - сигнальные молекулы

Питание бактерий Метаболизм = катаболизм (дессимиляция) + анаболизм (ассимиляция) 1. 2. 3. Поступление в клетку питательных веществ Обеспечение клетки энергией (Ē) и электронами (ē) Обеспечение клетки веществом: C, H, O, N ; микроэлементы ; факторы роста По потреблению УГЛЕРОДА делятся на: Автотрофы – только СО 2 Гетеротрофы – органика • Сапрофиты • Паразиты Источник Ē Донор ē Источник С Ф Л А По усвоению АЗОТА: Х О Г 1. Ассимилируют из воздуха 2. Ассимилируют из нитрата 3. Ассимилируют из аммонийных солей 4. Ассимилируют из аммонийных солей в присутствии аминокислот и пуринов 5. Ассимилируют в присутствии факторов роста 6. Нуждаются в сложных питательных средах

Ферменты бактерий • Эндоферменты и экзоферменты • Конститутивные (существуют и в отсутствии субстрата) • Индуцибельные (образуются при наличии субстрата) Классы ферментов • Оксидоредуктазы (окислительно-восстановительные); • Трансферазы (перенос радикалов и атомов); • Гидролазы (расщепляют вещества на более простые с присоединением воды); • Лиазы (отщепляют от субстратов химические группы, не используя воду); • Изомеразы (превращают субстрат в изомеры); • Лигазы-синтетазы (ускоряют синтез сложных соединений).

Механизмы питания 1. Проникновение веществ: • Активный перенос (концентрация веществ в клетке выше, чем в • • • окружающей среде) – расход энергии (АТФ); Пассивная диффузия (концентрация веществ в окружающей среде выше, чем в клетке) – энергия не расходуется; Облегченная диффузия – энергия не расходуется; Транслокация радикалов – участвуют ферменты пермеазы 2. Выделение веществ: • Пассивная диффузия • Облегченная диффузия

Механизмы транспорта веществ в клетку Наружная среда Простая Диффузия Мембрана Внутренняя среда П Облегчённая диффузия П Энергизованный источник П Активный транспорт Энергия П HPr~P Транслокация радикалов П HPr ФЕП Фермент П --P Пируват

Катаболизм бактерий 1. Аэробный тип – дыхание. • • Полное разложение органики до СО 2 и Н 2 О Простота выращивания Высокая энергоэффективность и скорость роста Необходимость аэрирования 2. Анаэробный тип – брожение и анаэробное дыхание. • Неполное разложение органики при многих вариантах брожения – Выделение в среду кислот, спиртов, кетонов и других продуктов • Как правило, подавляется присутствием О 2 • Низкая скорость роста и энергоэффективность • Необходимость соблюдать строго анаэробную технологию культивирования

Отношение к О 2 В зависимости от потребностей в кислороде бактерии делятся на: • Облигатные аэробы – только в присутствии О 2 – Mycobacterium tuberculosis, Micrococcus luteus • Микроаэрофилы – при концентации О 2 ниже атмосферного – Campylobacter sp. , Streptococcus salivarius • Факультативные анаэробы – как при О 2, так и без него – E. coli, Vibrio cholerae, Corynebacterium diphtheriae, Salmonella typhi, и. т. д. • Аэротолеранты – могут расти при О 2, но не используют его – Streptococcus pyogenes, S. lactis • Облигатные (строгие) анаэробы – при О 2 растут плохо или гибнут – Clostridium botulinum, C. tetani

Рост и размножение микробов «Рост – это координированное воспроизведение всех клеточных компонентов и структур, ведущее в конечном итоге к увеличению массы клетки» . • По достижению определенного возраста клетка микроба начинает делиться, переходит к размножению. • У одноклеточных организмов размножение ведет к увеличению числа индивидуумов, составляющих популяцию или культуру. • Бактерии размножаются путем простого (чаще бинарного) деления. Средняя скорость деления – 20 -30 минут. • Кишечная палочка – 16 -20 мин. ; стрептококк и клостридии – 15 мин. ; S. typhi – 24 мин. ; шигеллы – 35 мин. ; микобактерии – 24 часа. • Прокариоты делятся в 100 раз быстрее, чем эукариотическая клетка.

Фазы роста I. Начальная фаза (лаг-фаза) (2 – 5 часов) II. Фаза ускоренного роста III. Экспоненциальная фаза (лог-фаза) - постоянная, максимальная скорость роста IV. Фаза замедленного роста V. Стационарная фаза VI. Фаза отмирания