Метаболизм бактерий. Особенности белкового и углеводного обмена у бактерий

 

Метаболизм бактерий представляет собой совокупность 2х взаимосвязанных противоположных процессов: анаболизм и катаболизм. Анаболизм включает р-ции ассимиляции (синтеза), катаболическая р-ция (р-ция распада). Р-ции идут с участием ферментов. При анаболизме происходит затрата эн, а при катаболизме происходит ее высвобождение.

Особенности метаболизма у бактерий состоят в том, что:

1. Его интенсивность имеет достаточно высокий уровень, что возможно обусловлено гораздо большим соотношением пов-ти к единицы массы, чем у многоклеточных.

2. Процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции.

3. Субстратный спектр потребляемых бактериями в-в очень широк от СО₂, N, нитритов, нитратов до орг.соед., включая антропогенные в-ва.

4. Бактерии имеют широкий набор разл ферментов, к-е также спообствуют высокой интенсивности метаболизма и широте субстратного спектра.

Ферменты Б по локализации дел на 2 группы:

1) экзоферменты – это ферменты, выделяемые во внешнюю среду и действующие на субстрат вне кл-ки (протеазы, олигосахариды и др.)

2) эндоферменты – это ферменты, действующие на субстраты внутри кл-ки (синтетазы).

Синтез ферментов генетически предопределен, но регуляция их синтеза идет за счет прямой и обратной связи, т.е. для одних репрессируется, а для других индуцируется субстратом.

Ферменты, синтез к-х зависит от наличия соответствующего субстрата в среде, называются индуцибельными. Другая группа ферментов, синтез к-х не зависит от наличия субстратов в среде наз-ся конститутивными, н-р, ферменты гликолиза.

Особенности белкового и углеводного обмена у бактерий

1) Белковый обмен у бактерий представляет сбой процесс синтеза собственных аминокислот и белков путем ассимиляции необходимых компонентов их внешней среды. Внеклеточное расщепление белков идет под воздействием различных ферментов, если расщепление идет в анаэробных условиях, то этот процесс называется гниением, а если же в аэробных условиях, то тлением. При наличии у бактерий протеаз (ферментов), белки расщепляются ими до промежуточных продуктов распада – пептонов. При наличии пептидаз, пептоны расщепляются ими до конечных продуктов – аминокислот и продукты их распада – NH4, H2S и др. протеолитические (способные расщеплять белки) и пептолитические (способные расщеплять пептоны) свойства выражены не у всех бактерий, поэтому они являются диагностическими признаками.

2) Углеводный обмен у бактерий также является процессом, состоящим из распада и синтеза, расщепление углеводов бактериями (это сахаролитические свойства) в аэробных условиях с образованием углекислого газа и воды называется горением, а расщепление углеводов в анаэробных условиях называется брожением. К микроорганизмам вызывающим брожение относятся дрожжи, молочно-, маслянокислые и др. бактерии. В зависимости от характера конечных продуктов разложения углеводов в анаэробных условиях, различают брожение: молочнокислое, спиртовое, пропионовокислое, маслянокислое, муравьинокислое, уксуснокислое. Молекулы кислорода в процессах брожения не участвуют. Большинство бактерий, осуществляющих брожение, облигатные анаэробы, однако среди них имеются и факультативные анаэробы, т.е. способные осущ. процесс брожения как в присутствии кислорода, так и без него. Более того кислород подавляет процесс брожения и оно сменяется горением, этот эффект был назван эффектом Пастера и является одним из классических примеров смены метаболизма у бактерий в зависимости от условий среды.

 

Метаболизм бактерий. Типы биологического окисления у бактерий

Метаболизм бактерий представляет собой совокупность 2х взаимосвязанных противоположных процессов: анаболизм и катаболизм. Анаболизм включает р-ции ассимиляции (синтеза), катаболическая р-ция (р-ция распада). Р-ции идут с участием ферментов. При анаболизме происходит затрата эн, а при катаболизме происходит ее высвобождение.

Особенности метаболизма у бактерий состоят в том, что:

1. Его интенсивность имеет достаточно высокий уровень, что возможно обусловлено гораздо большим соотношением пов-ти к единицы массы, чем у многоклеточных.

2. Процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции.

3. Субстратный спектр потребляемых бактериями в-в очень широк от СО₂, N, нитритов, нитратов до орг.соед., включая антропогенные в-ва.

4. Бактерии имеют широкий набор разл ферментов, к-е также спообствуют высокой интенсивности метаболизма и широте субстратного спектра.

Ферменты Б по локализации дел на 2 группы:

1) экзоферменты – это ферменты, выделяемые во внешнюю среду и действующие на субстрат вне кл-ки (протеазы, олигосахариды и др.)

2) эндоферменты – это ферменты, действующие на субстраты внутри кл-ки (синтетазы).

Синтез ферментов генетически предопределен, но регуляция их синтеза идет за счет прямой и обратной связи, т.е. для одних репрессируется, а для других индуцируется субстратом.

Ферменты, синтез к-х зависит от наличия соответствующего субстрата в среде, называются индуцибельными. Другая группа ферментов, синтез к-х не зависит от наличия субстратов в среде наз-ся конститутивными, н-р, ферменты гликолиза.

Типы биологического окисления у бактерий

Синтез биополимеров бактерий клетки требует энергию. Она образуется в ходе биологического окисления и запасается в виде молекул макроэргов – АТФ и АДФ. Органеллами дыхания у большинства являются производные цитоплазматической мембраны – мезосомы, но которых локализуются специальные дыхательные ферменты типа цитохромоксидаз. Тип биологического окисления является одним из ключевых признаков, позволяющих дифференцировать различные микроорганизмы. По этому признаку выделяют 3 группы бактерий:

1) Облигатные аэробы – они способны получать энергию только путем дыхания и нуждаются в молекулах кислорода как в конечном акцепторе электронов. Для них как тип окислительно-восстановительных процессов характерно окисление, при котором конечным акцептором электрона является кислород.

2) Облигатные анаэробы – это бактерии, способные расти только в среде, лишенной кислорода, для них как тип ОВР характера ферментация, при которой происходит перенос электрона от субстрата донора к субстрату акцептора.

3) Факультативные анаэробы – это бактерии, растут как в кислородной, так и в бескислородной среде. В качестве акцепторов электрона, они испытывают как молекулы кислорода, так и органические соединения. Среди них могут быть: А) факультативно-анаэробные бактерии, способные переключаться с окисления на ферментацию, к ни м относятся энтеробактерии. Б) аэротолерантные факультативно-анаэробные бактерии, которые могут расти в присутствии атмосферного кислорода, но не используют его, а получают энергию исключительно с помощью брожения, к ним относят молочнокислые бактерии.

 

Микрофлора почвы

         

     Почва я-ся средой обитания м-мов. Они находят в почве все условия, необходимые для своего развития: пищу, влагу и защиту от губительного влияния прямых солнечных лучей и высушивания.

     Количествен. и качествен. состав микрофлоры различных почв значительно колеблется в зависимости от хим состава почв, ее физических св-в, р-ции, влагоемкости, степени аэрации. Также влияют климатические условия, время года, способы с/х обработки почвы, х-р растит покрова и мн др факторы.

     Неодинаково распространены м-мы и по горизонтали почвы. Меньше всего их содержится в самом поверхностном слое (неск. мм), где они подвергаются неблагоприятному воздействию солнечного света и высушиванию.

     Обильно населен след слой почвы, толщиной 5 см. По мере углубления число м-в падает. На глубине 25 см кол-во их в 10-20 раз меньше, чем в поверхностном слое толщиной 1-2 см. Меняется с глубиной и состав микрофлоры. В верхних слоях почвы, содержащих много остатков ж-х и раст., а также подвергающихся хорошей аэрации, преобладают аэробные сапрофитные орг-мы, способные расщеплять сложные орг.соед. Чем глубже почвенные слои, тем беднее они орг. в-вами; доступ воздуха в них затруднен, поэтому здесь преобладют анаэроб. Б.

     Кол-во Б в почве измеряется сотнями и тысячами миллионов в 1 г.

     Видовой состав: микрофлора почвы представлена разнообразными видами Б, актиномицетов, грибов, водорослей и простейших ж-х. К постоянным обитателям относятся разные спороносные Б. Из аэробов чаще встречаются Bacillus mycoides, B. mesentericus, B. megatherium, из анэробов Cloridium sporogenes, C. perfringens, C. putrificum.

     В почве также находятся Б маслянокислые, разлагающие клетчатку, нитрифицирующие, денитрифицирующие, азотфиксирующие. Наряду с обычными обитателями почвы могут встречаться и болезнетворные м-мы, преимущественно спорообразующие Б, н-р, возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма и др.

     Патогенные беспоровые Б (н-р, брюшнотифозные, дизентерийные) сохраняются в почве сравнительно недолго (недели, месяцы), а споры Б – годами.

     Деятельность почвенных микроорганизмов играет большую роль в формировании почвы, создании ее плодородия. Особо важное значение имеют микроорганизмы, фиксирующие свободный азот, и те, к-е переводят соединения C, N, P и др.эл-в из недоступных для растений форм в усвояемые ими в-ва. Также осуществляют минерализацию попадающих в почву разнообразных орг.в-в.

 

Микроорганизмы водоемов

 

     Природные воды представляют собой среду, в к-ой м-мы могут размножаться. Интенсивность размножения микробов в воде зависит от ряда ф-в и в первую очередь от наличия в ней пищи. Природные воды всегда содержат в большем или меньшем кол-ве растворенные орг и минеральные в-ва, к-е могут быть использованы м-ми в процессе питания. Количественный и качественный состав микрофлоры различных природных вод разнообразен.

     Состав микрофлоры подземных вод (артезианской, ключевой) зависит, гл. образом, от глубины залегания водоносного слоя, х-ра грунта и почвы. Арт воды, находящиеся на больших глубинах, содержат очень мало м-в. Подземные воды, добываемые через обычные колодцы из неглубоких водоносных слоев, куда могут просачиваться поверхностные загрязнения, содержат обычно значительные кол-ва Б, среди к-х могут быть и болезнетворные. Чем выше грунтовые воды, тем обильнее их микрофлора.

     Поверхностные воды, т.е. воды открытых водоемов (рек, озер), отличаются большим разнообразием и непостоянством хим состава и состава микрофлоры. Эти воды загрязняются остатками растений, промышленными и бытовыми отбросами. Загрязнения попадают в водоемы, гл. образом, с дождевыми потоками и со сточными водами промышленных производств. Вместе с различными орг и минеральн загрязнениями в водоемы вносится масса м-в, среди к-х могут попадать патогенные.

     Возбудители кишечных инфекций и др патогенные Б в воде длительно сохраняются вирулентными. Так, возбудитель брюшного тифа сохраняется в водопроводной воде 2-93 дня, дизентерии – 15-27, а холеры – 4-28 дней. В речной воде возбудители этих заболеваний сохраняют жизнеспособность в течение соответственно 4-183 дней, 12-90 дней и 1-90 дней.

     Состав и кол-во микробов открытого водоема зависят от химического состава воды, заселенности прибрежных р-в, времени года и других причин.

     В чистых водоемах до 80% всей аэробной сапрофитной микрофлоры приходится на долю кокковых форм Б, остальные - преимущественно бесспоровые палочковидные Б.

      В воде прибрежной зоны водоемов, особенно стоячих, м-в больше, чем вдали от берегов. Бол-во м-в содержится также в поверхностных слоях воды, но особенно много их в иле, гл. образом, в его верхнем слое, где образуется как бы пленка из Б, играющая большую роль в процессах превращения в-в в водоеме. Сильно возрастает число Б в открытых водоемах во время весеннего половодья или после обильных дождей.

     Бурное развитие микроскопических водорослей обуславливает «цветение» водоемов, при чем ухудшаются органолептические св-ва воды, осложняется работы фильтров на водопроводных станциях. Также массовое развитие нек-х сине-зеленых водорослей может служить причиной падежа скота, отравления рыбы, заболеваний людей.

     К водоисточникам, к самой питьевой воде предъявляются определенные нормативные требования по содержанию м-в.

 

Микрофлора воздуха

 

В атмосферный воздух м-мы попадают с поверхности земли и предметов вместе с подымающейся пылью, а также с мельчайшими капельками влаги, сдуваемыми с водной поверхности. М-мы находятся в воздухе обычно вместе с частицами пыли.

Воздух не является благоприятной средой для развития м-в, т.к. в нем отсутствует капельно-жидкая вода. В воздухе м-мы лишь временно могут сохранять жизнеспособность, и многие из них более или менее быстро погибают под влиянием высушивания и солнечных лучей.

Колич. и кач состав микрофлоры атм воздуха может существенно изменяться в зависимости от клим условий, времени года и других факторов. Над морями, горами, ледяными полями Арктики воздух содержит очень мало микробов. Значительно их больше в воздухе населенных местностей, особенно крупных промышленных городов. Чем больше в воздухе пыли, тем больше в нем м-в. Каждая пылинка может нести на себе мн-во м-в.

Кол-во микробов в воздухе по мере удаления от населенных мест заметно снижается. Жизнеспособные м-мы обнаружены даже в стратосфере, хотя их там очень мало. Зимой м-в значительно меньше, чем летом. Ветры способствуют обогащению воздуха микробами, а выпадающие осадки значительно очищают от них воздух.

Большое значение для уменьшения кол-ва микробов в воздухе имеют зеленые насаждения.

Состав микрофлоры воздуха нестабилен. В воздухе находятся обычно наиболее устойчивые против высыхания и действия УФ лучей различные микрококки, сарцины, споры бактерий и грибов, дрожжи. Могут встречаться и болезнетворные м-мы, особенно устойчивые к высушиванию, н-р туберкулезные палочки, патогенные стрептококки и стафилококки, вирусы.

В закрытых помещениях, особенно где находится много людей, воздух почти всегда содержит больше м-в, чем наружный.

На предприятиях пищевой пром-ти, в производственных цехах и в местах хранения продуктов необходимо соблюдать не только определенные вл-ть и темп-ру воздуха, но и его чистоту.

Чистым считается воздух, содержащий в 1 м³ до 1500 бактерий и 16 стрептококков, загрязненным же – при 2500 бактерий и 38 стрептококков.

Своевременная окраска, побелка стен и потолков, ежедневная влажная уборка помещений, систематическая вентиляция, особенно с фильтрацией поступающего воздуха, значительно уменьшают запыленность помещений и кол-во в них микробов.

В отдельных случаях для очистки воздуха от м-в применяют дезинфекцию.

 

 

3. Классификация микроорганизмов.
Бинарная номенклатура

 

М-мы – организмы невидимые невооруженным глазом из-за их незначительных размеров. Критерий размера – это единственный признак, к-й их объединяет. В основном мир м-в более разнообразен, чем мир микроорганизмов.

Согласно современной систематике м-мы относят к 3 царствам:

1. Vira – царство вирусов

2. Procariotae – истинные Б, риккетсии, хломидии, актиномицеты, микоплазмы

3. Eucariotae – простейшие и грибы

Также как и для раст и ж-х для названия м-в применяется бинарная номенклатура.

Если видовую принадлежность не удается определить и определена только принадлежность к роду, тогда применяют термин species (sp). Чаще всего это имеет место при идентификации м-в, имеющих нетрадиционные пищевые потребности или условия существования.

Название рода обычно либо основано на морфологическом признаке соответствующего м-ма, н-р стафилококкус, либо я-ся производным от фамилии автора, к-й открыл или изучил этот м-м, н-р Echerichia, Neisseria, Shigella.

Видовое название часто связано с наименованием основного вызываемого этим микробом заболевания. Н-р: холерный вибрион – Vibrio cholerae, Shigella dyzenteria – возбудитель дизентерии.

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться: