Дыхание является более выгодным энергетическим процессом так как так как при сбраживании грамм-молекулы глюкозы синтезируется 36 молекул АТФ.

Химический состав микробной клетки

Клетки микроорганизмов на 75—85 % состоят из воды и на 15—25 % из сухого вещества. В состав сухого вещества клетки входят углерод, кислород, азот, водород и минеральные элементы.

Минеральные элементы содержатся в клетках микроорганизмов в количестве от 3 до 10 %. Самыми важными из них являются калий, магний, кальций, железо, фосфор и др. Минеральные вещества оказывают влияние на скорость и направление химических реакций в клетке.

Углерод, азот, кислород и водород входят в состав органических веществ клетки. Важнейшая роль в жизни микроорганизмов принадлежит белкам.

Белки. Белки — это сложные высокомолекулярные вещества, в состав которых входят углерод, водород и азот, а в некоторые — сера и фосфор.

Все белки по строению делятся на простые (протеины) и сложные (протеиды). К простым белкам относятся альбумины (водорастворимые), глобулины (растворимые в спирте) и др., в состав их входят только аминокислоты. Простые белки выполняют роль запасных веществ. Сложные белки состоят из простого белка и добавочной группы небелковой природы. Этой группой могут быть нуклеиновые кислоты, жироподобные вещества и другие соединения.

Сложные белки входят в состав ядра, цитоплазмы, рибосом, митохондрий, поэтому они имеют важное значение при размножении, обмене веществ и росте клеток. Белки образуют с водой вязкие растворы — коллоиды. Под воздействием высоких температур, кислот, щелочей, излучений и других факторов белки свертываются (денатурируют).

Углеводы. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. Углеводы разделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, ксилоза и другие) и полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген и др.). Две молекулы моносахаридов, соединяясь между собой, образуют дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза).

Непосредственно усваиваются только моносахариды глюкоза и фруктоза. Сахароза и мальтоза предварительно гидролизуются ферментами дрожжей на простые сахара. Лактоза и полисахариды дрожжами не усваиваются. Углеводы являются источником энергии клетки, а также используются для синтеза белков клетки как строительный материал.

Жиры. Жиры состоят из углерода, кислорода и водорода. Они представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.

Жиры и жироподобные вещества (липиды) входят в состав цитоплазматической и других мембран. Они являются запасными веществами и используются клеткой для получения энергии. Жиры участвуют в построении и поддержании структуры клетки.

Ферменты. Ферменты — это сложные органические вещества белковой природы, которые увеличивают скорость химических реакций, т. е. являются катализаторами. В настоящее время известно более 1000 ферментов. Ферменты осуществляют превращения веществ в клетках, связанные с обменом веществ.

Состав веществ тела микроорганизмов мало отличается от состава тела растений и животных.

Для определения потребностей микроорганизмов в питательных веществах необходимо знать их химический состав. Элементарный состав клеток микроорганизмов довольно разнообразен и представлен в процентах от сухого вещества клетки: углерод-50, кислород-20, азот-14, водород-8, фосфор-3, сера, калий, натрий- по 1, кальций, магний, хлор- по 0,5, железо-0,2, все остальные по 0,3. Эти элементы играют различную физиологическую роль. Так углерод, кислород, азот и водород входят в состав всех без искючения живых организмов, их называют органогенами. Эти элементы составляют основу органических веществ; водород и кислород входят в состав воды; кислород необходим для дыхания аэробным микроорганизмам. Важную физиологическую функцию выполняют также фосфор и сера. Фосфор входит в состав важных органических соединений клетки фосфолипидов, АТФ и др. Сера необходима для серосодержащих аминокислот (цистина, цистеина, гомоцистеина, метионина), без которых невозможен синтез белков.

Микробная клетка состоит из воды и сухих веществ. Количество воды для большинства микробов колеблется от 75 до 85% и находится в клетке в свободном и связанном состояниях, что имеет важное значение в жизни микроорганизмов. Так как все вещества поступают в клетку только с водой и с ней же удаляются продукты обмена из клетки. Свободная вода служит дисперсной средой для коллоидов и растворителем различных органических и минеральных соединений. Связанная вода является структурным элементом цитоплазмы и не может быть растворителем. Содержание воды в клетке изменяется в зависимости от условий внешней среды, физиологического состояния клетки, ее возраста и т.п. В спорах бактерий и грибов значительно меньше воды, чем в вегетативных клетках, за счет низкого содержания в них свободной воды. Потеря свободной воды влечет за собой высыхание клетки и изменения в обмене веществ. С потерей связанной воды нарушаются клеточные структуры и наступает гибель клетки.

Сухое вещество клеток микроорганизмов не превышает 15-25% и состоит преимущественно (до85-95%) из органических соединений- белков, углеводов, нуклеиновых кислот, липидов и других соединений.

Белковые вещества являются основными компонентами клетки. Содержание их зависит от вида микроорганизмов, условий выращивания и возраста и составляет в среднем от 40 до 60%. По аминокислотному составу белки микроорганизмов сходны с белками других организмов. Некоторые белки (ферменты) выполняют каталитические функции: осуществляют различные биохимические реакции, постоянно протекающие в микробной клетке).

Многие микроорганизмы могут накапливать большое количество белков в составе своих клеток и их можно рассматривать в качестве продуцентов пищевого и кормового белка. Рентабельность промышленного производства таких «белковых продуктов» определяется быстротой накопления биомассы микроорганизмов и использованием для их выращивания дешевого недефицитного сырья (отходов различных производств).

Углеводы составляют 15-20% сухого вещества и содержатся в микробных клетках в основном в виде полисахаридов. Углеводы входят в состав капсул. Клеточных мембран и цитоплазмы, а также являются запасными веществами в виде включений гранулезы и гликогена.

Нуклеиновые кислоты содержатся в клетках в виде рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой (ДНК) кислот. ДНК сосредоточена главным образом в ядре эукариотных клеток и в нуклеодах прокариотных (бактериальных клеток). В молекуле ДНК закодирована вся наследственная информация клетки, «записаны» все особенности будущего организма, выработанные в процессе длительной эволюции и свойственные данному виду. РНК преимущественно сосредоточена в цитоплазме и рибосомах.

Липиды составляют 3-10% сухого вещества, входят в состав клеточных оболочек и надежно защищают клетку от воздействий окружающей среды, а также откладываются в виде запасных гранул. Часть липидов связаны с другими веществами клетки, образуя сложные комплексы (эфиры сложных кислот и углеводов, воска и фосфолипиды). Пигменты и красящие вещества, обуславливают окраску микроорганизмов. Фотосинтезирующие бактерии содержат особые пигменты типа хлорофилла растений- бактериохлорофилл. Фототрофные бактерии и некоторые дрожжи образуют пигменты- каротиноиды, которые участвуют как и бактериохлорофилл в ассимиляции углекислого газа. У некоторых грибов(мицеллиальных и дрожжевых)в значительных количествах образуется желто-розовые и оранжевые каротиноиды, которые являются провитаминами витамина А.

Минеральные вещества составляют 5-15% сухого вещества клетки и представлены сульфатами, фосфатами, карбонатами, хлоридами. Фосфаты могут быть в свободном виде и входить в состав различных соединений (нуклеиновых кислот, АДФ, АТФ). Минеральные соединения играют важную роль в регулировании внутриклеточного давления и коллоидного состояния цитоплазмы. Они влияют на скорость и направление биохимических реакций, являются стимуляторами роста, активаторами ферментов

3 Спиртовое брожение. Спиртовым брожением называют процесс превращения сахаров под действием ферментативной активности некоторых видов бактерий, мицеллиальных и дрожжевых грибов с накоплением в качестве основного продукта этилового спирта и углекислого газа:

С₆Н₁₂О₆®2С₂Н₅ОН + 2СО₂+ Q.

Но основными возбудителями этого вида брожения являются дрожжи (сахаромицеты). В анаэробных условиях превращение сахара в спирт происходит не сразу, процесс идет через ряд промежуточных реакций и протекает как бы в две стадии: первая (окислительная) включает превращение глюкозы до пировиноградной кислоты с образованием двух молекул восстановленного НАД×Н₂ (первичный акцептор водорода):

С₆Н₁₂О₆®2СН₃СОСООН+2 НАД×Н₂.

Под действием фермента пируватдекарбоксилазы дрожжи катализируют реакцию декарбоксилирования пировиноградной кислоты с отщеплением СО₂ и образованием уксусного альдегида:

2СН₃СОСООН®2СН₃СНО+ 2СО₂

а вторая стадии (восстановительная) НАД×Н₂ передает Н конечному акцептору (уксусный альдегид), который превращается в этиловый спирт:

2СН₃СНО+ 2НАД×Н₂ ®2С₂Н₅ОН+ НАД

С энергетической точки зрения брожение процесс мало экономичный, так как при сбраживании грамм-молекулы глюкозы синтезируется всего два моля АТФ.

Наряду с главными продуктами брожения в небольшом количестве образуются побочные продукты: глицерин, уксусный альдегид, уксусная и янтарная кислоты, сивушные масла (смесь высших спиртов) и некоторые другие вещества.

Нормальное брожение протекает в кислой среде при рН 4-5. В щелочной среде при подщелачивании среды до рН 8 или при введении в среду бисульфита натрия направление брожения изменяется в сторону увеличения выхода глицерина (глицериновое брожение):

2С₆Н₁₂О₆®2СН₂ОНСНОНСН₂ОН +С₂Н₅ОН +СН₃СООН + 2СО₂+ Q

При интенсивной аэрации среды дрожжевые грибы меняют тип энергетического обмена и переходят с процесса брожения на процесс дыхания, что называют эффектом Пастера:

С₆Н₁₂О₆ + 6О₂ ®6СО₂ +6Н₂О + Q

Дыхание является более выгодным энергетическим процессом так как так как при сбраживании грамм-молекулы глюкозы синтезируется 36 молекул АТФ.

Процесс спиртового брожения лежит в основе хлебопечения, бродильных производств (виноделие, пивоварение, производство этилового спирта), глицерина. Совместно с молочно-кислым брожением используется при получении некоторых молочно-кислых продуктов (кефира, кумыса), при квашении овощей. Эффект Пастера используется для получения большого количества биомассы дрожжей (хлебопекарные и кормовые).

4 УСЛОВНО-ПАТОГЕННЫЕ МИКРООРГАНИЗМЫвызывают в определенных условиях заболевания у людей с пониженной сопротивляемостью организма. Встречаются среди бактерий, грибков, простейших и вирусов. Чаще всего входят в состав естественной микрофлоры организма человека (см. Микробная флора человека) и животных, реже обитают в окружающей среде. Могут обладать рядом факторов патогенности, способностью к колонизации (заселению) организма, выраженной гетерогенностью и изменчивостью популяции, определяющей быстрое приобретение устойчивости к неблагоприятным факторам, в т. ч. к антимикробным препаратам. Понятие условной патогенности не является достаточно четким. В конкретных случаях патологии трудно определить границы между группой У. -п. м. и другими микроорганизмами.

Заражение может происходить экзогенным путем (контактным, воздушно-капельным, алиментарным), в результате аутоинфекции, а также при использовании инструментальных методов лечения и обследования больных, когда микробы попадают непосредственно во внутреннюю среду организма, минуя естественные барьеры. Инф. процесс развивается на фоне снижения естественного или приобретенного иммунитета, чему способствуют тяжелые соматические заболевания, большая кровопотеря, переохлаждение и другие факторы. У. -п. м. способны вызывать инф. процесс в любых тканях организма. Особенности клин. картины вызываемых ими заболеваний определяются локализацией У. -п. м. в организме.

Наиболее часто У. -п. м. являются возбудителями внутрибольничной инфекции (напр., стафилококковой), т. к. именно в стационарных леч. учреждениях создаются условия, благоприятные для их распространения, и имеется ослабленный контингент людей, восприимчивых к заражению. Возрастанию их роли в инфекционной патологии способствовало широкое внедрение в леч. практику антибиотиков, вызвавшее нарушение экол. баланса - взаимоотношений между представителями нормальной микрофлоры организма (см. Дисбактериоз) и развитие устойчивости к антибиотикам у микроорганизмов. Основные возбудители внутрибольничной инфекции - антибиотикорезистентные штаммы (так наз. госпитальные штаммы).

В связи с отсутствием специфических клин. проявлений решающее значение в диагностике, терапии и профилактике имеют микробиологические исследования, целью к-рых является выделение и идентификация возбудителей и определение их чувствительности к антибактериальным препаратам (см. Бактериологическое исследование). Полимикробная этиология инф. процессов, вызываемых У. -п. м., их принадлежность к естественной микрофлоре организма усложняют проведение микробиол. исследования и интерпретацию его результатов. Для дифференцирования возбудителей инф. процесса от естественной микрофлоры используют количественные методы определения степени обсемененности исследуемого образца. Разработаны количественные и полуколичественные критерии для определения основного возбудителя болезни. Определение чувствительности к антибиотикам проводят у этиологически значимых культур микробов, выделенных из очага инфекции. На основании антибиотикограммы возбудителей определяют препарат, к-рый может быть использован для лечения. При наличии ассоциации микроорганизмов учитывают чувствительность к лекарственным веществам всех ассоциантов, присутствующих в исследуемом материале. Серологические методы диагностики значительно менее информативны, чем при заболеваниях, вызванных другими патогенными микробами (это объясняется медленным накоплением антител против этих микроорганизмов и их сравнительно невысоким титром); используют реакцию агглютинации, реакцию пассивной гемагглютинации и другие методы (см. Серологические исследования).

Лечение проводят с помощью антибиотиков, сульфаниламидов и других антимикробных препаратов. При выборе препарата учитывают чувствительность к нему возбудителей, его Фармакокинетику, побочное действие на организм больного. Используют также препараты, повышающие защитные силы организма больного (см. Иммуностимулирующие средства). В профилактике заболеваний большая роль принадлежит соблюдению сан. -гиг. режима и правил проведения профилактических мероприятий в леч. учреждении, рациональному использованию антибиотиков, уменьшающему распространение в госпитальной среде антибиотикорезистентных штаммов микроорганизмов. Специфическая профилактика разработана для предупреждения стафилококковых инфекций, с этой целью применяют стафилококковый анатоксин. Разрабатываются вакцины для лечения и профилактики синегнойной и протейной инфекций.

К условно - патогенным бактериям, наиболее часто вызывающим пищевые токсикоинфекции, относятся бактерии кишечной группы - энтеробактерии (кишечная палочка и протей, а также фекальный стрептококк), являющиеся обитателями нормальной микрофлоры кишечника человека и теплокровных животных. Они также встречаются в почве, воде. Кроме них возникновение пищевых токсикоинфекций могут вызывать условно-патогенные спорообразующие палочки, относящиеся к родам Сlostridium (С. реrfringens) и Васillus (В. сеrеus).

Основой профилактики отравлений через готовые блюда после кулинарной обработки является их немедленная реализация. При необходимости хранения продуктов после термической обработки их следует быстро охлаждать до температуры ниже 10 °С для предотвращения размножения бактерий и хранить на холоде.

На всех предприятиях пищевой промышленности необходимо строго соблюдать санитарно - гигиенические условия производства, правила личной гигиены, проводить текущий микробиологический и санитарный контроль.

Питательные Среды

Для культивирования микроорганизмов используются различные по составу питательные среды, в которых должны содержаться все вещества, необходимые для роста. Потребности микроорганизмов в питательных веществах чрезвычайно разнообразны и определяются особенностями их метаболизма. Поэтому универсальных сред, одинаково пригодных для роста всех микроорганизмов, не существует.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: