 |
Рост и размножение бактерий.
|
|
|
|
ТЕМА 3. ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ
План:
Химический состав, способы питания, дыхание.
Рост и размножение бактерий.
Микробиологический метод изучения свойств бактерий.
Характеристика некоторых форм бактерий.
Химический состав, способы питания, дыхание.
Химический состав бактерий.
В состав бактерии входят белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, минеральные вещества.
Вода составляет 80% массы клетки. Вода участвует в процессах метаболизма.
Белки (составляют 40 – 80% сухой массы бактерий) участвуют в процессах метаболизма, с белками связаны антигенные и вирулентные свойства микроорганизмов и видовая принадлежность.
Нуклеиновые кислоты (составляют 10 – 30% сухой массы клетки) - молекула ДНК в виде хромосомы определяет наследственность, молекулы РНК (информационная и матричная, транспортная и рибосомная) участвуют в биосинтезе белка.
Углеводы (составляют 12 -18% сухой массы) входят в состав капсул, являются запасными питательными веществами клетки.
Липиды (составляют примерно 10% сухого остатка (у бактерий, откладывающих жир в виде особых включений, количество липидов доходит до 40%, например, у микобактерий туберкулеза)) входят в структуру цитоплазматической мембраны и клеточной стенки бактерий.
Минеральные вещества (2 – 14% их сухой массы) участвуют в регуляции осмотического давления, рН среды, активируют ферменты и входят в состав различных компонентов клетки.
Питание бактерий
Особенность питания бактерий - поглощение веществ из среды всей поверхностью тела.
По типу питания бактерии делятся на:
1). Гетеротрофы – усваивают углерод только из готовых органических соединений (все патогенные и условно-патогенные микроорганизмы)
|
|
|
Гетеротрофы, питающиеся органическими веществами отмерших организмов, называются сапрофитами (молочно-кислые бактерии, бактерии гниения), а существующие за счет органических веществ живых организмов – паразитами (дифтерийная палочка, холерный вибрион).
2). Автотрофы – усваивают углерод из воздуха (из СО2) (сине-зеленые водоросли).
По источнику энергии микроорганизмы делятся на:
1). Фототрофы - используют для биосинтетических реакций энергию солнечного света (сине-зеленые водоросли).
2). Х емотрофы - получают энергию за счет окисления неорганических веществ (нитрифицирующие бактерии и др.) и органических соединений (большинство бактерий, в том числе и патогенные для человека виды).
Механизмы питания:
1). Проникновение питательных веществ - основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана.
Условно можно выделить четыре механизма проникновения питательных веществ в бактериальную клетку:
а) простая диффузия – вещества транспортируются без затраты энергии по направлению меньшей концентрации (перемещение веществ происходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны. Вещества проходят через липидную часть цитоплазматической мембраны (органические молекулы, лекарственные препараты) и реже по заполненным водой каналам в цитоплазматической мембране);
б) облегченная диффузия – происходит при большей концентрации веществ вне клетки при участии транспортных белков - пермеаз;
в) активный транспорт – осуществляется против разницы концентрации (направлен на перенос веществ от меньшей концентрации в сторону большей, т.е. как бы против течения) с затратой энергии при помощи транспортных белков;
г) перенос (транслокация) химических групп – в процессе переноса через мембрану молекула вещества химически изменяется (например фосфорилируется).
|
|
|
2). Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.
Дыхание бактерий.
Путем дыхания (или биологическое окисление) микроорганизмы добывают энергию.
По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы:
1) облигатные (обязательные) аэробы могут расти только при наличии кислорода (микобактерии туберкулеза);
2) облигатные анаэробы растут на среде без кислорода, который для них токсичен (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды);
3) факультативные анаэробы (аэробы) могут расти как при наличии кислорода, так и без него (кишечная палочка, возбудители брюшного тифа, паратифа).
Различают так же микроаэрофиллы нуждающиеся в значительно меньшем количестве кислорода (Borrelia burgdorferi, вызывающая болезнь Лайма (бактерии передаются человеку через укус инфицированных иксодовых клещей)); высокая концентрация кислорода, хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост. Многие микроаэрофилы так же являются капнофилами, то есть им требуется повышенная концентрация углекислого газа (актиномицеты, лептоспиры, бруцеллы).
Для выращивания анаэробов используют анаэростаты – специальные емкости, в которых воздух заменяется газовыми смесями, не содержащими кислород.
Ферменты бактерий.
Сложные процессы питания и дыхания микроорганизмов осуществляются с помощью ферментов (или энзимов). Различают:
а). экзоферменты выделяются клеткой в окружающую среду, расщепляя макромолекулы питательных веществ до простых соединений, усваиваемых клеткой. Некоторые экзоферменты (пенициллиназа и др.) инактивируют антибиотики, выполняя защитную функцию.
б) эндоферменты - катализируют метаболизм, проходящий внутри клетки.
Рост и размножение бактерий.
Одним из проявлений жизнедеятельности микроорганизмов является их рост и размножение.
Рост – увеличение размеров отдельной особи.
Размножение – увеличение числа клеток в популяции микроорганизмов.
Основным способом размножения у бактерий является поперечное деление (делением пополам). Реже почкованием (актиномицеты).
|
|
|
Для микробиологической диагностики и изучения микроорганизмов их культивируют на искусственных питательных средах (жидких или плотных).
При выращивании бактерий в жидкой питательной среде наблюдается несколько фаз роста:
1. Начальная или лаг – фаза (фаза задержки размножения) - микробы адаптируются к питательной среде, увеличивается размер клеток; наблюдается невысокая скорость деления клеток.
2. Логарифмическая или лог – фаза - идет интенсивное деление клеток.
3. Стационарная фаза - число клеток в популяции перестает увеличиваться (число вновь появившихся бактерий равно числу отмерших).
4. Фаза отмирания - характеризуется гибелью клеток в условиях истощения питательной среды и накопления в ней продуктов метаболизма микроорганизмов.
Характер роста бактерий на питательной среде:
а) на плотных питательных средах бактерии образуют:
- колонии округлой формы с ровными или неровными краями различной консистенции и цвета, зависящего от пигмента бактерий (синий, кроваво-красный, желтый);
- сплошной рост.
б) на жидких питательных средах образуют:
- осадок
- пленку
- помутнение.
|
|
|
