Способы получения энергии бактериями. Мембранное и субстратное фосфорилирование.
Дыхание, или биологическое окисление, основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление — отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление — присоединение водорода или электронов к акцептору. Акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород (такое дыхание называется аэробным) или нитрат, сульфат, фумарат (такое дыхание называется анаэробным — нитратным, сульфатным, фумаратным).- мембранное фосфорилирование
Анаэробиоз (от греч. aer — воздух + bios — жизнь) — жизнедеятельность, протекающая при отсутствии свободного кислорода. Если донорами и акцепторами водорода являются органические соединения, то такой процесс называется брожением. При брожении происходит ферментативное расщепление органических соединений, преимущественно углеводов, в анаэробных условиях. С учетом конечного продукта расщепления углеводов различают спиртовое, молочнокислое, уксуснокислое и другие виды брожения.
По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы: облигатные, т.е. обязательные, аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы.
Субстратное фосфорилирование
Реакции, в которых энергия, освобождающаяся на определенных окислительных этапах брожения запасается в молекулах АТФ , получили название субстратного фосфорилирования . Их особенностью является катализирование растворимыми ферментами. Образующийся в восстановительной части окислительно-восстановительных преобразований сбраживаемого субстрата восстановитель ( НАД*Н2 , восстановленный ферредоксин ) переносит электроны на подходящий эндогенный акцептор электрона ( пируват , ацетальдегид , ацетон и др.) или освобождается в виде газообразного водорода (Н2).
Согласно распространенным представлениям, наиболее древние формы жизни, источником энергии для которых служили реакции субстратного фосфорилирования, использовали органические соединения внешней среды одновременно по двум каналам: в качестве источника энергии и источника углерода. Постепенное исчерпание таких соединений из окружающей среды поставило организмы перед двумя проблемами: поиском новых источников энергии и новых источников углерода. В первом случае это привело к использованию энергии света, во втором - к использованию углекислоты.
Стерилизация. Методы стерилизации, используемые в медицине и микробиологии.
Почти все факторы физического воздействия на микроорганизмы могут быть использованы с целью стерилизации.Стерилизация – уничтожение патогенных и непатогенных микроорганизмов, их вегетативных и споровых форм в каком-либо объекте. Стерилизации подвергают питательные среды, стеклянную посуду, инструменты, перевязочный материал, халаты.Стерилизации также подвергают воздух и предметы в микробиологических боксах.
Механизм действия различных методов стерилизации не одинаков, но в основе каждого лежит способность нарушать жизненные процессы микробной клетки (денатурация белков, угнетение функции ферментных систем).
Автоклавирование
Стерилизация медицинских изделий в автоклаве - автоклавирование.
Действующий фактор - насыщенный водяной пар под давлением. Избыточное давление позволяет поднять температуру кипения воды и, соответственно, температуру пара:
P = 0 АТИ → tпара = 100 0С
P = 0,5 АТИ → tпара = 110 0С
P = 1,0 АТИ → tпара = 121 0С
P = 1,5 АТИ → tпара = 126 0С
P = 2,0 АТИ → tпара = 132 0С
Для стерилизации воздух в автоклаве должен быть полностью замещен насыщенным паром. Это достигается либо продувкой автоклава паром(гравитационные автоклавы), либо повторяющимися циклами откачки-заполнения (форвакуумные автоклавы).
Использование:
◦ гравитационные автоклавы - лабораторная посуда, инструменты без внутренних полостей, лекарства ...
◦ форвакуумные автоклавы - перевязочные материалы, операционное белье и другие пористые объекты. а также инструменты. имеющие внутренние полости
Достоинства
• Высокая эффективность
• Широкий перечень стерилизуемых объектов
• Минимальное повреждение стерилизуемых объектов
• Возможность стерилизации упакованных изделий
Недостатки
◦ Аппаратура работает под повышенным давлением
◦ Возможна коррозия металлических объектов
Воздушная стерилизация
В воздушных стерилизаторах осуществляют стерилизацию сухим нагретым воздухом. Поскольку стерилизующий эффект сухого воздуха значительно слабее, чем у насыщенного пара. испольхуются волее высокие температуры (160 - 180 0С) и длительные экспозиции (60 - 120 мин). Для равномерного прогрева воздушные стерилизаторы имеют встроенный вентилятор.
Использование:
Стерилизация стеклянной посуды, термостабильных порошков, металлических инструментов.
Достоинства
◦ Простота управления
◦ Низкие эксплуатационные расходы
◦ Возможность упаковки стерилизуемых объектов
Недостатки
◦ Ограниченный перечень стерилизуемых объектов
◦ Большая продолжительность цикла стерилизации
Прокаливание в пламени
Газовые горелки и спиртовки используют для стерилизации открытым пламенем. В случаях, когда невозможно применить открытое пламя, возможно использование инфракрасных нагревателей.
Использование:
Стерилизация мелких металлических инструментов: бактериологические петли, препаравальные иглы, пинцет...
Достоинства
◦ Практически мгновенная стерилизация
Недостатки
◦ Нельзя хранить простерилизованный инстумент
◦ Только для мелких инструментов
◦ Пожароопастность
Газовая стерилизация
Низкотемпературный метод стерилизации, с использованием окиси этилена. Данный газ обладает хорошими микробоцидными свойствами и проникающей способностью.
Достоинства
◦ Возможность стерилизации объектов, не выдерживающих высокие температуры
◦ Надежная упаковка стерилизуемых изделий
◦ Высокая надежность стерилизации
Недостатки
◦ Очень высокая токсичность газа
◦ Необходимость длительного проветривания простерилизованных объектов
Плазменная стерилизация
Стерилизация проводится парами 60% раствора Н2О2 и низкотемпературной плазмы. Это делает данный метод универсальным, поскольку позволяет обрабатывать любые изделия, в том числе и волоконную оптику. Перед стерилизацией изделия должны быть упакованы в специальную упаковку.
Достоинства
◦ Универсальность
◦ Низкая температура стерилизации
◦ Высокая эффективность стерилизации
◦ Экологически безопасный метод (конечные продукты - Н2О и О2)
Недостатки
◦ Высокая стоимость оборудования
Необходимость специальной упаковки (обычные упаковочные материлы не годятся)