Рост и размножение бактерий.

ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

План

Физиология бактерий.

Физиология вирусов.

Методы исследования бактерий и вирусов.

Физиология бактерий.

Физиологияизучает жизненные функции микроорганизмов: питание, дыхание, рост и размножение.

Бактерии различаются по химическому составу, типу питания, способам получения энергии и размножения, обладают высокой приспособляемостью и устойчивостью ко многим факторам окружающей среды.

Химический состав бактерий.

В состав бактерий входят белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, минеральные вещества.

Вода – основной компонент бактериальной клетки. Ее содержание в ней около 80% массы. В спорах количество воды уменьшается до 18-20%. Удаление воды из клетки (высушивание) приостанавливает процессы метаболизма и размножения, но не убивает бактериальную клетку.

Белки – составляют 40 – 80% сухой массы бактерий и определяют их важнейшие биологические свойства. Белки участвуют в процессах метаболизма, большая их часть обладает ферментативной активностью. Видовая специфичность микроорганизмов зависит от количественного и качественного состава белковых веществ.

Нуклеиновые кислоты бактерий составляют 10-30% сухой массы клетки. Молекула ДНК в виде хромосомы определяет наследственность, молекулы РНК участвуют в биосинтезе белка.

Углеводы бактерий в виде простых веществ (моно- и дисахаридов) и комплексных соединений составляют 12-18% сухой массы. Полисахариды часто входят в состав капсул. Некоторые внутриклеточные полисахариды в качестве включений являются запасными питательными веществами клетки.

Липиды входят в структуру цитоплазматической мембраны и ее производных, а также клеточной стенки бактерий. Они могут выполнять в цитоплазме роль запасных питательных веществ. Липиды бактерий представлены фософолипидами, жирными кислотами и глицеридами.

Минеральные вещества бактерий обнаруживают в золе после сжигания клеток в количестве 2-14% их сухой массы – это фосфор. Калий, натрий, сера, железо, кальций, магний, а также микроэлементы (цинк, медь, кобальт, барий, марганец и др). Они участвуют в регуляции осмотического давления, рН среды, окислительно-восстановительного потенциала, активируют ферменты и входят в состав витаминов и структурных компонентов микробной клетки.

Питание бактерий.

По типу питания микробы делятся на автотрофы и гетеротрофы. Первые способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических соединений (хлористого натрия, солей различных кислот).

Гетеротрофы для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях: белках, жирах, углеводах. Гетеротрофы представляют обширную группу микроорганизмов, среди которых различают сапрофитов и паразитов.

Большинство микробов, вызывающих заболевание у человека, являются гетеротрофами. В их число входят патогенные и условно-патогенные виды. Среди них выделяют облигатные и факультативные паразиты.

Облигатные паразиты способны существовать только внутри живой клетки (риккетсии, хламидии, микоплазмы, вирусы, некоторые простейшие). Факультативные паразиты могут жить как вне, так и внутри живой клетки (микробы дизентерии, гонококк и др.)

По характеру источника использования энергии микроорганизмы делятся на фототрофы (используют энергию солнечного света) и хемотрофы (используют энергию за счет окисления неорганических веществ) (патогенные для человека микроорганизмы).

Тип питания микробов

Автотрофы Гетеротрофы

(патогенные и условно-патогенные микроорганизмы)

Сапрофиты Паразиты

Факультативные Облигатные

Механизм питания. Проникновение различных веществ в бактериальную клетку зависит от величины и растворимости их молекул, рН среды, концентрации, проницаемости мембран и др. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана. Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.

Проникновение питательных веществ в микробную клетку происходит различными способами. Пассивная обеспечивает перемещение веществ из места с высокой концентрацией в сторону низкой концентрации. Она осуществляется без затрат энергии. Активный транспорт питательных веществ осуществляется с помощью специальных ферментов – пермеаз. Которые перемещают вещества от меньшей концентрации в сторону большей концентрации (как бы против течения). Этот процесс требует затрат энергии.

Дыхание микроорганизмов.

Дыхание (или биологическое окисление) – сложный процесс, сопровождающийся выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности микробов. Бактерии, как и высшие животные , для дыхания используют кислород. Однако Л.Пастером было доказано существование таких бактерий. Для которых наличие свободного кислорода является губительным.

Все микробы по типу дыхания можно разделить на три основные группы:

- облигатные (строгие) аэробы (микрококки, туберкулезные бактерии и др.). Они могут расти только при наличии кислорода;

- облигатные (строгие) анаэробы (возбудители газовой гангрены, столбняка и ботулизма). Они могут расти только при полном отсутствии кислорода;

- факультативные анаэробы (большинство сапрофитов и патогенных микробов). Они растут как в присутствии, так и в отсутствии кислорода.

Аэробное дыхание протекает при наличии кислорода. Анаэробное – при его отсутствии.

Рост и размножение бактерий.

Рост – это увеличение размеров отдельной особи. Размножение – это увеличение числа особей в популяции. В результате роста и размножения микробов происходит увеличение их биомассы. Бактерии размножаются делением. Актиномицеты и грибы размножаются спорами. Дрожжи размножаются почкованием.

Быстрота размножения микробов различна. Для большинства бактерий период генерации (удвоения) в среднем равен 15-30 минут, например, для кишечной палочки 15-17 минут. Некоторые микробы делятся медленнее, например спирохеты один раз в 10 часов.

На жидких средах рост бактерий характеризуется образованием пленки на поверхности, равномерного помутнения, либо осадка.