Основные концепции классификации МО.
Основные концепции классификации МО.
Под классификацией понимается распределение единиц под группой более высокого порядка. Она осуществляется по иерархической системе. Основной единицей является чистая культура выделенных бактерий-штамм. Основой для классиф.служ.адекватн.опис-е шаммов,что позвол.ознак. с их осн.хар-ками(форма,подвижн.,налич.капсул,окраш-е по Граму). Различ.два вида классиф.МО 1)филогинетич(естеств.),2)исскуств. Построен.еств.сист-мы явл.конечн.целью классиф.микроорг-мов,котор.сот.в том, чтобы объедин.родств.формы,связ.общностью происх-я и на этом осн-и создать филогенетич.древо микроорг-мов. Исскуственная классиф.объедин орг-мы на осн.их сходства. Рассчитан.на исп-е в качестве ключа для опр-я.Нумерич.таксономия(М.Адансон). В основе адонсоновской таксономии положен следующ принцип:1)равноцен.изуч-е принц.орг-мов,2)довед-е их кол-ва до максим.величины,3)выделяют кажд.таксономич.гр.по числу совпад.признаков. Данный подход объективен,но необхюобширн.математ.расчеты. В классиф.МО используют следующ.таксономич.катег.:вид,род,семейство,порядок,класс,отдел,под царство,царство,иперия. Классиф микроорг-мов искусственная. Классиф.предложили:Красильников Н.А.1949,Скерман 1975,Берджи1997 Классиф Берджи: Империя:неклет.орг-мы. Империя:клет.орг-мы.П/имп.доядерные. Царство:архебактерии(Г-).Царство:эубактерии-настоящ.бактерии(Г-). П/царство:оксифотобактерии (Г-). Отдел:цианобактерии(сине-зелёные,дробянки) (Г-). О:хлороксибакт.(Г-). П/Ц: аноксифотобактерии.(Г-).О:пурпурные (Г-). О:хлоробиобакт.(Г-). П/Ц:скотобакт.(Г-). П/Ц спирохеты (Г-) П/Ц лучистые бакт.(Г+). О: микобакт. (Г+). О:коринебакт.(Г+). О:актиномицетабакт.(лучистые грибки)(Г+). П/Ц: наст.грампол.бакт. О: клостридио бакт.(Г+) О:молочнокисл.бакт.(Г+). О.:бацилобакт.(Г+). О: микрококковые (Г+). П/Ц: микоплазмы (Г+). Классиф.основ.на окрашивании таксонов по Граму.(различия хим.сост.и структ.клет.стенки)
Империя Noncellulata
Те организмы, которые не имеют морфологически оформл. кл. К ним относятся Vicae. Вирусы- группа ультромикроскоп. Облиг. Внунтрикл. Паразитов, способного размн. в кл. живого орг. Распростр. В природе 500 форм описано поражающих теплокровных позвон. жив. > 300 заражающ. высш. раст. Вирусы открыты в 1892г. Д.И. Ивановским при изуч. Причин гибели табака от мозаичной болезни.
Особенности вирусов: не задержив. бактериолог. Фильтрами. Не имеют кл. строения. Не способны к росту и бинарному делению. Не имеют собств. метабол. с-м. Содержат НК только одного типа ДНК или РНК Для их репрод. нужна НК. Использ. рибосомы кл. хозяина для образ. собств. Белков Не способны размнож. Вне живой кл.
Т.о. вирусы не явл. самост. орг., а использ. для своего воспроизводства живые кл. Для синтеза белк. обол., и репликации НК использ. кл. мех. кл. хозяина. Развитие вируса приводит к гибели кл. хозяина. Вне кл. вирус существ. в виде вирусн. Частицы вирион, он сост. из НК и белк. обол. капсида. Изуч. вирусов показало, что они имеют разнообр. форму и сложн. Строение. Форма вирусов:
Палочновидная, нитевидная, сферическая( вирусы жив. чел.) Вирусы паразитир. только на опред. хозяевах. Это обусл. распред. Вирусов на группы на основе типов хозяев. Выделяют для раст., жив., микроорг. патогенные. Вирусы бакт наз фагами микофаги- пораж грибы, Цианофаги на с-з Это субникроскоп огенты. Модель фага Т-2. 1952г. англ. Уч. М. Чейз и ряд др. учёных установили, что у фагов генет. матер. явл. ДНК, т.е. фаг вводит свою ДНК в бакт кл, а белк обол остаётся снаружи. Белковая обол снаружи и ДНК явл генетт матер фага, кот проник внутрь бакт кл. в бактерии начин образ новые фаги. Под действ выраб, ферментов происх разрыв стенок бакт кл и фаги выходят наружу. Репрод вирусы в кл хоз проц сложный Его отдельн этапы от зарожения до освобожд зрелых инфекц частиц хорошо изучены с биохим, генет и морфолог стороны на примере фагов серии Т. Морфол. развит. фага внутри бакт кл происх послед стадий синтеза и соед различн компон фага. Фаги как и вирусы неподвижны. Поэтому при случ столкн с бакт кл они к ним прикреп. и вводят в Кл. ДНК. По прошеств некот времени для синтеза и созрев кл лизируются и фаги выходят наружу. Исслед большое число фагов кот пораж разл микроорганизмы. Фаги встреч повсюду.
5.Основныенаучные разраб-откиПастера.сер-к.19века. показал роль м/о как возбу-дителей разнообразных био-хим. превращений, заболева-ний живых существ,его рабо-ты –новый этап в развит.м/о-физиологический. Изучая вра-щение поляризованного света жидкостями открыл, что при перекристаллизации солей оп-тически неактивной рацели-ческой винной кис-ты обр. 2 типа кристаллов.Р-р приготов-ленный из кристаллов 1 типа вращают плоскость поляриза-ции света вправо а др. вле-во.Пас.наблюдал что гриб пи-ницилиум и дрожжи развив.на соли этой кис-ы потребл-т только правовращающий ее оптический изомер, это позво-лило сделать вывод о специи-фическом воздейств. м/о на субстраты и послужило Тео-рет. основой для пос-лед.изучен.физиологиим/о.П. было сделано открытие нов. формы жизни-анаэробной. Пас. дал начало иммунологии. Изучал различные инфекцион-ные заболевания: сибирская язва, куриная холера, бешенс-тво, нашел способ борьбы с ними(вацина).В 1888 был пос-троен научно-исследоват. инс-тит. им.Пастера в Париже.его исслед. послужили развитию медицинской м/б.
П/ц спирохеты.
Хемогетеротроф. Отличия: 1)не ветвится; 2)не образ слизистой массы; 3)не имеет спор, включен и пигментов; 4)Кл спиралевидная, гибкая. Поперечный срез кл спирохеты.1)наружн оболочка 2)аксостиль, сост из 2-х осевых фибрилл 3)протоплазматич чилиндр 1)осевые фибриллы 2)наружная оболочка 3)клет оболочк (стенка) 4)плазматич мембр 5)цитоплазма
Они способны изгиб и сокращ-ся, перемещаясь через полужидкие среды. В кл спирохет различ 3 компонента: 1)протоплазматич цилиндр; 2)осевые фибриллы, образующ акростиль; 3)наружн оболочка. Спирально извитой протоплазматич цилиндр снаружи окружён комплексом из плазматич мембран и кл стенки. Вокруг цилиндра обвиваются нити, которые по отдельности называются осевыми фибриллами, а в совокупности акростили. Каждая фибрилла одним концом прикрепляется вблизи конца клетки, а др её конец свободен. Число фибрилл варьирует у разных видов. Движение спирохет происходит за счёт сокращения фибрилл. Размножается поперечным делением. Обитают спирохеты (свободно живущие) в различных водоёмах, в кишечнике млекопитающих, на поверхности жгутиковых, в кишечнике термитов и тараканов и т.д. Немногие спирохеты патогенные. Например: возвратный тиф, сифилис. Среди спирохет есть анаэробы. Например представители р.Borellia, это паразиты членистоногих, человека и др позвоночных. Есть и аэробные формы спирохет, к ним относятся самые мелкие спирохеты- 0,1мкм и 4-8мкм. Имеют крючкообразно загнутые концевые клетки, обитают как в водоёмах, так и в организме человека, вызывая инфекционную желтуху.
18 Грам «+» микроорганизмы
Толщина кл стенки сост 15-80 нм. Она сост из пептидогликана (60-90%), кот распол в несколько слоёв белка и липидов. Обнар полимеры особоготипа тейхоевые к-ты ковалентно связанные с пептидогликаном. Больш содерж пептидоглик обеспеч при окраске по грамму образ комплекса с генициановым фиолетовым и I Устоичивого к спирту бакт окраш в сине-фиол цвет. У грам «+» бакт роль опорн коркаса выполн муреиновый мешок, кот у них многослоен. Схема строен кл стенки грам «+» микроорг.:К грам «+» относ кокки, бациллы, актиномицеты и т.д.
19.П/ц Лучистые бактерии Actynobacteria.обр-т подобие мицелия.Дел.на:нисшие фор-мы - не образующие мицелия и им.палочковид.и кокковид. кл.;высшие или развив. мице-лий. Почти все аэробы,реже анаэробы.У актиномицелиев. разл-т субстратн. мицелий, развив. в глубине среды и ни-ти его всасыв. питат. в-ва среды и доставл-т колониям. Различ-т воздушн. мицелий, формир-я на поверх-ти коло-нии, обр-т пушист., бархатист. или мучнист. массу.и субст-ратн. мицелий разв.на агари-зов-й среде,разрастаясь плот-ным сплетением колоний раз-личной величины.Кл. ограни-чена оболочкой,сост-й из бел-ков, липидных и мукополисах-х компонентов, м.б. ткж. фосфорные соед.,тейхоевая к-та.Ч/з оболочку в кл. про-никают мн-е хим. соед.(бел., антиобиотики, аминок-ты), обол-ка принимает участие в общем обмене в-в и образо-вании различных прод-в жиз-недеят-ти кл., метаболитов.На поверхности оболочек мице-лия располож.слизист. капсу-ла.В цитоплазме есть нуклео-тид, заполненный сетью пере-плетений нитей ядерн. в-ва, кот. не им.мембр.и не отдел. от цитоплпазмы. Цитомплаз-матич. мемб. приним-т уч-е в обр-и спор. Споры/конидии формир-я на возд-м мицелл. иногда на субстратном. Им. спец-е спороносн. органы-спороносцы/спорангии.Их по-дразд. на 2 гр.:1.подвижные-обр-т особые орг. плодон-ошения, подвижн. споры, ан-астомозы, способ-е автогамии, а ткж. отмеч-т процессы ре-комбинации.2.неповижн. обр-т споры на спороносцах возд-о мицелия, кот формир-я на всем протежении споронос-ца.Обр-т плодов. телапикни-ды, сод-е пикнидос-поры и склероции не сод-е спор. Изу-чал Красильников. Спос-ы по-сел., расти и размнож. на мн-х субстратах, используя разл-е истоники питания, сод-я разл-й набор ферментов. Мезо-филлы, хор. переносят высу-шивание.
20. Микобакт и коринебакт.
П/ц лучистые бакт.Все микобакт – аэробы. Мицелия они не образуют, они растут в виде слабоветвящихся клеток неправильной формы. Микобакт – это палочковидные бакт, их форма имеет неправильные очертания, т.е. контуры их искривлены, в разных местах неодинаковой толщины, изогнутые. Микобакт – это неподвижные организмы, кислотоустойчивые, т.к. высокое содержание в кл-ках миколовых кислот, кот делают поверхность микобактерий воскообразной и сильно гидрофобной. Отмечено, что величина клеток микобактерий меняется в зависимости от вида культуры и состава среды, а также наблюдается укорачивание клеток у бактерий более старого возраста до кокковидной формы. Культуры микобактерий пигментированы, могут быть окрашены в синий, красный, желтый, зеленый и черный цвета, встречаются и бесцветные формы. Бакт развиваются на различных субстратах, они хорошо усваивают белки, углеводы, спирты, воск и парафин. Ферментативная деятельность у разных видов различна, например, красные микобакт обладают слабой ферментативной активностью. Лимонно-желтые или белые - образуют активные ферменты. Среди микобактерий есть формы кот хорошо развиваются на безазотистой среде, обладая способностью усваивать азот атмосферы. Микобакт не обладают онтогонистическими св-вами и не образуют антибиотиков. Микобакт размножаются делением, перешнуровыванием, почкованием. Образуют споры, на формирование которых используется все содержимое кл-ки. Споры не устойчивы к внешним воздействиям. Особенности микобактерий: способность разлагать углеводороды, содержся в нефти. Предельные углеводороды не вступают в реакцию присоединения, а в реакцию замещения лишь при высоких температурах и давлении. Они названы парафинами и их разлагают парафинокисляющие микобакт. Окисление углеводородов представляет собой ряд ферментативных реакций: 1) этап введения О2 в молекулу углеводорода (проходит 2 путями) – в окисляемую молекулу вводится 2 атома О2, образ гидроперекись, кот затем превр в спирт СН3 – (СН2) n – СН3 = СН3- (СН2)n – СН2 – О – ОН = СН3 (СН2)n – СН2ОН + Н2О; в окисляемую молекулу вводится один атом О2, в результ обр спирт – СН3 – (СН2) n – СН3 = СН3 – (СН2) n - СН2ОН +Н2О
Интенсивность окисления углеводородов зависит от насыщения среды кислородом. Спирты и альдегиды являются промежуточными продуктами окисления углеводорода, в кл-ках они не накапливаются. Конечный продукт окисления – жирная кислота, кот имеет тоже число углеродных атомов, какое имел исходный углеводород – это пальмитиновая, лауриновая и каприновая кислоты; часть их исп на синтез жиров и липидов, другая часть расщепляется на низкомолекулярные в-ва, кот использ клеткой для построения белков, углеводов и др соединений. Среди микобактерий есть как патогенные виды, кот вызыв туберкулез, проказу, дифтерию, так и безвредные – сапрофитные формы, обитающие в почве.
К п\царству относ отдел Corynebacteria – это анаэробы, патогенные м/оы, пораж животных, человека и растения. Это бакт булавовидной формы. Представитель – дифтерийная палочка, есть несколько видов, кот обит в почве, например предст рода Arthrobacter, кот отлич ветвлением кл-ки и способностью образовывать кокки. Род плеоморфеи, обит на различн средах. Коринебакт занимают промежуточное положение между молочно-кислыми бактериями и микобактериями.
ЛУЧИСТЫЕ ГРИБКИ.
Бактерии образуют подобие мицелия.Их делят на:1)низшие-не образуют мицелия и имеют палочковидные коккковидные кл-ки;2)высшие-имеют развитый мицелий.Почти все аэробы реже анаэробы,субстратный мицелий в глубине среды и его нити всас пит в-ва среды и доставл колониям.Воздушный мицелий формируют на поверхности колонии образуя густую,бархатистую,мучнистую массу.Надсубстратный мицелий на поверхности агаризованной среды.Разростаясь в колонии различ величины. Кл-ки актиномицетов ограничены оболочкой из белковых,липидных и мукополисахаридных компонентов.У некоторых-фосфатные соед,тейхоевые к-ты.Черз оболочку в кл-ку проникают многие хим соед-белки,антибиотики,аминок-ты.Оболочка принимает участие в общем обмене в-в и образовании метаболитов.На поврхн-ти оболочки мицелия-слизист капсула.Цитоплазма кл-ки сост из оптичиски плотных скопленй различной величины,рисунка .Есть нуклеотиды заполненные сетью переплетенных нитей ядерного в-ва,кот неимеют мембраны и не отделены от цитоплазмы.Цитоплазма приним участие в образов спор.(конидий),кот формир-ся на воздушном мицелии иногда на субстратном.Некот имеют спороносцы или спорангии.Лучист грибки есть подвижные и нет.Подвижные обр-ют особые формы плодоношения-подвижные споры.анастомозы,кот способствуют автогамии,отмечается процесс рекомбинации.Неподвижные ф-мы обр-ют споры на спороносцах воздушного мицелия,кот форм-ся и на всем протяжении спороносца.Неподвижные обр-ют плодовые тела-пикниды,содержащие пикнидоспоры и склероции.Грибки живут,растут и размн-ся на многих субстратах используя различные источники пит-я.Их кл-ки содержат различный набор ферментов,котор способствуют обр-нию и разрушению сложных орг в-в.Актиномицеты мезофиллы,хорошо переносят высушивание.
22. П\Ц Настоящие Г+ бактерии: особенности строения, размножения, представители, распространение, значение.
Входят группы: П\Ц Eufirmicutobacteria- настоящие Г+ бактерии
От: Clostridiobacteria - клостридиевые
От: Lactobacillobacteria – молочно кислые
От: Bacillobacteria- бацилло бактерии
От: Micrococcobacteria – микрококковые бактер
П\Ц Tenericutobacteria - микоплазмы
Общ. пр-ки Г+ м\о:
· Толщина клет-й стенки 15- 80 нм. Она сост-т из пептидогликана (80-90 %), кот расп-ся в неск-ко слоёв белка и липидов;
· Обнаружены полимеры особого типа – тейхоевые кислоты, ковалентно связанные с пептидогликанами. Больш. сод-е пептидогликана обеспечивает при окрашивании по Граму образование комплекса с генциановым фиолетовым и йодом устойчивого к спирту. Поэтому бактерии окраш-ся в сине – фиолет-й цвет.
· Роль опорного каркаса выполняет многослойный муреиновый мешок.
К Г+ м\о относ-ся: кокки, бациллы, актиномицеты и т. д.
П\Ц Настоящие Г+ бактерии (Eufirmicutobacteria).
РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ. СПОРООБРАЗОВАНИЕ.
1. Размножение: деление на двое или бинарным путем. Клетка удлиняется => образование поперечной перегородки => расхождение дочерних клеток. У некоторых дочерние клетки не расходятся => образуются различные формы: диплоккоки, стрептоккоки (длинные цепочки). При делении бактерии со жгутиками – жгутики у материнской клетки, у дочерней вырастают позднее. Почкование – редко. Конъюгация: перед делением удвоение бактериальных хромосом, 2n фаза не продолжительная => их относят к 1n организмам.
2. Спорообразование: споры-тельца сферической или эллиптической форм преломляющие свет (в не благоприятных условиях). Спорообразующие виды- палочковидные Г+ бактерии. Значение эндоспор – термоустойчивость, все остальные бактерии не образующие спор и вегетативные клетки спорообразующих видов гибнут при 800С через 10 мин. Терморизистентные эндоспоры переносят сильный нагреву. Внутри бактериальной клетки образуется одна спора.
Процесс спорообразования:
- накопление белкового материала; распадается значительная часть белков материнской клетки образуется дипеналиновая кислота в цитоплазме споры;
- образуется комплекс с ионами Са2+ который с другими катионами (Mg, Mn, K) обеспечивает пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость;
- не равное деление бактериальной клетки => впячивание цитоплазматической мембраны => обособление части нуклеотида с не большой частью цитоплазмы.
Предспора покрывается цитоплазматической мембраной самой бактер кл-ки => вокруг споры 2 цитоплазматические мембраны каждая из которых участвует в синтезе стенки споры => между мембранами – кортикальный слой из многослойного пиптидо - гликанового остова. Наружную оболочку споры и тонкий полипетидный покров (экзоспорий) образует материнская клетка.
-созревание споры=>клеточная стенка разрушается=>спора выходит в окружающую среду=> поглащение воды, набухание=>спора прорастает=>возрастает дыхание, ферментативная активность=>потеря термоустойчивости=>спора разрывается, появляется ростовая трубка=>удлинение освободившегося организма=>деление удлиненной клетки.
Эндоспоры-длительно переживающие формы бактерий, устойчивые к высоким температурам,высыханию,облучению. М/о могут образовывать цисты- шарообразные толстостенные клетки. Миксоспоры у микобактерий,акинеты у цианей.
29. Рост м\о: основные условия роста, культивирование, цикл развития м\о.
Рост кл-ки – согласованное увеличение кол-ва всех химич-х компонентов из кот она построена. Рост – рез-т множества скоординированных биосинтетических процессов, кот находятся под регуляторным контролем и при водят к увеличению размеров и массы кл-ки. Рост не безграничен. Достигнув определённой величины, кл-ка прекращает рост и начинает делиться. Для роста необходима вода и питат. в-ва из кот организмы строят кл-ки и получают энергию. Разным м\о необходимы разные питат. среды. Различают макро- и микорэлементы (по кол-ву необходимых). Макро- (10 элементов кот сод-ся во всех м\о): C, H,O, S, K, N, P, Ca, Mg, Fe. К микро- относ-ся: Mn, Mo, Zn, Cu, Co, Ni, Na, W и др. в кот нуждаются не все организмы. Большинство элементов вносят в питат-ю среду в виде солей. М\о кот получают энергию с помощью Ф или путём окисления не органических соединений могут использовать СО2 в кач-ве углерода. С-автотрофные организмы восстанавливают СО2, все остальные получают клеточный углерод из органических соединений среди кот преобладают полисахариды. М\О необходимы дополнительные питат. вещ-ва, кот называются – факторы роста. Они относятся к 3 группам соединений – аминокислотам, пуринам и пиромидинам, а ткж к витаминам. Аминокислоты, пурины и пиромидины – составные части белков и нуклеиновых кислот. Витамины входят в состав Со-ферментов и участвуют в каталитических функциях (они необходимы в не больших кол-вах). Организмы, не нуждающиеся в факторах роста называются протрофными. S и N содержатся в основном в восстановленной форме. Некоторые способны восстанавливать молекулярный азот, другие нуждаются в аминокислотах. Кислород входит в состав воды и вместе с ней поступает в клетку он содержится в СО2 и многих органических соединениях. Главная функция О2 – конечный акцептор электронов при аэробном дыхании.
По отношению к молекулярному О2 выделяют:
1 Аблигатные аэробы (способны получать энергию только путём Д, нуждаются в О2).
2 Аблигатные анаэробы (могут расти только в безкислородной среде, О2 для них токсичен).
3 Факультативные анаэробы (растут и в присутствии и в отсутствии О2).
· Аэротолерантные (молочно-кислые) могут расти в присутствии атмосферного О2, но не способны его использовать, они получают энергию только за счёт брожения.
· Микроаэрофиллы.
Многие м\о нуждаются в О2, но не переносят порциального давления воздуха (0,2 бара).
Питательные среды бывают: Синтетические – основной набор химических элементов необходимых для роста м\о. Сложные – кот помимо основных экстрактов содержат различные сложные смеси (молочная сыворотка и т. д.) Твёрдые – к жидким питат растворам добавляют особые вещества кот делают их желеобразными (желатин, агар и др.).
Основные условия роста. Концентрация ионов Н+ и НО-. Эти ионы подвижны, поэтому малейшее изменение концентрации оказывает на м\о сильное влияние. Поддержание необходимого уровня рН имеет большое значение для роста м\о. СО2 Н2О Температура. Аэрация.
Культивирование.
Разработано несколько способов культивирования: Периодическое; Непериодическое; Культивирование иммобилизованных клеток.
Цикл развития м\о
1 фаза: исходная (стационарная): начинается после внесения м\о в питат среду, продолжается 1-2 ч Кл-ки не растут их кол-во не увеличивается.
2 фаза: лаг-фаза: период задержки размножения. М\О интенсивно растут, но скорость деления не высокая. Продолжительность фазы зависит от внешних условий.
3 фаза: интенсивного логарифмического (экспоненциального) размножения.
4 фаза: отрицательного ускорения. Кл-ки становятся менее активными. Период генерации начинает ускорятся.
5 фаза: стачионарная, число вновь возникающих клеток примерно равно числу отмирающих.
6 – 8 фазы: отмирания. Отмирание преобладает над размножением. Во время 6 ф. увеличивается число отмерших клеток. 7 ф. - логарифмическая гибель, они отмирают с постоянной скоростью, и в 8 ф. скорость отмирания постепенно снижается. Отмирание связано с изменением физико – химических свойств питательной среды. Одновременно уменьшается численность живых клеток и это происходит до тех пор пока они почти полностью не отмирают.
30. Питание м/о.По типу питания м/о подразделяются на ряд групп: 1. По использованию различных источников энергии: а)фототрофы (используют энергию солнечного света); б)хемотрофы (используют органические и неорганические в-ва).
2. Взависимости от того, в какой форме м/о получают углерод: а)автотрофы (используют СО2 в качестве источника С); б) гетеротрофы ( получают С в виде сложных, восстановленных органических соединений. Каждая из этих групп подраздел на арганотрофов (получают энергию за счет органических веществ) и на литотрофов (получают энергию за счет окисления неорганических веществ). Т.о. выделяют 8 типов питания: 1)Фотолитотрофия( источник энергии солнечный свет). а) фотолитоавтотрофия- тип питания, характерный для бактерий, использующих энергию света для синтеза веществ в клетке из СО2 и неорганических соединений, т.е. осущ. Ф. (цианобактерии, пурпурные, зел.-серные бактерии); б) фотоарганогетеротрофия- тип питания, характерный для бактерий, которые для получения энергии кроме Ф используют простые органические соединения. (пурпурные несерные бактерии)..2)Хемотрофия( источник энергии неорганические и органические соединения). а) хемолитоавтотрофия- тип питания, характерный для бактерий, получающих энергию при окислении неорганических соединений- хемосинтез. Углерод получ. из СО2 (нитрифицирующие, серные, железобактерии).
Серное дыхание.
У некоторых бактерий, которые могут расти в присутствии элементов серы, используя её в начале акцептора водорода при анаэробном переносе электронов сера восстанавливается до H2S например: Desulgaromones acethoxedame в море окисляют этанол или ацетат до СО2 или Н2О окисление серы и полное окисление органических субстратов плюс эта бактерия обладает ферментами цикло ТКК, содержащей цитохром.
Карбонатное дыхание или СН4 – образование при помощи метан образующих бактерий.
Рот Methandarcina первоначально органические вещества через ряд промежуточных этапов збраживаются до ацетата СО2 и Н эти продукты метаболизма первоначальных и вторичных деструкторов используются металообразующими бактериями – строгие аэробы т.е. кислород убивает их у них католазы и других ферментов. Основным субстратов для образования метана- ацетат. Метанобразующие бактерии последнее звено в пищевой цепи. Вначале находятся полисахариды, белки, жиры в цепи участвуют бактерии сбраживающие целюлозу до сукцита пропината, бутерата, лактата, спиртов, СО2, Н. Ацетогенные бактерии, сбраживающие эти первичные продукты брожения до ацетата, формиата, СО2 и Н а эти вещества- субстраты для метан образующих бактерий. Бактерии находятся в тесном взаимодействии с бактериями выделяемые водород. Водород выделяемый бактериями и в растворимой среде сразу поглащается метанобразующими видами известно что высокое порциальное давление водорода подавляет метаболизм и рост многих бактерий, образующих водород. Метанобразующие бактерии способны активизировать водород и осуществлять его окисление связанные с восстановлением СО2 этот способ существования бактерий- хемоавтотрафильный. Здесь для получения энергии СО2 используется как акцептор водорода что ведёт к образованию метана. Метан образующие виды характеризуются как анаэробные автотрофные виды окисляющие водород 4Н2+СО2=СН4+2Н2О эта реакция сопровождается синтезом атф. Металобразующие бактерии синтезируют атф путём окислительного фосфорелирования в анаэробных условиях. Карбонатному дыханию способны ацетогенные бактерии- это анаэробные хемоавтотрофные аргонизмы, которые окисляют водород и получают температуру с помощью корбонатного дыхания. Синтез клеточного вещества идёт через ацитил коэнзил А и пируват. При таком синтезе ацетата СО2 восстанавливается через стадию форминагеза при участии тетрагидрофолиевой кислоты дометил FH4 в дальнейщем восстановление карбоксилирование ацетилкоэнзима А приводит к образованию пирувата из каторого синтезируются клеточные вещества. Бактерии способные к карбонатному дыханию при росте на среде с водородом и СО2 выделяют большое количество уксусной кислоты. Фумаратное дыхание или анаэробный дыхательный процесс.
Дыхательный процесс представляет собой фосфорелирование с фумаратом в качестве канечного акцептора электронов. Окислительное фосфорелирование связано с образованием суксцината- продукт востановления фумарата. Фумарат акцептирует экетроны, каторые поставляются переносящими водород КО ферментами из этого следует он делает возможным окислительное фосфорелирование. Фумаратное дыхание распространено у хемоорганотрофных анаэробных бактерий добавление фумарата к питательной среде у бактерий быстрый рост и повышееный выход биомассы это говорит что фумарат способствует эфективной регенерации АТФ.
Нитратное дыхание( дисимиляционная нитратредуктация). При нитратном дыхании нитрат в анаэробных условиях служит конечным акцептором водорода. Первоначально нитрат восстанавливается до нитрита. С помощью молибден содержащего фермента нитрат редуктазы. Денитрофецирующие бактерии обладающие способностью восстанавливать нитрат через нитрит до газаообразной закиси азота. В отсутствии кислорода нитрат- коненый донор азота. Способность получать энергию путём использования нитрата как конечного акцептора водорода с образованием молекулярного азота распространён у бактерий. Этот процесс денетрификации обнаружен у факультативных аэробов. Синтез ферментов необходим для денитрификации, происходит в анаэробных условиях в присутствии нитрата, кроме нитрата редуктазы участвуют в выработке энергии и связаны с дыхательной цепью. Денитрификация – биологический процесс в результате которого связанный азот преобразуется в свободный азот этот процесс имеет решающее значение для сохранения жизни на земле. В нормально аэрированных почвах нитрат- конечный продукт минирализации. А благодаря высокой растворимости в воде и слабой связанности почвы нитрат ионы накапливаются в морской воде а содержание молекул азота в атмосфере стало бы меньше в этом случае процессы роста растений и биомассы прикратились.
33.Основные типы броже-ния.Бр.-метаболический про-цесс при кот.регенерир-я АТФ,в процессе субстратного фосфолирир-я.Вызыв-я обли-гатными анаэробами и прои-сходит в строго анаэр-х ус-ловиях.В зав-ти от того какие прод-ы преоблад-т, различ-т:спиртовое,молочно-кислое, пропионово-кисл.,муравьино-кисл.,масляно-кисл.,уксусно-кисл.Спиртовое-процесс оки-сл-я УВ в рез-е кот.обр-ся эти-лов. спирт,CO2 и выдел-я эне-ргия.Гл-е продуценты этано-ла-дрожжи.Сбражив-е глюко-зы до этанола до CO2 дрожжи осущ-т по фруктозо-бис-фос-фатному пути. Превращение пирувата в этанол в 2 этапа: снач. Пируват декарбоксилир-я пируватдекарбоксилазой при уч-и тиамин-пирофосфата до ацет-альдегида, а затем ацетальдегид восст. –алкого-льдегидрогеназой в этанол. при участии NAD H2. Пере-носится при этом H2,кот.обр-ся при дегидрир-и триозофос-фата,т.е. ок-восст.баланс сох-ран. Биолог. смысл спиртов. брож.-обр-ся опред кол E,кот. запас-я в форме АТФ,а затем расход-я на все жизненно нео-бходим процессы. Аналог-й путь обр-я этанола и p.Sarcina. При брожении некот-и видами энтеробакт, клостридиями, он явл.побочным продуктом. Мо-лочно-кислое конечным про-дуктом явл. молочн. к-та и выр-ся молочно-килс. Бакт. (лактат-бакт),они не сод-т цитохромы и каталазы. Про-исх-т сбражив.сахара моло-ка/УВ раст, что широко исп-я в произв-е мол-кисл. прод-в. От хар-ра брож.мол-кисл.бакт. подраздел.:1.гомоферментат-е-обр-е из сах. только молоч-ную к-ту; р.Lactobacillus и стрептококки. Катабализм гл-юкозы происх-т у них по фру-ктозо-бис-фосфатному пути, а H2 кот.отщепл. при дегедрир-и глицер-альдегид3фосфата перед-я на пируват.Сбраж-т сах с 5, 6-ю ат. С. Действ. О2 нейтр/угнет-е их развитие. Кол-во обр-я побочных прод-в зав-т от доступа О2.Обр-я эне-ргия для развит. в анаэр-х ус-ловиях. 2.гетероферм-е-мол к-ту, спирт, уксус. к-ту и СО2. р.Lactobacbacterium, стрепто-кокки. У них нет основных ферментов бис-фосфатного пути (альдолазы, триозофос-фатн.изомеразы). Превращ-е глюк. идет через глюкозо-6-фосфат, 6-фосфоглюконат, ри-булозо-5-фосфат,т.е.ацетил-фосфат восстан-я ч/з ацетил-коэнзим-А и ацетальдегид в этанол. Др-я перев-т ацетил-фосфатв уксусн.к-ту, избыток Н2 при этом перед-ся люкозе из кот. обр-ся маннитол. Гли-церальдегидн. фосф. ч/з пи-руватпревращ в лактат. 3фрук-тозы=>лактат+ацетат+СО2+маннитол.Фруктоза служит ак-цептором избыт-х восстан-х эвивалентов.Пропионово-кис-лое бакт.обит-т в рубце и ки-шеч-е жвачных жив-х.Они сбраж-т в анаэр-х услов. глю-козу, сахзу, лактозы, пептозы, лактат, малат. Б.облад. цито-хромами и каталазой. Расщепл-е гексоз по фрук-тозобисфосфатн.пути(р.Propionibacterium). Пропион. к-та обр-ся из молочной в рез-е реак.3СН3-СНОН-СООН = 2СН3СН2-СООН + СО2+Н2О. Восстановление лактата / пи-рувата до пропионата идет по метилмолониев-Соа-пути.В процессе обр-я пропионата 2группыСО2и Со-А перен-ся на предшествующий не осво-бождаясь.В эт. проц. уч-т 3 кофактора:биотин,Со-А,Со-фермент В12.У некот. класт-ридиевых обр-е пропионов. К-ты акрилолен-Со-А-путем, пром-й прод-т акрилолен-Со-А.Муравьино-кислое-наз.еще бр-е смеш-о типа,т.к. выр-т и др.к-ты. (сем.Enterobacteria-cea)–кишечная палочка). Им. цитохромы и каталазу. Энерг. получ-т при брож и Д. Эн-теробак. обит. в основн. в киш-е. При бр. кот выз-я фа-культат-и анаэробами обр. бо-льш. число разл-х соед.,особ. орг.к-ты. Разл-т 2 типа про-цессов,в зав-ти от прод-в: 1)бр.хар-е для киш. пал. обр. к-ты и не обр. бутандиол. Enterobacter осн.прод-т бутан-диол и как доп-е прод-ы-к-ты. Эти типы реак. разл.-я по реак. кот. св. с превращ-м пирува-та.Особ-ти 1 типа для киш-й пал.-ки хар-ы особ-ти:-рас-щепл-е пирувата с обр-м аце-тил-Со-А и формиата.;-разл-е формиата на СО2иН2;-восст-е ацетил-Со-А до этанола;отсут-е способ-ти обр-ть из пирувата ацетарин и 2,3-бутандиол;1-й этап происх.в анаэроб. усл.и кат-я формиат лиазой.2)В анаэр. усл.обр-я ряд к-т.Обр-е бутандиола св. с доп-м освоб-м СО2 и восст.ацетата,брожен. с выходом бутандиола прим-ся в пром-типри окис-и ацета-та О2 возд. обр-ся диаце-тил.Масляно-кислое кластри-дии, в почве,на воде. Сбраж-т этанол, ам.к-ты или др. в-ва. Накапл-ся разл-е побочн.прод-ы на 1 моль глюк. обр-ся 3 АТФ.По преоблад.тех или иных конечн. прод-в:-истино масл-кис.бр.(бр. Глюк.,крах.).-ацетоно-бутиловое.-бр. пекти-новых в-в. Энер-й мат-л-крах-мал,водораств-е углев.,орг.к-ты и спирты.В кач. Источ. N исп-т азотис. соед.ам.к-ты, амиач. Соли,атмосф. Аз.) Уксуно-кислоеосущ. не спо-рообр. бакт. Ruminoccocus al-bus исп-т целлюлозу и ксилан как субстраты. Из пирувата обр-ся ацетат, м.б. обр-но 4 моля АТФ на 1 моль глюк.,но так. возм-но лишь если все возник-е восстан-е эквив-ты будут высвоб-ся в виде мол-о О2.Прир-е соед-я сост-е из С,Н,О,N сбраж-я анаэр-х усл-х с выд-м энерг., но не спос-ы сбраж-ся алифатич-е и ароматич. УВ, стероиды, ка-ратиноиды, терпены, порфи-рины. В аэр. усл. они полно-стью окис.,а в аэр-х усл. оч. стаб-ы это св.с1) сод-т только ат. С и Н при внутримол-м ра-сщепл.таких соед энерг. не выд-ся. 2)некот. м. окисл. то-лько с О2.Благод.эт. они долго сохр.в нефтяных месторож.
34 Ф м/оов.
Ф – способ обр-ния АТФ, источник энерг-свет. Ф -третий спос регенерации АТФ у бактерий. Ф прокариоты – пурпурные, зеленые вод, цианобактер, прохлорофиты, галобакт.Доноры электронов Н2S и Н2 или орг соед.Ф у бактер нз бескислородным 6СО2 + 12Н2S = С6Н12О6 + 12S +6Н2Ов анаэробных