Рост и размножение микроорганизмов

Л № 2 Физиология микроорганизмов.

Физиология микроорганизмов занимает одно из важных мест в микробиологии. Она изучает вопросы питания бактерий, энергетический метаболизм, ферменты, рост.

Способы питания микроорганизмов

Под питанием понимают процессы поступления и выведения питательных веществ в клетку и из клетки. Питание в первую очередь обеспечивает размножение и метаболизм клетки. Среди необходимых питательных веществ выделяют углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, магний, кальций, а т.ж. микроэлементы, цинк, марганец, молибден, кобальт, медь, никель, вольфрам, натрий, хлор.

В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

Аутотрофы - способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических веществ. Аутотрофами являются многие почвенные бактерии.

Гетеротрофы - для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях. Гетеротрофы представляют большую группу м/о, среди которых различают сапрофитов и паразитов.

Для превращения СО2 в органическое соединение требуется энергия. Для энергии существует 2 источника: фотосинтез (происходит за счет энергии солнечного света) и хемосинтез (энергия, получаемая за счет окисления неорганических веществ).

По источникам энергии микроорганизмы делят на:

1. фототрофы (способны использовать солнечную энергию);
2. хемолитотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций, используют неорганические соединения);

1. хемоорганотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций, используют органические вещества).

Большинство патогенных организмов относятся к хемоорганотрофам.

По способу азотного питания бактерии подразделяются на:

Аминоавтотрофы – способны полностью удовлетворять свои потребности в азоте, с помощью атмосферного и минерального азота;

Аминогетеротрофы – нуждаются для своего питания в готовых азотных соединениях.

Ферменты

Ферменты бактерий – это белки, участвующие в обмене веществ, они взаимодействуют с субстратами и ускоряют химические реакции, являются биологическими катализаторами.

По месту действия ферменты бактерий делятся на экзо- и эндоферменты:

1) эндоферменты (участвуют внутри клетки).

2) экзоферменты выделяются во внешнею среду,

Токсины микроорганизмов

Различают эндотоксины и экзотоксины.

• Экзотоксины – вещества белковой природы, продуцируются как грамположительными, так и грамотрицательными бактериями. Экзотоксины термолабильные, не выдерживают высоких температур, но могут быть термостабильными. Экзотоксины характеризуются специфичностью действия и обуславливают развитие клинических симптомов. Экзотоксины высокотоксичные, обладают антигенными свойствами, то есть, способны вызвать иммунный ответ в виде образования антитоксических антител, которые нейтрализуют гомологичные токсины. Чувствительны к спирту, кислотам, щелочам. При действии формалина и высоких температур экзотоксин утрачивает ядовитость, но сохраняет иммунногенные свойства.
• Эндотоксины – по природе липополисахариды. Имеются только у грамотрицательных бактерий. Выделяются при разрушении бактериальной клетки, термостабильны, менее ядовитые, не обладают специфичностью. Эндотоксины увеличивают проницаемость капилляров. Обладают слабым антигеном свойством, малочувствительны к химическим веществам, не превращаются в анатоксин.

Дыхание микроорганизмов

Дыхание микроорганизмов представляет собой совокупность биохимических процессов, в результате которых освобождается энергия необходимая для жизнедеятельности микробных клеток.

По типу дыхания выделяют 4 группы микроорганизмов:

1. Облигатные (строгие) аэробы – им необходим молекулярный кислород для дыхания.
2. Микроаэрофилы – нуждаются в уменьшенной концентрации свободного кислорода. Для создания этих условий в газовую смесь для культивирования добавляют СО2 (10%).
3. Факультативные анаэробы – могут размножаться в аэробных и анаэробных условиях.
4. Строгие анаэробы – размножаются только в анаэробных условиях.

Рост и размножение микроорганизмов

Одним из проявлений жизнедеятельности микроорганизмов является их рост и размножение.

Рост — это увеличение массы клеток без изменения их числа в популяции.

Размножение — увеличения числа клеток в популяции.

Основным способом размножения у бактерий является поперечное деление, которое происходит в различных плоскостях с формированием многообразных сочетаний, клеток.

Скорость размножения бактерий различна и зависит от вида микроорганизма, питательной среды, температуры. Например: у кишечной палочки время генерации 20 минут, у возбудителя брюшного тифа -24 мин., у возбудителя туберкулеза время более длительное 14-15ч., холерные вибрионы на жидких средах – 6-8ч, на плотных средах 12-14ч.

При культивировании бактерий на питательных средах они находятся в замкнутой системе, и процесс их размножения происходит в несколько фаз:

1. Фаза исходная (латентная) - приспособительно – адаптивная;

2. Фаза логарифмического роста — идет интенсивное деление клеток.

Длится эта фаза около 5 часов. При оптимальных условиях бактериальная

клетка может делиться каждые 15—30 мин;

3. Стационарная фаза — число вновь появившихся бактерий равно числу

отмерших. Продолжительность этой фазы выражается в часах и колеблется

в зависимости от вида микроорганизмов.

4. Фаза логарифмической гибели — характеризуется гибелью клеток в

условиях истощения питательной среды и накопления в ней продуктов метаболизма микроорганизмов.

Рост бактерий в жидких питательных средах чаще проявляются в равномерном помутнении среды либо в виде осадка, либо с образованием пленки.

При размножении на плотных питательных средах бактерии образуют на поверхности среды и внутри нее типичные для каждого микробного вида колонии.

Колонии могут быть выпуклыми или плоскими, с ровными или неровными краями, с шероховатой или гладкой поверхностью и иметь различную окраску: от белой до черной. Все эти особенности (культуральные свойства) учитывают при идентификации бактерий, а также при отборе колоний для получения чистых культур (пример: колонии возбудителя чумы выглядит как смятый кружевной платочек, колонии возбудителя сибирской язвы имеет сходство с гривой льва).

Микробиологическое исследование — это выделение чистых культур микроорганизмов, культивирование и изучение их свойств.

Для культивирования микроорганизмов необходимы особые субстраты — питательные среды. На средах микроорганизмы осуществляют все жизненные процессы (питаются, дышат, размножаются).

Питательные среды

Питательные среды являются основой микробиологической работы, и их качество нередко определяет результаты всего исследования. Среды должны создавать оптимальные условия для жизнедеятельности микробов.