Лекция 2 физиология микроорганизмов

дыхания и размножения микроорганизмов.

85 %. Сухое вещество составляет 15—25 %.
Одна часть воды

находится в свободном состоянии, другая часть — в связанном.
Связанная вода является структурным растворителем.
Свободная вода служит дисперсионной средой для коллоидов и растворителем для кристаллических веществ, источником водородных и гидроксильных ионов.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

— 45—55, азота — 8—15, кислорода — 30, водорода —

6—8%.
Соответственно дрожжи содержат (%): углерода — 49, азота — 12, кислорода — 31, водорода — 6.

Ведущая роль принадлежит четырем органогенам — кислороду, водороду, углероду и азоту.

вещества, составляющие от 3 до 10 % сухого вещества микроорганизмов.

Среди них преимущественное значение имеет ФОСФОР, который входит в состав нуклеиновых кислот, липидов, фосфолипидов. СЕРА содержится в аминокислотах, например в цистине и цистеине. МАГНИЙ обеспечивает активность ряда ферментов, например протеазы. Микробы без магния не способны проявлять протеолитические свойства. ЖЕЛЕЗО является необходимым элементом для осуществления процессов дыхания и энергетического обмена.
Микроэлементы: молибден, кобальт, бор, марганец, цинк, медь, никель стимулируют процессы роста и размножения.
Химические элементы образуют в микробных клетках различные органические вещества: белки, углеводы, липиды, витамины, которые распределяются в сухом веществе.

Минеральные вещества

компоненты вирусов, бактерий, клеток растений и животных.
Роль белков в

жизни микроба важна и разнообразна: основной структурный материал всех клеточных мембран и выполняют различные функции:

Белки

гидролизе распадаются на аминокислоты (тирозин, лейцин, триптофан и др.). Они

могут содержать углеводный или липидный компонент.
Протеиды, или сложные белки, — соединения простых белков (протеинов) с небелковыми группами, нуклеиновой кислотой, полисахаридами, жироподобными и другими веществами. Отсюда различают нуклеопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды и др.

Белки составляют 50—80 % сухого вещества микробов. Различают два основных вида их: протеины и протеиды.

для них содержание фосфора (8—10 %) и азота (15—16 %),

они также содержат углерод, кислород и водород. Содержание нуклеиновых кислот в бактериальной клетке может быть от 10 до 30 % сухого вещества, что зависит от вида бактерий и питательной среды.

Нуклеиновые кислоты

спирты (сорбит, маннит, дульцит);
полисахариды (гексозы, пентозы, гликоген, декстрин),
моносахариды

(глюкоза, глюкуроновая кислота и др.).
Углеводы выполняют энергетическую роль в микробной клетке.

Углеводы

играют роль резервных веществ, и в ряде случаев могут быть

использованы как исходные компоненты для синтеза белков. С ними связана кислотоустойчивость микобактерий. Они же существенно влияют на проницаемость клеточных мембран, формируют систему пограничных мембран, выполняющих различные функции по обеспечению метаболизма микробной клетки.

происходит с участием ферментов (энзимов), которые являются биологическими катализаторами, т.

е. веществами, влияющими на скорость химических реакций, из которых слагается метаболизм микроорганизмов.
Ферменты вырабатываются клетками и способны действовать, даже будучи выделенными из нее, что имеет большое практическое значение.

ФЕРМЕНТЫ

при жизни микробной клетки (гидролитические ферменты), растворимы в питательной среде

и проходят через бактериальные фильтры.
Эндоферменты прочно связаны с бактериальной клеткой и действуют только внутриклеточно, осуществляя дальнейшее разложение питательных веществ и превращение их в составные части клетки.

Принято различать экзо- и эндоферменты.

процессах биологического получения энергии.
Трансферазы — ферменты, катализирующие перенос отдельных

радикалов, частей молекул или целых атомных группировок (не водорода) от одних соединений к другим.

Ферменты разделяют на шесть классов:

соединений, как белки, жиры и углеводы, с участием воды.
Лиазы

— ферменты, катализирующие отщепление от субстратов определенных химических групп с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или радикалов по двойным связям.
Изомеразы — ферменты, осуществляющие превращение органических соединений в их изомеры. Изомеризации подвергаются углеводы и их производные, органические кислоты, аминокислоты и т. д. Ферменты этой группы играют большую роль в ряде процессов метаболизма.
Лигазы — ферменты, катализирующие синтез сложных органических соединений из простых.

в промышленном производстве для приготовления уксусной, молочной, щавелевой, лимонной кислот,

молочных продуктов (сыр, ацидофилин, кумыс), в виноделии, пивоварении, силосовании.

составляют обмен веществ, или метаболизм.
Промежуточные или конечные продукты, образующиеся

в соответствующей последовательности ферментативных реакций, в результате которых разрушается или синтезируется ковалентно связанный скелет конкретной биомолекулы, называют метаболитами.

МЕТАБОЛИЗМ

относятся к голофитному типу питания. Они не имеют органов для

принятия пищи, и питательные вещества у них проникают через всю поверхность тела.

По типу питания живые существа делятся на две группы: голозойные,голофитные.

пища) — микроорганизмы, способные воспринимать углерод из угольной кислоты (СО2

) воздуха. К ним относят нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др.
2. Гетеротрофы (heteros — другой) получают углерод главным образом из готовых органических соединений. Гетеротрофы — возбудители различного рода брожений, гнилостные микробы, а также все болезнетворные микроорганизмы: возбудители туберкулеза, бруцеллеза и др.

Типы питания микробов

(sapros — гнилой, fhyton — растение) — гнилостные микробы.
Паратрофы

(греч. parasitos — нахлебник) паразиты, живущие на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет.

Гетеротрофы включают в себя две подгруппы: метатрофных и паратрофных микроорганизмов.

только отдельные аминокислоты, но не белковые вещества.
Нитритно-нитратные, усваивающие окисленные формы

азота.
Азотфиксирующие, обладающие свойством питаться атмосферным азотом.

По способу усвоения азотистых веществ микробы делят на четыре группы:

различных, преимущественно органических, соединений с последующим выделением энергии в виде

аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), необходимой микробам для физиологических нужд.

ДЫХАНИЕ

позволяющими передать водород от окисляемого субстрата конечному акцептору — кислороду

воздуха. К ним относятся уксуснокислые бактерии, возбудители туберкулеза, сибирской язвы и многие другие.
Микроаэрофильные бактерии развиваются при низкой (до 1 %) концентрации кислорода в окружающей атмосфере. Такие условия благоприятны для актиномицетов, лептоспир, бруцелл.

По типу дыхания микроорганизмы классифицируют на четыре основные группы:

в отсутствие его. Имеют соответственно два набора ферментов. Это многочисленная

группа микроорганизмов, к которой относятся, в частности, энтеробактерии.
Облигатные (безусловные) анаэробы развиваются при полном отсутствии кислорода в окружающей среде. Анаэробные условия необходимы маслянокислым бактериям, возбудителям столбняка, ботулизма, газовой гангрены.

бактерий в результате синтеза клеточного материала (например, белка, РНК, ДНК).

Достигнув определенных размеров, клетка прекращает рост и начинает размножаться.
Под размножением микробов подразумевают способность их к самовоспроизведению, увеличению количества особей на единицу объема. Иначе можно сказать: размножение — это повышение числа особей микробной популяции.

РОСТ И РАЗМНОЖЕНИЕ БАКТЕРИЙ

в виде кривой, которая отражает зависимость логарифма числа живых клеток

от времени.
Типичная кривая роста имеет S-образную форму и позволяет различать несколько фаз роста, сменяющих друг друга в определенной последовательности.

Фазы развития бактериальной популяции

Представляет собой время от момента посева бактерий на питательную среду

до их роста. В этой фазе число живых бактерий не увеличивается, а может даже уменьшаться. Продолжительность исходной фазы 1-2 ч.
2. Фаза задержки размножения. «Лаг-фаза» (англ. lag — отставание, запаздывание). В течение этой фазы бактериальные клетки интенсивно растут, но слабо размножаются. Период этой фазы занимает около 2 ч и зависит от ряда условий: возраста культуры (молодые культуры приспосабливаются быстрее, чем старые); биологических особенностей микробных клеток (для бактерии кишечной группы характерен короткий период приспособления, для микобактерий туберкулеза — длительный); полноценности питательной среды, температуры выращивания, концентрации СО2, рН, степени аэрации среды, окислительно-восстановительного потенциала и др.

увеличение бактериальной популяции максимальны. Период генерации (лат. generatio — рождение,

воспроизведение), т. е. время, прошедшее между двумя последовательными делениями бактерий, в этой стадии будет постоянным для данного вида, а количество бактерий станет удваиваться в геометрической прогрессии.
Это означает, что в конце первой генерации из одной клетки формируются две, в конце второй генерации обе бактерии, разделяясь, образуют четыре, из полученных четырех формируются восемь и т. д.
Длительность логарифмической фазы составляет 5—6 ч.

равно числу отмерших, т. е. наступает равновесие между погибшими клетками

и вновь образующимися. Продолжается эта фаза 2ч.

(длительность около 5 ч).



6. Фаза уменьшения скорости отмирания. Остающиеся в

живых клетки переходят в состояние покоя.

колониям бактериальных культур разнообразный цвет и оттенки, что учитывается при

дифференциации микроорганизмов.
Различают красные пигменты (актиномицеты, дрожжи, грибы, «чудесная палочка» — Serratia marsences), желтые или оранжевые (микобактерий туберкулеза, сарцины, стафилококки), синие (синегнойная палочка — Pseudomonos aeruginosa,), фиолетовые (Chromobacterium violaceum), черные (некоторые виды грибов, дрожжей, почвенных микробов).

Синтез микробных пигментов

молока — пиоцианин, синцианин), в спирте (пигменты «чудесной» палочки, стафилококков

и сарцин — красный, золотистый, лимонно-желтый и желтый), не растворимые ни в воде, ни в спирте (черные пигменты дрожжей, грибов, азотобактера), выделяющиеся в окружающую среду (хромонарные), остающиеся в теле микроорганизмов (хромофорные).