Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
микра.саратов.сгу.лето.2017.docx
Скачиваний:
244
Добавлен:
06.06.2017
Размер:
507.56 Кб
Скачать

1:Микробиология как наука, предмет и задачи. Разделы. Микробиология — наука о микроорганизмах: бактерии, архебактерии, микроскопические грибы и водоросли, простейшие и вирусы. В область интересов микробиологии входит их систематика, морфология, физиология, биохимия, эволюция, роль в экосистемах, а также возможности практического использования. Задачи: изучение свойств, экологии и патогенности, разработка диагностики инфекционных заболеваний, разработка средств профилактик и терапии. Разделы: медицинская, ветеринарная, водная, морская, почвенная, техническая, космическая, сельскохозяйственная, экономическая.2:Таксономия и характеристика. Неклеточные: Вирусы (мол-ла ДНК\РНК заключена в белковую капсулу – нуклеокапсид, способны размножаться только в живой клетке, около 3000 видов,размеры от 15 до 350 нм); Прионы (белковые молекулы, способные при соприкосновении с другой белковой молекулой менять их конфигурацию на свою – как способ «размножение», не содержат нуклеиновых кислот, открыл С.Прузинер,вызывают губчатую энцефалопатию (скрэпи, постоянно чешутся о деревья, испытывают боли в ногах и припадки) у овец, возможно, и Альцгеймер); Вироиды (мол-ла РНК без оболчки, фитопатогены, для человека не опасны). Клеточные формы: ̐̐ Эукариоты: простейшие (трихомонады, лейшманий, трипаносома и плазмиды); микромицеты (плесневые (пенициллум, аспергирус, фузариум) и дрожжеподбные (кандиды и сахаромицеты) грибы); Прокариоты – археи (первые на Земле, отличны по синтезу ДНК, строению, способны жить без воздуха, при повышении давления и температур вырабатывают метан), бактерии(кольцевая молекула ДНК, из органелл только рибосомы(16S) и ЦПМ. Клеточная стенка как и у эукариот, мембрана способна впячиваться и образовывать складки (мезосомы), выполняющие ф-ции ЭПС, комплекса Гольджи, митохондрий, плазмид. Так же присутствуют зерна питательных веществ: валютин, сера, железо.

3:Вклад ученых Открытие в 1676г.А. Левенгуком; изготовление линз, увеличивающих в 200-300 раз. Описал и зарисовал многие микроорганизмы, обнаруженные в различных настоях, в колодезной воде, на мясе и др. объектах. Назвал микробы «анималькулюсами».Луи Пастер (1822-1895) французский ученый-химик; основоположник микробиологии, иммунологии, биотехнологии; он изучал различные виды брожения (спиртовое, маслянокислое), доказал существование анаэробных организмов. Роберта Коха (1843-1910). Им были введены в практику плотные питательные среды для выращивания микробов; это позволило разработать методы выделения (изолирования) микробов в «чистые культуры», т. е. культуры каждого вида в отдельности, развившиеся из одной клетки. Ввел окраску анилиновыми красителями. Микрофотографии. Изучал возбудителей сибирской язвы, туберкулеза, холеры и др. заразных болезней; Сформулировал триаду Коха-Генле: найди, докажи, уничтожь. В 1905 – нобелевская премия. И. И. Мечников (1845-1916) разработал фагоцитарную теорию иммунитета - невосприимчивости организма к заразным болезням. Ему принадлежит идея использования антагонистических отношений между микробами, что легло в основу современного учения об антибиотиках; с ним связано развитие микробиологии в России; он организовал первую в России бактериологическую лабораторию (в Одессе). Пауль Эрлих: немецкий химик. Разработал теорию гуморальной защиты организма антителами. Стенли Прузинер: американский биолог. Открыл прионы-эндогенные клеточные образование. Н. Ф. Гамалея (1859 - 1949) открыл станцию по прививкам против бешенства; описал явление бактериофагов.

4:Световая микроскопия Световая микроскопия обеспечивает увеличение до 2–3 тысяч раз, цветное и подвижное изображение живого объекта, возможность микрокиносъемки и длительного наблюдения одного и того же объекта, оценку его динамики и химизма. Изображение в световом микроскопе формируется вследствие того, что объект и различные его структуры избирательно поглощают свет с различной длиной волны (абсорбционный контраст) или вследствие изменения фазы световой волны при прохождении света через объект (фазовый контраст). Светлопольная микроскопия позволяет исследовать объекты в проходящем свете в светлом поле. Для исследования морфологии, размеров клеток, их взаимного расположения, структурной организации клеток и других особенностей. У светового микроскопа максимальная разрешающая способность составляет 0,2 мкм, что обеспечивает высокоточное увеличение микроскопа до 1500х. Темнопольная микроскопия основана на освещении объекта косыми лучами света. При таком освещении лучи не попадают в объектив, поэтому поле зрения выглядит темным. Такое освещение препарата достигается использованием специального темнопольного конденсора. Эффективный метод для получения изображения живых и неокрашенных биологических образцов. Фазово-контрастная микроскопия позволяет более четко наблюдать живые прозрачные объекты, которые имеют коэффициенты преломления, близкие к коэффициентам преломления среды. Действие фазово-контрастного микроскопа основано на интерференции света в плоскости изображения, обусловленной сдвигом по фазе (при использовании фазового кольца в апертурной диафрагме). Инвертированные микроскопы: У таких микроскопов объективы расположены снизу, а конденсор – сверху. Изучают форму, размеры, взаимное расположение клеток, их подвижность, размножение, прорастание спор микроорганизмов и т. д. Они выглядят темными на светлом фоне (позитивный фазовый контраст) или светлыми на темном фоне (негативный фазовый контраст). Люминесцентная (флуоресцентная) микроскопия основана на способности ряда веществ биологического происхождения или некоторых красителей светиться при их освещении невидимым ультрафиолетовым или синим светом. При использовании ультрафиолетового света разрешающая способность микроскопа может достигать 0,1 мкм. Клетки микроорганизмов обрабатывают специальными красителями – флуорохромами (акридиновый оранжевый, примулин, родамин и др.) в виде сильно разбавленных водных растворов: 1:500–1:100 000. Такие растворы слаботоксичные, что дает возможность изучать неповрежденную клетку. Компьютерная интерференционная микроскопия  основана на интерференции световых пучков лазерного излучения, отраженного от опорного зеркала и зеркала, на котором помещен измеряемый фазовый объект. Теоретически предельно достижимая разрешающая способность может составить в среднем 0,2 нм, практически она составляет 0,4 мкм.

5: Электронная микроскопия Электронная микроскопия позволяет обнаружить объекты, которые не разрешаются при использовании световых или ультрафиолетовых лучей. Теоретически разрешение просвечивающего электронного микроскопа составляет 0,002 нм; реальное разрешение современных электронных микроскопов приближается к 0,1 нм. На практике разрешение для биологических объектов достигает 2 нм. Короткая длина волны электронов позволяет различить объекты размером 0,5–1,0 нм. В современных электронных микроскопах на экране достигается увеличение 5000– 200 000. Благодаря столь высокому разрешению становится возможным выявление деталей бактериальных структур. Например, с помощью напыления солей тяжелых металлов, окружающих бактерию и проникающих в поверхностные неровности, получают контрастирование за счет дифференциальной задержки электронов. Этот эффект получил название негативного контрастирования. Электронный микроскоп, в котором изображение формируется благодаря прохождению (просвечиванию) электронов через образец, называют просвечивающим (или трансмиссионным). В сканирующем электронном микроскопе (растровая электронная микроскопия (РЭМ) пучок электронов быстро сканирует поверхность образца, вызывая излучение, которое формирует изображение на светящемся экране. Для РЭМ характерны высокая разрешающая способность, большой диапазон увеличений (до 100 000 и выше), большая глубина фокусировки (~100 мкм), многообразие режимов работы. Сканирующий микроскоп дает картину поверхностей и позволяет получать трехмерное изображение. Лазерная конфокальная микроскопия для исследования самосветящихся (флуоресцентных) объектов. При сочетании с компъютерной техникой возможна пространственная реконструкция изучаемого объекта. В конфокальном лазерном сканирующем микроскопе изображения внутренних сечений формируются за счет сканирования сфокусированным лазерным пучком от разных (405, 488, 532, 635 нм) лазеров и пространственной фильтрации излучения. При использовании сканирующей микроскопии ближнего поля (СМБП) достигается высокая разрешающая способность. Наименьший размер элемента, полученного с помощью СМБП, составляет 20 нм при длине волны света 0,486 нм. В изображении контролируемого элемента отсутствуют дифракционные или интерференционные эффекты, затрудняющие определение его границ. Отличительной особенностью СМБП по сравнению с атомно-силовым микроскопом является чувствительность к оптическим характеристикам поверхности контролируемого образца, длине волны света, люминесценции и др.

6: Методы приготовления и окраски «Раздавленная капля» для изучения подвижности, без окрашивания. «Растертый мазок»(исследовали зубной налет, наносили тушь и растирали ее, как фон). Мазок – отпечаток. Этапы приготовления: 1. Приготовление мазка на обезжиренном предметном стекле. 2. Высушивание препарата. 3. Фиксация мазка.(Физическая – в пламени, химическая – смечь Никифорова(эфир+спирт), формалин, хлороформ, ацетон, спирт, эфир) 4. Окраска мазка. Приготовление мазков из микробных культур с жидкой питательной среды и из жидкого патологического материала (моча и др.). Маленькую каплю исследуемой жидкости наносят бактериальной петлей на предметное стекло и круговыми движениями петли распределяют равномерным слоем в виде кружка диаметром в копеечную монету. Приготовление мазка из культур с плотных питательных сред. На середину чистого стекла наносят каплю физиологического раствора или дистиллированной воды, в нее вносят бактериальную петлю с небольшим количеством исследуемой микробной культуры так, чтобы капля жидкости стала слегка мутноватой. После этого излишек микробного материала на петле сжигают в пламени горелки и приступают к приготовлению мазка по описанному выше способу. Простая окраска: использование одного красителя метиленовой сини (окрашивают 4-5 мин), либо карболовый фуксин Пфейффера (1-2 мин), либо карболовый генцианвиолет (1-2 мин). Сложная окраска: использование нескольких красителей, а иногда и реактивов. Метод окраски по Граму. Фиксированный препарат окрашивают карболовым генцианвиолетом в течение 2-3 мин. Не смывая водой, краску сливают и на 2-3 мин на препарат наносят раствор Люголя (йода кристаллического — 1 г; йодистого калия как растворителя йода — 2 г; дистиллированной воды — 300 мл). Раствор Люголя сливают; препарат, не промывая водой, обрабатывают 96% -ным спиртом в течение 30 с, затем хорошо промывают водой. После этого препарат дополнительно окрашивают рабочим раствором фуксина (до 1 мин), вновь промывают водой, сушат фильтровальной бумагой и микроскопируют. (фиолетовые Г+) Окрашивание по Граму обусловлено структурными особенностями клеточной стенки у грамположительных и грамотрицательных групп микробов, длиной и формой ее пор, неодинаковым химическим составом и строением пептидогликанового слоя клеточной стенки микроорганизмов. Генцианвиолет (или кристаллвиолет) и нуклеиновые кислоты цитоплазмы в присутствии йода (раствор Люголя) образуют прочный комплекс, нерастворимый в воде и слаборастворимый в спирте. Поэтому при действии спиртом в течение 30 с бактерии с многослойным пептидогликановым каркасом (грамположительные) не обесцвечиваются. У грамотрицательных бактерий пептидогликановый слой имеет более крупные поры, что облегчает прохождение спирта; образовавшийся комплекс разрушается, клетка обесцвечивается. метод Циля-Нильсена. На фиксированный препарат кладут кусок белой фильтровальной бумаги (для предохранения от осадка), на него наливают раствор карболового фуксина, снизу препарат подогревают над пламенем до появления паров и оставляют на «мостике» (5-7 мин). Затем краску с бумажкой сливают (не промывая) и обесцвечивают 3-5% -ным раствором серной кислоты (5-7 с), хорошо промывают водой и дополнительно окрашивают метиленовой синью Леффлера (4-5 мин). Далее препарат промывают водой и высушивают фильтровальной бумагой. Кислотоустойчивые (спирто-, щелочеустойчивые) бактерии окрашиваются в красный цвет (не обесцвечиваются кислотой), а некислотоустойчивые — в синий, так как легко окрасившись фуксином, они легко обесцвечиваются кислотой и воспринимают вторичную окраску синью. Методы окраски спор: по Пешкову(метиленовая синь и карболовый фуксин). Метод окраски капсул: метод Бурри-Гинса: темный фон, красная клетка и белая капсула.(негативный метод)

7:Методы количественного учета микроорганизмов 1. Метод учета на мясопептонном агаре: количество колоний умножить на степень разведения. И получаем количество м\о в 1 г исследуемого образца почвы. 2.Метод прямого подсчета по Виноградскому: разведение 1:100 наносят на стекло 4см2 . Чтобы правильно распределить каплю по стеклу, под него подкладывают квадратик бумаги размером 2х2 см. Препарат высушивают, фиксируют на пламени горелки, окрашивают по Граму и микроскопируют, используя иммерсионный объектив. При просмотре препарата подсчитывают количество бактерий, находящихся в 100 полях зрения микроскопа или 100 квадратиков окулярной сетки. Вычисляют среднее количество бактерий в одном поле зрения и затем определяют содержание микроорганизмов в 1 г почвы. 3.Метод мембранных фильтров: Для определения общего количества Бактерии Группы Кишечных Палочек (БГКП) в исследуемой почве, подсчитывают количество колоний, выросших на фильтре, через который был пропущен определенный объем разведения почвенной болтушки. Затем вычисляют, сколько бактерий группы кишечной палочки содержится в одном миллилитре этого разведения. Общее количество БГКП подсчитывают, умножая показатель содержания этих микроорганизмов в 1 мл на соответствующее разведение. 4.Общее микробное число воды определяют путем культивирования содержащихся в пробах бактерий в плотных питательных средах. В зависимости от предполагаемой загрязненности водоема перед посевом готовят десятикратные разведения исходной пробы в стерильной водопроводной воде. Колонии бактерий растут, как на поверхности питательной среды (аэробы), так и в ее глубине (анаэробы). Подсчитывают их суммарное количество и вычисляют общее микробное число. Если воду предварительно разводили, то полученную сумму умножают на степень разведения и в итоге получают количество микроорганизмов в 1 мл исходной воды. Общее микробное число в 1 мл питьевой воды не должно превышать 50.

8:Методы культивирования бактерий 1.Методы культивирования анаэробов. Создать условия анаэробизма: Физические методы: 1) посевом в среды, содержащие редуцирующие и легко окисляемые вещества;2) посевом микроорганизмов в глубину плотных питательных сред;3) механическим удалением воздуха из сосудов, в которых выращиваются анаэробные микроорганизмы;4) заменой воздуха в сосудах каким-либо индифферентным газом;5)заливка сред вазелиновым маслом. Химические методы. Основаны на поглощении кислорода воздуха в герметически закрытом сосуде (анаэро-стате, эксикаторе) такими веществами, как пирогаллол или гидросульфит натрия Na2S204. Биологические методы. Основаны на совместном выращивании анаэробов со строгими аэробами. Для этого из застывшей агаровой пластинки по диаметру чашки вырезают стерильным скальпелем полоску агара шириной около 1 см. Получается два агаровых полудиска в одной чашке. На одну сторону агаровой пластинки засевают аэроб, например часто используют S. aureus или Serratia marcescens. На другую сторону засевают анаэроб. Края чашки заклеивают пластилином или заливают расплавленным парафином и помещают в термостат. При наличии подходящих условий в чашке начнут размножаться аэробы. После того, как весь кислород в пространстве чашки будет ими использован, начнется рост анаэробов (через 3—4 сут). В целях сокращения воздушного пространства в чашке питательную среду наливают возможно более толстым слоем. Основные принципы культивирования микроорганизмов на питательных средах.

  1. Использование всех необходимых для соответствующих микробов питательных компонентов.

  2. Оптимальные температура, рН, гН2, концентрация ионов, степень насыщения ки­слородом, газовый состав и давление.

  3. Концентрация ионов водорода. Ионы Н+ и ОН- наиболее подвижны из всех ионов, поэтому уже малейшие изменения их концентрации оказывают на микроорганизмы сильное влияние. Поэтому поддержание заданной оптимальной величины рН имеет существенное значение для роста. Большинство микроорганизмов лучше растет при рН 

Метод глубинного культивирования заключается в непрерывном аэрировании и пере­мешивании питательной среды.

9:Питательные среды По консистенции выделяют жидкие, плотные (1,5- 3% агара) и полужидкие (0,3- 0,7 % агара) среды. По происхождению среды делят на естественные(овощные/фруктовые соки, животные клетки, кровь, желчь, молоко, отвары овощей и экстракты), полусинтетические(картофельная среда с глюкозой и пектином, МПА с глюкозой) и синтетиче­ские(полностью приготовленные исследователем, соли+углеводы в известных пропорциях). По назначению универсальные(МПА, МПБ, МПЖ, ГРМагар), Элективные(ограничивают рост всех групп м/о, кроме одной определенной: кровяной агар, желточно-солевой для стафилококков, крахмальная среда для актиномицетов, среда Китта-Тароцци для патогенов, среда Эшби для азотофиксаторов), дифференционно-диагностическая (для отличия Е.коли от полезных м/о при определении микрофлоры кишечника\рта: среда Плоскирева для шигелл и сальмонелл, среда Эндо для энтеробактерий, висмут-сульфат агар для клостридий ботулизма и гангрен) Требования: стерильность, прозрачности, влажность, опред. Значения рН, питательность.

10:Методы стерилизации Стерилизация:польное уничтожение м\о на пов-ти и внутри объектов. (Горелка, печь 200оС) Дезинфекция: уничтожение только патогенных м\о, вегетативных клеток – живых\растущих, но НЕ спор. (Р-ры хлороформа) Тиндализация: прогревание пит.среды и др. компонентов на водяной бане в теч. 5 дней по часу при 56-58оС. Пастеризация: уничтожение неспоровых м\о в жидкостях при 60-70оС Физическая стерилизация: температурой(прокаливание в пламени, кипячение(шприцы,хирургические инструменты), паром под давлением – автоклавирование, сухим жаром – жаровой шкаф при 200С 2 часа- печь Пастера(стекло, металл, пробилки)); Механическая стерилизация: фильтры Зельца, механические фильтры, фильтры Шамберлена; Стерилизация облучением(ионизирующее, рентгеновское, Эл.магн., УФ, СВЧ) Химическая стерилизация: 70% спирт, 4-10% хлорная известь, сульфохлорантин, 5% перманганат калия, оксид этилена, формальдегид, озон, метилбромид, глутаральдегид.

11:Методы выделения чистых культур Чистая культура - совокупность микроорганизмов одного вида, имеющих одинаковые морфологические и биохимические свойства и одинаковые свойства их культур. 1.Рассев культур шпателем(исп. 3 чашек Петри), 2.рассев бакт. петлей, 3.метод глубинного посева, 4.метод последнего разведения, 5.метод вращающихся пробирок, 6.капельный метод Линднера Метод прогревания Позволяет отделить спорообразующие бациллы от неспоровых форм. Прогре­вают исследуемый материал на водяной бане при 80°С 10-15 минут. При этом поги­бают вегетативные формы, а споры сохраняются и при посеве на соответствующую питательную среду прорастают, образуя колонии только спорообразующих бакте­рий. Метод ингибирования Основан на различном действии некоторых химических веществ и антибиоти­ков на микроорганизмы. Определённые вещества угнетают рост одних микроорга­низмов и не оказывают влияния на другие. Например, небольшие концентрации пенициллина задерживают рост грамположительных микроорганизмов и не влияют на грамотрицательные.

12:Культуральные признаки бактерий Культура – сов-ть бактериальных клеток в опред. Объеме питательной среды. Может быть смешанная\чистая. При описании колоний учитывают следующие признаки: 1) форму колонии - округлая, амебовидная, ризоидная, неправильная и т. д.; 2) размер (диаметр) колонии - очень мелкие (точечные) (0,1-0,5 мм), мелкие (0,5-3 мм), средних размеров (3-5 мм) и крупные (более 5 мм в диаметре); 3) поверхность колонии - гладкая, шероховатая, складчатая, морщинистая, с концентрическими кругами или радиально исчерченная; 4) профиль колонии - плоский, выпуклый, конусовидный, кратерообразный и т. д.; 5) прозрачность - тусклая, матовая, блестящая, прозрачная, мучнистая; 6) цвет колонии (пигмент) - бесцветная или пигментированная (белая, желтая, золотистая, красная, черная), особо отмечают выделение пигмента в среду с ее окрашиванием; 7) край колонии - ровный, волнистый, зубчатый, бахромчатый и т. д.; 8) структуру колонии - однородная, мелко- или крупнозернистая, струйчатая; край и структуру колонии определяют с помощью лупы или на малом увеличении микроскопа, поместив чашку Петри с посевом на столик микроскопа крышкой вниз; 9) консистенцию колонии; определяют прикасаясь к поверхности петлей: колония может быть плотной, мягкой, врастающей в агар, слизистой (тянется за петлей), хрупкой (легко ломается при соприкосновении с петлей).  В жидких питательных средах при росте микроорганизмов наблюдается помутнение среды, образование пленки или осадка. При росте на полужидких (0,5-0,7 % агара) питательных средах подвижные микробы вызывают выраженное помутнение, неподвижные формы растут только по ходу посева уколом в среду. 

13:Биохимические признаки микроорганизмов Продуцируют эндоферменты (в цитоплазму) и экзоферменты (наружу). У бактерий различают три основные группы ферментов: 1. Конститутивные - постоянно синтезирующиеся в микробных клетках. 2. Индуцибельные - синтез которых индуцируется соответствующим субстратом. 3. Репрессибельные - синтез которых подавляется в результате избыточного накопления продукта реакции, катализируемой данным ферментом. По содержанию ферментов делятся на: Грдролитики(обладают мощными литическими св-ми – выделяют гидролазы); Диссикотрофы – не выделяют гидролаз

14:Методы изучения биохимических свойств бактерий Определение сахаролитических ферментов проводит на средах Гисса, состоящих из 1% пептонной воды. 0.5% определенного углевода (глюкоза, лактоза, маннит и др.) Для определения протеолитических ферментов - коллагеназ производят посев уколом исследуемой культуры в столбик мясо-пептонной желатины (МПЖ). Продолжительность культивирования 7-10 суток при комнатной температуре. При положительном результате наблюдается разжижение желатины. На практике о протеолитической активности бактерий чаще судят по способности расщеплять белок до продуктов глубокого распада: индола и сероводорода. Для этого исследуемую культуры засевают на МПБ, между пробкой и горлышком пробирки укрепляют индикаторные бумажки. На сероводород - индикаторная бумажка пропитана уксуснокислым свинцом (при выделении Н2S - она чернеет), а на индол - индикаторная бумага пропитана раствором лакмуса (при выделении аммиака - она синеет). Определение каталазы. Фермент каталаза разлагает пероксид водорода на кислород и воду. Для ее определения на предметное стекло наносят каплю 2-3% раствора пероксида водорода и такое же количество микробной культуры. При наличии у данного вида микробов каталазы выделяются пузырьки газа (кислород). Маннит – на определение изменения pH; Реактив Симмонса – способность к утилизации цитрата.

15:основные принципы идентификации бактерий По культуральным признакам, по морфологическим свойствам(Формой определяются прикрепление к поверхности, подвижность, поглощение питательных веществ, расположение жгутиков, строение клеточнойстенки и ЦПС,), по генетическим свойствам( Рестрикционный анализ,  Гибридизация ДНК, Полимеразная цепная реакция (ПЦР) ), по физиолого-биохимическим свойствам(1) ферментацию — неполное расщепление субстрата до промежуточных продуктов, например ферментацию угле­водов с образованием органических кислот; 2.окисление — полное расщепление органического суб­страта до С02 и Н2О; 3. ассимиляцию (утилизацию) — использование субстрата для роста в качестве источника углерода или азота; 4. диссимиляцию (деградацию) субстрата; 5. гидролиз субстрата.; по способности к образованиюспор, по типам питания, по способности к делению)

16:Морфология м\о. Форма и размеры 1)Шаровидные (кокки)правильной формы сферической или овальной формы: а) микрококки располагаются беспорядочно. б) диплококки - располагаются парами; в) стрептококки цепочки в виде пакетов из четырех кокков; г) тетракокки - располагаются в виде пакетов из четырёх кокков; д) сарцины - располагаются в виде пакетов из восьми кокков; е) стафилококки - скопление кокков в форме виноградных гроздей. Патогенные бактерии чаще всею представлены стафилококками, стрептококками, реже микрококками. Спор и жгутиков патогенные кокки не образуют. Капсулы имеют лишь S.pneumoniae. Стафилококки и стрептококки - грамположительные, диплококки - грамотрицательные. Б) Палочковидные бактерии цилиндрической формы, различаются по расположению, размерам, форме клеток и их концов. а) в виде одиночных клеток; б) диплобактерии - располагаются парами; в) стрептобактерии - располагаются в виде цепочек Патогенные палочковидные бактерии располагаются в основном беспорядочно, попарно, многие палочковидные бактерии имеют жгутики и капсулы, бациллы и клостридии имеют споры. Коккобактерии и палочки окрашиваются грамотрицатсльно, бациллы, клостридии, корине- и микобактерии -грамположительно. 3) Извитые формы бактерий- представлены изогнутыми палочками с а) одним изгибом (холерный вибрион);б) с несколькими изгибами (кампилобактерии) Спор и капсул вибрионы не образуют. В мазке напоминают паутинку, окрашиваются грамотрицательно. Размеры бактерий измеряются в мкм, их органелл - в нм.

17:Основные структурные компоненты бактериальной клетки Обязательные: ЦПМ(барьер, транспорт, участие в энерг.проц., участие в репликации ДНК, в проц. спорообразования, синтез компонентов клет.стенки, закрепление жгутиков), клеточная стенка, цитоплазма, нуклеоид, рибосомы Необязательные: Капсула, жгутики, фибриллы и пили, плазмиды, мезосомы, включения Свободных органоидов нет. Жгутик прикреп. Внутри клетки. Все органоиды – мезосомы – выросты ЦПМ. ДНК способна к изменению размеров, может превышать изначальные в 8 раз. Гаплоидны. Много запасных пит.вещ. – зерна валютина, сера,железо, медь, золото, жир. Возможно наличие плазмид. Им ворсинки – фимбрии(для прикрепления к субстрату) и пили(для размножения).

18:Строение и ф-ии клеточной стенки Г- и Г+ Основа – муреин – полипептид, сост. Из N-ацетлглюкозамина, N-ацетилмурамовой к-ты, которая соед. Пептидной цепью и пентаглициновыми мостиками. Для соединения пептидогликанов служат тейхоевые кислоты(только у Г+). Чем больше внешняя оболочка схожа с ЦПМ, тем больше вероятность проникновения патогенна Г- бактерии в организм. Ф-ции: защита, транспорт, рецепция, определяет антигенную характеристику бактерий. Примеры: Г-: Е.коли, Bacillus anthracis, Erwinia carotovora, Pseeudomonas aeroginosa. Г+: золотистый стафилококк, кожный стафилококк, Sarcina urea, Clostridium perfringens.

19:Капсулы и слизи бактерий, их строение и функции. Методы выявления капсул, примеры их образования Капсула может состоять из полисахаридов(Xanthomonas, Klebsiella, Corynebacterium), полипептидов(Bacillus anthracis) и целлюлозы(Sarcina ventriculi). При окраске по граму бесцветна. Слизь: полисахарид, обильно у растущих на среде с сахарозой, Например, молочнокислые бактерии Leuconostoc mesenteroides быстро превращают раствор, содержащий тростниковый сахар, в декстрановый гель, за что их на сахарных заводах называют «бактериями лягушачьей икры». Капсулы и слизи выполняют следующие функции: • защитную – предохраняют клетку от действия различного рода неблагоприятных факторов внешней среды (механических повреждений, высыхания и т. п.); • создают дополнительный осмотический барьер; • способны выступать в качестве фактора вирулентности у некоторых бактерий (например, у Streptococcus pneumoniae); • служат барьером для бактериофагов, препятствуя их адсорбции на клетках бактерий; • являются источником запасных питательных веществ; • объединяют клетки в цепочки, колонии; • обеспечивают прикрепление клеток к поверхности субстрата. Выявление капсулы по методу Гинса: 1. На предметное стекло наносят каплю туши, а рядом – каплю исследуемого материала. Обе капли тщательно перемешивают и с помощью шлифованного стекла готовят мазок. 2. Мазок высушивают на воздухе и фиксируют на пламени горелки. 3. Мазок окрашивают фуксином в разведении 1:3 или сафранином. При этом бактерии окрашиваются в красный цвет, капсулы остаются неокрашенными и выделяются на темном фоне препарата. У некоторых бактерий капсула постоянна, содержится у всех особей и во всех средах (Klebsiella pneumoniae, S. pyogenes). У пневмококков, возбудителей сибирской язвы, C. perfringens капсульное вещество образуется только в макроорганизме, а на питательных средах синтез его прекращается.

20:Споры бактерий их роль и образование. Методы выявления, примеры. Споры бактерий – это внутриклеточные образования круглой или овальной формы, устойчивые к высоким температурам, дезинфицирующим веществам, антибиотикам и другим факторам окружающей среды. Образование споры для бактерий является фактором сохранения вида в неблагоприятных условиях (изменение температуры, рН среды, недостаток питательных веществ, присутствие токсинов и пр.). Основное вещество, входящее в состав:дипиколиновая к-та. Спорообразованием обладают многие палочковидные бактерии из семейства Bacillaceae, родов Bacillus и Clostridium (Bac.subtilis, Bac.anthracis, Cl.tetani, Cl.perfringens и др.). Спорообразование у кокков и извитых форм наблюдается крайне редко (Sarcina lutea, Planasarcina ureae, Vibrio desulfuricus, Spirillum amiliferum). По характеру и локализации в теле микробной клетки споры могут располагаться центрально (Bac.subtilis, Bac.mesentericus), терминально (Cl.tetani) и субтерминально (Cl.botulinum). У одних видов бактерий диаметр спор превышает поперечник бактериальной клетки (Cl.perfringens, Bac.subtili), у других нет (Bac.anthracis). 

21:Индукция и основные этапы спорообразование. Условия прорастания При наступлении неблагоприятных условий клетка обезвоживается, нуклеоид сосредотачивается в спорогенной зоне, защитные оболочки пропитываются дипикориновой кислотой, кот. Способствует устойчивости иповыш. Температур. Стадии образования: репликация ДНК с образованием2-х нуклеоидов – образ-е проспоры – отделение проспоры от мембраны большой клетки – образование кортекса – формирование споровых покровов – формирование всех структур споры – лизис материнской клетки. Условия прорастания:  Прорастанию предшествует активация споры. Её инициируют различные химические вещества, повышение температуры и влажности. Под воздействием автолизинов происходит расщепление кортекса, поглощение воды и набухание. Внешне процесс проявляется увеличением («вздутием») споры и уменьшением коэффициента светопреломления. При этом в споре происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание, увеличивается активность ферментов, происходит выделение аминокислот, дипиколиновой кислоты и пептидов (потеря сухой массы споры может достигать 20-30%). В этот период спора утрачивает терморезистентность. Затем спора лопается в произвольном месте и из неё выходит вегетативная клетка, снабжённая у подвижных видов жгутиковым аппаратом. Окраска спор по методу Ожешки: 1. На нефиксированный мазок наносят 0,5% раствор хлористоводородной кислоты и подогревают на пламени горелки в течение 2-3 минут. 2. Кислоту сливают, препарат промывают водой, просушивают и фиксируют над пламенем горелки. 3. Окрашивают препарат по Цилю-Нильсену(1. Фиксированный мазок, депарафинизированный срез, покрывают плоской фильтровальной бумагой и наливают на неё карболовый фуксин Циля. Мазок подогревают над пламенем горелки до появления паров, затем отводят для охлаждения и добавляют новую порцию красителя. Подогревание повторяют 2—3 раза. После охлаждения снимают фильтровальную бумагу и промывают препарат водой. 2. Препарат обесцвечивают путём погружения или нанесения на него 25%-го раствора серной кислоты или 3 % солянокислого спирта в течение 3-х минут, и промывают несколько раз водой. 3. Окрашивают препараты водно-спиртовым раствором метиленового синего 1 минуту, промывают водой и высушивают.). Споры бактерий при этом приобретают красный цвет, а вегетативные формы – синий. По Пешкову: На фиксированный мазок наливают синьку Леффлера и дают краске закипеть. Окрашивание мазка происходит кипящей синькой в течение 20 – 30 с. Препарат промывают водой. Докрашивают 0,5%-ным водным раствором нейтральрота в течение 30 – 60 с. Промывают водой и высушивают. Споры, окрашенные синькой Леффлера, имеют голубой цвет, вегетативные тела бактерий – красный цвет.

22:Органы движения бактерий. Строение и расположение жгутиков. Фимбрии и пили. Методы выявления жгутиков, фимбрий, пили и их значение в дифференцировке. ЖГУТИКИ. Жгутики – это поверхностные структуры, служащие для движения бактерии. В зависимости от количества и мест локализации различают:

  • Монотрихи – имеют 1 жгутик.

  • Лофотрихи – имеют пучок жгутиков на одном конце клетки.

  • Амфитрихи – имеют 1 жгутик или пучок жгутиков на обоих полюсах клетки.

  • Перитрихи – имеют несколько жгутиков по всей поверхности.

  • Латеротрихи – имеют жгутики только на одной стороне.

  • Атрихи – не имеют жгутиков.

Строение жгутиков:

  • Спиральная жгутиковая нить – присоединяется к крючку, имеет постоянную толщину.

  • Крючек – изогнутый белковый цилиндр. У некоторых бактерий крючек может состоять из центрального цилиндра и чехла.

  • Базальное тельце – состоит из центрального стержня, вставленного в систему колец (внешняя и внутренняя пара колец).

Химический состав жгутиков: они на 98% состоят из белка (флагеллина). Механизм жвижения жгутиков: они представляют собой левозакрученную спираль и вращаются против часовой стрелки (при этом клетка движется поступательно). Функции жгутиков: дают возможность бактериям перемещаться в жидкой среде в поисках более благоприятных условий. Жгутики типичны для палочковидных и извитых форм бактерий. Лишь только в единичных случаях встречаются у кокков. ПИЛИ (ФИМБРИИ). Различают: фимбрии общего типа и половые фимбрии. Фимбрии общего типа – это прямые полые цилиндры, отходящие от цитоплазматической мембраны (ЦПМ). Отличие фимбрий от жгутиков: они не выполняют функцию движения, короче, толще, не согнуты штопорообразно. Строение фимбрий: состоят из белка – пилина. Функции фимбрий общего типа:

  1. Прикрепление бактерии к поверхности субстрата.

  2. Прикрепление бактерии к слизистым оболочкам (например, кишечной палочки к эпителию кишечника).

  3. Защита от паразитов (есть бактерии-паразиты).

  4. Скрепляют клетки между собой (зооглеи).

Половые фимбрии – это прямые полые цилиндры, имеющиеся у мужских клеток бактерий и служащие для конъюгации. Строение фимбрий: состоят из белка – пилина. Функции. Половые фибрии образуются у мужских клеток бактерий (доноров) благодаря наличию полового фактора (находится в плазмидах). Они необходимы для прикрепления мужской клетки к женской клетки (реципиентов) и введения ей ДНК. Такой процесс называется конъюгацией (половой процесс). Она служит не для размножения, а для передачи новых генетических признаков (устойчивость к антибиотикам). Окраска жгутиков по Леффлеру: 1. Взвесь бактерий переносят в каплю воды, не перемешивают и высушивают. 2. Обрабатывают препарат 15-20 минут протравой (1 мл насыщенного спиртового раствора фуксина + смесь из 10 мл 25% водного раствора танина с 5 мл насыщенного водного раствора сернокислого железа). 3. Тщательно промывают водой и высушивают на воздухе. 4. Докрашивают фуксином Циля в течение 3-4 минут при легком подогревании. 5. Промывают водой, высушивают, микроскопируют. Метод серебрения жгутиков по Морозову: на 1 мин на препарат наливают первый реактив, сливают его, промывают препарат водой; наливают второй реактив, препарат подогревают на слабом пламени 1 мин до появления паров,тщательно промывают водой; при нагревании обрабатывают препарат 1 — 2 мин третьим реактивом до появления темно-коричневой окраски мазка, тщательно промывают водой, высушивают и микроскопируют с иммерсией. Жгутики окрашиваются в буро-черный цвет.

23: Рост и размножение бактериальной клетки. Типы и способы деления клеток. Типы клеточных циклов. Примеры. Рост- увеличение биомассы(синтез белка, ДНК, РНК) Размножение: Бесполое(чаще) – бинарное деление/перегородка/перетяжка; Половое – только конъюгация. Этапы деления: 1. Репликация ДНК; 2. Расхождение молекул ДНК в дочерние клетки; 3. Образование межклеточной перегородки; 4. Отделение дочерних клеток/образование цепочек. Способы деления: 1. Образ. Перегородки (Bacillus subtilis); 2. Перетяжка(Е.Коли); 3. Почкование (Родомикробиум); 4. Множественное деление (цианобактерии) Типы клеточных циклов: 1) Несвязанный с диффер.клетки (клетка не изменяется, вегетативный КЦ), не образуют спору(все неспоровы м\о). Делится на Мономорфный – образуют 1 морф.тип клеток и Полиморфный – образует 2 морф. Различ. Типа клеток(Caulobacter: до деления не им жгутика (только стебелек), у дочерней есть жгутик, которым она прикрепляется к субстрату и который преобразуется в стебелек. Hypomicrobium – одиночные или колонии) 2) КЦ, связан с дифференцировкой клеток( с образованием спор, цист, плодовых тел и др.)

24: Дифференцированные клетки бактерий Эндоспоры – образуются при неблагоприятных условиях, всегда 1(Бациллюс, Клостридиум, Споросарцина, Десульфомацилум) Экзоспоры – их много, для размножения(актиномицеты, метилосинус, родомикробиум) Цисты – миксобактерии, скользящие бактерии(без жгутика, со слизью) (азотобактер, бделловибрио) Бактероиды – клубеньковые бактерии(ризобиум – после проникновения в клетки корней увеличиваются в размерах) Гетероцисты, акинеты, баеоцисты, гормогонии – цианобактерии.

25: Фазы развития бактериальных популяций. Рост бактерий в периодической и непрерывной культуре. Рост популяции – увеличение числа клеток м/о в популяции. Периодическое культивирование. Происходит без притока и оттока питательной среды. Оно характеризуется классической кривой роста микроорганизмов, в которой выделяют отдельные фазы роста бактериальной популяции, отражающие общую закономерность роста и размножения клеток. Лаг-фаза (англ. lag – отставание) начинается с момента посева бактерий в свежую питательную среду. Клетки адаптируются к данным условиям культивирования, растут, но не размножаются, они достигают максимальной скорости роста.  Лог-фаза (логарифмическая, или экспоненциальная) характеризуется максимальной скоростью деления бактерий. Стационарная фаза характеризуется равновесием между погибающими и вновь образующимися клетками. Фаза отмирания (экспоненциальной гибели клеток) характеризуется уменьшением числа живых клеток, возрастанием гетерогенности популяции (появляются клетки, не воспринимающие краситель, со слабым развитием муреинового слоя и др.). Непрерывное культивирование. Если в емкость, где находится бактериальная популяция, непрерывно подавать свежую питательную среду и одновременно с такой же скоростью выводить культуральную жидкость, содержащую бактериальные клетки и продукты метаболизма. Осуществляется в специальных приборах - хемостатах и турбидостатах. Непрерывное культивирование микроорганизмов используется для изучения их физиологии, биохимии, генетики и др., а также широко используется в микробиологической промышленности.

Синхронные культуры – это культуры, в которых некоторое время все клетки делятся одновременно (синхронно) за счет одинаковой готовности к делению всех особей. Синхронизация достигается физическими и химико-биологическими методами. К физическим методам относится температурное воздействие, дифференциальное центрифугирование или дифференциальное фильтрование, химико-биологическим - вынужденное голодание бактерий, выращивание бактерий на неполноценных средах с последующим переносом их в полноценные среды. Синхронные культуры используются для генетических и цитологических исследований, для изучения синтеза отдельных клеточных компонентов в процессе деления бактерий. 26: Химический состав бактериальной клетки. Потребности бактерий в основных химических элементах. Прототрофность и ауксотрофность. Бактериальная клетка на 80—90 % состоит из воды, и только 10% приходится на долю сухого вещества. Состав сухого вещества распределен следу­ющим образом: 52 % составляют белки, 17 % — углеводы, 9 % - липиды, 16 % - РНК, 3 % - ДНК и 3 % — минеральные вещества. Биогенные химические элементы (С, О, N, H). На их долю приходится 95 % сухого остатка, в т.ч. C — 50 %, O — 20 %, N — 15 %, H — 10 %. Это основные химические элементы, необходимые для синтеза органических соединений. Кислород и водород не лимитируются, их микроорганизмы могут получать из воды и других соединений. Типы питания: Прототрофы – не нуждаются в факторах роста, Ауксотрофы – требуют добавления в среду факторов роста. Автотрофы(сами синтезируют) – фототрофы и хемотрофы. Гетеротрофы(потребляют готовые) – сапрофиты, паразиты, симбионты. Олиготрофы – исп. Мало орг.соед(до 100мг/мл) Копиотрофы – исп. Много орг веществ (1-100 г/л) Азот содержится в клетке в восстановленной форме в виде аминогрупп. Для синтеза азотсодержащих соединений (аминокислот, пуринов, пиримидинов, некоторых витаминов) микроорга­низмы нуждаются в доступном источнике азота. По способности усваивать источники азота микроорганизмы де­лятся на 2 группы: А. Аминоаутотрофы усваивают азот из неорганических соединений: азотфиксирующие бактерии (клубеньковые) используют азот воздуха; аммонифицирующие бактерии в качестве источника азота используют соли аммония; нитрифицирующие бактерии — аммиак и его соли превращают в азотную, а затем в азотистую кислоту. Денитрофицирующие бактерии в качестве источника азота используют нитраты и нитриты, образуя из них молекулярный азот воздуха. В группе аминоаутотрофов нет патогенных для человека микроорганизмов. Б. Аминогетеротрофы извлекают азот из органических соединений (аминокислот, пептонов, белков) или используют минеральные источники азота с добавлением несинтезируемых ими аминокислот. К этой группе принадлежат многие виды патогенных бактерий. Источники фосфора: фосфолипиды, нуклеопротеиды, фостфаты кальция, железа и алюминия. Источники серы: а/к, цистеин,метионин, сульфаты, сульфиды.

27:Механизмы питания бактерий. Бактериальные транспортные системы. Простая диффузия(по градиенту) – ферменты, и расход энергии. Облегченная диффузия - при большей концентрации вещества вне клетки, чем внутри. существляется особыми мембранными белками, переносчиками, получившими название пермеаз, так как они выполняют функцию ферментов и обладают специфичностью. Они связывают молекулу вещества, переносят в неизмененном виде к внутренней поверхности цитоплазматической мембраны и высвобождают в цитоплазму. Так как перемещение вещества происходит от более высокой концентрации к более низкой, этот процесс протекает без затраты энергии. Активный транспорт – унипорт(транспорт одного вещества в одном направлении в зависимости от градиента), симпорт(транспорт двух веществ в одном направлении через один переносчик.), антипорт(перемещение двух веществ в разных направлениях через один переносчик), транслокация групп. Транслокация радикалов — активный перенос химически измененных молекул, которые в целом виде не способны проходить через мембрану. В переносе радикалов участвуют пермеазы. Синтезируемые в бактериальных клетках соединения выходят из них тремя путями: Фосфотрансферазная реакция. Происходит при фосфорилировании переносимой молекуды. Контрансляционная секреция. В этом случае синтезируемые молекулы должны иметь особую лидирующую последовательность аминокислот, чтобы прикрепиться к мембране и сформировать канал, через который молекулы белка смогут выйти в окружающую среду. Таким образом выходят из клетки соответствующих бактерий токсины столбняка, дифтерии и др. молекулы. Почкование мембраны. Молекулы, образующиеся в клетке, окружаются мембранным пузырьком, который отшнуровывается в окружающую среду.

28:Типы углеродного питания. Примеры Источники для гетеротрофов: целлюлоза, крахмал, хитин, белки. Автотрофы: Фототрофы(свет) и Хемотрофы(эн.хим.связей). Гетеротрофы: Сапрофиты(мертвячина), паразитизм и симбионты. Олиготрофы – исп. Мало орг.соед(до 100мг/мл) Копиотрофы – исп. Много орг веществ (1-100 г/л) Фотоавтотрофы используют солнечную энергию для синтеза органических соединений из СО2. В эту группу входит большинство фотосинтезирующих бактерий.  Фотогетеротрофы используют солнечную энергию для усвоения углерода, связанного в органических соединениях. К ним относятся некоторые пурпурные и зеленые бактерии.  Хемолитоавтотрофы используют энергию окисления минеральных веществ для синтеза органических веществ клетки из СО2, т.е. могут расти только за счет неорганических соединений. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, серобактерии, железоокисляющие бактерии.  Хемоорганоавтотрофы для получения энергии окисляют органические соединения, а в качестве основного источника углерода используют СО2. Это уникальная форма питания, например, характерна для бактерий, окисляющих муравьиную кислоту.  Хемолитогетеротрофыдля обеспечения себя энергией окисляют минеральные соединения, а в качестве питания используют углерод органических соединений. В эту группу входят немногие представители микробного мира – некоторые водородные и метанобразующие бактерии.  Хемоорганогетеротрофы используют органическое вещество одновременно как источник питания и как источник углерода. К ним относится большинство бактерий - гнилостные, возбудители брожений, патогенные микроорганизмы, грибы. Сапрофиты (греч. sapros – гнилой, phyton - растение), или метатрофы – это гетеротрофы, питающиеся продуктами жизнедеятельности других организмов, или использующие органические вещества отмерших растений и животных. Число органических соединений, используемых этими микроорганизмами в качестве источника питания, велико. К сапрофитам относятся гнилостные микроорганизмы, возбудители брожений. сапрофиты имеют большое значение в круговороте веществ в природе.  Паразиты (паратрофы) – гетеротрофы, это организмы, питающиеся за счет органического вещества живого организма-хозяина. Такие микроорганизмы нарушают равновесие биохимических процессов в макроорганизме и вызывают его заболевание.

29:Типы азотного питания. Примеры Аминогетеротрофы – исп. Орг.источники азота (белки и а\к, нуклеиновые кислоты, мочевина). Разлагают до аммиака. (все патогенные микроорганизмы и большинство сапрофитов) Аминоавтотрофы – используют неорганические источники азота. 1) Использующие чистый азот(азотофиксаторы): Свободноживущие( Азотобактер, Бьеринкия); Ассоциативные(азоспириллум, эрвиния); Симбиотические(ризобиум, франкия) N2+6H+ + 6 электронов + 12АТФ  2NH3 +12ADP + 12P 2) Нитрификаторы: Нитритные – разлагают аммиак до нитритов(нитрозомонас и нитрозококкус); Нитратные – аммиак до нитратов(нитробактер инитрококкус).

30:Пути катабализма гексоз в бактериальной клетке 1) Фруктозофосфатный путь/гликолитическийпуть Эмбдена-Мейергофа-Парнаса. Итог: 2 ПВК+2АТФ+2НАДН 2)2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный путь(КДФК-путь)/путь Энтнера-Дудорова(только у бактерий) Итог: 2ПВК+1АТФ+1НАДН2+1НАДФН2 3) Пентозофосфатный путь/путь Варбурга-Диккенса-Хорнера. Итог: 1пентозофосфат+ СО2+2НАДФН2 значение: для синтеза нуклеиновых кислот и нуклеотидов. Дальнейшее использование ПВК для синтеза ацетилКоА.

31:Использование СО2 авто- и гетеротрофными организмами Автотрофы: 1. Цикл Кальвина(рибулозофосфатный путь): Рибулозо-1,5-бисфосфат +СО2 6СО2+18АТФ+12НАДФН2  С6Н12О6 +18Р+18АДФ (фотосинтетические бактерии, аэробные хемолитоавтотрофы) 2. Анаэробный АцетилКоА путь(метанобразующие, сульфатредуцирующие бактерии) 2СО2  АцетилКоА  ПВК 3. ВосстановительныйЦТК(зеленые серобактерии) 4 реакции АцетлКоА +СО2  ПВКфосфоенолпируват + СО2  оксалоацетат Гетеротрофы: используют энергию хемосинтеза для восстановления СО2(112ккал). Используется нитрифицирующими, водородными, метанобразующими бактериями (Беггиатоа, Тиотрикс – скользящие бактерии,железобактерии - галлионелла)

32:Основные способы получения энергии у бактерий Дыхание, или биологическое окисление, основано на ОВР, идущих с образованием АТФ. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы: 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). Донор –орг/неорг, акцептор – всегда неорг! Аэробы – акцептор О2, анаэробы – акцептор неорг. основные этапы дыхания: Отщипление е от орг./неорг. Субстрата в ЦТК или пентозофосфатном цикле.  Переносе по электронтранспортнойцепина конечный акцептор трансформация энергии образ-ся эл.хим. градиента Н+ в химичскую энергиюфосфатной связи. 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.

33: Фотосинтезирующий аппарат бактерий

Источник энергии: свет(УФ и ИК) и эн.хим.связей Фотосинтезирующий аппарат состоит из светособирающего комплекса(сод.светособ.пигменты: хлрофилл у цианобактерий, бактериохлорофиллы а,б,с,д,е,ж, фикобилипротеины, каротиноиды – они улавливают свет ипередают его в реакционный центр. Хим.структура пигментов тетропиррольная(хлорофилл, бактериохлорофилл и фикобилипротеины)и полиизопреновая – каротиноиды. Пигменты локализуются вЦПМ и ее производных, хлоросомах, фикобилисомах, тилакоидах), фотохимического реакционного центра(первичный донор е(длинноволновые формы молекул хлорофилла или бактериохлорофилла); первичный акцептор(коротковолновые формы бактериохлорофилла и бактериофеофетина); вторичный донор(хиноны); Вторичный акцептор(цитохромы типа С). Ф-ии: преобразованиеэл.магн.эн. в химическую. Локализуется в ЦПМ/тилакоидах) Электронтранспортной цепи(включает ферродоксин и компоненты дыхательной цепи. Ф-ии: обеспецение переноса е, сопряженное с запасанием эн. В мол-ах АТФ. Локализация: ЦПМ и ее производные, тилакоиды).

34: Типы фотосинтеза бактерий Аноксигенный:  не происходит синтеза молекулярного кислорода. Для аноксигенного фотосинтеза требуется наличие во внешней среде восстановленных субстратов, например, сероводорода, серы, тиосульфата, органических соединений или молекулярного водорода. Аноксигенный фотосинтез используется анаэробными фототрофными бактериями и археями: пурпурными, зелёными серобактериями, галобактериями, гелиобактериями. Фотосинтетическим пигментом у них является, в отличие от растений, не хлорофилл, а бактериохлорофилл (у галобактерий - бактериородопсин). а) Цикличный транспорта электронов, не сопровождается образованием восстановительных эквивалентов и приводит исключительно к запасанию энергии света в форме АТФ. При циклическом светозависимом электронном транспорте необходимости в экзогенных донорах электронов не возникает. Потребность в восстановительных эквивалентах обеспечивается нефотохимическим путём, как правило, за счёт экзогенных органических соединений. (Hv  реакционный центрферродоксинцепь переноса е реакционный центр); б) Нециклический транспорт электронов, сопровождается и образованием восстановительных эквивалентов, и синтезом АДФ. При этом возникает потребность в экзогенных донорах электронов, которые необходимы для заполнения электронной вакансии в реакционном центре. В качестве экзогенных доноров электронов могут использоваться как органические, так и неорганические восстановители. Среди неорганических соединений наиболее часто используются различные восстановленные формы серы (сероводород,молекулярная сера,сульфиты,тиосульфаты,тетратионаты,тиогликоляты), также возможно использование молекулярноговодорода. (hv  реакционный центрферродоксин НАДФ. Внешний донор цепь переноса электронов реакционный центр) Оксигенный (или кислородный) фотосинтез сопровождается выделением кислорода в качестве побочного продукта. При оксигенном фотосинтезе осуществляется нециклический электронный транспорт, хотя при определенных физиологических условиях осуществляется исключительно циклический электронный транспорт. В качестве донора электронов при нециклическом потоке используется крайне слабый донор электронов — вода. Оксигенный фотосинтез распространён гораздо шире. Характерен для высших растений, водорослей, многих протистов и цианобактерий. (hv  РЦ 1 ферродоксинНАДФ цепь переноса электронов . hvРЦ2 РЦ1 )

35: Фототрофные бактерии и их характеристика Фототрофные (фотосинтезирующие) бактерии (phototrophic bacteria, photosynthetic bacteria)  — бактерии, которые в качестве источника энергии используют солнечный свет. Основным источником углерода в одних случаях является углекислый газ (фотоавтотрофы), в других — органические кислоты (фотогетеротрофы). Физиологическая группа фотосинтезирующих прокариотических организмов представлена классом Anoxyphotobacteria (пурпурными, зелеными бактериями, гелиобактериями), классом Oxyphotobacteriа (цианобактерии, прохлорофитами), галобактериями, которые относятся к Архебактериям. Фотосинтетический аппарат Ф.б. состоит из трех основных компонентов: 1) светособирающих пигментов, поглощающих энергию света и передающих ее в реакционные центры; 2) фотохимических реакционных центров, где происходит трансформация электромагнитной формы энергии в химическую; 3) фотосинтетических электронтранспортных систем, обеспечивающих перенос электронов, сопряженный с запасанием энергии в молекулах АТФ. В фотохимической реакции участвуют, как правило, хлорофиллы или бактериохлорофиллы a в модифицированной форме. Эти же виды хлорофиллов, наряду с другими, а также пигментами иных типов (фикобилипротеины, каротиноиды) выполняют функцию антенны. У некоторых пурпурных бактерий, содержащих только бактериохлорофилл b, он выполняет обе функции. У недавно описанных гелиобактерий бактериохлорофилл g также служит светособирающим пигментом и входит в состав реакционного центра. Многие Ф.б. усваивают молекулярный азот. Активно участвуют в накоплении органических веществ. Ф.б., особенно цианобактерии, играют значительную роль в круговороте углерода и азота, а серобактерии — и серы. Некоторые Ф.б. получили практическое использование, напр. азотфиксирующие цианобактерии применяют для повышения плодородия рисовых полей, пурпурные бактерии и цианобактерии культивируют в промышленных масштабах для получения кормового белка и т. д. Пурпурные бактерии.Группа пурпурных бактерий насчитывает более 50 видов.Типичным для этих бактерий является бактериохлорофилл а. Все пурпурные бактерии способны фиксировать CO2 в цикле Кальвина, многие проявляют способность к азотфиксации. По способности использовать в качестве доноров электронов элементарную серу выделяют два семейства: пурпурные серные и пурпурные несерные бактерии. Зеленые бактерии.В группе зеленых бактерий выделяют зеленые серные и зеленые нитчатые. Зеленые нитчатые бактерии состоят из множества палочковидных клеток, их называют трихомы. Они достигают в длину 100–300 мкм. У некоторых видов трихомы окружены слизистым чехлом. Гелиобактерии.Содержат бактериохлорофилл g, который обнаружен только у этой группы бактерий. Гелиобактерии – облигатные фототрофы. Рост возможен только на свету в анаэробных условиях. Источниками углерода могут служить органические кислоты (уксусная, молочная, пировиноградная). Фиксация СО2 осуществляется в цикле Кальвина. Дыхательный метаболизм отсутствует. Азотфиксаторы. Обитают в почвах и содовых озерах. Цианобактерии. Это морфологически разнообразная группа грамотрицательных прокариот, включает одноклеточные, колониальные и многоклеточные формы. Для разных представителей этой группы прокариот характерна способность к скользящему движению. Основной способ размножения – последовательное бинарное деление. Могут формировать специализированные репродуктивные структуры: нанноциты, баециты, экзоспоры у одноклеточных представителей и гормогонии и гормоцисты у нитчатых форм. Прохлорофиты.Морфологически похожи на цианобактерии, но отличаются составом пигментов и организацией фотосинтетического аппарата. Распространение фототрофных бактерий.Фототрофные бактерии – типично водные микроорганизмы, распространенные в пресных и соленых водоемах. Особенно часто они встречаются в местах, где есть H2S, как в мелководье, так и на значительной глубине. В почве фототрофных бактерий мало, но при затоплении ее водой они могут расти весьма интенсивно.

37: Хемоорганотрофы и их характеристика Хемоорганотрофы: используют углеводы() молочнокислы, пропионовокислые, клостридии) Аммонифицирующие бактерии – исп. Белки, а/к, орг. К-ты(оксалоацетат, пируват, ацетилКоА  СО2). Бациллюс, псеудомонас Метилотрофы: метан  метанол формальдегид формиат СО2. Метилококкус, метиломонас Уксуснокислые бактерии: спирт орг.к-та(уксус,фумаровая к-та, лимонная к-та). Ацетобактер

37. Хемоорганотрофы. (источник энергии окис-вос реакции, доноры электронов – органич соединения) Хемоорганотрофные эубактерии: общие сведения

Большинство эубактерий используют в качестве источника энергии различные органические соединения, осуществляя их полное окисление до СО2 и Н2О. Функционирующие у них системы извлечения энергии из органических субстратов состоят из нескольких взаимосвязанных механизмов. К ним относятся большинство патогенных бактерий.

1)Используют углеводы. Молочно кислые бак, пропионовокислые бак, маслянокислые бак. (одноименно с типом брожения) 2) Аммонифицирующие б. (органические кислоты → оксалоацетат, пируват. Π: Bacillus, Pseudomonas. 3) Метилотрофы. Углеводороды исп. Метан → метанол → формальдегид → углекисл. Газ. П : Methylococcus, Methylomonas. 4) Уксуснокислые бак. (спирты → орг кислоты такие как уксусная фумаровая лимонная и тд. П: Acetobacter.

38. Хемолитотрофы. Источник энергии – окис-вос реакции. Доноры электронов – неорганич соединения.

Донор : 1.S03,S2O3, H2S,S – тионовые бак. Окисляют серу и ее неорганич соед. H2S→Sноль→SO3→SO4 . Примеры : Thiobacillus Thiomicrospira. Место обитания : морские и пресные воды, почва, серные источники, шахтные воды. Имеют пигменты жел,красн,зелен. Формы – нитчатые.

2. FE – ацидофильные бак. 4FE(степень окис 2+) + 4H + O2=4FE(степень окис 3+)+2H2O. Примеры: Leptothrix – нитчатые ,Gallionella – полиморфные. Место обитания: железистые воды, шахтные воды.

3. NH4, NO2 - нитрифицирующие бак. Окисляют восстановленные соединения азота (аммиак, азотистая кислота). NH4 + 1,5O2→NO2 +H2O +2H. Примеры: Nitrosomonas, nitrosococcus. NO2 + 0,5O2 → NO3 водоемы, почвы. Примеры: nitrobacter, nitrococcus.

4. H2 протон – водородные бак. H2 +0,5O2→H2O Pseudomonas, alcaligenas.

5. карбоксидо бактерии. Окисляют CO. CO + H2O→CO2 + 2(электрона) + 2H(плюс наверху). Pseudomonas, comamonas.

39. Аэробный тип дых. Примеры. Дыхание – процесс, приводящий к образованию АТФ, при котором донор электронов – органические / неорганические соединения(они окисляются), а акцепторы – всегда НЕОРГАНИЧ соед. (они восстанавливаются).

ОБЩАЯ СХЕМА

1: отщепление электрона от ОРГ (ЦТК,окислительный пентозофосфатный цикл) или НЕОРГ субстрата.

2: перенос электрона по электроно трнспортной цепи на конечный акцептор.

3: трансформация Е образующегося электрохимического градиента Н+ в химическую Е фосфатной связи.

Аэробы в качестве акцептора (неорганич соед) используют кислород. Процесс аэробного дыхания протекает по схеме:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATФ

Характеристика аэробного дыхания с полным окисление органических субстратов:

1.Субстраты дыхания – органические вещества (углеводы, кислоты, жиры);

2.Продукты дыхания – минеральные вещества (Н2О, CO2);

3.Биологический смысл – получение энергии;

4.Условия – аэробные (наличие молекулярного) кислорода

5.Механизм аэробного дыхания. Выделяют три основных этапа дыхания:

I) Универсальный (гликолиз):

С6Н12О6 → 2СН3СОСООН + 2НАД•Н2 + 2АТФ

II) Цикл Кребса. На этом этапе происходит последовательное отщепление трех углеродных атомов от пировиноградной кислоты. В результате ферментативного декарбоксилирования образутся три молекулы СО2 и восстанавливаются пять дегидрогеназ (на каждую триозу). При распаде одной молекулы глюкозы в гликолизе образуется 2 молекулы ПВК, следовательно все коэффициенты уравнения умножаются на два. Суммарное уравнение цикла кребса выглядит так:

2 х (СН3СОСООН + 3Н2О → 3СО2 + 4НАД•Н2 + 1ФАД•Н2 + 1АТФ)

III) Собственная аэробная фаза – проходит в ЭТЦ (электронтранспортная цепь) по схеме:

10 НАД•Н2 + 2ФАД•Н2 + О2 ® 10 НАД + 2ФАД + 12Н2О+ Е

Суть третьей фазы дыхания сводится к передаче водорода дегидрогеназ (НАД и ФАД) на кислород (О2) по дыхательной (электротранспортной) цепи - ЭТЦ. Компоненты ЭТЦ располагаются в мембранах в порядке увеличения окислительного потенциала.

В трех местах этой цепи выделяется энергии столько, что становится возможным синтез макроэргической связи АТФ. При полном окислении НАД•Н2 образуется 3 молекулы АТФ. При полном окислении ФАД•Н2 - 2 молекулы АТФ.

Примеры: стрептококки, менингококки, псевдомонады, гонококки.

40. Анаэробное дых. Основные типы,примеры. В качестве акцептора используют сульфаты, фумараты, карбонаты и тд.

ИЗ ТЕТРАДИ

Механизм нитратного дых.

NO3→NO2→NO→N2O→N2. Bacillus, pseudomonas. Значение : выведение из почвы связанного азота в анаэробных условиях. Единственный биологический проц, переводящий связанный азот в N2.

Механизм сульфатного дых.

SO4→SO3→S3O6→S2O3→H2S. desulfovibrio, desulfotomaculum.т Значение: образование H2S и биогенной серы.

Карбонатное дыхание. Осуществляется строгими анаэробами с образованием метана или ацетата. Примеры: Methanobacterium, Acetobacterium.

ИЗ ИНТЕРНЕТА

1) Нитратное дыхание (окислителем является кислород нитратов) – проходит по схеме:

С6Н12О6 + 4NO3-→ 6СО3 + 6Н2О +2N2↑ +E

Процесс носит название денитрификации. Возбудителями являются факультативно-анаэробные бактерии такие как Pseudomonas aeruginosae, ParacocСUs DenitrificАNs.

2) Сульфатное дыхание (окислителем является кислород сульфатов) – проходит по схеме:

C6H12O6 + 3H2SO4→6CO2 + 6H2O + 3H2S↑ + E

Процесс носит название десульфофикации. Возбудителями являются облигатные анаэробы вида Desulfovibrio Desulfuricans.

41. Особенности бродильного типа метаболизма у бак.