Физиология бактерий

1. ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ

Зав. кафедрой микробиологии,
д.м.н.
ИСАЕВА ГУЗЕЛЬ
ШАВХАТОВНА

2. МЕТАБОЛИЗМ

• Совокупность реакций, происходящих в
микробной клетке при участии
биологических катализаторов ферментов

3. Особенности метаболизма у бактерий:

• 1) многообразие используемых субстратов;
• 2) интенсивность процессов метаболизма;
• 3) направленность всех процессов
метаболизма на обеспечение процессов
размножения;
• 4) преобладание процессов распада над
процессами синтеза;
• 5) наличие экзо– и эндоферментов
метаболизма.

4. В процессе метаболизма выделяют два вида обмена:

1) пластический (конструктивный):
а) анаболизм (с затратами энергии);
б) катаболизм (с выделением энергии);
2) энергетический обмен (протекает в
дыхательных мезосомах):
• а) дыхание;
• б) брожение.

5. Питание бактерий

• Под питанием понимают процессы
поступления и выведения питательных
веществ в клетку и из клетки.

6. В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

• 1) аутотрофы - используют
неорганические вещества – H2O и СО2
(нитрифицирующие бактерии);
• 2) гетеротрофы – нуждаются в готовых
органических веществах (большинство
патогенных бактерий)

7. Гетеротрофы подразделяют:

• Сапрофиты (sapros- гнилой, phyton –
растение) – независимы от других
организмов
• Паразиты – (parasitos- нахлебник) –
зависимы от макроорганизма .
Различают облигатные (размножаются
только в живой клетке) и
факультативные.

8. По источникам энергии микроорганизмы делят на:

• 1) фототрофы (способны использовать
солнечную энергию);
• 2) хемотрофы (получают энергию за
счет окислительно-восстановительных
реакций):
• Хемолитотрофы
• хемоорганотрофы

9. Источники азота

• 1) прототрофы (способны сами
синтезировать необходимые вещества
из низкоорганизованных);
• 2) ауксотрофы (являются мутантами
прототрофов, потерявшими гены
ответственные за синтез некоторых
веществ – витаминов, аминокислот,
поэтому нуждаются в этих веществах в
готовом виде).

10. Дыхание бактерий

• Совокупность биологических процессов,
сопровождающихся образованием
энергии, необходимой для
жизнеобеспечения клетки

11. Пути получения энергии

• 1. фотосинтез – бактерии используют
энергию Солнца, содержат аналоги
хлорофилла – пигменты
(цианобактерии)
• 2. дыхание (окислительное
фосфорилирование)
• 3. брожение (субстратное
фосфорилирование)

12. Классификация бактерий по типу дыхания

• 1. Облигатные аэробы растут только
при наличии кислорода ( микобактерии,
синегнойная палочка).
• Для аэробов акцептором протонов и
электронов является кислород

13. 2. Факультативные анаэробы

• Могут существовать как в присутствии
кислорода, так и без него
(стафилококки, кишечная палочка).
Факультативные анаэробы в
кислородных условиях используют
процесс дыхания, в бескислородных –
брожение.

14. Микроаэрофилы

• Небольшая группа факультативноанаэробных бактерий, растущих при
сниженном содержании кислорода до 510% (хеликобактеры, кампилобактеры)
• Капнофилы – нуждаются в повышенном
содержании углекислого газа до 20%
(бруцеллы)

15. 3. Облигатные анаэробы

• Могут расти только без кислорода
(бактероиды, пептострептококки,
фузобактерии).
• Для облигатных анаэробов характерно
только брожение, в кислородных
условиях наступает гибель
микроорганизма из-за образования
перекисей.

16. Аэротолерантные бактерии

• Группа анаэробных бактерий,
устойчивых к кислороду. Они не
размножаются в присутствии
кислорода, но и не погибают.
Клостридии газовой гангрены,
лактобактерии.

17. Брожение

• Разновидность анаэробного дыхания,
при котором акцептором и донором
водорода является органическое
вещество. При поступлении глюкозы
происходит гликолиз и образуется
пировиноградная кислота. Дальнейшее
ее превращение определяется набором
ферментов

18. Типы брожения

• 1) спиртовое – образуется этиловый
спирт (характерно для дрожжей,
используется в пивоварении и
виноделии );
• 2) пропионовокислое – образуется
пропионовая кислота. Характерно для
клостридий, пропионибактерий.
• Используется в производстве сыров

19.

• 3) молочнокислое – образуется
молочная кислота (характерно для
стрептококков, лактобактерий,
бифидобактерий). Используется для
производства молочно-кислых
продуктов
• 4) маслянокислое. Характерно для
клостридий, бактероидов,
фузобактерий;
• 5) бутиленгликолевое (характерно для
энтеробактерий).

20. Рост бактерий

• увеличение бактериальной клетки в
размерах без увеличения числа особей
в популяции.

21. Размножение бактерий

• процесс, обеспечивающий увеличение
числа особей в популяции.
Размножение бактерий определяется
временем генерации. Это период, в
течение которого осуществляется
деление клетки. Продолжительность
генерации зависит от вида бактерий,
возраста, состава питательной среды,
температуры и др.

22. Бактерии размножаются поперечным делением. Вначале внутреннее содержимое клетки делится пополам, затем образуется поперечная

мембранная
перегородка, синтезируется клеточная стенка,
завершающая деление

23. Фазы размножения бактериальной популяции

24.

• 1) начальная стационарная фаза; то
количество бактерий, которое попало в
питательную среду и в ней находится;
• 2) лаг-фаза (фаза покоя);
продолжительность – 3–4 ч, происходит
адаптация бактерий к питательной
среде, начинается активный рост
клеток, но активного размножения еще
нет; в это время увеличивается
количество белка, РНК;

25.

• 3) фаза логарифмического размножения; активно
идут процессы размножения клеток в популяции,
размножение преобладает над гибелью;
• 4) максимальная стационарная фаза; бактерии
достигают максимальной концентрации, т. е.
максимального количества жизнеспособных особей в
популяции; количество погибших бактерий равно
количеству образующихся; дальнейшего увеличения
числа особей не происходит;
• 5) фаза ускоренной гибели; процессы гибели
преобладают над процессом размножения, так как
истощаются питательные субстраты в среде.
Накапливаются токсические продукты, продукты
метаболизма.

26. Колония бактерий

• Скопление бактерий одного вида на
плотной питательной среде,
образующееся в результате деления
одной материнской клетки.

27. Формы колоний

• S (smooth) – гладкие, выпуклые с
ровными краями
• R (rough) – шероховатые с неровными
краями

28.

29.

30. Ферменты бактерий

-высокоактивные биологические
молекулы, способные к многократному
взаимодействию с субстратом.
Набор ферментов в клетке строго
индивидуален для вида. Способность
микроорганизма утилизировать
субстраты за счет своего набора
ферментов определяет его
биохимические свойства.

31. Классификация ферментов

• По расположению:
- Экзоферменты - выделяются в
окружающую среду, расщепляют
макромолекулы до простых веществ
- Эндоферменты – функционируют в
клетке

32. По длительности выделения:

• 1) конститутивные ферменты
(синтезируются постоянно независимо
от наличия субстрата);
• 2) индуцибельные ферменты
(синтезируются только в присутствии
субстрата).

33. Биохимические свойства бактерий

• определяются составом ферментов:
• сахаролитические –расщепление
углеводов;
• протеолитические – расщепление
белков,
• липолитические – расщепление
жиров,

34. Определение сахаролитических свойств на среде Гисса

35. Мультимикротесты для биохимической идентификации

36. Мультимикротесты

37. Автоматическая система идентификации бактерий

38. Пигменты бактерий

представлены различными веществами:
• каротиноидами (желтого, оранжевого цвета).
Стафилококки, микобактерии
• феназиновыми производными (синезеленого цвета). Синегнойная палочка
• пирролами (красного цвета) Serratia
mareescens – чудесная палочка
• меланинами (черного цвета). Бактероиды
Этот признак генетически детерминирован,
поэтому его используют в качестве
дифференцирующего критерия.

39. Пигменты обеспечивают:

• защиту от УФ радиации
• участвуют в реакциях синтеза
• обладают антибиотическим действием.