Фізіологія мікроорганізмів. Хімічний склад, живлення та дихання. Ферменти мікробів, їх роль. Розмноження бактерій та інші прояви

1. Фізіологія мікроорганізмів

Хімічний склад мікроорганізмів, їх живлення та
дихання, ферменти мікробів та їх роль,
розмноження бактерій та інші їх фізіологічні
прояви. Культивування бактерій в лабораторних
умовах.

2. Хімічний склад бактерій

3. Класифікація білків мікроорганізмів

4. Класифікація складних білків бактерій

5. Нуклеїнові кислоти

6. Вуглеводи

Це різноманітні цукри, багатоатомні
спирти, полісахариди.
Входять до складу будь-яких структур
клітини.
Використовуються клітиною як
джерело енергії та вуглецю.
Вуглеводи, сполучені з білками
зумовлюють патогенні властивості
мікроорганізмів.

7. Ліпіди

Це насичені та ненасичені жирні кислоти,
ефіри жирних кислот і гліцерину,
фосфоліпіди.
Знаходяться у складі клітинної стінки та
цитоплазматичної мембрани.
Зумовлюють захисні властивості клітини
(кислотостійкість), її токсичні функції,
беруть участь у метаболізмі.

8. Мінеральні речовини

Входять до складу вітамінів, ферментів,
білків і можуть знаходитись у вільному
стані в цитоплазмі.
Загальна кількість 2-4 % сухого
залишку.
Сірка і фосфор, їх похідні постачають
клітину енергією.
Калій і натрій забезпечують
функціонування натріє-калієвого насосу.
Магній і кальцій активують
ферменти.

9. Ферменти мікроорганізмів

10. Каталітичну дію ферментів визначають їх надзвичайно малі дози:

1 г амілази може розщепити 1т
крохмалю,
1г хімозину зумовлює зсідання 12 т
молока,
1 г пепсину може розщепити 50 кг
коагульованого білка,
1 молекула каталази при 40 °С за 1 с
руйнує 550 тис. молекул пероксиду
водню.

11.

Конструктивні ферменти
знаходяться у мікробній клітині
постійно.
Адаптивні (індуковані) ферменти
синтезуються клітиною за
необхідністю.

12. За механізмом дії ферменти поділяються:

Оксидоредуктази – окислювально-відновні
ферменти, що прискорюють процеси
окислення і відновлення різних сполук,
беруть участь у процесах дихання
мікробів(аеробні і анаеробні дегідрогенази,
пероксидаза, каталаза, оксидаза);
Трансферази — переносять окремі групи,
радикали і атоми як між окремими
молекулами, так і всередині них
(амінотрансферази, фосфотрансферази);

13.

Гідролази — ферменти, що прискорюють
гідроліз (естерази, фосфатази,
глюкозидази, пептидази, амідази);
Ліази – ферменти, що негідролітичним
шляхом відщеплюють від субстратів якунебудь групу (карбоксилаза, альдегідліаза);
Ізомерази — ферменти, які каталізують
реакції ізомеризації
(фосфорогексоізомераза та ін. т);
Лігази– ферменти, що прискорюють синтез
складних сполук за рахунок розпаду
пірофосфорних зв'язків у АТФ.

14. Живлення мікроорганізмів

15. Конструктивний метаболізм прокаріотів

Автотрофи (autos - сам, trophe живлення) здатні синтезувати всі
необхідні їм органічні сполуки з СО2 як
єдиного джерела вуглецю.
Гетеротрофи (heteros - інший) мікроорганізми, джерелом вуглецю
для яких є органічні сполуки (цукри,
амінокислоти, багатоатомні спирти та
ін.)

16.

Фототрофні бактерії
( фотосинтезуючі бактерії ) здатні
використовувати як джерело енергії
електромагнітні промені (світло).
Хемотрофи - прокаріоти, які
одержують енергію за рахунок окисновідновних реакцій в субстратах.

17. Механізм надходження речовин у клітину

Голофітний тип живлення - бактерії здатні
поглинати живильні речовини тільки в
розчиненому вигляді.
Процес живлення у бактерій відбувається
голофітним способом. Розчиненні у воді
поживні речовини проникають в бактерійну
клітину через пори у клітинній стінці, коли
концентрація речовин зовні вищі, ніж
всередині. Має значення електрозаряд
речовин. Бактерійна клітина має негативний
заряд, то позитивно зарядженні речовини
втягуються у клітину. Тобто – пасивний
транспорт без затрат енергії.

18.

Активний транспорт – коли
поживні речовини проникають
через цитоплазматичну мемраму
за допомогою пермеаз. Пермеази
можуть утворювать комплекси з
первиними сполуками і проходити
через цитоплазматичну мембрану
у клітину, в ньому речовина
відділяється від пермеази.
Пермеази знову звільняються в
зовнішнє середовище.

19.

Клітина виробляє
екзоферменти яки
розчеплюють складні сполуки
до простих. Білки до
амінокислот, полісахариди до
моносахаридів (цей процес
називають зовнішньоклітинним
травленням)., а потім за
допомогою пермеаз,
транспортується у клітину.

20. Дихання бактерій Залежно від умов одержання енергії (способу дихання), прокаріоти поділяються на:

Облігатні аероби - мікроорганізми, для
оптимального росту яких необхідно 21 %
кисню. До них належать збудники
туберкульозу, чуми, холерний вібріон та
ін.
Облігатні анаероби - бактерії, які
ростуть при відсутності вільного
молекулярного кисню, за рахунок
процесів бродіння (збудники правця,
ботулізму, газової анаеробної інфекції,
бактероїди, фузобактерії та ін. ).

21.

Факультативні анаероби
(факультативні аероби) пристосувались,
залежно від умов середовища (наявності
або відсутності кисню), переключати свої
метаболічні процеси з використанням
молекулярного кисню на бродіння та
навпаки (ешерихії, сальмонели, шигели,
стафілококи та ін.).
Мікроаерофіли - особлива група мікробів,
для яких концентрація кисню при
культивуванні може бути зменшена до 2 %
(молочнокислі, азотфіксуючі бактерії).

22. Дихання у бактерій є біологічним окисленням, енергія звільняється в процесі перенесені електронів. Біологічне окислення є одночасно окис

Дихання у бактерій є біологічним
окисленням, енергія звільняється в процесі
перенесені електронів.
Біологічне окислення є одночасно окисновідновним процесом.
Окислення субстрата може бути прямим і
непрямим. Окисляючи метан получають
енергію
CH4 +2O2 = CO2+2H2O+946 кДж
Обидва типа дихання відбувається за
участю певних ферментів.
Пряме окислення – бактерії здатні
окислювати мінеральні речовини – водень,
сірку, залізо за участю атмосферного кисню.
S+O2
SO2+ енергія, 2NaNO2-O2
2NaNO3+енергія
Непряме окислення – енергетичним

23. Механізми окислення. Відщеплюються від окислювальної речовини атоми водню з електронами, при цьому звільняється енергія, а атоми водню ві

Механізми окислення.
Відщеплюються від окислювальної речовини
атоми водню з електронами, при цьому
звільняється енергія, а атоми водню відразу
приєднуються до інших атомів, які
відновлюються.
Якщо акцептором (приймаючий) водню
є кисень – дихання аеробне.
(4Fe++4H++O2
4Fe3++H2O). В результаті
утворюється вода.
Якщо акцептором водню є сірка,
вуглець, азот, утворюється сірководень,
метан, аміак, дихання називається
анаеробним.
Якщо акцептором водню є органічні
сполуки, то дихання називається бродінням.

24. Цитохромооксидаза каталізує зв’язування водню з киснем поза клітиною. Цитохромооксидаза переносить дві пари водневих іонів утворюється

Цитохромооксидаза каталізує
зв’язування водню з киснем поза
клітиною. Цитохромооксидаза
переносить дві пари водневих іонів
утворюється вода
4Fe2++4H++O2
4Fe3++H2O якщо
одну пару водневих іонів утворюється
перекись водню 2Fe2++2H++O2
4Fe3++H2O2
Перекись водню є токсичною, то вона
розкладається перексидазою у
аеробів. Анаероби каталазу не мають
тому пояснюють токсичність кисню

25. Ріст і розмноження бактерій

Ріст - координоване відтворення
бактеріальних структур і відповідно
збільшення маси мікробної клітини.
Розмноження - це здатність мікробів
до самовідтворення, при цьому
збільшується кількість особин у
популяції на одиницю об'єму
середовища.

26. Розмноження бактерій

Реплікація (подвоєння) генетичного матеріалу,
хромосоми нуклеоїда представлена
дволанцюговою молекулою ДНК. Водневі
зв'язки між нуклеотидами ланци розриваються,
остані розкручуються і на кожному з них
синтизується другий ланцюг, які розходяться у
різні боки.Триває 20-40 хвилин.
Утворюється поперечна перегородка за рахунок
цитоплазматичної мембрани.
Клітини відділяються одна від іншої.
Якщо клітини зберігають зв'язки, утворюються
ланцюги з кокоподібних чи паличкоподібних
форм.

27. Механізм розподілення бактеріальних хромосом

1 - ДНК;
2 - прикріплення хромосоми до ЦПМ:
3 - ЦПМ;
4 - клітинна стінка;
5 - синтезована ділянка ЦПМ;
6 - новий матеріал клітинної стінки.

28. Розмноження бактерій

29.

Якщо вважати, що за оптимальних
умов бактерія подвоюється кожні 30
хвилин, то за годину їх буде 4, через
дві години - 16, через 4 - 256, через 15
год - мільйони. Через 35 год їх об'єм
становитиме до 1000 м3, а маса –
понад 400 т.

30. Крива розмноження бактерій

31. Культивування бактерій

Для вирощування бактерій у
лабораторних умовах, дослідження їх
різноманітних властивостей,
тривалого зберігання
використовують живильні
середовища.
До складу середовищ повинні бути
введені джерела живильних речовин і
води, а також ростові фактори
(вітаміни, ферменти).

32. Залежно від потреб бактеріологів існуючі живильні середовища поділяються на чотири основні групи

Перша група – універсальні (прості) середовища. До них
належать прості середовища: м’ясо – пептонний бульйон
(МПБ) та м’ясо – пептонний агар (МПА). Вони придатні для
культивування багатьох видів бактерій.
Друга група – спеціальні середовища. Вони
використовуються в тих випадках, коли мікроорганізми не
ростуть на простих. (кров'яний, сироватковий агари,
сироватковий бульйон)
Третя група – елективні середовища, їх використовують для
цілеспрямованого виділення та накопичення бактерій з
матеріалу, який містить багато сторонніх мікробів
(середовища Ру та Леффлера, Плоскирева ).
Четверта група – диференціально-діагностичні середовища.
Це середовища, які дозволяють визначити певні біохімічні
властивості мікроорганізмів і здійснювати їх первинну
диференціацію. Вони поділяються на середовища для
визначення протеолітичних, пептолітичних, цукролітичних,
гемолітичних, ліполітичних, редукуючих властивостей тощо.

33. Колонія

Колонія - це видимі неозброєним оком
скупчення бактерій на поверхні або в
товщі живильного середовища.
Кожна колонія формується з нащадків
однієї мікробної клітини (клон), тому їх
склад досить однорідний.
Утворення її є проявом культуральних
властивостей бактерій