Fiziologia bacteriilor studiază viața, metabolismul bacteriilor, nutriția, energia creșterii și reproducerii bacteriilor, precum și interacțiunea lor cu mediul. Metabolismul bacteriilor stă la baza studierii și dezvoltării metodelor de cultivare, a culturilor pure și a identificării lor. Gândindu fi bacterii ziologii-patogene și patogene, este important de a studia patogeneza tine de legare a bolilor infecțioase, pentru producerea de microbiologice de diagnostic-ki, de tratamentul și prevenirea bolilor infecțioase, reglementarea relațiilor umane cu mediul înconjurător, precum și pentru utilizare bacterii în procesele biotehnologice în scopul obținerii de substanțe biologic active.
Compoziția chimică a celulei bacteriene.
Celula bacteriană este de 80-90% apă. și numai 10% cade pe ponderea materiei uscate. Apa din celulă este într-o stare liberă sau legată. Realizează un rol mecanic în asigurarea turgorului, participă la reacțiile hidrolitice. Îndepărtarea apei din celulă prin uscare duce la suspendarea proceselor metabolice, la încetarea reproducerii. Uscarea microorganismelor în vid din starea înghețată (liofilizarea) oprește reproducerea microbilor și promovează conservarea lor pe termen lung.
Compoziția substanței uscate se distribuie după cum urmează:
52% proteine, 17% carbohidrați, 9% lipide, 16% ARN, 3% ADN și 3% substanțe minerale.
Proteinele sunt enzime și co-integral parte din celule sunt parte a membranei citoplasmatice (GPM) și derivații săi, pereții celulelor, flagella, sporilor și niște capsule. Unele proteine bacteriene sunt antigeni și toxine ale bacteriilor. Compoziția proteinelor bacteriene include D-aminoacizii lipsă la om, precum și acidul diaminopimelic.
Carbohidrații sunt reprezentate într-o celulă bacteriană sub formă de mono-, di-, oligozaharide și polizaharide, precum și o parte a compușilor-com plex la proteine, lipide și alți compuși. Polizaharidele se găsesc în unele capsule, pereți celulari; Amidonul și glicogenul sunt nutrienți de rezervă. Unele polizaharide participă la formarea de antigeni.
Lipidele sau grăsimi sunt membri ai MTC și derivații săi, peretele celular al bacteriilor Gram-negative, și, de asemenea, să servească drept substanțe de depozitare, fac parte dotoksina en-negativ bacterii, LPS este format compus din antigene. Acizii grași saturați cu catenă lungă (C14-C18) și acizii grași nesaturați conținând o dublă legătură prevalează în grăsimile bacteriene. Lipidele complexe sunt reprezentate de fosfatidilinozitol. fosfatidilglicerol și fosfatidiletanolamină. Unele bacterii din celulă conțin ceruri, esteri ai acidului mycolic. Micoplasmele sunt singurii reprezentanți ai regatului Procaryotae, care au steroli în MTC. Bacteriile rămase în TSPM și derivatele sale nu au steroli.
Acizi nucleici. Celulele bacteriene conțin toate tipurile de ARN: ARNm, ARNm, ARNm. Purinii și nucleotidele de pirimidină sunt acele blocuri de construcție din care sunt sintetizați acizi nucleici. În plus, nucleotidele purinei și pirimidinei fac parte din numeroase co-fermentatoare și servesc la activarea și transportul aminoacizilor, monozaharidelor, acizilor organici.
Mineralele se găsesc în cenușa obținută după arderea celulelor. Un număr mare de substanțe minerale sunt reprezentate: N, S, P, Ca, K, Mg, Fe, Mn, precum și oligoelemente: Zn, Cu, Co, Ba.
Azotul face parte din proteine, nucleotide, coenzime. Sulful este sub formă de grupări sulfhidril în structura proteinelor. Fosforul sub formă de fosfați este reprezentat în acizii nucleici, ATP, coenzimele. Ca activatori ai enzimelor se utilizează ioni de Mg, Fe, Mn. Ionii K și Mg sunt necesari pentru activarea ribozomilor. Ca este o parte integrantă a peretelui celular al bacteriilor gram-pozitive. Multe bacterii au siderochros, care asigură transportul ionilor de Fe în interiorul celulei sub formă de compuși solubili solubili.
"Clasificarea bacteriilor pe tipuri de nutriție în moduri de obținere a energiei.
Scopul principal al metabolismului bacteriilor este creșterea, adică o creștere coordonată a tuturor componentelor celulei. Deoarece principalele componente ale unei celule bacteriene sunt compuși organici, proteine, carbohidrați, acizi nucleici și lipide, a căror schelet este construit din atomi de carbon, este necesar un flux constant de atomi de carbon pentru creștere. În funcție de sursa de carbon asimilat, bacteriile sunt împărțite pe tipuri:
augotrofe, care utilizează carbon anorganic pentru a-și construi celulele, sub formă de CO; heterotrofe (de la fey.heteros-altele) care utilizează carbon organic. Sursele ușor digerabile de carbon organic sunt hexoză, alcool polihidric, aminoacizi.
Proteinele, grăsimile, carbohidrații și acizii nucleici sunt molecule polimerice mari care sunt sintetizate din monomeri în reacțiile de policondensare care apar cu absorbția energiei. Prin urmare, pentru a-și reface biomasa, bacteriile au nevoie de o sursă de energie în plus față de sursa de carbon. Energia este stocată de o celulă bacteriană sub formă de molecule ATP.
Organismele pentru care sursa de energie este un miting se numesc fototrofe. Organismele care primesc energie din cauza reacțiilor de reducere a oxidării. se numesc hemotrophs.
Dintre lithotrophs chemotroph izolate (din piatra grecească. Lithos-) capabile utilizează vat donori de electroni anorganici (H2. NH3. H2 S, Fe 2+, etc.) și organotrophs care sunt utilizate ca un compus organic donor de electroni.
Bacteriile, studiate prin microbiologie medicală, sunt heterominoorganotrofe. O trăsătură distinctivă a acestui grup este că sursa de carbon din ele este o sursă de energie. Având în vedere diversitatea microworld-ului și a tipurilor de metabolism, prezentarea materialului se limitează în continuare la luarea în considerare a metabolismului în heterocicloorganotrofe.
Gradul de heterotrofie în diferite bacterii nu este același. Dintre bacteriile saprofite vyde-lyayut (din sapros- putred grecesc, phyton -. O instalație) care alimenta materialul organic Meurthe-vym și independent de alte organisme și paraziți (de paraziți greci. - Parazit) - heterotrofică micro-rorganizmy dependentă primind nutrienți din macroorganism.
Printre paraziți se disting obligatoriu și opțional. Parazitii obligatorii sunt complet incapabili să trăiască în afara celulei. Acestea includ reprezentanți ai genurilor Rickettsia, Coxiella, Ehrlichia, Chlamydia, multiplicând numai în celulele macroorganismului.
Parazitii facultativi pot trăi fără o gazdă și pot să se înmulțească, precum și saprofitele, pe mediile nutritive în interiorul invitroului, adică în afara corpului.
Transportul substanțelor într-o celulă bacteriană
Pentru ca substanțele nutritive să poată suferi transformări în celulele citoplasmatice, ele trebuie să pătrundă în celulă prin straturile limită. Responsabilitatea pentru introducerea substanțelor nutritive în celulă se află în MTC.
Există două tipuri de transport de substanțe într-o celulă bacteriană:
Cu transfer pasiv, substanța pătrunde în celulă numai prin gradientul de concentrație. Costul energiei nu se produce în acest caz. Există două tipuri de transfer pasiv.
Simpla difuzie este penetrarea nespecifică a substanțelor în celulă, în timp ce magnitudinea moleculelor și lipofilicitatea sunt de o importanță decisivă. Viteza de transfer este neglijabilă.
Protecayet difuzie de lumină cu participarea proteinei purtătoare. Viteza acestei metode de transfer depinde de concentrația substanței în stratul exterior.
Cu transfer activ, substanța pătrunde în celulă împotriva gradientului de concentrație cu ajutorul proteinei-permează purtătoare. În același timp, energia este consumată. Există două tipuri de transport activ. Într-un tip de transport activ, molecule mici (aminoacizi, unele zaharuri) sunt "pompate" în celulă și creează o concentrație care poate fi de 100-1000 ori concentrația acestei substanțe în afara celulei. Al doilea mecanism, numit translocarea radicalilor, asigură încorporarea în celulă a unor zaharuri (de exemplu, glucoză, fructoză), care sunt fosforilate în timpul transferului, adică sunt modificate chimic. Pentru a realiza aceste procese, un sistem special de fosfotransfer este localizat în celula bacteriană, din care proteina purtătoare situată în forma fosforilată activă este parte integrantă. Proteina fosforilată leagă zahăr liber pe suprafața exterioară a membranei și o transportă în citoplasmă, unde zahărul este eliberat ca fosfat. Intrând în celulă, sursa organică de carbon și energie intră într-un lanț de reacții biochimice, care au ca rezultat formarea de ATP și ingrediente pentru procesele biosintetice. Procesele biosintetice (constructive) și energetice apar simultan în celulă. Ele sunt strâns legate prin intermediul unor produse intermediare comune, numite amfibolite.
Cultivarea bacteriilor în sistemele inviolare se efectuează pe medii nutritive. Suporturile nutritive artificiale trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:
Fiecare mediu de cultură trebuie să conțină apă. deoarece toate procesele de viață ale bacteriilor apar în apă.
Pentru cultivarea bacteriilor heteroorganotrofice în mediu, trebuie să existe o sursă organică de carbon și energie. Această funcție este efectuată de diferiți compuși organici: carbohidrați, aminoacizi, acizi organici, lipide. Cel mai mare potențial energetic se datorează glucozei, deoarece este scindat direct cu formarea de ATP și cu ingrediente pentru căile biosintetice. Adesea utilizat în acest scop este peptona, un produs de hidroliză incompletă a proteinelor, constând din poli-, oligo- și dipeptide. Peptona furnizează, de asemenea, aminoacizi pentru construirea proteinelor bacteriene.
Pentru a sintetiza proteinele, nucleotidele, ATP, coenzimele, bacteriile necesită surse de azot, sulf, fosfați și alte minerale, inclusiv oligoelemente.
Sursa de azot poate fi peptonă; În plus, majoritatea bacteriilor sunt capabile să utilizeze săruri de amoniu ca sursă de azot.
Bacteriile sulfurate și fosfor sunt capabile să utilizeze sub formă de săruri anorganice: sulfați și fosfați.
Pentru funcționarea normală a fermentelor, bacteriile necesită ioni de Ca2 +. Mg2 +. Mn2 +. Fe 2+. care se adaugă la mediul nutritiv sub formă de săruri, cel mai adesea fosfați.
4. pH-ul mediului este crucial pentru creșterea multor microorganisme. Menținerea unui anumit pH este importantă pentru a preveni moartea microorganismelor din aceleași produse de schimb formate. În acest scop, mediul nutritiv este tamponat, cel mai adesea utilizând un tampon fosfat. Cu o separare puternică a bacteriilor prin acizi, ca produse metabolice, se adaugă carbonatul de calciu CaCl2 în mediul nutritiv.
5. Mediul trebuie să aibă o anumită presiune osmotică. Cele mai multe bacterii sunt capabile să crească în medii izotonice, izotonicitatea cărora se obține prin adăugarea de NaCl la o concentrație de 0,87%. Unele bacterii nu sunt capabile să crească pe medii cu o concentrație de sare în ele sub 1%. Astfel de bacterii se numesc halofile.
Deoarece rezistența la presiunea osmotică este determinată de prezența unui perete celular în bacterii, bacterii lipsite de peretele celular, micoplasmele de formă L pot crește pe medii nutritive care conțin o soluție hipertonică, de obicei sucroză.
Dacă este necesar, factorii de creștere, inhibitorii de creștere ai anumitor bacterii, substraturile pentru acțiunea enzimelor, indicatorii sunt adăugați la mediul nutritiv.
6. Mediile nutritive trebuie să fie sterile.
În funcție de coerență, suporturile de alimentare pot fi:
Densitatea mediului este obținută prin adăugarea de agar.
Agar este o polizaharidă obținută din plante de apă. Se topește la o temperatură de 100 ° C, dar se răcește cu răcire la o temperatură de 45-50 ° C. Se adaugă agar la o concentrație de 0,5% pentru mediu semi-lichid și 1,5-2% pentru a crea medii dense.
În funcție de compoziția și scopul aplicației, se disting următoarele:
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: