Лекция 3

Физиология микроорганизмов. Метаболизм бактерий.

Физиология микроорганизмов включает:

· типы питания;

· типы дыхания;

· культивирование (условия, среды, характер и скорость роста);

· биохимическую активность;

· изменчивость;

· выделение биологически активных веществ, токсинов и других факторов патогенности;

· чувствительность к антибиотикам, бактериофагам, бактериоцинам;

· другие биологические свойства.

Метаболизм бактерий― совокупность физико-химических процессов (химических превращений и реакций), направленных на воспроизводство структур и обеспечение жизненных функций микробной клетки, таких как:

· рост и размножение;

· отложение резервного пищевого материала;

· транспорт питательных веществ в микробную клетку;

· выделение продуктов метаболизма (токсинов, ферментов, антибиотиков и других биологически активных веществ);

· движение;

· спорообразование;

· адгезия на рецепторах клеток хозяина и проникновение в них;

· различных адаптивных реакций на изменение внешней среды.

Анаболизм— совокупность биохимических реакций, осуществляющих синтез компонентов клетки.

Катаболизм— совокупность реакций, обеспечивающих клетку энергией.

Схема изучения метаболизма – этапы:

1. Начальный (периферический) метаболизм – проникновение веществ в клетку извне и распад до промежуточных продуктов.

2. Амфиболизм (промежуточный метаболизм) – образование промежуточных продуктов метаболизма, общих для катаболических и анаболических путей.

3. Конечные, строго специализированные этапы конструктивного метаболизма (ведут к построению структур клетки) и энергетического метаболизма (образование АТФ).

Механизмы проникновения питательных веществ в клетку:

· Простая диффузия (для истинных растворов). Энергонезависимый процесс.

· Облегченная диффузия («паром по течению») – в направлении градиента концентрации с участием белков – переносчиков. Энергозависимый процесс.

· Активный транспорт – против концентрационного и электрохимического градиента с участием пермеаз (амино-, оксикислотных, ионных и др.). Процесс идет с затратой энергии АТФ, зависит от заряда веществ и их трансформации в процессе переноса.

Микроорганизмы по способности усваивать источники углерода делятся на две группы: автотрофы (лат. autos — сам, trophe — питание) синтезируют все углеродсодержащие компоненты клетки из СО2 как единственного источника углерода и гетеротрофы (лат. heteros — другой, «питающийся за счет других») используют разнообразные органические углеродсодержащие соединения.

В зависимости от источников энергии и микроорганизмы подразделяют на фототрофы (фотосинтезирующие), способные использовать солнечную энергию, и хемотрофы (хемосинтезирующие), получающие энергию за счет окислительно-восстановительных реакций.

В зависимости от используемых доноров электронов бактерии разделяют на литотрофы (используют неорганические доноры электронов) и органотрофы (используют органические соединения).

Прототрофы ― микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения из глюкозы и солей аммония.

Ауксотрофы ― микроорганизмы, не способные синтезировать какие-либо органические соединения. Они получают эти соединения в готовом виде из окружающей среды или организма человека.

Ферменты (от греч. fermentum ― закваска ) ― высокоспецифические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках, без которых не возможны жизнь и размножение. Ферменты распознают соответствующие им метаболиты (субстраты), вступают с ними во взаимодействие и ускоряют химические реакции. Ферменты являются белками.

Ферментный состав микроорганизма определяется геномом и является достаточно стабильным признаком. Определение ферментов широко применяется для биохимической идентификации бактерий.

Эндоферменты катализируют метаболизм проходящий внутри клетки.

Экзоферменты выделяются клеткой в окружающую среду.

Конститутивные ферменты постоянно синтезируются в определенных концентрациях.

Индуцибельные ферменты – это ферменты, концентрация которых увеличивается при поступлении соответствующего субстрата.

Ферменты агрессии:гиалуронидаза, фибринолизин, нейраминидаза, коллагеназа, лецитиназа (лецитовителлаза), коагулаза, уреаза, аминокислотные декарбоксилазы, дезоксирибонуклеаза.

Культивирование― получение культур микроорганизмов в условиях искусственной питательной среды.

Цели культивирования:

· получение чистых культур патогенных микроорганизмов и их идентификация;

· накопление биомассы продуцентов БАВ (витаминов, гормонов, аминокислот, антибиотиков и др.);

· получение диагностических и профилактических препаратов (вакцин, диагностикумов);

· хранение эталонных музейных культур.

Культура– популяция микроорганизмов, выращенная на питательной среде.

Чистая культура – популяция одного вида микроорганизмов, выращенная из изолированной колонии на питательной среде.

Большинство патогенных микробов выращивают на питательных средах при температуре 37°С в течение 1-2 сут.