Главная страница
qrcode

МБ_2 Утный опрос. Особенности пластического и энергетического метаболизма микробов


НазваниеОсобенности пластического и энергетического метаболизма микробов
Дата21.11.2020
Размер1.49 Mb.
Формат файлаdocx
Имя файлаМБ_2 Утный опрос.docx
ТипДокументы
#44111
страница1 из 3
Каталог
  1   2   3
Особенности пластического и энергетического метаболизма микробов
Особенности метаболизма бактерий состоят в том, что прокариотические клетки в качестве окислителей (источников энергии и углерода) могут использовать не только кислород, а и другие органические и неорганические соединения. Из присутствующей на планете Земля органики только бактерии имеют такой широкий доступ к исходным ресурсам для поддержания своей жизнедеятельности.

Такие особенности метаболизма у бактерий обусловлены наличием двух видов ферментов (белковых молекул, ускоряющих реакции в живых клетках):
экзоферменты – белковые молекулы, которые клетка продуцирует наружу и которые разрушают наружный субстрат до исходных молекул (именно эти молекулы уже могут поступать через клеточную стенку в цитоплазму);
  • эндоферменты – белковые молекулы, действующие внутри клетки и вступающие в реакцию с молекулами субстрата, поступившими извне.
    Некоторые ферменты вырабатываются клеточным организмом постоянно (конститутивные), а есть и такие, которые вырабатываются как реакция на появление того или иного субстрата (индуцибельные).

      Значение энергетического и пластического метаболизма микроорганизмов в стратегии их патогенности.
      ОТВЕТИШЬ САМ

      3. Взаимосвязь аэротолерантной системы микробной клетки и токсическим действием свободных радикалов, образующихся в организме человека\

      АЭРОТОЛЕРА́НТНЫЕ БАКТЕ́РИИ ана­эроб­ные бак­те­рии, спо­соб­ные к су­ще­ст­во­ва­нию в сре­де с низ­ким со­дер­жа­ни­ем мо­ле­ку­ляр­но­го ки­сло­ро­да (O2O2). Об­ла­да­ют фер­мен­та­ми (су­пер­ок­сид­дис­му­та­зой и псев­до­ка­та­ла­зой), пре­дот­вра­щаю­щи­ми ток­сич. воз­дей­ст­вие O2O2 и его не пол­но­стью вос­ста­нов­лен­ных форм (гл. обр. ки­сло­род­ных ра­ди­ка­лов). Мно­гие А. б. мо­гут ис­поль­зо­вать O2O2 на на­чаль­ных эта­пах сбра­жи­ва­ния глю­ко­зы. Это при­во­дит к из­ме­не­нию со­ста­ва ко­неч­ных про­дук­тов (об­ра­зо­ва­нию пре­им. аце­та­та вме­сто эта­но­ла и син­те­зу до­пол­нит. мо­ле­ку­лы АТФ) и, сле­до­ва­тель­но, к по­вы­ше­нию эф­фек­тив­но­сти бро­же­ния. К А. б. от­но­сят­ся мн. мас­ля­но­кис­лые бак­те­рии из ро­да Clostridium (вклю­чая воз­бу­ди­те­лей столб­ня­ка и га­зо­вой ган­гре­ны), мо­лоч­но­кис­лые бак­те­рии из ро­дов Lactobacillus, Leuconostoc, Streptococcus, не­па­то­ген­ные сво­бод­но­жи­ву­щие спи­ро­хе­ты и др.

      4. Ферменты бактерий (строение, функции и виды)

      В основе всех метаболических реакций в бактериальной клетке лежит деятельность ферментов, которые принадлежат к 6 классам: оксиредуктазы, трансферазы, гидролазы, лигазы, лиазы, изомеразы. Ферменты, образуемые бактериальной клеткой, могут как

      локализоваться внутри клетки - эндоферменты, так и выделяться в окружающую среду - экзоферменты. Экзоферменты играют большую роль в обеспечении бактериальной клетки доступными для проникновения внутрь источниками углерода и энергии. Большинство гидролаз являются экзоферментами, которые, выделяясь в окружающую среду, расщепляют крупные молекулы пептидов, полисахаридов, липидов до мономеров и димеров, способных проникнуть внутрь клетки. Ряд экзоферментов, например гиалуронидаза, коллагеназа, являются ферментами агрессии. Некоторые ферменты локализованы в периплазматическом пространстве бактериальной клетки. Они участвуют в процессах переноса веществ в бактериальную клетку. Ферментативный спектр является таксономическим признаком, характерным для семейства, рода и в некоторых случаях для видов. Поэтому определением спектра ферментативной активности пользуются при установлении таксономического положения бактерий. Наличие экзоферментов можно определить при помощи дифференциально-диагностических сред. Для идентификации бактерий разработаны специальные тест-системы, состоящие из набора дифференциально-диагностических сред.

      В зависимости от условий образования ферментов их разделяют на конститутивные и индуцибельные. Конститутивными называют ферменты, синтезируемые клеткой вне зависимости от субстрата, на котором развиваются бактерии. Например, ферменты гликолиза. Индуцибельные ферменты синтезируются только в ответ на присутствие в среде необходимого для клетки субстрата-индуктора. Он взаимодействует с репрессором, инактивирует его, в результате чего включается генетический аппарат клетки и начинается синтез соответствующего фермента. Индуцированный синтез ферментов идет, пока в среде присутствует индуктор. При этом ферменты синтезируются заново во всех клетках одновременно. Индукторами биосинтеза являются многие питательные вещества. К индуцибельным относится большинство гидролитических ферментов.

      Ферменты микроорганизмов характеризуют их биологические свойства и поэтому их исследуют с целью идентификации бактерий. В зависимости от субстрата гидролитические ферменты принято делить на две большие группы:

      1 - гидролитические или сахаролитические ферменты, субстратом для которых являются различные сахара, а продуктами их расщепления – кислоты, спирты, альдегиды, Н
      2 - протеолитические ферменты, расщепляющие белки с образованием полипептидов, аминокислот, аммиака, индола, сероводорода.

      5. Культуральные свойства микроорганизмов как идентификационный признак


      Колонии, выросшие на поверхности среды, отличаются разнообразием: они видоспецифичны и их изучение используется для определения видовой принадлежности исследуемой культуры. 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).
      6. Метаболические особенности микроорганизмов, используемые для их идентификации

      Цель идентификации микроорганизмов – определение принад­лежности отдельных их популяций к тем или иным видам, родам, семействам и т.д. Процесс идентификации микроорганизмов явля­ется одним из самых важных и трудоемких этапов проведения био­логических исследований.

      позволяют определять следующие свойства бактерий;
      морфологические (особенности и индивидуальные свойства строения клеток);
    1. культуральные (питание, дыхание, условия роста бактериальной культуры);
    2. ферментативные (биохимические свойства, связанные со спо­собностью бактериаль­ной культуры расщеплять сахара, белки, разрушать эритроциты);
    3. антигенные (свойства, связанные с особенностями антигенов чистой бактериальной культуры).
      При идентификации микроорганизмов, например дрожжей, ис­пользуют метод нумерической таксономии. Он основан на сле­дующей идее: считаются равноценными различные фенотипические признаки, поддающиеся учету, что позволяет количественно выразить таксономические дистанции между организмами в виде отношения числа положительных признаков к общему числу изученных признаков. Путем количественной оценки возможно большего числа (обычно не менее 100) фенотипических признаков, которые подбирают так, чтобы их варианты были альтернативными и могли обозначаться знаками «минус» или «плюс», определяется сходство между двумя исследуемыми организмами. Степень сходства устанавливается на основании количества совпадающих признаков и выражается в виде коэффициента сходства.

      К ручным методам идентификации микроорганизмов относят: систему индикаторных бумажек, наборы мультимикротестов, метод хроматографии.

      7.Гетеротрофные и автотрофные микробы.

      Автотрофные микроорганизмы

      По способам питания автотрофные бактерии относятся к двум подгруппам в зависимости от своего энергообеспечения:
      фотосинтезирующие бациллы, использующие для обменных процессов энергию светового излучения;
    4. хемосинтезирующие организмы, которые для достижения этих целей прибегают к окислительно-восстановительным реакциям.
      Автотрофы относятся преимущественно к почвенным микроорганизмам. Они обогащают почву органикой, что делает ее более плодородной. Активно «трудятся» в приземном слое, превращая опавшую листву, пожухлую траву в питательный гумус.

      Фактически автотрофы создают органические вещества, которые используются в питании гетеротрофными организмами. А неорганические остатки колоний автотрофных железобактерий через тысячи лет могут стать месторождениями одноименных руд.

      Человеческий организм для бактерий данного типа питания не представляет интереса в качестве среды обитания. Тела людей состоят из сложных органических соединений. Для автотрофных микробов они «несъедобны». По-другому относятся к человеческому организму как питательной среде бациллы гетеротрофного способа питания.

      Гетеротрофные бактерии

      Эти представители микромира существуют за счет других живых организмов, употребляя в пищу составляющие их органические вещества. Есть три исхода «встречи» бактерии-гетеротрофа и хозяина:
      микроб убивает животное или растение;
    5. иммунная защита хозяина уничтожает бациллу;
    6. возникает неактивное бактерионосительство или взаимовыгодное сосуществование.
      Один и тот же микроорганизм в разных условиях может быть участником любой из трех ситуаций. Первоначальное его попадание в сильный молодой организм закончится смертью микроба или бактерионосительством. Как только организм хозяина ослабеет, бацилла активируется и убьет его.

      По признакам взаимоотношений бактерий-гетеротрофов с живыми организмами их условно относят к трем большим группам.
      Патогенные микробы, которые, паразитируя в организме жертвы, вызывают у нее инфекционные заболевания.
    7. Сапрофитная флора – тихий паразит. Эти микробы могут жить в организме хозяина, не причиняя ему неприятностей. Они питаются омертвевшими клетками, остатками веществ, которые прошли через систему пищеварения хозяина.
    8. Симбиотические микроорганизмы взамен потребляемых ресурсов организма хозяина вырабатывают для него полезные вещества. Например, клубеньковые бактерии растений или витаминопродуцирующие микроорганизмы кишечника человека. Иногда эта взаимозависимость настолько сильна, что в случае гибели микрофлоры умирает ее бывший носитель.

      8. Прототрофы и ауксотрофы.


      9. Сапрофиты.

      САПРОФИТЫ (от греч. sapros—гнилой и phy-ton — растение), микробы, питающиеся мертвыми органическими веществами и противопоставляемые паразитам, живущим в (resp. на) организме и питающимся живым органическим субстратом.

      Сапрофиты обычно являются непатогенными микробами, но грань в этом отношении между ними и патогенными микробами-паразитами не всегда проведена достаточно резко. С одной стороны, встречаются микробы, ведущие сапрофитический образ жизни, но обладающие тем не менее патогенностью; так, палочка ботулизма является С, но, выделяя токсин, может вызвать смертельное для человека заболевание. С другой стороны, безвредные для человека или животного С. могут при известных условиях приобрести патогенные свойства. Так называемые microbes de sortie являются нормальными обитателями животного организма и непатогенны: при определенных условиях однако они становятся причиной заболеваний

      10. Непатогенные, патогенные и факультативно патогенные микроорганизмы



      Патогенными (от греч. patos - болезнь, страдание) называются микроорганизмы, потенциально способные вызывать инфекционный процесс. Характерной особенностью патогенных микробов является специфичность действия, т. е. способность вида вызывать строго определенное заболевание. Так, пневмококки вызывают только пневмонию, гонококки - гонорею, палочки туберкулеза - туберкулез. Но не все микробы одного и того же вида в одинаковой степени обладают свойством патогенности. Одни штаммы более патогенны, у других патогенность выражена слабее. Степень или мера патогенности микроорганизма называется вирулентностью (от лат. virulentus - ядовитый, болезнетворный).

      11. Особенности микробного метаболизма

      ОТВЕТИШЬ САМ

      12. Пластический метаболизм.

      Совокупность биосинтетических реакций включения низкомолекулярных соединений в клеточные полимеры составляет суть конструктивного метаболизма. Комплекс этих реакций иногда называют пластическим обменом. Углеродные соединения для биосинтетических реакций бактерий Для биосинтеза клеточных компонентов необходимы соответствующие низкомолекулярные соединения-предшественники (например, сахара или аминокислоты). При наличии таких предшественников в окружающей среде они непосредственно вовлекаются в различные биосинтети-че.ские пути. Однако гораздо чаще бактериям приходится предварительно синтезировать большую часть молекул-предшественников из доступных исходных продуктов. Огромное разнообразие субстратов, которые бактерии могут использовать в качестве источников питания, вытекает из широкого спектра их метаболических возможностей. Исходные продукты для биосинтеза образуются в ходе различных путей катаболизма, включая гликолиз, КДФГ-путь, пентозофос-фатный путь, окисление пирувата и ЦТК. Например, углеродные фрагменты из ЦТК — сукцинил-КоА и ацетил-КоА — используются соответственно для образования тетрапирролов и жирных кислот. Следует помнить, что подобное «изъятие» интермедиатов из ЦТК возможно лишь при постоянном восполнении их дефицита. Биосинтез аминокислот и белков бактериями Аминокислоты. Большинство свободно живущих бактерий способно синтезировать все необходимые им аминокислоты. Теоретически все 20 необходимых аминокислот могут находиться в окружающей среде и быть доступными для утилизации. Кроме того, бактерии способны получать аминокислоты из белковых молекул, расщепляя их бактериальными протеазами и пептидазами. Образующиеся при этом олигопептиды и аминокислоты транспортируются в клетку, где включаются в биосинтетические пути либо расщепляются на низкомолекулярные продукты. Паразитические бактерии потребляют готовые аминокислоты из организма хозяина. Бактериям, культивируемым на питательных средах, содержащих только неорганические источники азота или ограниченное количество аминокислот, приходится синтезировать некоторые из них (или даже все) из доступных азотсодержащих соединений. Основное назначение источников азота — поступление в бактериальную клетку «сырья» для формирования аминных (NH2) и иминных (NH) групп в молекулах аминокислот, нуклеотидов, гетероциклических оснований и других химических компонентов. При этом азотсодержащие вещества, помимо сырья для пластического обмена, могут включаться в энергетический метаболизм (например, у анаэробов некоторые аминокислоты могут образовывать окислительно-восстановительные системы). Наиболее доступные минеральные источники азота в природе — аммонийный ион (NH4+) и аммиак (NH3), легко проникающие в клетки и просто трансформирующиеся в амино- и иминогруппы, Основные исходные соединения для синтеза аминокислот — пируват (образуется в гликолитическом цикле), а-кетоглутарат и фумарат {образуются в ЦТК). При синтезе молекул аминокислот атом азота вводится на последних этапах биосинтеза путём переаминирования; лишь L-аланин, L-глутамат и аспартат образуются через прямое аминирование. Пептиды и белки. Бактериальная клетка способна синтезировать несколько тысяч различных белков, каждый из которых содержит в среднем 200 аминокислотных остатков. Информация, направляющая синтез этих белков, закодирована в последовательности нуклеотидов ДНК. Синтез полипептидной цепи происходит в цитоплазме клетки на рибонуклеопротеидных частицах (рибосомах) в сочетании с молекулой мРНК или информационной РНК (иРНК), которая синтезируется на матрице ДНК в процессе транскрипции. Бактериальная рибосома обладает массой 2,7*106 Д и состоит на 65% из рибосомной РНК (рРНК) и на 35% из белка (примерно 50 различных белков). Информация, содержащаяся в молекулах мРНК, транслируется в полипептидную цепь при участии особого класса молекул РНК, известных как тРНК. Многофункциональность тРНК позволяет им присоединяться к определённым аминокислотам, связываться с рибосомой и узнавать определённые последовательности из трёх нуклеотидов (кодон) в составе мРНК. Узнаваемый кодон соответствует конкретной аминокислоте; нужная аминокислота «подаётся» при помощи узнающей её молекулы тРНК к концу растущей полипептидной цепочки. Так растёт будущая молекула белка.
        1   2   3

      перейти в каталог файлов


  • связь с админом