Гидростатическое давление

р=1200 атм на глубине 12 000 м

Микроорганизмы, живущие на больших глубинах, называются баротолерантными.

Большинство бактерий растут при атмосферном давлении и полностью погибают или угнетаются при давлении в 200–600 атм.

Есть сведения о наличии барофильных форм. Крисс изучал морские бактерии и установил, что при р=500 атм бактериальные культуры продуцировали в 3 раза больше летучих кислот, чем при нормальном давлении; бактерии, усваивающие при 1 атм лактозу, при 100 атм утрачивали это свойство.

Комплекс высокое давление и низкая температура снижают скорость разрушения органических веществ на больших глубинах.

Осмотическое давление

Концентрация веществ, растворенных во внешней по отношению к микроорганизмам среде, определяет осмотическое давление среды, которое имеет большое значение для процессов жизнедеятельности микроорганизмов. Переход воды в клетку возможен, если осмотическое давление в клетке больше, чем давление внешнего раствора.

Нормальное давление в клетке 3–6 атм, что соответствует давлению в среде обитания (0,5–5 атм).

В меде, варенье, в засахаренных средах осмотическое давление достигает 100 атм. Есть микроорганизмы, которые приспособились жить в этой среде: у грибов (дрожжи) р=50–142 атм – осмотолерантные.

Xeromyces – осмофильные; галофилы – солелюбивые. У них в ЦПМ липиды связаны с эфиром, тогда как у других с жирными кислотами.

Химические факторы

Действие химических факторов зависит от природы веществ и факторов среды.

По характеру воздействия делят на несколько групп:

1. ПАВ – жирные кислоты, мыла, детергенты, вызывающие повреждение клеточных стенок;

2. Фенол, крезол, нитрохлорбензол и их производные – разрушают не только стенки, но и действуют на белки цитоплазмы;

3. Акридины (типа дибензопиридина) – обладают сродством к нуклеиновым кислотам и нарушают процессы клеточного деления;

4. Формальдегид (40% раствор формалина) – вызывает денатурацию белков;

5. Соли тяжелых металлов – приводят к коагуляции, а потому обуславливает гибель микроорганизмов и вирусов (наиболее действующие Hg, Cr, Pb, Zn).

Для ряда веществ не выявлен механизм действия на клетки бактерий. Растворы токсических веществ применяют в качестве дезинфицирующих веществ в медицине, пищевой промышленности, в с/х для протравливания семян и почвы.

Температура

Стерилизация – обезспораживание – уничтожение всех форм жизни в среде.

В микробиологии стерилизуют посуду, среды, инструмент. Различают термическую стерилизацию и холодную.

Термическая: - прокаливание в пламени;

• сухожаровая (горячим воздухом);

• автоклавирование (121°С при 1 атм) – споры у большинства видов не выдерживают и 5 минут, и лишь у некоторых погибают через 20 мин;

• дробная стерилизация (3–4 раза по 15–20 минут).

Сусло, дрожжевой автолизат } 15–20 минут

МПБ и МПА при 0,5 атм

Соли – 1,5 атм в течении 30 минут.

Пастеризация – уничтожение микроорганизмов в жидких продуктах (молоко, вино, пиво) – в течении 15–30 минут нагревание до 75 °С.

По отношению к температуре микроорганизмы делят на:

1. психрофилы – -10°С–20°С:

• облигатные (не растут при температуре >20 °С;

• факультативные.

2. мезофилы – 10–45 °С. Оптимум 30–40 °С.

3. термофилы делят на 4 подгруппы:

• термотолерантные (от +10 °С до +60 °С, оптимум 35–40 °С)

• факультативные (от 20 °С до 65 °С, оптимум 20–40 °С)

• облигатные (до 70 °С, не растут ниже 40 °С – Bacillus, Clostridium)

• экстремальные (выше 70 °С, оптимум 70–75 °С, минимум – 40 °С: p. Thermus – грам-трицательные, спор нет, выдерживают нагревание до 85 °С).

Гипотезы, объясняющие термофильность:

1. липиды мембран у термофилов имеют более высокую точку плавления, т.е. состоят из насыщенных жирных кислот;

2. конформация белков при изменении температуры;

3. структуры клетки (клеточная стенка, мембраны, рибосомы) более термоустойчивы.

ОВП среды - характерное количество окисленных и восстановленных форм: Е= +120 мВ } аэробы

+30 мВ

Е= - 30 – 180 мВ – факультативные анаэробы

Е= -220 – 240 – 360 мВ – облигатные анаэробы.

ЛЕКЦИЯ №6

Брожение

Ферменты играют решающую роль во всех реакциях. Состав ферментов определяет геном клетки и является относительно постоянным.

По месту нахождения различают:

Экзоферменты – ферменты, выделяемые в окружающую среду. Пример: гидролазы – разрушают крупные молекулы субстрата и играют исключительно важную роль в питании прокариотов.

Эндоферменты – ферменты внутри клетки.

По времени образования все ферменты можно разделить на две группы:

Конститутивные – их синтез идет с постоянной скоростью независимо от вещества субстрата; в клетке они находятся в более или менее постоянной концентрации. Пример: гликолитические ферменты – обслуживают гликолиз.

Индуцибельные – скорость их синтеза в клетке резко возрастает в ответ на появление в среде субстрата-индуктора. К индуцибельным ферментам относятся большинство гидролаз.

Аллостерические ферменты – чутко реагируют на концентрацию конечных продуктов метаболизма.

Брожение – эволюционно наиболее древний и примитивный способ получения энергии.

Основные типы брожений – спиртовое, молочнокислое, маслянокислое – открыты Пастером до 1861 года.

Процесс брожения протекает в анаэробных условиях без участия О₂, за счет окислительно-восстановительных превращений органических соединений субстрата и сопровождается выделением энергии. Брожение 1 молекулы глюкозы – 2АТФ молочная кислота 196,6кДж/моль Окисление 1 молекулы глюкозы – 38АТФ СО₂ + Н₂О 2870,2 кДж/моль

Существует три пути превращения глюкозы до пировиноградной кислоты. Самый распространенный среди бактерий (этот же путь сбраживания) – гликолиз – Эмбдена-Мейергофа-Парнаса. Второй – характерен только для некоторых бактерий – Энтнера-Дудорова. Третий – пентозофосфатный путь – характерен также для многих бактерий.

Пример: Гликолиз – 11 продуктов, 10 из них – это продукты пути молочнокислого брожения.

Исходные продукты: моносахариды, дисахариды.