Химический состав бактериальной клетки. Дыхание бактерий, классификация бактерии по типу дыхания. Ферменты мо. Особенности культивирования облигатных анаэробов.

По хим.составу больших отличий между прокариотами и эукариотами нет. В состав бакт.кл-ки входят:

1.биогенные хим.элементы. На их долю приходится 95% сухого остатка. Это С- 50%, О – 20%, N – 15%, Н – 10%.

2.макроэлементы. около 5%.Это Са,Na,Mg,K,Cl,P,S.

3.микроэлементы.приходятся доли%. Это Fe,Cu,I,Co и др.

Они входят в состав воды, белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот, нейтрал.жиров. Их синтез контролируется генами.

Многие вещ-ва клетка получает извне, а другие – из организма хозяина.

В состав бакт.клетки входит вода 70-90% биомассы. Больше воды в капс.МО, меньше – у споровых МО.

Белки встречаются во всех структурных элементах клетки.В состав белков входят как обычные для эукариотов аминокислоты, так и входят оригинальные – Д-аланин, Д-глутамин, диаминопимилиновая кислота и др. Они входят в состав капсул и пептидогликана. Жгутики имеют белок плагелин, а пили – белок пилин.

Липиды. В основном это фосфолипиды. Они есть в ЦМ и в наружной мембране грамм»-» бактерий. Есть МО(возбудитель туберкулеза), которые содержат в клеточной стенке большое количество липидов до 40% сухого остатка. Это делает такие МО устойчивыми к кислотам, спиртам, щелочам.

Углеводы. Чаще встречаются в виде полисахаридов. Входят в состав капсул и клеточной стенки грамм «-» бактерий(ЛПС).

НК. Бактерии содержат ДНК и РНК. РНК находится в рибосомах – 80-85%. Есть т-РНК – 10% и м-РНК – 1-2% - в основном в одноцепочной форме. ДНК находится в ядерном аппарате(это хромосом.ДНК) или в цитоплазме – в плазмидах (это плазмидное ДНК). МО отличаются по структуре НК и содержанию азаотистых оснований. Генетический код состоит из 4 букв(А.Т.Г.Ц)

Дыхание, или биологическое окисление, основано на окислительно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление — отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление — присоединение водорода или электронов к акцептору. Акцептором водорода или

электронов может быть молекулярный кислород (такое дыхание называется аэробным) или нитрат, сульфат, фумарат (такое дыхание называется анаэробным — нитратным, сульфатным, фумаратным).

По отношению к молекулярному кислороду бактерии можно разделить на три основные группы: облигатные, т.е. обязательные аэробы, облигатные анаэробы и факультативные анаэробы. Облигатные аэробы могут расти только при наличии кислорода. Облигатные анаэробы (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка, бактероиды и др.) растут только на среде без кислорода, который для них токсичен. Факультативные анаэробы могут расти как при наличии, так и при отсутствии кислорода, поскольку они способны переключаться с дыхания в присутствии молекулярного кислорода на брожение в его отсутствие. Факультативные анаэробы способны осуществлять анаэробное дыхание, называемое нитратным: нитрат, являющийся акцептором водорода, восстанавливается до молекулярного азота и аммиака

Ферменты

В состав бакт.клетки входят специфические белковые катализаторы – ферменты, которые синтезируют МО.

У МО есть ферменты 6 основных классов, которые есть и у людей: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, лигазы, изомеразы.

В соответствии с механизмами генетического контроля у МО выделяют 3 группы ферментов:

1.Конститутивные, синтез которых происходит постоянно

2.Индуцибельные, синтез которых индуц-ся наличием субстрата

3.Репресибельные, синтез которых подавляется избытком продуктов реакции

МО вырабатывают эндоферменты. Они есть у всех МО и вырабатываются во внутрь клетки, а при ее гибели – в организм человека.

Экзоферменты. Их вырабатывают только микробы-патогены(во внешн.среду). Болезни, вызванные микробами-патогенами, продуцирующими экзотоксины - токсигенные (холера, дифтерия, столбняк, ботулизм, идр.)

В зависимости от «точки приложения» экзотоксины делятся на: гуалуронидаза, лецитиназа, ДНК-аза и др. Они являюся ферментами патогенности и они помогают МО проникать через слизистые, тканные и другие барьеры; они облегчают преодоление слоя слизи и распространение МО в межклет.пространстве.

В практике баклабароторий пользуются микробиологической (рабочей) схемой классификация ферментов, основанных на биохимических свойствах МО и продуктах ферментирования сахаров, белков, это:

1.сахаролитическая

2.протеолитическая

3.аутолитическая

4.окислительно-восстановительная

5.ферменты патогенности

Ферменты находятся в лизосомах и ЦМ. Ферментный состав клетки определяется геномом и является постоянным признаком, что используется для диагностики.

Для культивирования анаэробных микроорганизмов необходимо создание бескислородных условий, достигаемое различными методами. Физические методы основаны на создании вакуума в специальных аппаратах — анаэростатах. Иногда воздух в них заменяют каким-либо другим газом, например СО2. Доступ кислорода в питательную среду можно затруднить, если культивировать анаэробов в глубине столбика сахарного агара или среды Вильсона — Блера, налитых в пробирки в расплавленном состоянии и остуженных до 43°С. По методу Вейона — Виньяля расплавленный и остуженный агар с посевным материалом набирают в стеклянные трубочки, которые запаивают с двух концов.

Химические методы заключаются в том, что при культивировании исследуемого материала на плотных средах в эксикатор помещают химические вещества, например пирогаллол и щелочь, реакция между которыми идет с поглощением кислорода. В жидкие питательные среды можно добавлять различные редуцирующие вещества: аскорбиновую или тиогликолевую кислоту.

Биологический метод основан на одновременном культивировании аэробов и анаэробов на плотных питательных средах в чашках Петри, герметически закупоренных. Вначале кислород поглощается растущими аэробами, посеянными на одной половине среды, а затем начинается рост анаэробов, посев которых сделан на другой половине. Наиболее удобна для культивирования анаэробов специальная среда Китта — Тароцци. В нее входят сахарный МПБ, который наливают в пробирки в количестве 10—12 мл, и кусочки вареных паренхиматозных органов. Перед употреблением среду Китта ,— Тароцци кипятят на водяной бане для удаления растворенного в ней кислорода. Среду заливают сверху стерильным вазелиновым маслом. Заметный рост анаэробов (помутнение) может наблюдаться через 48 ч и более в зависимости от количества посевного материала.