Иллюстрационное пособие по общей микробиологии

251

проникновение в клетку

13.3.адсорбция фага на клеточной стенке, проникновение в клетку, сборка фаговых частиц, выход фаговых частиц из клетки, биосинтез фаговой нуклеиновой кислоты и белков капсида

13.4.адсорбция фага на клеточной стенке, проникновение в бактерию, биосинтез фаговой нуклеиновой кислоты и белков капсида, сборка фаговых частиц, выход фаговых частиц из бактериальной клетки

13.5.выход фаговых частиц из клетки, сборка фаговых частиц, биосинтез фаговой нуклеиновой кислоты и белков капсида, проникновение в клетку, адсорбция фага на клеточной стенке

14.По характеру взаимодействия с бактериальными клетками выделяют (несколько правильных ответов):

14.1.нейтральные фаги

14.2.умеренные фаги

14.3.абортивные фаги

14.4.вирулентные фаги

14.5.условно-патогенные фаги

15.Типы взаимодействия фага с бактериальной клеткой (несколько правильных ответов):

15.1.умеренный

15.2.продуктивный

15.3.абортивный

15.4.интегративный

15.5.нейтральный

16.Профаг представляет собой (один правильный ответ):

16.1.ассоциированный с бактериальной хромосомой геном фага

16.2.отросток фага

16.3.капсид фага

16.4.головку фага

16.5.базальную пластинку фага

17.Неспецифическую трансдукцию впервые описали (один правильный ответ):

17.1.Ф. Туорт

17.2.Г. Руска

17.3.Д. Ледерберг и Э. Татум

17.4.Н.Ф. Гамалея

17.5.Ф. д' Эрелль

18.Бактериальные клетки, содержащие профаг, называются (один правильный ответ):

18.1.лизогенными

18.2.ауксотрофными

18.3.прототрофными

252

18.4.термофильными

18.5.фототрофными

19.Лизогенизация обусловливает (один правильный ответ):

19.1.фаговую конверсию

19.2.трансформацию

19.3.трансдукцию

19.4.конъюгацию

19.5.депротеинизацию

20.В результате фаговой конверсии наблюдается (несколько правильных ответов):

20.1.переход невирулентных бактерий в вирулентные

20.2.изменение окраски по Граму

20.3.приобретение способности к продукции экзотоксина

20.4.превращение аэробов в анаэробы

20.5.превращение анаэробов в микроаэрофилы

21. Лизогенная конверсия – это (один правильный ответ):

21.1.один из этапов размножения бактериофагов

21.2.изменчивость фагов под действием мутагена

21.3.изменение свойств бактерий при включении в их геном профага

21.4.результат конъюгации

21.5.результат трансформации

22.Способ размножения бактериофагов (один правильный ответ):

22.1.половой

22.2.поперечное деление

22.3.внутриклеточная репродукция

22.4.с помощью спор

22.5.почкование

23.Количество фаговых частиц определяют титрованием по методу (один правильный ответ):

23.1.Р. Коха

23.2.А. Грациа

23.3.Н.Ф. Гамалея

23.4.Ф. д'Эрелля

23.5.Ф. Туорта

24.Бактериофаги применяются для (несколько правильных ответов):

24.1.терапии вирусных инфекций

24.2.фаготипирования бактерий

24.3.профилактики вирусных инфекций

24.4.лечения бактериальных инфекций

24.5.генно-инженерных исследований

253

25.Активность фага определяют путем определения (один правильный ответ):

25.1.размеров

25.2.массы

25.3.титра

25.4.формы

25.5.подвижности

26.При фагодиагностике применяют методы (несколько правильных ответов):

26.1.Грациа

26.2.Отто

26.3.Фишера

26.4.Аппельмана

26.5.Фюрта

Правильные ответы: 1.3, 2.1, 3.5, 4.4, 5.1, 5.3, 5.5, 6.1, 6.3, 7.1, 7.4, 7.5, 8.1, 9.2, 10.5, 11.1, 11.5, 12.4, 13.4, 14.2, 14.4, 15.2,15.4, 16.1, 17.3, 18.1, 19.1, 20.1, 20.3, 21.3, 22.3, 23.2, 24.2, 24.4, 24.5, 25.3, 26.2, 26.3, 26.5.

254

8. Физиология бактерий

Физиология микробов - это раздел микробиологии, изучающий химический состав микробных клеток, механизмы поступления питательных веществ внутрь клетки, энергетический и конструктивный метаболизм, системы секреции веществ из бактериальной клетки, рост и размножение бактерий.

Изучение физиологии микроорганизмов началось с работ французского ученого Л. Пастера и немецкого ученого Р. Коха, положивших начало физиологическому периоду развития микробиологии. Л. Пастер первым установил роль бактерий в спиртовом, молочнокислом и уксуснокислом брожении. Р. Кох предложил использовать для выращивания бактерий плотные питательные среды на основе желатина и агара, разработал метод выделения чистых культур бактерий на плотных питательных средах.

8.1. Химический состав бактерий

Бактерии имеют сложное химическое строение. 70% общей массы бактериальной клетки составляет вода. Часть воды находится в свободном состоянии, а часть - в связанном состоянии (входит в состав компонентов клетки). Сухое вещество составляет 30% массы клетки. В составе сухого вещества на долю белков приходится 52%, углеводов – 17%, липидов – 9%, РНК – 16%, ДНК – 3%, минеральные вещества – 3% (рисунок 8.1).

Состав сухого вещества

Рисунок 8.1 – Химический состав бактериальной клетки.

Из числа химических элементов в составе бактериальной клетки имеются (по отношению к сухому веществу): азот – 8 - 15%, углерод – 45 - 55%, кислород – 25 - 30%, водород – 6 – 8%, минеральные вещества – 2 - 15% (рисунок 8.2).

255

Химические элементы микробной клетки

Рисунок 8.2 – Химические элементы бактериальной клетки.

Азот, углерод, кислород и водород принято называть органогенами, так как

восновном из них состоят органические вещества.

Кминеральным веществам относятся макроэлементы (сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо, кремний, хлор) и микроэлементы (марганец, молибден, кобальт, цинк, медь, никель, ванадий, бор). Фосфор входит в состав нуклеиновых

кислот, липидов, фосфолипидов. Сера содержится в составе некоторых аминокислот (цистина, цистеина). Магний обеспечивает активность ряда ферментов, например, протеазы. Железо является необходимым элементом для осуществления процессов дыхания и энергетического обмена. Химические элементы образуют в микробных клетках различные органические вещества: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, витамины и др.

Белки представлены простыми белками - протеинами и сложными белками

– протеидами. Простые белки состоят из аминокислот, а сложные белки, кроме протеина, содержат еще небелковую простетическую группу. Простетическая группа может быть представлена жироподобными веществами — липоидами (липопротеиды), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды).

Функции белков:

-структурная (определяют структуру клетки);

-каталитическая (часть белков являются ферментами);

-двигательная (белок флагеллин – белок жгутиков);

-транспортная (белки - переносчики);

-защитная (белки, входящие в состав клеточной стенки);

-резервная (белки, находящиеся в составе запасных веществ).

Углеводы (в основном, полисахариды) выполняют энергетическую роль в бактериальной клетке. Углеводы представлены многоатомными спиртами (сорбит, маннит, дульцит); полисахаридами (гликоген, декстрин, целлюлоза), моносахаридами (глюкоза, глюкуроновая кислота и др.).

Липиды - истинные жиры, липоиды - жироподобные вещества. Одни бактерии содержат небольшое количество липидов (3-7%), другие бактерии содержат значительное количество липидов (до 40%). Бактериальные липиды состоят из свободных жирных кислот, нейтральных жиров, восков, фосфолипидов.

256

Высокое содержание липидов обусловливает устойчивость некоторых бактерий (например, микобактерий туберкулеза) к спиртам, щелочам, кислотам.

Нуклеиновые кислоты бактерий представлены РНК и ДНК. РНК в основном содержится в рибосомах, ДНК - в нуклеоиде. ДНК является носителем наследственной информации бактерий. Нуклеоид бактерий содержит около 1 тысячи генов. Почти все они кодируют синтез ферментов. Для каждого вида бактерий характерен свой набор ферментов.

8.2. Ферменты бактерий и их выявление

Все обменные процессы в бактериальной клетке идут с участием ферментов (энзимов). Ферменты выполняют функцию биокатализаторов. Они представляют собой простые или сложные белки. Принято различать экзоферменты и эндоферменты. Экзоферменты выделяются микробной клеткой во внешнюю среду. Часть экзоферментов связана с питанием бактерий, так как они расщепляют питательные вещества до такой формы, которая способна усваиваться микробной клеткой. Эндо веществ внутри клетки и в

11

Рисунок 8.3 – Действие экзо- и эндоферментов бактерий.

Одни ферменты синтезируются бактериальной клеткой постоянно (конститутивные ферменты), другие ферменты синтезируются только при контакте с определенным субстратом (индуцибельные ферменты). В частности, конститутивными ферментами являются ферменты гликолиза – ферменты окисления глюкозы (гексокиназа, глюкозоизомераза, альдолаза и др.). Индуцибельными ферментами являются бета-галактозидаза (катализирует расщепление лактозы на глюкозу и галактозу) и бета-лактамаза (расщепляет бета-лактамные антибиотики).

По типу катализируемых реакций ферменты подразделяются на 6 классов согласно классификации, предложенной Международным союзом биохимии и молекулярной биологии (International Union of Biochemistry and Molecular Biology):

КФ 1: Оксидоредуктазы, катализирующие перенос электронов, то есть

Рисунок 8.6 – Жидкая среда Гисса: а – исходная среда: б – разложение углевода до кислоты: в – разложение углевода до кислоты и газа.

Полужидкие среды Гисса содержат 0,2-0,5% МПА, 1% одного из углеводов и индикатор ВР (вводно-голубая краска и розоловая кислота). Исходный цвет среды

– розово-серый. При расщеплении углевода цвет среды становится голубым, а при образовании газа отмечаются разрывы среды или пузырьки газа в толще среды (рисунок 8.7).

аб в

Рисунок 8.7 - Полужидкая среда Гисса: а – исходная среда: б – разложение углевода до кислоты: в – разложение углевода до кислоты и газа.

Каждый вид бактерий ферментирует только определенный спектр углеводов, поэтому в одних пробирках цвет среды меняется, а в других – остается исходным, в результате чего наблюдается “пестрый ряд”. Иными словами, для каждого вида бактерий характерен свой “пестрый ряд”. Это позволяет отличить один вид бактерий от другого.

Протеазы бактерий выявляют при посеве чистой культуры на специальные питательные среды (мясо-пептонный желатин - МПЖ, молочный агар, мясопептонный бульон – МПБ). Результат оценивают по разжижению желатина, разложению казеина молока вокруг колоний или по конечным продуктам распада белков.

Разные виды бактерий имеют разную форму разжижения желатина: