46. Анаэробное дыхание прокариот.

Ответ. Анаэробное дыхание – это такое дыхание микробов, при котором для окисления органических или неорганических веществ используется не молекулярный кислород, а другие окисленные соединения. В частности, соли азотной, серной и угольной кислот. При этом используемые соединения превращаются в более восстановленные. Процессы идут в анаэробных условиях, то есть без доступа кислорода. При анаэробном дыхании акцептором электронов выступают различные неорганические соединения – нитраты, сульфаты, карбонаты. Таким образом, различия между аэробным дыханием и анаэробным дыханием заключено в природе конечного акцептора электронов. Выход аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) при анаэробном дыхании меньше, чем при аэробном, но больше, чем при брожении. Тип анаэробного дыхания зависит от природы конечного акцептора электронов в электротранспортной цепи. В зависимости от этого различают: сульфатное дыхание – конечный акцептор электронов сульфатная группа SO42- . Бактерии – сульфатвосстанавливающие или сульфатредуцирующие; нитратное дыхание (денитрификация) – конечный акцептор электронов нитратная (NO3-) или нитритная группа (NO2-). Бактерии – денитрифицирующие; карбонатное дыхание – конечный акцептор электронов CO2 (улекислый газ). Бактерии – метаногенные (метанобразующие); фумаратное дыхание – конечным акцептором электронов служит органическое вещество. Бактерии способные к анаэробному дыханию характеризуются укороченными электротранспортными или дыхательными цепями. Они не содержат всех переносчиков, характерных для дыхательных цепей аэробных бактерий. Параллельно в цепях анаэробов цитохромоксидаза заменена соответствующими редуктазами. В обмене веществ строгих анаэробов не функционирует цикл Кребса или он разорван и выполняет только биосинтетические, но не энергетические функции. Основное количество молекул АТФ при анаэробном дыхании синтезируется в процессе мембранного фосфорилирования. По отношению к молекулярному кислороду бактерии, для которых характерно анаэробное дыхание, могут являться факультативными или облигатными анаэробами. Облигатные анаэробы – это сульфатвосстанавливающие и метаногенные бактерии. Факультативные анаэробы – это денитрифицирующие бактерии и бактерии, осуществляющие фумаратное дыхание. Факультативные анаэробы могут переключать свой энергетический метаболизм с аэробного дыхания в присутствии в среде молекулярного кислорода, на анаэробное дыхание в отсутствии молекулярного кислорода.

47. Микробные популяции: колонии, биопленки, зооглеи.

Ответ. Колонии микроорганизмов, видимые невооруженным глазом скопления клеток (бактерии, дрожжевые грибы) или разрастания мицелия (плесневые грибы) одного вида микроорганизмов; образуются при их размножении или росте на твердом субстрате; имеют вид плоских или выпуклых образований на поверхности плотной питательной среды. Колонии получают в лабораторных условиях посеве микроорганизмов на мясопептонный агар или другие среды. Колонии бывают крупные или мелкие, гладкие или складчатые, блестящие или матовые, с краями ровными, лопастными или др., сероватые или, при образовании пигментов, окрашенные в различные оттенки желтого, оранжевого, красного или др. цветов; колонии плесневых грибов покрыты пушистым налетом. Характеристика колонии по форме, цвету и др. обычно входит в описание вида микроорганизма. В естественных условиях Колонии могут возникать на поверхности пищевых продуктов, в почве, грунте водоёмов и т.п. Биоплёнка — множество (конгломерат) микроорганизмов, расположенных на какой-либо поверхности, клетки которых прикреплены друг к другу. Обычно клетки погружены в выделяемое ими внеклеточное полимерное вещество (внеклеточный матрикс) — слизь. Развитие биоплёнки, а иногда и саму биоплёнку также называют биообрастанием. Термин «биоплёнка» определяется по-разному, но в целом можно сказать, что биоплёнка — обладающее пространственной и метаболической структурой сообщество (колония) микроорганизмов, расположенных на поверхности раздела сред и погружённых во внеклеточный полимерный матрикс. Обычно биоплёнки образуются в контакте с жидкостями при наличии необходимых для роста веществ. Поверхность, к которой прикреплена биоплёнка, может быть как неживой (камни), так и поверхностью живого организма (стенки кишечника, зубы). Считается, что 95-99 % всех микроорганизмов в естественной среде существует в виде биоплёнки. Микроорганизмы образуют биоплёнку под влиянием ряда факторов, включая клеточное распознавание мест прикрепления к поверхности и наличие питательных или агрессивных веществ, кислорода и т. д. В режиме образования биоплёнки клетка меняет своё поведение, что обуславливается регуляцией экспрессии генов. Выделяют пять стадий развития биоплёнки. Сначала происходит первичное прикрепление микроорганизмов к поверхности (адгезия, сорбция) из окружающей среды (обычно жидкости). Эта стадия обратима. Окончательное (необратимое) прикрепление, иначе называемое фиксацией. На этой стадии микробы выделяют внеклеточные полимеры, обеспечивающие прочную адгезию. Созревание (в англоязычной литературе — созревание-I). Клетки, прикрепившиеся к поверхности, облегчают прикрепление последующих клеток, внеклеточный матрикс удерживает вместе всю колонию. Накапливаются питательные вещества, клетки начинают делиться. Рост (в англоязычной литературе — созревание-II). Образована зрелая биоплёнка, и теперь она изменяет свой размер и форму. Внеклеточный матрикс служит защитой клеток от внешних угроз. Дисперсия (выброс бактерий): в результате деления периодически от биоплёнки отрываются отдельные клетки, способные через некоторое время прикрепиться к поверхности и образовать новую колонию. Зооглея (лат. zoogloea, от др.-греч. ζῷον — животное и γλοιός — липкое вещество) — слизистые образования, образующиеся при жизнедеятельности бактерий, имеющих слизистые капсулы или выделяющих слизь. Образование характерно для некоторых, преимущественно водных, бактерий, например, для рода Zoogloea. Возникновение зооглеи, по-видимому, носит приспособительный характер: благодаря консистенции слизи легко осуществляется адсорбция из воды питательных веществ, необходимых для существования бактерий. Различают пальцевидную, коралловидную, брыжеечную и другие формы. В химический состав зооглеи входят полисахариды и азотистые соединения. Характерна только для некоторых (преимущественно водных), бактерий, в частности для вида Zoogloea ramigera. К наиболее распространённым видам зооглеи относятся: чайный гриб, кефирный гриб и индийский морской рис. Все три перечисленные зооглеи — абсолютно разные культуры, со своими особенностями и строением. Свойства всех зооглей различные, единственное, что их объединяет, — это наличие уксуснокислых бактерий.