2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Mikrobiologia

А)Структура:

–прочная, упругая структура, придающая бактерии определенную форму и вместе с подлежащей цитоплазматической мембраной «сдерживающая» высокое осмотическое давление в бактериальной клетке;

–участвует в процессе деления клетки и транспорте метаболитов, имеет рецепторы для различных веществ;

Б)Хим.состав:

Б.1.)Грам(+):

–основным компонентом клеточной стенки грам(+) бактерий является многослойный пептидогликан (муреин, мукопептид). С пептидогликаном грам(+) бактерий ковалентно связаны тейхоевые к–ты, являющиеся полимерами глицеролфосфата и рибитолфосфата. Имеются также липотейхоевые к-ты, которые гидрофобно связаны с цитоплазматической мембраной. Тейхоевые и липотейхоевые кислоты участвуют в делении клетки, в регуляции синтеза и распада клеточной стенки, в адгезии на клетках организма при инфицировании;

–форму и прочность бактериям придает жесткая волокнистая структура многослойного, с поперечными пептидными сшивками пептидогликана, представленного параллельно расположенными молекулами гликана, состоящего из повторяющихся остатков N-ацетилглюкозамина и N-ацетилмурамовой к-ты, соединенных гликозидной связью. Основу пептидной связи пептидогликана грамотрицательных бактерий составляют тетрапептиды, состоящие из чередующихся L- и D-аминокислот, например L-аланин – D-глутаминовая кислота;

Б.2.)Грам(–):

–в состав клеточной стенки грам(–) бактерий входит наружная мембрана, связанная посредством липопротеина с подлежащим слоем пептидогликана;

–состав и строение пептидной части пептидогликана грам(–) бактерий стабильны в отличие от пептидогликана грамположительных бактерий, аминокислоты которого могут отличаться по составу и последовательности; 1.2.Цитоплазматическая мембрана:

А)Структура:

–представляет трехслойную мембрану (два темных слоя толщиной разделеные светлым - промежуточным);

–окружает наружную часть цитоплазмы бактерий и участвует в регуляции осмотического давления, транспорте веществ и энергетическом метаболизме клетки (за счет ферментов цепи переноса электронов, аденозинтрифосфатазы и др.);

Б)Хим.состав:

–состоит из двойного слоя липидов, главным образом фосфолипидов, с внедренными поверхностными, а также интегральными белками; 1.3.Цитоплазма:

А)Структура:

–занимает основной объем бактериальной клетки и состоит из белков, РНК, включений и многочисленных мелких гранул – рибосом, ответственных за синтез (трансляцию) белков;

Б)Хим.состав:

–содержит включения в виде гранул гликогена, полисахаридов и полифосфатов (волютин). Они накапливаются при избытке питательных в-в в окружающей среде и выполняют роль запасных веществ для питания и энергетических потребностей; 1.4.Нуклеоид:

А)Структура:

–эквивалент ядра у бактерий;

–расположен в центральной зоне бактерий в виде двунитевой ДНК, замкнутой в кольцо; 1.5.Капсула:

А)Структура:

–слизистая структура, прочно связанная с клеточной стенкой и имеющая четко очерченные внешние границы;

–гидрофильна, включает большое количество воды;

–препятствует фагоцитозу бактерий;

Б)Хим.состав:

–состоит из полисахаридов (экзополисахаридов), иногда из полипептидов; например, у сибиреязвенной бациллы она состоит из полимеров D-глутаминовой кислоты;

1.6.Жгутики бактерий:

–отвечают за подвижность бактериальной клетки;

А)Структура:

–состоят из трех частей: спиралевидной нити, крюка и базального тельца, содержащего стержень с дисками;

Б)Хим.состав:

–состоят из белка флагеллина. Субъединицы флагеллина закручены в виде спирали; 1.7.Пили:

–нитевидные образования, более тонкие и короткие, чем жгутики;

–отходят от поверхности клетки и состоят из белка пилина;

–бывают пили, ответственные за адгезию, т.е. за прикрепление бактерий к поражаемой клетке, а также пили, ответственные за питание, водносолевой обмен, и половые (F-пили), или конъюгационные, пили;

11.Морфология грибов.

1.Строение:

–грибы относятся к царству Fungi (Mycota) Это многоклеточные или одноклеточные эукариотические микроорганизмы с клеточной стенкой;

–имеют хорошо оформленное ядро, митохондрии и вакуоли. Грибная клетка содержит одно или несколько ядер. Клеточная стенка грибов состоит на 80-90% из полисахаридов (45% приходится на хитин) и 10-20% приходится на белки и липиды;

2.Виды:

–различают два основных типа грибов - гифальный и дрожжевой: 2.1.Гифальные (плесневые) грибы:

–образуют ветвящиеся тонкие нити (гифы), сплетающиеся в грибницу, или мицелий (плесень);

–гифы, врастающие в питательный субстрат называются вегетативными гифами (отвечают за питание гриба), а растущие над поверхностью субстрата - воздушными или репродуктивными гифами (отвечают за бесполое размножение). Гифы низших грибов не имеют перегородок и представлены многоядерными клетками. Гифы высших грибов разделены перегородками, или септами с отверстиями; 2.2.Дрожжевые грибы (дрожжи):

–имеют вид отдельных овальных клеток. У них мицелий отсутствует, тело в вегетативном состоянии представляет округлую клетку.

2.3.Дрожжеподобные грибы:

–образуют псевдомицелий. Он отличается от мицелия плесневых грибов тем, что не имеет общей оболочки и перегородок, а состоит из длинных клеток, образующихся путем последовательного бокового или концевого почкования;

3.Типы размножения:

–многие грибы характеризуются диморфизмом - способностью к гифальному (мицелиальному) или дрожжеподобному росту, в зависимости от условий культивирования. Например, в инфицированном организме они растут в виде дрожжеподобных клеток, а на питательных средах образуют гифы;

–размножение грибов происходит половым и бесполым (вегетативным) способами: 3.1.Половое размножение грибов:

–происходит с образованием гамет, половых спор и других половых форм;

–половые формы называются телеоморфами; 3.2.Бесполое размножение грибов:

–происходит с образованием соответствующих форм, называемых анаморфами. Такое размножение происходит почкованием, фрагментацией гифов и бесполыми спорами. Эндогенные споры (спорангиоспоры) созревают внутри округлой структуры – спорангия. Экзогенные споры (конидии) формируются на кончиках плодоносящих гифов, так называемых «конидиеносцах»;

4.Продолжение видов:

–царство настоящих грибов включает 4 типа грибов, имеющих медицинское значение: зигомицеты (Zygomycota), аскомицеты (Ascomycota) базидиомицеты (Basidiomycota) и дейтеромицеты (Deiteromycota – формальный условный тип/группа грибов);

–различают совершенные и несовершенные грибы: 4.1.Совершенные грибы:

–имеют половой способ размножения; к ним относят зигомицеты, аскомицеты и базидиомицеты;

А)Зигомицеты:

–относятся к низшим грибам;

–распространены в почве, воздухе и способны вызывать зигомикоз (мукоромикоз) легких, головного мозга и других органов человека и животных;

–половое размножение у зигомицетов осуществляется путемвания зиго-спор;

–при бесполом размножении этих грибов на плодоносящей гифе, спорангиеносце, образуется спорангий с многочисленными спорангиоспорами;

Б)Аскомицеты (сумчатые грибы):

–имеют септированный мицелий (за исключением одноклеточных дрожжей);

В)Базидиомицеты:

–шляпочные съедобные и ядовитые грибы с септированным мицелием;

–половые споры – базидиоспоры путем отшнуровывания от базидия - концевой клетки мицелия, гомологичной аску; 4.2.Несовершенные грибы:

–только бесполый способ размножения; к ним относят дейтеромицеты;

А)Дейтеромицеты:

–являются условным, формальным типом грибов, который объединяет грибы, не имеющие полового способа размножения;

–образуют септированный мицелий, размножаются только бесполым путем, а именно в результате формирования неполовых спор – конидий;

12.Морфология простейших.

–эукариотические одноклеточные микроорганизмы, составляющие царство Protozoa в домене Eukarya;

–имеют ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, их цитоплазма включает ЭПС, митохондрий, лизосом, рибосом и т.д.;

–размеры колеблются от 2 до 100 мкм;

1.Строение клетки простейших:

–окружена мембраной (пелликулой) – аналогом цитоплазматическои мембраны клеток животных;

–имеет ядро с ядерной оболочкой и ядрышком, цитоплазму, содержащую ЭПС, митохондрии, лизосомы и рибосомы;

2.Движение:

–передвигаются с помощью жгутиков, ресничек или псевдоподий;

3.Питание:

–некоторые из них имеют пищеварительные и сократительные (выделительные) вакуоли;

–могут питаться в результате фагоцитоза или образования особых структур;

–по типу питания делятся на гетеротрофы и аутотрофы;

4.Размножение:

–размножаются бесполым путем – двойным или множественным (шизогония) делением, некоторые – половым путем (спорогония);

–одни размножаются внеклеточно (лямблии), а другие – внутриклеточно (плазмодии, токсоплазма, лейшмании); 4.1.Жизненный цикл простейших:

–характеризуется стадийностью – образованием стадии трофозоита и стадии цисты. Цисты – покоящиеся стадии, устойчивые к изменению температуры и влажности;

5.Классификация:

–царство Protozoa включает амебы, жгутиконосцы, споровики и реснитчатые: 5.1.Амебы:

–представлена дизентерийной амёбой – возбудителем амебиаза человека (амебной дизентерии), а также свободно живущими и непатогенными амебами (кишечной амебой и др.);

–размножаются бесполым путем;

–жизненный цикл амеб состоит из 2-ух стадий:

трофозоиты передвигаются путем образования псевдоподий, с помощью которых происходят захват и погружение в цитоплазму клеток питательных веществ. Из трофозоита образуется циста, устойчивая к внешним факторам;

циста, попадая в кишечник, превращается в трофозоит;

5.2.Жгутиконосцы:

–включают жгутиконосцев крови и других тканей:

жгутиконосцы крови и тканей (лейшмании-возбудители лейшманиозов; трипаносомы-возбудители африканского трипаносомоза, болезни Шагаса);

жгутиконосцы кишечника (лямблия — возбудитель лямблиоза);

жгутиконосцы мочеполового тракта (трихомонада влагалищная — возбудитель трихомоноза);

–характеризуются наличием жгутиков, например у лейшманий - 1 жгутик, у трихомонад - 4 свободных жгутика и 1, соединенный с короткой мембраной; 5.3.Споровики:

–представлены кровяными, кишечными и тканевыми паразитами:

А)Кровяные паразиты:

–относятся плазмодии малярии и бабезии - возбудители пироплазмоза;

Б)Кишечные и тканевые паразиты:

–относятся токсоплазма-возбудитель токсоплазмоза, криптоспоридии-возбудители криптоспоридиоза, саркоцистывозбудители саркоцистоза, изоспоры-возбудители изоспороза, циклоспоры-возбудители циклоспоридиоза; 5.4.Реснитчатые:

–представлены балантидиями, поражающие толстую кишку(балантидиазная дизентерия). Балантидии имеют стадию трофозоита и цисты. Трофозоит подвижен, обладает многочисленными ресничками, более тонкими и короткими, чем жгутики;

13.Особенности биологии вирусов.

1.Вирусы и общие сведения:

–относятся к царству Virae;

–мельчайшие микробы, не имеющие клеточного строения и состоящие из ДНК-/РНК-генома, окруженного белками;

–облигатные внутриклеточные паразиты размножаются в цитоплазме или ядре клетки. Они являются автономными генетическими структурами и отличаются особым способом размножения (репродукции): в разных частях инфицированной клетки синтезируются вирусные компоненты, а затем происходят их сборка и формирование вируса;

–сформированная вирусная частица называется вирионом;

2.Морфология, форма и размеры:

–морфологию и структуру вирусов изучают с помощью электронной микроскопии, т.к. их размеры малы и сравнимы с толщиной оболочки бактерий;

–форма вирионов может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), нитевидной (филовирусы), в виде сперматозоида (бактериофаги);

–размеры вирусов определяют с помощью электронной микроскопии, методом ультрафильтрации через фильтры с известным диаметром пор, методом ультрацентрифугирования. Наиболее мелкие – парвовирусы (18 нм) и вирус полиомиелита (около 20 нм), наиболее крупный – вирус натуральной оспы (около 350 нм);

3.Классификация:

Вирусы классифицируют:

3.1.По типу НК:

–различают ДНК- и РНК-содержащие вирусы;

–имеют один набор генов (искл ретровирусы – имеют диплоидный геном);

–геном состоит из нескольких сотен генов и представлен различными видами НК: двунитевыми, однонитевыми, линейными, кольцевыми, фрагментированными; 3.1.1.РНК-содержащие вирусы:

–различают вирусы с плюс- и минус-нитью РНК (полярность РНК):

А)Плюс-нить РНК (позитивная нить):

–выполняет наследственную ф-ю и ф-ю иРНК, являясь матрицей для синтеза на рибосомах инфицированной клетки;

–является инфекционной: при введении в чувствительные клетки она способна вызвать инфекционный процесс;

Б)Минус-нить (негативная нить):

–выполняет только наследственную функцию;

–для синтеза белка на минус-нити РНК синтезируется комплементарная ей нить;

В)Аамбиполярные:

–у некоторых вирусов РНК-геном является амбиполярны, т.е. содержит плюс- и минус-сегменты РНК; 3.1.2.ДНК-содержащие вирусы:

–вирусы, геном которых представлен в виде ДНК и репликация идёт за счёт ДНК-зависимой ДНК-полимеразы, без использования промежуточного звена-посредника РНК;

–ДНК этих вирусов может быть двуцепочечной или одноцепочечной и иметь линейную или кольцевую форму;

3.2.По форме:

–форма может быть различной: палочковидной (вирус табачной мозаики), пулевидной (вирус бешенства), сферической (вирусы полиомиелита, ВИЧ), нитевидной (филовирусы), в виде сперматозоида (многие бактериофаги);

3.3.По морфологии:

–различают простые (например, вирусы полиомиелита, гепатита А) и сложные вирусы (например, вирусы кори, гриппа, герпеса, коронавирусы); 3.3.1.Простые (безоболочечные) вирусы:

–имеют только нуклеиновую кислоту, связанную с белковой структурой, называемой капсидом. Протеины, связанные с НК, известны как нуклеопротеины, а ассоциация вирусных протеинов капсида вируса с вирусной нуклеиновой кислотой названа нуклеокапсидом. Некоторые простые вирусы могут формировать кристаллы (например, вирус ящура); 3.3.2.Сложные (оболочечные) вирусы:

–кроме капсида имеют мембранную двойную липопротеиновую оболочку, которая приобретается путем почкования вириона через мембрану клетки, например через плазматическую мембрану, мембрану ядра или ЭПС;

–на оболочке вируса располагаются гликопротеиновые «шипы» – пепломеры. Разрушение оболочки эфиром и другими растворителями инактивирует сложные вирусы;

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -----------------------

–таким образом, простые вирусы состоят из нуклеиновой кислоты и капсида, а сложные — из нуклеиновой кислоты, капсида и липопротеиновой оболочки;

3.4.По типу симметрии капсида:

–вирионы имеют спиральный, икосаэдрический (кубический) или сложный тип симметрии капсида; 3.4.1.Спиральный тип:

–обусловлен винтообразной структурой нуклеокапсида (например, у вирусов гриппа, коронавирусов); 3.4.2.Икосаэдрический тип:

–симметрии обусловлен образованием изометрически полого тела из капсида, содержащего вирусную нуклеиновую кислоту (например, у вируса герпеса);

3.5.Классификация по Балтимору:

–основанную на механизме синтеза иРНК: 3.5.1.Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК:

–вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК для репликации попадают в ядро клетки, т.к. им нужна клеточная ДНКполимераза. Также репликация ДНК этих вирусов сильно зависит от стадии клеточного цикла. В некоторых случаях вирус может вызывать деления клетки, что может приводить к раковому перерождению. Примерами таких вирусов являются Herpesvirales (Герпес-вирусы), Adenoviridae (Аденовирусы), Papillomaviridae (Папилломавирусы) и Polyomaviridae (Полиомавирусы);

3.5.2.Вирусы, содержащие одноцепочечную ДНК:

–относятся Anelloviridae (TT-вирус) и Parvoviridae (Парвовирус человека В19);

–реплицируют геномную ДНК в ядре и в ходе репликации образуют интермедиат – двуцепочечную ДНК; 3.5.3.Вирусы, в которых РНК способна к репликации (редупликации):

–представители реплицируют геномную РНК в цитоплазме и используют полимеразы хозяина в меньшей степени, чем ДНК-вирусы;

–включает в себя – Reoviridae (Ротавирусы человека) и Birnaviridae; 3.5.4.Вирусы, содержащие (+) одноцепочечную РНК:

–синтез белка может идти на рибосомах клетки хозяина;

–относятся Picornaviridae (полиомиелит, вирус гепатита А), Caliciviridae (норовирусы; вирусы гастроэнтерита), Hepeviridae (Вирус гепатита Е); Astroviridae (Астровирус человека 1), Flaviviridae (вирус: желтой лихорадки, японского энцефалита, денге, клещевого энцефалита, вирус гепатита С), Togaviridae (Вирус краснухи);

3.5.5.Вирусы, содержащие (–) одноцепочечную РНК:

–не могут быть транслированы на рибосомах клетки хозяина, предварительно требуется транскрипция вирусными РНК-полимеразами в (+)РНК. Вирусы пятого класса классификации по Балтимору классифицируют на две группы:

вирусы, содержащие несегментированный геном;

вирусы с сегментированными геномами;

–относятся: коричневая книга стр.68, таблица 2: «Группа V: РНК-вирусы (минус-однонитевые)»;

3.5.6.Вирусы, содержащие одноцепочечную (+)РНК, реплицирующиеся через стадию ДНК:

–представителями являются ретровирусы;

–используют фермент обратную транскриптазу для превращения (+)РНК в ДНК. Вместо использования РНК в качестве матрицы для синтеза белков вирусы этого класса используют РНК как матрицу ДНК, которая встраивается в геном хозяина ферментом интегразой. Дальнейшая репликация происходит при помощи полимераз клетки хозяина. Наиболее хорошо изученным представителем данной группы вирусов является ВИЧ; 3.5.7.Вирусы, содержащие двуцепочечную ДНК, реплицирующиеся через стадию одноцепочечной РНК:

–имеют двуцепочечную геномную ДНК, которая ковалентно замкнута в форме кольца и является матрицей для синтеза мРНК вируса.

–в состав входят семейства вирус гепатита B;

14.Структура и химический состав вирусов и бактериофагов.

1.Структура и химический состав вирусов:

–по строению различают 2 типа вирусных частиц: простые и сложные. Внутренняя структура простых и сложных вирусов сходна; 1.1.Сердцевина вируса:

–вирусная нуклеиновая кислота вирусный геном;

–вирусный геном может быть представлен одной из 4 молекул РНК или ДНК: однонитчатыми и двунитчатыми РНК

иДНК. Большинство вирусов имеют цельный или фрагментированный геном, имеющий линейную или замкнутую форму. Однонитчатые геномы могут иметь 2 полярности: позитивную – служит матрицей для синтеза новых геномов

ивыполняет роль и-РНК; негативную, выполняющую только ф-ю матрицы. Геном вирусов содержит от 3 до 100 и более генов, которые делятся на структурные, кодирующие синтез белков, входящих в состав вириона, и регуляторные, которые изменяют метаболизм клетки хозяина и регулируют скорость размножения вирусов; 1.2.Ферменты вирусов:

–также закодированы в геноме. К ним относятся: РНК-зависимая РНК-полимераза (транскриптаза), обнаруженная у всех РНК-содержащих вирусов с негативной полярностью; Ретровирусы имеют уникальный фермент - РНК-зависимую ДНК-полимеразу, наз. обратной транскриптазой. В ге-

номе некоторых вирусов имеются гены, кодирующие РНК-азы, эндонуклеазы, протеинкииазы; 1.3.Капсид:

–снаружи нуклеиновая кислота покрыта белковым чехлом - капсидом, образуя комплекс - нуклеокапсид (нуклеопротеид);

–состоит из белковых субъединиц - капсомеров, представляющие уложенную полипептидную цепь, создающую симметричную конструкцию. Если капсомеры укладываются по спирали, то такой тип – спиральная симметрия; если по граням многогранника, то это икосаэдрическая симметрия; 1.4.Суперкапсид:

–сложные вирусы имеют внешнюю оболочку - суперкапсид, расположенную поверх капсида. В состав суперкапсида входят внутренний белковый слой - М-белок, затем более объёмный слой липидов и углеводов, извлечённых из клеточных мембран клетки-хозяина. Вирусспецифические гликопротеиды проникают внутрь суперкапсида, образуя снаружи фигурные выпячивания, которые выполняют рецепторную ф-ю;

2.Структура и химический состав бактериофагов:

–во внеклеточной форме бактериофаги являются метаболически инертными частицами;

–относятся к сложным вирусам и состоят из хорошо сформированной икосаэдрической (кубической) головки и хвоста (отростка) различной степени выраженности, иногда имеющего дополнительные структуры; 2.1.Головка:

–состоит из генетического материала (двух цепочечной или одноцепочечной нуклеиновой кислоты (РНК/ДНК) с ферментом транскрипаза) и капсида (белковой оболочки). НК+капсид вместе образуют нуклеокапсид;

2.2.Хвост:

–белковая трубка, окруженная чехлом, содержащим сократительные белки. Чехол является продолжением белковой оболочки головки;

–в основании хвоста находится АТФ-аза, регенерирующая энергию для инъекции генетического материала. У вирусов чехол сокращается, обнажая часть стержня. На конце хвоста присутствует базальная пластинка с тонкими длинными нитями, способствующими прикреплению его к бактерии. В области базальной пластинки присутствует фермент – бактериофаговый лизоцим, способный разрушать муреин клеточной стенки бактерии; 2.3.Химический состав:

–состоят из нуклеиновой кислоты и белка;

–в частицах многих фагов под чехлом присутствует фермент лизоцим;

15.Методы микроскопии (люминесцентная, темнопольная, фазово-контрастная, электронная). 1.Люминесцентная микроскопия:

–основана на явлении фотолюминесценции; Люминесценция – свечение в-в, возникающее после воздействия на них каких-либо источников энергии: световых, электронных лучей, ионизирующего излучения;

Фотолюминесценция – люминесценция объекта под влиянием света, т.е. под действием синего цвета люминесцирующий объект испускает лучи красного, оранжевого, желтого или зеленого цвета. В результате возникает цветное изображение объекта;

2.Темнопольная микроскопия:

–микроскопия в темном поле зрения основана на дифракции света при сильном боковом освещении взвешенных в жидкости мельчайших частиц (эффект Тиндаля). Эффект достигается с помощью параболоид-/кардиоидконденсора, которые заменяют обычный конденсор в биологическом микроскопе;

3.Фазово-контрастная микроскопия:

–дает возможность увидеть в микроскоп прозрачные объекты. Они приобретают высокую контрастность изображения, которая может быть позитивной или негативной. Позитивным фазовым контрастом называют темное изображение объекта в светлом поле зрения, негативным – светлое изображение объекта на темном фоне;

–используют обычный микроскоп и допол. фазово-контрастное устройство, а также специальные осветители;

4.Электронная микроскопия:

–позволяет наблюдать объекты, размеры которых лежат за пределами разрешающей способности светового микроскопа (0,2 мкм);

–применяется для изучения вирусов, тонкого строения различных микроорганизмов, макромолекулярных структур и других субмикроскопических объектов;

§3.ФИЗИОЛОГИЯ МИКРОБОВ. 16.Рост и размножение бактерий. Фазы размножения.

1.Рост:

–рост связан с синтезом и накоплением всех компонентов, входящих в состав клетки, и увеличением размера, характерного для данного вида. В условиях, обеспечивающих рост микробов, происходит их деление. Для большинства бактерий характерно бинарное деление, приводящее к образованию 2-ух дочерних клеток;

2.Размножение и деление:

2.1.Деление бактериальной клетки начинается спустя некоторое время после завершения цикла репликации хромосомы. В репликации бактериальной хромосомы участвует более 20 ферментов. Т.к. бактериальная ДНК двуспиральная она должна быть разделена. В этом процессе участвуют ферменты хеликаза, расплетающая двойную спираль, и топоизомераза, предотвращающая образование вторичных завитков;

2.2.SSB-белок связывается с одноцепочечной ДНК, предотвращая повторное ее скручивание в двойную спираль. В результате образуется репликативная вилка; 2.3.Синтез новых цепей ДНК осуществляется ферментом ДНК-полимеразой. ДНК-полимеразы присоединяет комп-

лементарные матрице нуклеотиды к свободному 3’-концу растущей цепи. Поэтому для осуществления реакции полимеризации нуклеотидов на матрице родительской цепи полимеразе требуется затравка, праймер; 2.4.Праймер представляет собой короткую нуклеотидную цепочку РНК, комплементарную матричной цепи, со сво-

бодным 3’-концом. Достраивание осуществляется присоединением к свободной гидроксильной группе 3’-конца затравки нового нуклеотида; 2.5.Синтез ДНК начинается с синтеза РНК. РНК-затравку для синтеза ДНК образует фермент ДНК-праймаза, спо-

собная начать синтез РНК по одноцепочечной ДНК-матрице без затравки. После того как цепь ДНК начала синтезироваться, РНК-затравка удаляется, а бреши застраиваются ДНК-полимеразой;

2.6.На комплементарной цепи ДНК синтезируется короткими фрагментами Оказаки, которые впоследствии сшиваются ДНК-лигазами в одну цепь ДНК.Процесс репликации ДНК бактерии продолжается до тех пор, пока не удвоится вся ДНК;

2.7.Репликация начинается в одной избранной области, называемой origin, на которой могут возникать одна или две репликативные вилки. Последовательность нуклеотидов на origin-участке способствует расплетанию двойной спирали ДНК и служит местом «посадки» на ДНК комплекса ферментов, участвующих в репликации; 2.8.Правильное распределение синтезированных нитей ДНК по дочерним клеткам достигается у бактерий за счет прикрепления ДНК к мембране;

–размножение бактерий бинарным делением приводит к росту числа бактериальных клеток в геометрической прогрессии;

3.Фазы размножения:

3.1.Лаг-фаза:

–начальная фаза, охватывающая промежуток времени между посевом бактерий и началом размножения. Ее продолжительность составляет в среднем 2-5 ч и зависит от состава питательной среды и возраста засеваемой культуры. Во время лаг-фазы бактерии адаптируются к условиям культивирования, идет синтез ферментов; 3.2.Экспоненциальная (логарифмическая) фаза:

–характеризуется постоянной максимальной скоростью деления клеток, которая зависит от вида бактерий. Период удвоения клеток называется временем генерации, которое варьирует от вида бактерий. Величина клеток и содержание белка в них остаются постоянными; 3.3.Стационарная фаза:

–наступает тогда, когда число клеток перестает увеличиваться. Т.к. скорость роста зависит от концентрации питательных в-в, то при уменьшении содержания последних в питательной среде уменьшается и скорость роста. Продолжительность составляет несколько часов и зависит от вида бактерий; 3.4.Фаза отмирания:

–наступает вследствие накопления кислых продуктов обмена или в результате автолиза под влиянием собственных ферментов. Продолжительность этой фазы колеблется от десятка часов до нескольких недель;

17.Способы получения энергии бактериями (дыхание, брожение). Методы культивирования анаэробов. 1.Окислительный метаболизм – дыхание:

–процесс получения энергии в реакциях окисления-восстановления, сопряженных с реакциями окислительного фосфорилирования, при котором донорами электронов могут быть органические и неорганические соединения, а акцептором – только неорганические соединения; 1.1.Механизм:

1.Акцептором электронов служит молекулярный кислород. В этом случае пируват полностью окисляется в цикле три-карбоновых кислот до СО2. Цикл трикарбоновых кислот выполняет ф-ю поставщика предшественников для биосин-тетических процессов и атомов водорода, который в форме восстановленного НАД переносится на молекулярный кислород через ряд переносчиков, обладающих мультиферментной системой – дыхательной цепью; 2.Дыхательная цепь у бактерий локализована в цитоплазматической мембране и во внутриклеточных мембранных структурах; 3.Переносчики, осуществляющие транспорт электронов на молекулярный кислород, относятся к четырем классам

дегидрогеназ, коферментами которых являются: НАД, флавопротеины, хиноны и цитохромы; 4.Электроны передвигаются от одного носителя к другому в направлении увеличивающегося окислительновосстановительного потенциала;

5.Конечным этапом переноса электронов (протонов) по дыхательной цепи служит восстановление цитохромов а+а3 (цитохромоксидазы). Цитохромоксидаза – конечная оксидаза, передающая электроны на кислород. В процессе

переноса электронов по цитохромам меняется валентность входящего в состав железопорфирированной группы железа. Завершается перенос электронов реакцией:

О2 + 4Fе2+ => 2О2– + 4Fе3+;

6.Образующиеся при окислении ФАД протоны связываются ионами О2– с образованием воды. Особая ориентация переносчиков в цитоплазматической мембране приводит к тому, что передача водорода происходит с внутренней поверхности мембраны на внешнюю, в результате чего создается градиент атомов водорода, проявляющийся в наличии мембранного потенциала. Энергия мембранного потенциала используется для синтеза АТФ;

2.Бродильный (ферментативный) метаболизм – брожение:

–ферментироваться могут углеводы, аминокислоты (за исключением ароматических), пурины, пиримидины, многоатомные спирты;

–не способны сбраживаться ароматические углеводороды, стероиды, каротиноиды, жирные кислоты. Эти в-ва разлагаются и окисляются только в кислородной среде, в анаэробных условиях они стабильны;

–продуктами брожения являются кислоты, газы, спирты; 2.1.Спиртовое брожение:

–встречается в основном у дрожжей. Конечными продуктами являются этанол и СО2;

–сбраживание глюкозы происходит по ФДФ-пути в анаэробных условиях. При доступе кислорода процесс брожения ослабевает, на смену ему приходит дыхание. Подавление спиртового брожения кислородом называется эффектом Пастера. Спиртовое брожение используется в пищевой промышленности: хлебопекарной, виноделии; 2.2.Молочнокислое брожение:

–подразделяется на два типа: гомоферментативное и гетероферментативное;

А)При гомоферментативном типе расщепление:

–проходит по ФДФ-пути. Водород от восстановленного НАД передается на пируват при помощи лактатдегидрогеназы, при этом образуется молочная кислота;

–происходит у стрептококков (S. pyogenes, E. faecalis, S. salivarius), у некоторых видов рода Lactobacillus: L. dulgaricus, L. Lactis;

Б)Гетероферментативным молочнокислым брожением:

–обладают бактерии, у которых отсутствует ряд ферментов ФДФ-пути;

–расщепление глюкозы происходит по ПФ-пути с образованием фосфоглицеринового альдегида, который превращается далее в пируват по ФДФ-пути;

–дополнительными продуктами этого типа брожения являются также этанол, уксусная кислота;

–встречается у представителей бактерий родов Lactobacillus и Bifidobacterium; 2.3.Муравьинокислое (смешанное) брожение:

–встречается у представителей семейств Enterobacteriaceae и Vibrionaceae;

–глюкоза расщепляется по ФДФ-пути, а глюконат – по КДФГ-пути;

–в зависимости от продуктов брожения, выделяющихся в анаэробных условиях, различают два процесса:

происходит расщепление пирувата с образованием ацетилкофермента А и муравьиной кислоты, которая, в свою очередь, может расщепляться на СО2 и молекулярный водород;

при другом процессе брожения образуется целый ряд кислот, однако главным продуктом брожения являются аце-

тоин и 2,3-бутандиол. При последующем восстановлении ацетоина образуется 2,3-бутандиол; 2.4.Маслянокислое брожение:

–масляная кислота, бутанол, ацетон, изопропанол и ряд других органических кислот, в частности уксусная, капроновая, валерьяновая, пальмитиновая, являются продуктами сбраживания углеводов сахаролитическими строгими анаэробами. Спектр этих кислот, определяемый при помощи газожидкостной хроматографии, используется как экспресс-метод при идентификации анаэробов;

3.Методы культивирования анаэробов: