- •Домен Бактерий.- вкл прокариот с типич призн бактерий:
- •3Я нруппа- маликуты. Бактерии, не имеющие клеточного строенния:
- •4 Группы:
- •Пространственная организация микробных сообществ
- •Роль микроорганизмов в природе
- •Лекция 19/03
- •Теплообмен и теплорегуляция
- •Суточные и сезонные биологические ритмы
- •2 Концепции:
4 Группы:
сапрофиты- извлекают пит вещ-ва из мертвого и разлагающегося орг материала. Секретируют ферменты в орг вещ-во, поэтому переваривание пищи идет вне организма, образующиеся растворимые продукты всасываются и ассимилируются внутри тела сапрофита. Выполняют роль редуцентов в трофических цепях.
Симбионты- клубньковые бактериии (Rhizobium) фиксируют азот и живут в клубеньках бобовых. Eisheriсhia coli- бактерия, обитающая в кишечнике человека, синтезирующая и поставляющая витамины групп В и К.
Паразиты- облигатные и факультативные, но в любом случае нуждаются в дополнительных ростовых вещ-х, тк сами их синтезировать не могут.
Миксотрофы- м/о со смешанным питанием, способные переходить от одного типа питания к другому. Например- Chlorilla vulgaris (зеленая водоросль)- растет на свету, способна к фотосинтезу, а в темноте питается гетеротрофно.
ОВ у м/о — метаболизм:
энергодающие реакции катоболизма- окисление в-в с получением энергии.
Анаболизм- синтез основных сложных в-в
амфиболизм- энергозависимые реакции, промежуточные, обеспечивающие перестройку одних в-в в другие.
М/о в соответствии с этими реакциями, а так же основными источниками энергии, углерода и донора электрона:
|
|
Источник С |
||
|
|
Автотрофы (исп СО2 и др орг соединения) |
Гетеротрофы (исп орг источники углерода) : галозойные- тв частицы пищи (простейшие), осмотрофные- растворенные вещ-ва (грибы, бактерии) |
|
Источник энергии |
Фототрофы- исп Е света |
Фотоавтолитотрофы (зеленые, пурпурные серные бактерии, цианобактерии) |
Фотоорганогетеротрофы (пурпурные и несерные бактерии) |
|
Хемотрофы- химич Е, получаемую при окислении в-в |
Хемолитоавтотрофы (нитрифицирующие и метаногенные бактерии) |
Хемоорганогетеротрофы (большинство м/о) |
|
|
|
|
Литотрофы- неогранич источник, в качестве окисляемого субстрата |
Органотрофы- органич вещ-во |
|
|
|
Источник донора электрона |
В зависимости от исп окислителя м/о делят на:
Аэробы- О2 в качестве окислителя
Анаэробы- исп иные окислители
Не смотря на то, что положение многих м/о в системе живого мира до конца не выяснено, характерно 2 черты:
высокая скорость роста и размножения (простое деление клетки)
отсутствие сложного полового процесса
М/о обитают во всех средах, где на них оказывают влияние такие факторы как:
излучение
солнечная активность
температура-
кислотность
водная активность
наличие молекулярного О2
питательных в-в
Температура: по мере повышения температуры до определенных пределов, скорость химических реакций возрастает → скарость роста м/о увеличивается. При высоких t инактивируются и клетка гибнет. При низких t нарушаются процессы фотосинтеза и рост прекращается. Температурный интервал, в котором возможен рост м/о в природе очень широк и составляет от отрицательных значений до 100 градусов. По отношению к температуре:
психрофиллы- псевдоманады, вибрионы, дрожжи, некоторые водоросли. Относительно быстро размножаются при t=0, оптимум их жизнедеятельности составляет +15 градусов и ниже, а мах бывает не выше +20, при комнатной t быстро погибают. У них особый состав мембран, с пониженной точкой замерзания.
Психротрофы (факультативные психрофиллы)- вызывают порчу замороженных продуктов, способны расти при t=0, но их температурный оптимум +20-30 град.
Мезофилы- развиваются в диапазоне умеренных температур, широко распространены в почве, воде умеренных и тропических широт и в организмах животных.
Термофилы- растут при t> 40-45 град. Облигатные термофилы имеют оптимум 65-70 град. И минимум 40-42. факультативные термофилы мах= 60-65, минимум >20, м/о с оптимумом >70 град- экстремальные термофилы.
Термофилов в зависимости от усл биологии делят на 3 подгруппы:
организмы, которые в своем распространении не связаны с субстратами, имеющие высокие температуры.
Организмы, связ в своем развитии с саморазогревающимися орг субстратами- сено, торф.
Организмы, развивающиеся в горячих источниках, метаногенные бактерии и археи.
Механизмы, определяющие уст м/о к повышению температуры до конца не выясненны. Но это мб:
белки термофилов, более уст к нагреванию, в сравнение с соответтвующими белками мезофилов
транспортные РНК термофилов обладают повышенной термостабильностью
некоторые термофилы образуют термостабильную и термолобильную формы фермента, различающиеся уст к повышенным температурам.
Гомеовязкостная адаптация, чем выше температура, тем длиннее цепи, входящих в липиды цитоплазматических мембран жирных кислот, меньше содержание ненасыщенных кислот. При снижении температуры увеличивается содержание ненасыщенных кислот. Изменения состава кислот в липидах мембран в соответствии с температурой и называется- гомеовязкостной адаптацией- она соответствует идее Александрова и Брока о конформационной гибости белков и др макромолекул. Идея: для нормального функционирования молекул белков и аминокислот дб не слишком жесткими и не слишком лобильными. Липиды дб не слишком жидкими и не слишком твердыми- принцип семистабильности макромолекул. Однако, такие конформационные изменения макромолекул температурно зависимы, поэтому их семистабильное состояние возможно лишь в определенных пределах. Значительное изменение температуры нанесет ущерб биохимической полноценности макромолекул, поэтому в природе поддерживается корреляция между конформационной гибкостью макромолекул и усредненной температурой среды.
Кислотность: По отношению к оптимальным для роста значениям рН м/о:
ацидофильные- 0-5,5 (грибы и водоросли)
нейтрофилы- 5,5-8- большинство простейших и бактерий)
алкалофильные 8,5-11,5 (цианобактерии)
Иногда м/о не растут при неблагоприятных значениях рН. Для каждого м/о уст-ся свой максимум, оптимум и минимум рН. Однако, все м/о, даже растущие при экстемальных значениях рН имеют механизмы, для поддержания внутриклеточной кислотности на уровне близком к нормальным физиологическим величинам, те значения рН внутри клетки достаточно постоянно. Все м/о по отношению к кислотности делятся на группы с узким и широким диапазаном значений рН. Тем не менее в любом образце (почвы, воздуха) вне зависимости от его кислотности выделяются все группы м/о резко различающиеся по отношению к кислотности. Тк в этом образце и в этих средах существуют микро и мезозоны. Различающиеся по значениям рН. Например: в почве с интенсивным выделением СО2 (на поверхности корней растений) будут отмечаться более низкие значения рН, чем в окружающей среде. А в кислой почве вблизи разлагающегося белка может создаваться щелочная среда. Сами м/о так же активно изменяют рН в микрозонах. Например: м/о, вызывающие брожение в зависимости от условий, образуют либо нейтральные соединения, либо кислоты.
Вид |
РН мин |
рН оптимальная |
РН мах |
Среда |
Acidobacter acidophilum |
2,8 |
3 |
4,3 |
Кислая |
Aspengillus sp. |
2-3 |
5-7 |
10-11 |
Нейтральная |
Bacillus pasterii |
9 |
10 |
11-12 |
Щелочная |
Вприроде м/о испытывают на себе влияние множества факторов, поэтому необходимо учитывать взаимодействие этих факторов.
ПОПУЛЯЦИИ И СООБЩЕСТВА МИКРООРГАНИЗМОВ.
Микробная система играет первостепенную роль в круговороте вещ-в и потоке Е. В БГЦ именно они определяют гомеостаз всего сообщества. В природе есть экосистемы, состоящие только из одних м/о — насыщенные солевые растворы, горячие источники. Однако нет экосистем, включающих только макроорганизмы, а значит вопрос организации и устойчивости биологических систем не может решаться без привлечения данных о структурно-функциональной организации микробных сообществ.
Экологические стратегии м/о
Сами микробоценозы хар-ся значительной стабильностью, те численность м/о, составляющие популяции разных видов, входящих в данный ценоз, поддерживается в определенных пределах. Внесенные в этот ценоз клетки посторонних м/о либо отмирают, либо через некоторое время их численность стабилизируется. Когда система молода и число факторов, определяющих ее структуру невелико, то в ней преобладет ограниченное кол-во организмов с r-стратегией, скорость размножения которых при избилии пищи высока. Популяции этих м/о не стабильны, выживают благодаря механизмам быстрого вегетативного роста. В результате их жизнедеятельности среда становится все более неоднородной, количество факторов, воздействующих на систему возрастает и зрелая система образована большим числом видов, численности популяций которых выравненны за счет того, что r-стратегов становится меньше, а число медленно растущих м/о с повышенной конкурентной способностью, k- стратегов- увеличивается. В неблагоприятных условиях появляются м/о, популяции которых находятся около нижнего предела численности, но способных резко увеличивать ее. Для этих м/о отличающихся устойчивостью к стрессовым ситуациям и перенесением экстремальных условий существования, характерна тенденция к совершенствованию механизмов, для переживания неблагоприятных условиях — l-стратегия.