Химический состав бактериальной клетки

Семестр 2. Лекция 1.Физиология микроорганизмов, особенности метаболизма микробов, химический состав бактериальной клетки

Физиология бактерий включает метаболизм бактерий, т. е. питание, получение энергии, рост и размножение бактерий, а также их взаимодействие с окружающей средой. Метаболизм бактерий лежит в основе изучения и разработки методов их культивирования, получения чистых культур и идентификации. Выяснение физиологии патогенных и условно-патогенных бактерий важно для изучения патогенеза вызываемых ими инфекционных болезней, постановки микробиологического диагноза, лечения и профилактики инфекционных заболеваний, регуляции взаимоотношения человека с окружающей средой. В процессе обмена веществ у бактерий происходит усвоенте питательных веществ и использование их для синтеза клеточных структут. Все процессы синтеза и распада питательных веществ происходят у бактерий с участием ферментов (ускорителей химических реакций).

Важнейшими химическими элементами клеточных структур бактериальной клетки органогены: водород, кислород, углерод, азот. Бактериальная клетка на 80% состоит из воды на 20% из сухого остатка. Вода находится в клетке в свободном состоянии и в связанном с химическими элементами. Наибольшее количество воды содержат капсульные бактерии, наименьшее — споры. Вода выполняет механическую роль обеспечении тургора, учавствует в гидролитических реакциях. Удаление воды из клетки путем высушивания приводит к приостановке процессов метаболизма, прекращению размножению, для многих микроорганизмов губительно. В то же время особый способ высушивания микроорганизмов в вакууме из замороженного состояния (лиофилизация) обеспечивает сохранение жизнеспособности большинства микроорганизмов. Лиофилизация используется для приготовления проб, пригодных для длительного хранения.

Сухой остаток бактериальных клеток:

1. Белки (до 80%) - являются строительным материалом бактерий и входят в состав клеточной стенки, цитоплазмы, нуклеиновых кислот, ферментов. Некоторые бактериальные белки являются антигенами и токсинами бактерий.

2. Нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. ДНК содержится в нуклеотиде и обеспечивает генетическую информацию. РНК содержится в рибосомах и обеспечивает синтез белка.

3. Углеводы (до 15%) - являются источником энергии и строительным материалом. Углеводы представлены в бактериальной клетке в виде моно-, ди-, олигосахаридов и полисахаридов, а также входят в состав комплексных соединений с белками, липидами и другими соединениями. Полисахариды входят в состав некоторых капсул, клеточной стенки; крахмал и гликоген являются запасными питательными веществами. Некоторые полисахариды принимают участие в формировании антигенов.

4. Жиры (липиды) — являются запасными питательными веществами, источником энергии, строительным материалом. Липиды входят в состав ЦПМ, клеточной стенки грамотрицательных бактерий, а также входят в состав эндотоксина грамотрицательных бактерий, в составе липополисахаридов формируют антигены. У некоторых бактерий в клеточной стенке находятся жировосковые вещества (возбудитель туберкулеза).

5. Минеральные вещества — макроэлементы: калий, натрий, магний, железо — учавствуют в процессах обмена. Ионы калия и магния необходимы для активации рибосом. Кальций является составной частью клеточной стенки грамположительных бактерий. Азот входит в состав белков, нуклеотидов. Сера входит в состав в сульфгидрильных групп в структуру ферментов. Фосфор в виде фосфатов представлен в нуклеиновых кислотах, АТФ. Микроэлементы: марганец, кобальт, медь и другие — участвуют в синтезе ферментов.

Лекция 2. Физиология микроорганизмов: питание бактерий, транспорт питательных веществ.

Классификация бактерий по типу питания. Основной целью метаболизма бактерий является рост, т. е. координированное увеличение всех компонентов клетки. Поскольку основными компонентами бактериальной клетки являются органические соединения, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды, остов которых построен из атомов углерода, то для роста бактерий требуется постоянный приток атомов углерода. В зависимости от источника усвояемого углерода бактерии подразделяют на:

1. Аутотрофы, которые используют для построения своих клеток неорганических углерод в виде CO₂

2. Гетеротрофы, которые используют органический углерод.

Легкоусвояемыми источниками органического углерода являются глюкоза, многоатомные спирты, аминокислоты, липиды.

По способности усваивать азот микроорганизмы делятся на две группы:

1. Аминоавтотрофы — используют для синтеза белка азот воздуха или аммонийных солей (клубеньковые бактерии).

2. Аминогетеротрофы — получают азот из органических соединений.

В настоящее время для характеристики типа питания введена новая терминология:

1. Органотрофы (гетеротрофы) — бактерии, усваивающие азот и углерод из органических соединений. К ним относятся большинство бактерий.

2. Литотрофы (аутотрофы) — бактерии, усваивающие азот и углерод из неорганических соединений.

Среди органотрофов различают сапрофитов и паразитов. Сапрофиты питаются мертвым органическим материалом и независимы от других организмов. Паразиты получают органические соединения из живых клеток растений, животных, человека. Среди паразитов различают облигатные и факультативные. Облигатные паразиты полностью лишены возможности жить вне клеток макроорганизма. К ним относятся риккетсии, хламидии, микоплазм, а также вирусы, размножающиеся только внутри клеток макроорганизма. Факультативные паразиты могут жить и без хозяина и размножаться, так же как и сапрофиты, на питательных средах вне организма.

Транспорт питательных веществ. Питание бактерий осуществляется через всю поверхность клеточной стенки бактерий. Питательные вещества поступают в бактериальную клетку только в растворенном виде (молекулы). Транспорт питательных веществ внутрь бактериальной клетки осуществляется тремя способами:

1. Путем простой диффузии — за счет разности концентраций.

2. Путем облегченной диффузии — с помощью молекул-переносчиков (пермеаз) без затрат энергии.

3. Путем активной транспортировки питательных веществ — с помощью молекул-переносчиков с затратой энергии.

Вывод веществ из микробной клетки осуществляется в виде пассивной диффузии или в процессе облегченной диффузии.

Дата добавления: 2013-12-13