Дайте определение клеточного эндогенного и экзогенного, роль покоев

Схема метаболических превращений клеток микроорганизмов

Метаболизм микробной клетки определяется суммой всех реакций распада поступающих веществ (катаболизм) и синтеза структурных компонентов клетки и метаболитов (анаболизм) катализируемых ферментами клетки. Метаболизм микроорганизмов имеет ряд особенностей: 1)Микроорганизмы используют большое количество разнообразных источников углерода и энергии; 2)Метаболизм микроорганизмов характеризуется высокой эффективностью; 3)Главные внутриклеточные функции у микробов контролируются ферментами; 4)Микроорганизмы способны выделять во внешнюю среду как клеточные, так и промежуточные продукты обмена; 5)Микробная клетка нуждается в источниках внешней энергии для поддержания процессов метаболизма; 6)В зависимости от используемых источников энергии и углерода, конечных продуктов у микроорганизмов выделяют 4 типа метаболизма – бродильный, дыхательный, метаногенный и фототрофный.

Общая схема процессов катаболизма включает три стадии: 1)Расщепление макромолекул под действием гидролитических ферментов на простые субъединиц (аминокислоты, моносахара, жирные кислоты,глицерин);2)Распад простых субъединиц до ПВК, сопровождающийся образованием насыщенных энергией (макроэргических) соединений;3)Окисление или восстановление ПВК с образованием продуктов метаболизма, сопровождающееся накоплением большого количества энергии.

Анаболические процессы включают биосинтез микробной клеткой полисахаридов, белков, нуклеотидов и нуклеиновых кислот, липидов.

Для биосинтеза полимеров клетки необходимо получение субъединиц макромолекул в результате катаболических процессов; накопление макроэргических соединений и активирование субъединиц полимеров за счет энергии макроэргических связей; образование специфических макромолекул путем полимеризации активированных субъединиц.

Для построения макромолекул необходимы субъединицы с числом атомов углерода от 1 до 6.

Исходя из этого клеточный метаболизм может быть поделен на 3 стадии:

1) окислительные реакции, направленные на расщепление субстрата и ведущие к образованию промежуточных продуктов (ацетил-СоА, ПВК, α-кетогоутаровой кислоты), восстановленных кофакторов (НАДН2промежуточных продуктов (ацетил-СоА, ПВК, α-кетогоутаровой кислоты), восстановленных кофакторов (НАДН2, ФАДН2) и АТФ;

2) реакции регенерации (реокисления) кофакторов;

3) биосинтетические реакции образования макромолекул, протекающие счет энергии АТФ.

46. Каковы следствия возможных вариантов балансовых отношений анаболических и катаболических процессов в клетке?

Микробная популяция - совокупность генетически детерминированных клеток одного вида, локализованных во времени и пространстве, образующих сложную саморегулирующуюся и саморазвивающуюся систему. На каждой стадии роста реализуется своя генетическая программа, поэтому говорят об онтогенезе микробной популяции. При этом каждой генетической программе соответствует свой тип метаболизма. Генетическая программа направлена на поддержание гомеостаза микробной популяции. В ответ на стрессовые факторы реализуется программа антистрессовой защиты.

Клетка - каталитическая единица микробной популяции, характеризующаяся определенным балансом анаболизма и катаболизма. Варианты клеточного метаболизма:

1) клеточное деление, активный метаболизм (при условиях способствующих росту);

2) остановка деления (при стрессовых воздействиях);

3) пролиферативный покой; эндотрофный обмен, вторичные синтезы (клеточный ответ на стрессоры);

4) автолиз;

5) анабиоз, цитодифференцировка, образование покоящихся форм (при условиях, способствующих спорообразованию).

Состояния активного метаболизма, анабиоза и автолиза регулируются на клеточном и межклеточном уровнях.

!Знание механизмов этой регуляции используется для направленной интенсификации биотехнологических процессов!

Автолиз является следствием дисбаланса ферментных систем в сторону гидролитической активности, т. е. дисбаланса в сторону катаболизма.

47. В чем отличие автолитических процессов от автолиза клеток? Дайте определение автолиза. Роль автолиза в биотехнологическом процессе

Отличие автолитических процессов от автолиза:

Автолитические процессы это такие процессы в клетке, которые приводят к автолизу, т.е. составляющие автолиза (запуск автолиза, метаболические пути, которые участвуют в автолизе, ферменты, регуляция). А автолиз это непосредственно сам процесс саморастворения.

Авто́лиз, ауто́лиз, самоперева́ривание — саморастворение живых клеток и тканей под действием их собственных гидролитических ферментов, разрушающих структурные молекулы. Происходит в организме при некоторых физиологических процессах (например, метаморфоз, автотомия и др.), в очагах омертвения, а также после смерти. Автолиз микроорганизмов происходит при старении микробной культуры или повреждении клеток различными агентами.

Роль автолиза в биотехнологическом процессе:

1) В виноделии. При выработке игристых вин проводится долговременная выдержка на осадке, состоящем из отмерших после завершения брожения дрожжевых клеток. За это время происходит частичный автолиз дрожжей, приводящий к попаданию его продуктов в вино, что способствует обогащению букета вина. Результатом автолиза являются характерные тона в вине.

2)Созревание (выдержка) мяса. Авто́лиз мяса — процесс самопроизвольного изменения химического состава, структуры и свойств мясного сырья после убоя животного под воздействием собственных ферментов мяса. После прекращения жизни животного, в связи с прекращением поступления кислорода, отсутствием окислительных превращений и кровообращения, торможением синтеза и выработки энергии, накопления в тканях конечных продуктов обмена и нарушения осмотического давления клеток, в мясе имеет место самораспад прижизненных систем и самопроизвольное развитие ферментативных процессов за счет длительно сохраняющих свою каталитическую активность ферментов. В результате их развития происходит распад тканевых компонентов, изменяются качественные характеристики мяса (механическая прочность, уровень водосвязывающей способности, вкус, цвет, аромат) и его устойчивость к микробиологическим процессам. В основе автолитических превращений мяса лежат изменения углеводной системы, системы ресинтеза АТФ и состояния миофибриллярных белков, входящих в систему сокращения.

48. Каковы причины автолиза? Назовите основные типы (и примеры) индукторов автолиза

Причины автолиза

1) Причиной автолиза является дисбаланс клеточного метаболизма с преобладанием действия собственных внутриклеточных деполимераз, разрушающих материал клеточной стенки микроорганизмов или цитоплазматическую мембрану.

2) Общей причиной автолиза для микроорганизмов любого таксона является исчерпание источников питания и энергии.

3) Наиболее частыми причинами автолиза являются необратимые изменения в структуре мембран и нарушение энергодающих процессов.

4) Автолиз происходит также в ответ на действие антибиотиков и других повреждающих факторов.

5) При старении микробной культуры, повреждении клеток биологическими, физическими и химическими агентами.

Автолиз: 1) это необратимый процесс;2) следствие дисбаланса ферментных систем в сторону гидролитической активности;3) начинается с разрушения клеточной оболочки.

Развитие автолиза: 1) экзо-тип автолиза: разрушение клеток приводит к образованию автопластов;2) эндо-тип: начинается с разрушения клеточных мембран, что приводит к гибели и разрушению клеток.

Различают естественный и индуцированный автолиз.Естественный зависит от возраста культуры, вызывается ослаблением метаболизма, недостатком питания, накоплением метаболитов.Индуцированный вызывается человеком с помощью индукторов.

Индукция автолиза происходит при:

1) экстремальном изменении физиологических условий, необходимых для роста и развития клеток;2) исчерпании источников углерода;3) накоплении токсических метаболитов.

Физические факторы: 1) температурный режим (замораживание-оттаивание, экстремальные температуры): изменение структуры мембран, снижение интенсивности метаболизма;2) осмотическое давление (его попеременное повышение-понижение): нарушение структуры мембран;3) иррадиация (рентгеновское или УФ излучение): глубокое нарушение структуры мембран, биополимеров и др.;4) механическая дезинтеграция.

Химические индукторы:1) степень и режим аэрации;2) ионная сила, pH, ионы металлов;3) частичное либо полное лишение источников питания и энергии;

4) мембранотропные соединения.

Биологические индукторы: 1) антибиотики;

2) соединения, нарушающие структуру оболочки (лизоцим, трипсин, гидрофобные аминокислоты);3) продукты обмена, токсичные для клетки;4) аутоиндукторы автолиза.

49. Как определяют интенсивность и глубину автолиза?

50. Где в клетке про- и эукариот локализованы собственно автолизины и ферменты автолити.комплекста?

51. Каковы функции автолизинов в физ.процессах при развитии микробных культур?

53.Каковы биохимические изменения в клетках стационарной фазы роста микробной культуры?

Изменения в физическом и химическом составе среды приводят к переходу культуры в стационарную фазу, в которой увеличения количества клеток не происходит, но клетки еще нуждаются в источниках энергии для поддержания своей жизнедеятельности. Переход из экспоненциальной фазы в стационарную включает период несбалансированного роста, когда разные клеточные компоненты синтезируются с разными скоростями. Поэтому в стационарной фазе химический состав клеток отличается от их состава в экспоненциальной фазе. Клетки меньше по размеру и менее чувствительны к физическим и химическим воздействиям. В стационарной фазе количество биомассы остается постоянным. В этой фазе сама биомасса микроорганизмов и про­дукты их биосинтеза обладают наибольшей биотехнологической цен­ностью. В этой стадии наряду с типичными клетками встречаются дегенеративные и инволюционные формы. Эти изменения обусловлены ограничением количества питательного субстрата, большой концентрацией клеток и накоплением токсических продуктов обмена.

Дата добавления: 2015-05-07