16. Дыхание микробов, аэробы и анаэробы, получение энергии. Облигатные и факультат анаэробы. Причины чувствит-ти анаэробов к о2. Методы культив-я анаэробов.

Большинство прокариот получают энергию путём дегидрогениров-я. Аэробы – энергию для жизнедеят-ти получают в рез-те окислит/процессов с участием своб О₂. Анаэробы – получают энергию без доступа О₂, путём ускор расщепл-я питат в-в. Облигатные (строгие) анаэробы развив-ся без доступа О₂ (клостридии). Факультат (условные) анаэробы могут развиваться и в присутствии О₂ (киш/палочка, инфузории). Аэротолерантные бактерии – могут расти в присутствии О₂, но не использовать его в качестве источника энергии; энергию получают с помощью брожения. Микроаэрофилы – нужд-ся в О₂ для получ-я энергии, но лучше растут при ↑ СО₂ (капнофильные).

Аэробное дыхание – в р-ях окисления в-в конечным акцептором электронов служит молекулярный О₂, он переходит в ион О^2- и при взаимод-и с протонами образует воду.

Анаэробное дыхание – конечными акцепторами электронов выступают соед-я, содержащие связ О₂ (нитраты, нитриты, сульфаты, карбонаты, сера, железо).

Причины чувствит-ти анаэробов к молекул О₂ воздуха - при попадании О₂ на среду, в кот-й культив-ся облигатный анаэроб, наруш-ся дых/цепь анаэроба. При взаимод-и субстрата с О₂ водород соед-ся с О₂ и образ-ся Н₂О₂. У аэробов есть фермент каталаза, кот-я расщепляет Н₂О₂. У анаэробов этого фермента нет, что приводит к накоплению Н₂О₂, задержке роста клеток и их гибели.

Методы культив-я анаэробов:

• Стационарн способ – применяют чаще. Состав сред постоянный, манипуляций с ними не проводят.

• Способ глубинного культив-я – при промышл выращ-и бактер/биомассы. Используют спец котлы-реакторы, снабжены системами поддерж-я t, подачи питат в-в, перемешивания, подачи О₂. Создание аэробных условий по всей толще среды способ-ет протеканию энергопроцессов по аэробному пути, приводит к максим выходу биомассы.

• Метод проточных сред – промышленный. Бактер/культуру поддерж-ют в экспоненциальной фазе роста, что достигают постоянным внесением питат в-в и удал-ем определ числа бактер/клеток. Обеспеч-ся максим выход биологич-активных в-в (витамины, антибиотики).

17. Процессы брожения и гниения. Круговорот азота и бактерии, участвующие в нем. Виды брожения.

Метаболизм – совокуп-ть всех хим/превращ-й, происходящих в клетке. Объединяет 2 процесса: катаболизм (диссимиляция, расщепл-е субстратов для получ-я энергии) и анаболизм (ассимиляция, синтез высокомолек соед-й для образ-я клет/структур). При брожении энергия образ-ся путем субстратного фосфорилир-я (анаэробное разлож-е углеводов и образ-е АТФ). Брожение хар-но для факультат и облигатных анаэробов. Продукты расщепл-я органич субстрата одновременно и доноры, и акцепторы водорода. О₂ угнетает брожение, и оно у факультат анаэробов сменяется дыханием. Виды брожения:

• Спиртовое – превращ-е пирувата в СО₂ и этанол, применяют в пивоварении и виноделии.

• Молочнокислое гомоферментативное – образ-ся мол к-та, хар-но для Strept и лактобацилл.

• Гетероферментативное – образ-ся смесь разл продуктов (молоч, уксусная к-ты, СО₂, этанол).

• Муравьинокислое – брожение смеш типа, образ-ся муравьиная и др органич к-ты.

• Пропионовокислое – пируват (лактат) карбоксилир-ся до оксалоацетата, затем до пропионовой к-ты.

• Маслянокислое – хар-но для клостридий, образ-ся масл к-та, бутанол, ацетон, 2-пропанол.

• Гомоацетатное – образ-ся только ацетат (некот-е клостридии переносят водород только на СО₂).

Для синтеза азотсодерж соед-й (аминок-ты, пурины, пиримидины, витам) микробы используют доступные источники N. Аминогетеротрофы могут усваивать N только из органич соед-й. Аминоаутотрофы усваивают N в виде неорганич форм. Использ-е неорганич N возможно 2 путями: ассимиляция и диссимиляция. Ассимиляция – связыв-е минер N происходит в ходе азотфиксации (из воздуха – клостридии, клебсиеллы), ассимиляции аммиака (из аммония), нитратредукции (из нитрата). Диссимиляция - выдел-е газообразного N происходит в ходе нитрификации (нитрифицир бактерии окисляют соли аммония и нитриты до нитратов), нитратредукции (псевдомонады восстан-ют нитраты и нитриты с образ-ем N), аммонификации нитрата (киш бактерии выделяют аммиак). Использ-е органич N – минерализация органич соед-й происходит с выдел-ем аммиака (аммонификация). Использ-ся для идентиф-и (красный лакмус→синий). Усваивают белковый N бактерии с экзоферментами (протеазами). При выращ-и бактерий in vitro для источника N используют пептоны (неполн гидролиз белков).