25.Регуляція метаболізму у бактерій.

Метаболизм или обмен веществ или обменные процессы являются одним из главных свойств или функций любого живого организма и вход в один из основных свойств живой материи. Все вирусы, живые организмы, клетки и кончая высоко организованными органами являются открытыми системами – обменяются веществами ,энергией, информацией с окружающей средой. Метаболизм или обмен веществ –это 1000 реакций, протекающих в клетке ежесекундно: -пространственная регуляция метаболизма; -регуляция синтеза ферментов; -алостерическая регуляция. Вся совокупность реакций, протекающих в клетке делится на: -обменные процессы связанные с трансформацией энергии. Суть этих процессов в том, что живые организмы в ходе энергетических процессов трансформируют энергию внешних энергетических источников в источники конвектиров клетки и обеспечивает все виды работ которые выполняет клетка; - конструктивный обмен, или биосинтетические процессы или биосинтез. Его задача-синтез всех необходимых биополимеров( белки, нуклеиновые кислоты, липиды);-амфиболический обмен- является общим для энергетического и конструктивного обмена .

Для изучения метаболизма используют методы и деление:- биохимический,- метод определения активности ферментов, -образование промежуточных и конечных продуктов метаболизма (геномика- изучающая генотип состав и особенности экспрессии генов; протеомика- изучающая ферментативный состав и состав белков. Концептуальной основой изучения структуры бактерий это разработка Клевером «Концепция всех живых организмов». Микроорганизмы могут накапливать конечные продукты брожения( ацетон, изобутанол).

Энергетический обмен:

Рис.1

Клетка должна тратить энергию и совершать осмотическую работу и поддерживать постоянство внутриклеточной среды- гомеостаз. Активный транспорт-концентрация Глю внутри клетки больше чем в среде. Для подавляющего большинства часть энергии клетки тратится на поверхностный потенциал. Часть энергии превращается в энергетическую. Часть энергии может превращаться в световую энтропия. Выделяется тепловая энергия.

26. Кривaя роста бактерий. Особенности отдельных фаз, параметры роста

Рост – синхронное увеличение всех компонентов клетки. Рост микроорганизмов описывают два процесса: рост отдельных клеток и увеличение их количества в популяции. Кривая роста имеет S-образный характер для периодической культуры, развивается в замкнутом пространстве без добавления питательных веществ и выведение продуктов метаболизма. Рост бактерий включает определенные фазы:

1.Лаг-фаза - начинается с момента посева микроорганизмов в питательную среду. Это период адаптации, В клетках проходит синтез ферментов, репликация ДНК, РНК, происходит рост клеток.

2. Фаза ускоренной роста (експоненциальная фаза, лог-фаза) - характеризуется постоянной максимальной скоростью деления, Биомасса нарастает в биологической прогрессии.

3. Фаза линейного роста - отмечается меньшей активностью клеток, время генерации постепенно удлиняется, что обусловлено поглощением питательных веществ и накоплением продуктов метаболизма.

4.Стационарная - характеризуется равновесием между количеством клеток в состоянии покоя, отмерших клеток и клеток, кот образуются. Клетки отличаются несбалансированным ростом, снижением интенсивности обменных процессов, но более высокой устойчивостью к физическим и химическим воздействиям. Количество жизнеспособных клеток, находящихся в популяции в этой фазе, обозначают как максимальную концентрацию.

5. Фаза отмирания. Основные признаки - снижение количества живых клеток и рост гетерогенности популяции.

6. Фаза выживания - характеризуется наличием отдельных клеток, сохранившиеся в течение определенного времени, жизнеспособных в условиях гибели большинства клеток популяции.

Бактериальную популяцию можно культивировать, если долгое время поддерживать ее в состоянии экспоненциального роста путем использования системы непрерывного культивирования. Для этого культиватор присоединяют к резервуару со стерильным средой. Постоянный объем жидкости в культиваторе поддерживается за счет удаления ее избытка. Аппараты для непрерывного культивирования работают по принципу хемостата или турбидостата. Рост бактерий в хемостате регулируется концентрацией субстрата, а в турбидостате- густотой популяции.

Развитие культур микроорганизмов характеризуют количественные показатели (параметры роста):

1) величина микробной популяции - количество клеток (или масса) в определенном объеме культуральной жидкости,

2) валовая скорость роста - увеличение количества биомассы в единицу времени - V = dx / dt, мг/ч,

3) удельная скорость роста - отношение валовой скорости роста к исходной биомассы-μ = dx / dt * X, ч-1,

4) количество биомассы в любой период роста - Х = Х0 • еμ (t-t0 ) Количество биомассы, кот накапливается в стационарной фазе, называют урожаем,

5) время генерации - время удвоения числа клеток;

6) скорость размножения - количество делений в единицу времени - v = n/(t-t0), ч-1,

7) экономический коэффициент - отношение прироста биомассы к количеству затраченного субстрата (выход биомассы с единицы субстрата) - Y =Х/S,