Г). Элективные (избирательные) среды

Предназначены для культивирования определенных групп микроорганизмов, обеспечивающие преимущественное развитие одного вида или группы родственных микроорганизмов и менее пригодные или совсем не пригодные для развития других. Их применяют главным образом для выделения микроорганизмов из мест их естественного обитания и получения накопительных культур. Элективные среды чрезвычайно разнообразны по своему составу. По консистенции среды данного типа могут быть плотными и жидкими. Жидкие среды называются средами обогащения или накопления, их применяют, когда ставят цель увеличить количество искомого микроорганизма смешанной популяции. Среды стерилизуют автоклавированием текучим паром или в автоклаве под давлением при 1 атм 12-30 мин. Молочно-солевой агар предназначен для избирательного культивирования стафилококков. Среда Шустовой предназначена для выделения сальмонелл Среды Раппопорта и Мюллера предназначены для культивирования сальмонелл. Среда Кауфмана – это среда обогащения для сальмонелл Казеиново - угольный агар (КУА) с пенициллином используют для культивирования бордетелл. Д). Дифференциально - диагностические среды. Предназначены для выявления ферментов у микроорганизмов. В состав этих сред входит основная питательная среда, обеспечивающая рост изучаемого микроорганизма, субстрат для обнаружения фермента и индикатор, по изменению цвета которого судят о сдвиге pH среды в результате расщепления субстрата. Среды Гисса используют для изучения ферментативных свойств выделенных культур микроорганизмов. К 100мл дист. Воды добавляют 1% пептона, 0,5 г NaCI. Компоненты растворяют, фильтруют, устанавливают pH,добавляют один из углеводов субстратов, агар-агар, а затем индикатора Андрэдэ. Готовую среду разливают по 3мл в пробирки, стерилизуют текучим паром 3 дня по 30 мин. Среда Энда содержит лактозу в качестве субстрата и предназначена для дифференцировки бактерий, различающихся по способности расщеплять глюкозу. Среда Левина, по целевому назначению аналогична среде Эндо, но содержит другой индикатор. Агар Плоскирева предназначен для выделения сальмонелл, содержит лактозу в качестве субстрата и компоненты, подавляющие рост сопутствующей микрофлоры.                     4. Культивирование грибов. Лучший рост грибов отмечен на средах с содержанием углеводов 1…4%. При первичной изоляции для подавления роста различных сопутствующих бактерий в питательные среды часто добавляют различные антибиотики. Агар Сабуро применяют для культивирования возбудителей дерматомикозов и кандидамикоза. Агар Чапека используют для культивирования грибов многих видов. Сусло-агар предназначен для культивирования возбудителей дерматомикозов и кандидомикоза. Агар Литмана пригоден для культивирования дерматофитов. Среда Ван-Итерсона предназначена для авыделения из кормов токсичных грибов, вызывающих стахиботриотоксикоз, дендродохитоксикоз и др. Среда Билай предназначена для получения макроконидий грибов. Культивирование на волосах по Ванбрейзегему применяют при выделении дерматофитов. Здоровые стерильные волосы прикрепляют коллодием к стеклянной трубочке. На середину волос наносят культуру гриба. Трубочку помещают в цилиндр, на дно которого для влажности наливают небольшое количество воды. Культивируют при 25⁰С 5-10 дней и более. Для выделения возбудителей гистоплазмоза, эпизоотического лимфангита применяют кровяной агар.

25) Общая характеристика брожений. Определение понятия «брожение». Брожение как энергетический процесс. Сбраживаемые и несбраживаемые соединения. Продукты брожений, виды брожений.

Броже́ние (тж. сбра́живание, фермента́ция) — «это такой метаболический процесс, при котором регенерируется АТФ, а продукты расщепления органического субстрата могут служить одновременно и донорами, и акцепторами водорода»^[1]. Брожение — это анаэробный (происходящий без участия кислорода) метаболический распад молекул питательных веществ, например глюкозы. По выражению Луи Пастера, «брожение — это жизнь без кислорода». Большинство типов брожения осуществляют микроорганизмы — облигатные или факультативные анаэробы.

Брожение не высвобождает всю имеющуюся в молекуле энергию, поэтому промежуточные продукты брожения могут использоваться в ходе клеточного дыхания.

• Термин брожение также используется в более широком смысле, для обозначения бурного роста микроорганизмов в соответствующей среде. При использовании в этом смысле не делается различия между аэробным и анаэробным метаболизмом.

Брожение часто используется для приготовления или сохранения пищи. Говоря о брожении, обычно имеют в виду брожение сахара (превращение его в спирт) с использованием дрожжей, но, к примеру, при производстве йогурта используются другие виды брожения.

Использование брожения человеком обычно предполагает применение определенных видов и штаммов микроорганизмов. Вина иногда улучшают с использованием процесса

• Спиртовое брожение ^[2](осуществляется дрожжами и некоторыми видами бактерий), в ходе него пируват расщепляется на этанол и диоксид углерода. Из одной молекулы глюкозы в результате получается две молекулы питьевого спирта (этанола) и две молекулы углекислого газа. Этот вид брожения очень важен в производстве хлеба, пивоварении, виноделии и винокурении^[3]. Если в закваске высока концентрация пектина, может также производиться небольшое количество метанола. Обычно используется только один из продуктов; в производстве хлеба алкоголь улетучивается при выпечке, а в производстве алкоголя диоксид углерода обычно уходит в атмосферу, хотя в последнее время его стараются утилизировать.

• Молочнокислое брожение, в ходе которого пируват восстанавливается до молочной кислоты, осуществляют молочнокислые бактерии и другие организмы. При сбраживании молока молочнокислые бактерии преобразуют лактозу в молочную кислоту, превращая молоко в кисломолочные продукты (йогурт, простокваша и др.); молочная кислота придаёт этим продуктам кисловатый вкус.

Молочнокислое брожение происходит также в мышцах животных, когда потребность в энергии выше, чем обеспечиваемая дыханием, и кровь не успевает доставлять кислород.

Обжигающие ощущения в мышцах во время тяжелых физических упражнений соотносятся с получением молочной кислоты и сдвигом к анаэробному гликолизу, поскольку кислород преобразуется в диоксид углерода аэробным гликолизом быстрее, чем организм восполняет запас кислорода; а болезненность в мышцах после физических упражнений вызвана микротравмами мышечных волокон. Организм переходит к этому менее эффективному, но более скоростному методу производства АТФ в условиях недостатка кислорода. Затем печень избавляется от излишнего лактата, преобразуя его обратно в важное промежуточное звено гликолиза — пируват.

Считается, что анаэробный гликолиз был первым источником энергии для общих предков всех живых организмов до того, как концентрация кислорода в атмосфере стала достаточно высокой, и поэтому эта форма генерации энергии в клетках — более древняя. За очень редкими исключениями она существует и у всех ныне живущих клеток.

• Уксуснокислое брожение осуществляют многие бактерии. Уксус (уксусная кислота) — прямой результат бактериальной ферментации. При мариновании продуктов уксусная кислота предохраняет пищу от болезнетворных и вызывающих гниение бактерий.

• Маслянокислое брожение приводит к образованию масляной кислоты; его возбудителями являются некоторые анаэробные бактерии рода Клостридиум.

Большинство природных соединений, состоящих из углерода, водорода, кислорода и (или) азота, поддается сбраживанию в анаэробных усло виях. Предпосылкой для этого является возможность частичного окис­ления субстрата в результате внутримолекулярного расщепления, со провождающегося выделением энергии (экзергоническая реакция). Сбра живаются, например, полисахариды, гексозы, пентозы, тетрозы, много­атомные спирты, органические кислоты (в том числе сахарные кислоты, глюконат, малат, тартрат и т.д.), аминокислоты (за исключением аро матических, лишь условно поддающихся сбраживанию), пурины и пиримидины.

Наряду с соединениями, которые сбраживаются в анаэробных усло виях, есть вещества, неспособные сбраживаться. Таковы насыщенные алифатические и ароматические углеводороды, стероиды, каротиноиды, терпены, порфирины. В аэробных условиях все эти вещества поддаются расщеплению и полностью окисляются, но в анаэробных условиях они очень стабильны. Стабильность их может быть обусловлена двумя при чинами. Во-первых, большинство названных соединений содержит толь ко атомы углерода и водорода; при внутримолекулярном расщеплении таких веществ энергия не выделяется. Во-вторых, насыщенные углеводо роды и полиизопреноиды могут окисляться только в присутствии моле- кулярного кислорода; первичное воздействие на них катализируется в этом случае оксигеназой. Высокая стабильность углеводородов в анаэробных условиях подтверждается в каждом лабораторном опыте. По-видимому, именно благодаря этой стабильности углеводороды так долго сохраняются в нефтяных месторождениях. Очевидно, в эпоху образования нефти микроорганизмы не обладали способностью сбра­живать парафины. Не приобрели они ее и по сей день.

26) Гомоферментативное молочнокислое брожение. Биохимия процесса. Характеристика гомоферментативных молочнокислых бактерий, распространение и роль в природе, использование в пищевой промышленности.

Смотри № 25

27) Спиртовое брожение. Образование этанола дрожжами. Отношение дрожжей к О₂. «Эффект Пастера». Характеристика дрожжей, промышленное использование. Образование этанола бактериями.

Смотри № 25

28) Пропионовокислое брожение. Характеристика пропионовокислых бактерий, распространение в природе. Практическое использование.

В пропионовокислом брожении мы имеем дело с карбоксилированием пирувата , приводящим к возникновению нового акцептора водорода - ЩУК (см. " Гетеротрофная ассимиляция углекислоты "). Восстановление пировиноградной кислоты в пропионовую у пропионовокислых бактерий протекает следующим образом). Пировиноградная кислота карбоксилируется в реакции, катализируемой биотинзависимым ферментом, у которого биотин выполняет функцию переносчика СО2. Донором СО2-группы служит метилмалонил-КоA . В результате реакции транс-карбоксилирования образуются ЩУК и пропионил-КоA

29) Маслянокислое брожение. Двухфазность брожения. Характеристика бактерий рода Clostridium. Сахаролитические, протеолитические, пуринолитическиеклостридии. Распространение и значение клостридиев в природе. Практическое использование.

№ 25

30) Бактериальный фотосинтез. Оксигенные и аноксигенныефототрофные бактерии. Пигменты аноксигенных фототрофных бактерий. Механизм аноксигенного фотосинтеза. Фотосинтетический аппарат. Характеристика аноксигенныхфототрофных бактерий, их распространение и роль в природе.

Способность использовать свет как источник энергии необходимой для роста, присуща 2 группам бактерий, принципиально отличающихся др. от др.:

1. пурпурные зеленые бактерии (порядок Rhodosprillales)- не в состоянии использовать в качестве донора Н⁺воду, им требуется донор с более высокой степенью окисления H₂S, H₂ и орган-ие вещ-а, следовательно фотосинтез протекает без выделения О₂. Это аноксигенный Ф.

2. цианобактерии используют в качестве донора Н+воду, и выделяется кислород. Это оксигенный Ф., как у высших растений. Однако по строению кл. это тип прокариот.

У пурпурных бактерий есть РБФК, следовательно фоксируют СО2 к цикле Кальвина.

Пурпурные бактерии. Их фотосин-ий аппарат находится на внутренних мембранах, образуется из впячиваний плазматической мембраны. Имеет хлорофилл А – типичный пигмент.

Пурпурные серные бактерии (Chromatiaceae) отличаются по внутриклеточным включениям серы в виде сильно преломляющих свет шариков. Имеют газовые вакуоли. Особенность – во время окисления сероводорода откладывают серу как промежуточный продукт.

Пурпурные несерные (Rhodospirillaceae) сероводород подавляет рост этих бактерий, некоторые предельно устойчивы к сероводороду и даже используют его, но не откладывают серу.

Зеленые бактерии. Харак-о наличие хлоросом – органеллы, содержащие пигмент и прилегающие к плазматической мембране. Бактериальный хлорофилл с,d,e и немного хлорофилла а. Нет РБФК, следовательно не могут фиксировать СО2 в цикле Кальвина.

Пигменты.

Благодаря фотосинтетическим пигментам фототрофные бактерии имеют зеленую, сине-зеленую, красную, коричневую окраску. Цвет зависит от природы и соотношения пигментов. Различают спектры поглощения пигментов: хлорофиллы – максимально поглощают в синей области (менее 450 нм); фикобилипротеиды – примерно 600 нм.

Хлорофиллы отличаются др.отдр.наличием двойной связи и заместитемями в порфир. Скелете, следовательно различные максимумы поглощения.

Каратиноиды – дополнительные пигменты. Различают 2 функции: как светособирающий комплекс и передача энергии хлорофиллу, а так же защитная функция (предохраняет хлорофилл от фотоокисления).

Фотосинтетические пигменты у пурпурных бактерий связаны с внутренними мамбранами – визикулярными и трубчатыми выростами плазматической мембраны, которые сохраняют с ней связь, но проникают в толщу цитоплазмы. В клетках зеленых бактерий пигменты связаны с различными структурами: светособирающие пигменты – с хлоросомами, а Реакционный центр - с мембраной.

Метаболизм: а) фиксация СО2 в рибулобифосфатном цикле. В отличие от растений пурпур. и зел бактерии используют не НАДФ Н2, а НАД Н.

Б) доноры водорода: водород молекулярный, сероводород, сера, органические кислоты, спирты, сахара, аром соединения.

* очень медленный процесс анаэробного процесса. След-но, зарастание, т.к.процессы накопления идут быстрее. За счет анаэробных процессов в воду поступают восстанов-е соед-я. Фототрофные бактерии – компонент природного фильтра. Они распологаются между анаэроб и аэробными зонами. Спектр поглощения смещен в длинноволновую сторону.

Оксигенный Ф. Первичные процессы Ф протекают в телакоидах – плоских замкнутых мембранных пузырьках, содержащихся в Кл.цианобактерий и в хлоропластах высших растений. Телакоидная мембрана содержит в себе пигментные молек-ы (хлорофилл а ,b, и каратиноиды), переносчики электронов и ферменты.

Пигменты антенн улавливают свет , переходит на Реакционный центр там происходят первичные реакции Ф. При оксаген Ф работают 2 фотосистемы.

31) Аэробное дыхание прокариот. Группы аэробных хемооргантрофных бактерий (метанотрофы и метилотрофы, уксуснокислые, аммонифицирующие и целлюлозоразрушающие бактерии).

Дыхание – это окислительно-восстановительный процесс, реализующийся с образованием АТФ. Энергия, высвобождаемая при окислении, аккумулируется в форме АТФ.

Многие прокариоты получают энергию в процессе дыхания. Они окисляют восстановленные вещества с относительно низким окислительно-восстановительным потенциалом, возникающие в реакциях промежуточного метаболизма или являющиеся исходными субстратами (НАД∙Н₂, сукцинат, лактат, NH₃, H₂S и др.).

Окислительно-восстановительные реакции представляют собой перенос электронов от окисляемого вещества (это донор электронов) к окислителю (это акцептор электронов). При дыхании молекулы одних веществ окисляются, молекулы других веществ восстанавливаются. Т.е. окислительно-восстановительные процессы межмолекулярны.

В качестве донора электронов прокариоты могут использовать органические вещества (органотрофы) или неорганические вещества (литотрофы).

Акцептором электронов может быть О₂. В этом случае процесс называется аэробным дыханием. Аэробное дыхание характерно для многих прокариот, т.к. 1. это эффективный способ получения энергии; 2. кислород повсеместно распространен. Вследствие этих преимуществ более 90 % органического вещества минерализуется микроорганизмами с участием О₂. Также аэробное дыхание характерно для грибов, животных, в т.ч. человека, для высших растений.

Если акцептором электронов является не О₂, а «связанный кислород» в форме нитратов, сульфатов, СО₂, или такие неорганические соединения как S, Fe²⁺, или некоторые органические соединения, то такой тип дыхания называется анаэробным. Анаэробное дыхание характерно только для прокариот.