Лабораторная работа №6 биология бактерий р.Clostridium как важнейшего продуцента биотехнологии

1. Понятие о маслянокислом брожении

Под термином маслянокислое брожение понимается анаэробный процесс превращения различных органических соединений в масляную кислоту. Такой тип брожения характерен для бактерий рода Clostridium. Однако многие представители этого рода помимо масляной кислоты образуют такие дополнительные продукты как: уксусная кислота, этанол, бутиловый и изопропиловый спирты, ацетон, углекислый газ и водород. Из-за этого некоторые маслянокислые бактерии иногда называют в литературе ацетонобутиловыми.

Субстратами брожения для клостридиев могут служить самые разнообразные соединения. В связи с этим принято различать три группы бактерий рода клостридий.

Сахаролитические клостридий способны сбраживать углеводы (глюкозу, фруктозу, лактозу, ксилозу и пр.). Некоторые виды могут использовать крахмал (С. butiricum), целлюлозу (С. cellobioparum), пектиновые вещества (С. felsineum), хитин (С. sporogenes). Типичными сахаролитическими клостридиями являются и наиболее известные виды: С. butiricum, С. pasteurianum.

К протеолитическим клостридиям относятся бактерии, имеющие активные протеолитические ферменты, и поэтому способные сбраживать белки и пептиды, гидролизуя их сначала до аминокислот. В эту группу входят многие сапрофитные виды (С. putrificum, С. histolyticum), а также некоторые патогенные формы: С. botulinum - продуцент смертельно ядовитого токсина ботулина; С. tetani - столбнячная палочка, образующая в организме человека столбнячный токсин.

Пуринолитические клостридий приспособились к сбраживанию пуринов и пиримидинов.

Таким образом, типы брожений, осуществляемые клостридиями, необычайно разнообразны как в отношении используемых субстратов, так и образуемых конечных продуктов.

Что касается биосинтетических процессов, многие клостридий способны использовать углекислый газ для построения органических молекул в своей клетке (С. kluyveri), а также молекулярный азот. Первый анаэробный азотофиксатор был выделен из почвы и назван в честь Л. Пастера Clostridiun pasteurianum.

2. Культуральные и морфологические признаки клостридиев

Бактерии рода клостридиев являются облигатными анаэробами. На поверхности твердого субстрата они образуют плотные выпуклые колонии правильной формы, непрозрачные, кремового или белого цвета.

Молодые клетки имеют палочковидную цилиндрическую форму, прямую или слегка изогнутую с закругленнымпи концами. Большинство видов - грамположительные, подвижные. Движение осуществляется с помощью жгутиков. По мере старения клетки теряют подвижность, накапливая запасное вещество типа крахмала (гранулезу) и переходят к спорообразованию. Диаметр спор, как правило, превышает диаметр клетки, поэтому клетка со спорой внутри может принимать форму веретена или барабанной палочки.

3. Роль в природе

С жизнедеятельностью клостридиев связаны процессы разложения (гниения) азотсодержащих остатков (белков, нуклеиновых кислот) в анаэробных условиях, а также разложение таких растительных материалов как клетчатка, пектины и грибной хитин. Маслянокислые микроорганизмы приносят вред, вызывая порчу картофеля и овощей, вспучивание сыров, прогоркание молока, порчу консервов и силоса.