13. Дыхание микроорганизмов, его типы.

Дыхание микробов представляет собой биологическое окисление различных органических соединений и некоторых минеральных веществ, в результате чего образуется энергия в виде (АТФ), часть которой используется микробной клеткой в физиологических процессах жизнедеятельности, а остальное количество выделяется в окружающую среду. Биологическое окисление протекает путем дегидрирования (отщепления водорода) от окисляемого соединения и последующего присоединения его к активному кислороду или к другому акцептору (если окисление идет в анаэробных условиях). Совокупность окислительно-восстановительных ферментных реакций, осуществляющих последовательный перенос водорода с окисляемого продукта на кислород, называют тканевым дыханием.

Биологическое окисление субстрата происходит по типу прямого окисления или дегидрогенирования.

· Прямое окисление осуществляется с помощью оксидаз путем непосредственного окисления вещества кислородом воздуха. Прямое окисление присуще большинству сапрофитных микроорганизмов.

· Непрямое окисление представляет собой реакцию дегидрогенирования и сопровождается одновременным переносом двух электронов. В зависимости от условий, в которых протекают реакции дегидрогенирования, различают аэробное и анаэробное дегидрогенирование.

Классификация микроорганизмов по типу дыхания:

· Облигатные аэробы – развиваются только при свободном доступе кислорода.

· Микроаэрофилы – нуждаются в незначительном количестве кислорода.

· Облигатные анаэробы – развиваются без доступа кислорода.

· Факультативные анаэробы – могут развиваться как при доступе кислорода так и без него.

14. Рост и размножение микроорганизмов.

Термин «рост» означает увеличение цитоплазматической массы отдельной клетки или группы бактерий в результате синтеза клеточного материала. Достигнув определенных размеров, клетка прекращает рост и начинает размножаться. Под размножением понимают способность микроорганизмов к самовоспроизведению, т.е. увеличению числа особей на единицу объема. Таким образом, размножение – это увеличение числа особей микробной популяции.

Бактерии размножаются преимущественно простым поперечным делением (вегетативное размножение) в различных плоскостях. Процесс деления начинается с формирования поперечной перегородки, которая делит цитоплазму материнской клетки на две дочерние. В процессе деления происходит репликация ДНК, таким образом, каждая дочерняя клетка получает свою наследственную информацию от материнской клетки.

У грибов различают три типа размножения: вегетативное, бесполое и половое.

При вегетативном размножении происходит отделение от мицелия его частей, которые, развиваясь, образуют новую грибницу.

Бесполое размножение осуществляется при помощи спор, которые созревают в специальных органах спороношения. Созревшие споры выходят в окружающую среду и, при наличии благоприятных условий, прорастают, давая начало новым гифам. Разновидностью бесполого размножения является почкование. Такой процесс характерен для дрожжевых грибов.

При половом размножении спорообразованию предшествует слияние гаплоидных мужских и женских гамет. В результате возникает зигота и наступает диплоидная фаза и парным набором хромосом. Половой процесс у разных видов грибов протекает различно и имеет свои особенности.

Репликация ДНК и деление клеток происходит определенной скоростью, которая зависит от вида микроорганизма, возраста культуры, состава питательной среды, температуры, наличия или отсутствия кислороды и некоторых других факторов. Так, у кишечной палочки новое поколение образуется через 15…30 минут, у нитрифицирующих бактерий – через 5…10 часов, а у микобактерий туберкулеза – через 18…24 ч. Чем оптимальнее условия, тем быстрее происходит деление микробной клетки. У той же кишечной палочки при культивировании на пептонной воде деление происходит через 33 мин, а при культивировании на мясопептонном бульоне – через 23 мин. На скорость деления большое влияние оказывает и температура окружающей среды. Так у патогенных микроорганизмов, адаптированных к температуре тела животных и человека, размножение при температуре 37…390С происходит в несколько раз быстрее, чем при температуре 18…200С.

Размножение микроорганизмов происходит хотя и быстро, но не безгранично. В естественных условиях имеется много факторов, которые лимитируют рост микробной популяции. К ним относятся: истощение питательной среды, неблагоприятная температура, свет, продукты жизнедеятельности самих микроорганизмов, накапливающиеся в питательной среде. Процесс развития бактериальной популяции на несменяемой среде протекает неравномерно, но имеет свои закономерности и определенную последовательность. В этом процессе принято различать несколько фаз. Фазы развития бактериальной популяции различаются по времени и численности живых и погибающих микроорганизмов. История развития каждой отдельной популяции будет существенно различаться, неизменной остается последовательность, с которой одна фаза сменяет другую.

I. Исходная фаза (стационарная, латентная, фаза покоя). Представляет собой период от момента посева бактерий на питательную среду до начала их роста. В этой фазе число бактерий не увеличивается, а может даже уменьшиться.

II. Фаза задержки размножения. В этот период бактериальные клетки интенсивно растут, но слабо размножаются. Продолжительность около двух часов и зависит от ряда условий: возраста культуры, биологических особенностей микроорганизмов, полноценности питательной среды, температуры и др.

III. Логарифмическая фаза. В этот период скорость размножения клеток и увеличение численности популяции максимальны.

IV. Фаза отрицательного ускорения. Наступает по причине истощения питательной среды, т.е. заканчиваются специфические питательные вещества, необходимые для жизнеспособности данного вида. Скорость размножения бактерий снижается, число делящихся особей снижается, а число погибших увеличивается.

V. Стационарная фаза максимума. Число новых бактерий почти равно числу отмерших, т.е. наступает равновесие между погибающими клетками и вновь образующимися.

VI. Фаза ускорения гибели. Прогрессирует превосходство числа погибших клеток над вновь образующимися.

VII. Фаза логарифмической гибели. Отмирание клеток происходит с постоянной скоростью.

Фаза уменьшения скорости отмирания. Остающиеся в живых клетки переходят в состояние покоя