7. Дайте определение понятию «дыхание микроорганизмов». Перечислите типы дыхания. Охарактеризуйте основные типы биологического окисления. Опишите рост и размножение микроорганизмов.

Дыхание - совокупность биохимических процессов, в результате которых освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов.

По источникам энергии микроорганизмы делят на:

- фототрофы – используют энергию солнечного света благодаря пигментам, близким к хлорофиллу (пурпурные серобактерии)

- хемотрофы – получают энергию за счет окисления неорганических и органических соединений (чаще глюкозу – нитрифицирующие бактерии). Органеллы дыхания у бактерий – мезосомы, содержащие специальные дыхательные ферменты типа цитохромоксидаз. По типу дыхания микроорганизмы делят на:

- облигатные аэробы – они способны получать энергию только путем дыхания и нуждаются в О₂ как акцепторе протонов и электронов в окислительно-восстановительных процессах (микобактерии туберкулеза, возбудитель холеры)

- облигатные анаэробы – способны расти только в среде, лишенной О₂ (для них О₂ токсичен). Для них как тип окислительно-восстановительных процессов характерна ферментация (возбудители столбняка, газовой гангрены, ботулизма).

- факультативные анаэробы - способны расти как при наличии О₂, так и в отсутствии его. Среди них различают:

• аэротолерантные – могут расти в присутствии атмосферного О₂, но не способны его использовать, так как получают энергию исключительно с помощью брожения (молочно-кислые бактерии)

• факультативно-анаэробные – которые в отсутствии О₂ способны перестраиваться на брожение (энтеробактерии).

Различают микроаэрофилы – нуждаются в малых количествах кислорода (лептоспиры, бруцеллы) и капнофилы– нуждаются в повышенном содержании СО₂ (менингококки, гонококки).

Основные типы биологического окисления.

Окислительное фосфорилирование - этот путь присущ как аэробным так и анаэробным микроорганизмам. Кроме того функция ЦТК – это образование предшественников аминокислот, которые вовлекаются в реакции биосинтеза.У всех аэробных и факультативно анаэробных бактерий дыхательная цепь локализована на цитоплазматической мембране. Промежуточный продукт – перекись водорода – аэробные бактерии расщепляют с помощью каталазы, которой нет у анаэробов, что приводит к задержке их роста и гибели.

Субстратное фосфорилирование

1. Гликолиз. В зависимости от образования конечных продуктов различают несколько типов брожения:

• Молочнокислое – бактерии рода Lactobacillus, Streptococcus, Bifidobakterium способны образовывать из пирувата молочную кислоту. Многие бактерии при сбраживании образуют этиловый спирт.

• Муравьинокислое брожение характерно для энтеробактерий. Одним из конечных продуктов данного типа брожения является муравьиная кислота. Некоторые виды энтеробактерий (например, кишечная палочка) расщепляет муравьиную кислоту до H₂ и CO₂

• Маслянокислое брожение – образуется при этом типе брожения также уксусная кислота, CО₂ и Н₂. Некоторые виды клостридий наряду с масляной и др. кислотами образуют бутанол, ацетон и др. соединения.

• Пропионовокислое брожение (пропионобактерии) из пирувата образуют пропионовую кислоту.

2. Фосфогликонатный или гексозомонофосфатный путь.Характерен для многих микроорганизмов. Основным функциональным назначением является подготовка углеводных компонентов для биосинтеза нуклеиновых кислот, а также основной массы НАДФ. Н₂, необходимого для различных биосинтетических реакций.

3. Кетодезоксифосфоглюканатный (КДФГ) путь. Этот путь функционирует в основном у аэробных микроорганизмов, в связи, с чем его называют «аэробным», а метаболизм – «окислительным». В противоположность этому гликолитический путь, присущий облигатным и факультативным анаэробам, называют «бродильным».

Рост – это увеличение массы бактерий в результате синтеза клеточного материала.

Признаки роста бактерий:

- на жидкой питательной среде – помутнение, осадок, пленка;

- в столбике полужидкого агара – помутнение по ходу укола (у неподвижных бактерий) или помутнениевсего столбика (у подвижных);

- на скошенном агаре – налет, исключение: дифтерийные и туберкулезные палочки, которые растут в виде изолированных колоний;

- на агаре в чашках Петри – в виде колоний или «газона», т.е. налета.

Размножение – это способность клеток к самовоспроизведению, приводящему к увеличению количества бактериальных клеток в популяции (или увеличению количества особей на единицу объема). Чаще всего бактерии размножаются путем простого поперечного деления и почкования: удваивается ДНК и каждая дочерняя клетка получает копию материнской ДНК, после чего между ними образуется перегородка. Процесс размножения микробных клеток идет довольно интенсивно. Деление бывает: изоморфное - дочерние клетки одинаковой величины; гетероморфное – дочерние клетки разной величины.