1.Особенности прокариот и их положение в системе живых существ. Форма и размеры бактерий. Не имеющие клеточного строения организмы – это вирусы. Имеющее клеточное строение, они делятся на прокариотные и эукариотные организмы. Прокариоты не имеют дифференцированного ядра - бактерии, включая актиномицеты, риккетсии, микоплазмы, цианобактерии. Эукариоты имеют истинное ядро- грибы, водоросли, высшие растения и животные. Форма бактерийНаиболее часто встречаются бактерии сферические и палочковидные.Сферические бактерии. Эти бактерии называются также коккам. Округлой формы и в зависимости от положения клеток после их деления подразделяются: микрококки – Micrococcus– кокки, которые делятся в одной плоскости и после деления клетки располагаются поодиночке; диплококки – Diplococcus– кокки, которые делятся в одной плоскости и после деления их клетки располагаются попарно; стрептококки – Streptococcus– кокки, которые делятся в одной плоскости, после деления между клетками сохраняется связь, и они располагаются в виде цепочек. тетракокки – Tetracoccus– кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и после деления образуют тетрады; сарцины – Sarcina – кокки, которые делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, и после деления располагаются в виде пакетов из 8, 16, 32, 64 клеток; стафилококки – Staphylococcus – кокки, которые делятся в нескольких плоскостях, после деления клетки располагаются в виде виноградной грозди. Кокки могут быть ланцетовидные, овальные, бобовидные, подобными кофейному зерну, могут быть сдавлены с одной или нескольких сторон. Цилиндрические бактерии. Цилиндрическая, или палочковидная,подразделяются на образующие эндоспоры и не образующие эндоспоры, различаются по длине, поперечному диаметру, форме концов клеток, расположению. Спиральные бактерии. Много завитков, длиной и толщиной клеток. вибрионы - изогнутой палочки или запятой; спириллы – это спирально изогнутые клетки, с большим поперечным диаметром и малое число высоких завитков; спирохеты - это изгибающиеся тонкие спирально изогнутые клетки.Нитчатые формы бактерий - трихомные - это палочковидные клетки, которые соединяются в длинные цепочки, объединяемые либо слизью, либо чехлами, либо общей оболочкой.

Необычные формы бактерий. замкнутые и незамкнутые кольца, клетки со вздутиями, клетки звездообразной формы и др. Размеры бактерийШаровидные бактерии имеют диаметр от 0,2 мкм до 2,5 мкм. Палочковидные бактерии имеют толщину в среднем 0,5-1,0 мкм. Длина палочек от 1-2 мкм до 19 мкм. Нитчатые бактерии могут достигать в длину макроскопических размеров и становиться видны невооруженным глазом (1 мм). Спирохеты могут быть длиной от 1-3 до 100-500 мкм. Мельчайшими из известных клеточных организмов являются микоплазмы (0,15 мкм). Этот размер является теоретическим пределом клеточного уровня организации жизни, при котором в клетке еще может быть минимум молекул белка (порядка 1200) и минимум ферментных реакций, необходимых для поддержания клеточной структуры.

2. хим состав бактерий . компонентами являются вода, минеральные и органические соединения – белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды. Клеточная вода составляет 75-90% массы вегетативной клетки. Нормальный метаболизм, рост и размножение микроорганизмов возможны только в водной среде. Вода является растворителем органических и минеральных веществ, дисперсионной средой для коллоидов, источником водородных и гидроксильных ионов, водорода и кислорода.: свободная вода, которая является растворителем, принимает участие в процессах метаболизма; связанная вода, которая связана с клеточными колодами (она определяет устойчивость микроорганизмов к низким и высоким температурам).Минеральный состав. Шесть основных элементов (углерод, кислород, азот, водород, фосфор и сера) составляют 95% клетки.Бактерии также содержат калий, натрий, кальций, магний, хлор, железо (в пределах 1- 0,5% сухого вещества). Микроорганизмы используют металлы в форме катионов неорганических солей. Минеральные соли составляют от 2 до 30% клетки. Содержание солей варьирует в зависимости от состава питательной среды и возраста культуры. Органические соединения. Белки составляют 40-80% клетки. К сложным белкам относятся нуклеопротеиды, липопротеиды, гликопротеиды, фосфопротеиды, металлопротеиды (железо, цинк, медь), флавопротеиды. Содержание белков в бактериальной клетке варьирует в зависимости от вида бактерий, возраста культуры, состава питательной среды и т.д. Бактериальные белки состоят из тех же 20 важнейших аминокислот, что и белки растений и животных. у бактерий имеется диаминопимелиновая (ДАП) аминокислота, отсутствующая у высших организмов. У бактерий также встречаются D-аланин и D-глутаминовая, аминомасляная кислоты, орнитин, гомосерин. Большинство бактерий сами синтезируют все необходимые им аминокислоты. но некоторые нуждаются в готовых аминокислотах, которые вносятся в питательные среды. У бактерий преобладают глобулярные белки. Нуклеиновые кислоты (НК) – сложные полимеры, состоящие из большого количества мононуклеотидов, построеных из азотистого основания, сахара и остатка фосфорной кислоты. Мононуклеотиды ковалентно связываются между собой фосфодиэфирными связями. РНК составляет 10% сухого вещества, она обычно одноцепочная. В клетках РНК – информационная, транспортная, рибосомальная. ДНК составляет 3-4% сухого вещества, она состоит из двух нуклеотидных цепей, образующих двойную спираль. Углеводы 12-30% сухого вещества. Они представлены моно- и полисахаридами. Полисахариды бактерий чрезвычайно разнообразная группа биополимеров. У бактерий обнаружен ряд полисахаридов, не встречающиеся у других организмов (тейхоевые кислоты, пептидогликаны, декстран и др.).. Большинство полисахаридов включает самые распространенные сахара – глюкозу, галактозу, рамнозу. Тейхоевые кислоты – это полимеры глицерина (трехатомного спирта) или рибита (пятиатомного спирта) – глицеротейхоевая и рибитотейхоевая кислоты. В этих кислотах от 8 до 50 остатков спирта связано фосфодиэфирными связями и могут содержать моносахарид в качестве заместителя. Они содержатся в клеточной стенке бактерий. Липиды бактерий представлены нейтральными жирами, фосфолипидами, восками. от 5% до 40%. являются аккумуляторами энергии у некоторых бактерий (поли-β-оксимасляная кислота), служат структурными компонентами клетки (цитоплазматическая мембрана), участвуют в метаболизме углеводов, в энергетическом обмене, входят в состав антигенов, определяют кислотоустойчивость бактерий. Фосфолипиды от 0,4% до 6,5%, содержится в цитоплазматической мембране или в клеточных оболочках. Фосфолипиды бактерий подобны фосфолипидам высших организмов, но отличаются от них составом жирных кислот. В бактериальных фосфолипидах преобладают жирные кислоты с разветвленной цепью . Пигменты бактерий. Пигменты вырабатываются в зависимости от условий выращивания культуры бактерий – минерального состава и реакции среды, источника углерода, температуры, количества кислорода, источника света. Важными элементами для образования пигментов являются азот, магний, железо, кальций и др. Так, магний необходим для синтеза бактериохлорофиллов, железо – для продигиозина, пиоцианина. Установлено их участие в фотосинтезе, в дыхании, в окислительно-восстановительных реакциях, защите от экстремальных факторов внешней среды (УФ-излучение, повышенная концентрация минеральных солей и т.д.). Нерастворимые (хромофорные) пигменты связаны с клеточными компонентами и обуславливают окраску колоний бактерий, но не среды. Растворимые (хромоларные) пигменты растворяются в питательной среде и обуславливают ее окраску при росте бактерий. По химическому составу пигменты разнообразны – каротиноиды, меланины, хиноны, бактериохлорофиллы, пирролы. Хлорофиллы, содержащиеся в клетках фотосинтезирующих бактерий, называются бактериохлорофиллами. большинство фотосинтезирующих бактерий содержит бактериохлорофилл а, у пурпурных бактерий обнаружен бактериохлорофилл b, у зеленых серобактерий – c,d,e. Каротиноидные пигменты содержатся у всех фотосинтезирующие микроорганизмы и у ряда нефотосинтезирующих. Известно свыше 300 каротиноидов и они в определенной степени определяют окраску колоний. Меланиновые пигменты (черного и коричневого цвета) – это тесно связанные с белками клетки биополимеры, обуславливают защиту клетки от экстремальных окислительных и восстановительных

условий.

3. Строение бактериальной оболочки, хим состав, функции. Окраска по Граму.Цитоплазма большинства бактерий окружена оболочками: клеточной стенкой, цитоплазматической мембраной и капсульным (слизистым) слоем. Эти структуры принимают участие в обмене веществ, через оболочки клетки поступают продукты питания и удаляются продукты метаболизма. Они защищают клетку от действия вредных факторов среды, в значительной степени обуславливают поверхностные свойства клетки .Клеточная стенка. Бактериальная клетка отделена от внешней среды клеточной стенкой. Ее толщина 10-20 нм, масса достигает 20-50% массы клетки. Это сложная полифункциональная система, определяющая постоянство формы клетки, ее поверхностный заряд, анатомическую целостность, способность к адсорбции фагов, 1.Особенности прокариот и их положение в системе живых существ. Форма и размеры бактерий. Не имеющие клеточного строения организмы – это вирусы. Имеющее клеточное строение, они делятся на прокариотные и эукариотные организмы. Прокариоты не имеют дифференцированного ядра - бактерии, включая актиномицеты, риккетсии, микоплазмы, цианобактерии. Эукариоты имеют истинное ядро- грибы, водоросли, высшие растения и животные. Форма бактерийНаиболее часто встречаются бактерии сферические и палочковидные.Сферические бактерии. Эти бактерии называются также коккам. Округлой формы и в зависимости от положения клеток после их деления подразделяются: микрококки – Micrococcus– кокки, которые делятся в одной плоскости и после деления клетки располагаются поодиночке; диплококки – Diplococcus– кокки, которые делятся в одной плоскости и после деления их клетки располагаются попарно; стрептококки – Streptococcus– кокки, которые делятся в одной плоскости, после деления между клетками сохраняется связь, и они располагаются в виде цепочек. тетракокки – Tetracoccus– кокки, которые делятся в двух взаимно перпендикулярных плоскостях и после деления образуют тетрады; сарцины – Sarcina – кокки, которые делятся в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, и после деления располагаются в виде пакетов из 8, 16, 32, 64 клеток; стафилококки – Staphylococcus – кокки, которые делятся в нескольких плоскостях, после деления клетки располагаются в виде виноградной грозди. Кокки могут быть ланцетовидные, овальные, бобовидные, подобными кофейному зерну, могут быть сдавлены с одной или нескольких сторон. Цилиндрические бактерии. Цилиндрическая, или палочковидная,подразделяются на образующие эндоспоры и не образующие эндоспоры, различаются по длине, поперечному диаметру, форме концов клеток, расположению. Спиральные бактерии. Много завитков, длиной и толщиной клеток. вибрионы - изогнутой палочки или запятой; спириллы – это спирально изогнутые клетки, с большим поперечным диаметром и малое число высоких завитков; спирохеты - это изгибающиеся тонкие спирально изогнутые клетки.Нитчатые формы бактерий - трихомные - это палочковидные клетки, которые соединяются в длинные цепочки, объединяемые либо слизью, либо чехлами, либо общей оболочкой.

Необычные формы бактерий. замкнутые и незамкнутые кольца, клетки со вздутиями, клетки звездообразной формы и др. Размеры бактерийШаровидные бактерии имеют диаметр от 0,2 мкм до 2,5 мкм. Палочковидные бактерии имеют толщину в среднем 0,5-1,0 мкм. Длина палочек от 1-2 мкм до 19 мкм. Нитчатые бактерии могут достигать в длину макроскопических размеров и становиться видны невооруженным глазом (1 мм). Спирохеты могут быть длиной от 1-3 до 100-500 мкм. Мельчайшими из известных клеточных организмов являются микоплазмы (0,15 мкм). Этот размер является теоретическим пределом клеточного уровня организации жизни, при котором в клетке еще может быть минимум молекул белка (порядка 1200) и минимум ферментных реакций, необходимых для поддержания клеточной структуры.

4. Нуклеоид плазмиды бактерий, морф. Особенности хим состав, функции. Нуклеоид бактерий не имеет ядерной оболочки и ДНК находится в непосредственном контакте с цитоплазмой. Нет разделения на хромосомы, нить ДНК представляет собой аналог хромосомы высших организмов и называется бактериальной хромосомой (в клетке может быть несколько ее копий. Отсутствует митоз и мейоз.Плазмиды – это внехромосомные генетические детерминанты. В химическом отношении плазмиды представляют собой молекулы ДНК, содержащие до 400 тыс. нуклеотидных пар. В бактериальной клетке они существуют в основном в виде двухцепочных ковалентно-закрытых кольцевых молекул, которые еще и скручены – сверхспиральные молекулы. Плазмиды существуют также в виде двухцепочных открытых кольцевых молекул . Эти молекулы не скручены, их называют релаксированными, или ослабленными, они менее стойкие. Плазмидная ДНК может существовать в клетке и в виде двухцепочной линейной молекулы, такие молекулы нестойкие. Важнейшие свойства плазмид: автономность, способность к самостоятельной репликации, регуляция своих функций, трансмиссивность. Репликация плазмид – это их размножение, т.е. регулярное увеличение количества копий той или иной плазмиды, и равномерное распределение образовавшихся копий между потомством делящейся бактериальной клетки. Плазмиды существуют автономно - бесконечно долгому поддержанию и воспроизведению. обладают также способностью к саморегуляции своей репликации независимо от механизмов, которые регулируют размножение бактериальных хромосом. эписомы – это плазмиды, способные объединяться с хромосомой. Процесс объединения плазмиды с хромосомой называется включением в хромосому, или интеграцией, обратный процесс – исключением.

Плазмиды могут существовать в клетке либо в автономном состоянии, либо в интегрированном состоянии. Эти состояния исключают друг друга. Плазмиды могут переходить из одного состояния в другое. Плазмидам свойственна инфекционность – способность проникать в клетку извне. Многие плазмиды способны переходить от одних бактериальных клеток к другим - трансмиссивными, или конъюгативными. Благодаря таким плазмидам бактерии способны действовать в качестве генетических доноров, т.е. вступать в конъюгацию с клетками-реципиентами, которые не содержат плазмид, и передавать им не только плазмиды, но и хромосомный генетический материал. конъюгативные плазмиды обеспечивают системы скрещивания. Неконъюгативные плазмиды – это те, которые не способны передаваться от одних клеток к другим самостоятельно. Они мельче по размерам, обитают в автономном состоянии. Но они могут быть мобилизованы на перенос от одних клеток к другим конъюгативными плазмидами.Плазмиды обитают в бактериях многих видов, но не оказывают существенного влияния на их рост и размножение. Однако плазмиды несут гены, которые контролируют ряд очень важных свойств бактерий. Главные группы плазмид: F-плазмиды (несут в себе половой фактор); R-плазмиды (контролируют лекарственную устойчивость бактерий); Col-плазмиды (контролируют синтез кишечными бактериями токсического вещества – колицина). В одной бактериальной клетке может одновременно находиться несколько типов плазмид. Если плазмиды не могут стабильно существовать в одной клетке, то их называют несовместимыми. Несовместимость плазмид обуславливается блокированием репликации одной из них, в результате чего эта плазмида исключается. Совместимость плазмид - это когда каждая плазмида в клетке размножается независимо и сохраняет сторгую автономность одна по отношению к другой. Плазмиды широко используются в работах по конструированию новых биологически активных молекул ДНК. изыскиваются методы преодоления лекарственной устойчивости бактерий – возбудителей инфекционных болезней. Разрабатываются методы лечения наследственных болезней. Решаются вопросы повышения эффективности ряда технологических процессов, лежащих в основе производства биологи чески активных веществ.

5.Цитоплазма бактерий – это содержимое клеток, окруженное ЦПМ. Цитоплазма является средой, связывающей все внутриклеточные структуры в единую систему. Она представляет собой полужидкую коллоидную массу, состоящую на 70-80% из воды. Содержит также РНК, ферменты, продукты и субстраты метаболических реакций..Рибосомы. В цитоплазме находятся мелкие зерна рибонуклеопротеидов, получивших название рибосомы, которые являются центром синтеза белка. Это частицы размером 16-18 нм, состоящие из РНК (60-65%) и белка (35-40%). Рибосомы содержат 80-85% всей РНК бактериальной клетки. В зависимости от условий и возраста в клетке содержится 1,5-50 тыс. рибосом. Скорость роста клетки определяется скоростью образования рибосом. рибосом. Большая часть рибосом объединяется в полисомы. Запасные вещества образуются в клетке в результате обмена веществ и их образование зависит от условий культивирования Каждый вид микроорганизма образует, как правило, только один тип запасного вещества.Гранулёза является специфическим запасным углеводным веществом бактерий рола Clostridiun (C.butyricum, C.pasteurianum), при голодании исчезает. Гликоген – гранулы полисахарида (С₆H₁₀O₄)_n сферической формы, диаметром 20-100 нм, выявляются раствором йода. Обычно включения полисахаридов образуются в бактериальной клетке при недостатке азота и избытке углерода и энергии. Углеводородные гранулы встречаются у использующих углеводороды бактерий. Поли-β-оксибутират – запас энергии и источник углерода обнаружен только у прокариот. Полифосфаты – это внутриклеточный резерв фосфора, служит источником энергии для клетки. Включения серы встречаются у пурпурных серобактерий, использующих сероводород как донор электронов при фотосинтезе, а также у нитевидных нефотосинтезирующих серобактерий, окисляющих сероводород. Включения карбоната кальция выполняют функцию нейтрализаторов среды. Газовые вакуоли характерны для водных бактерий. Они являются регуляторами плавучести

6.Внутриклеточные структуры бактерий, их особенности. Цитоплазматическая мембрана (ЦПМ). К внутренней стороне поверхности клеточной стенки прилегает ЦПМ, основным компонентом которой является липидно-белковый комплекс. ЦПМ состоит из двойного слоя фосфолипидов, в который ассиметрично включены белки. На внешней поверхности ЦПМ содержатся в основном гидролитические ферменты, на внутренней – окислительно-восстановительные. ЦПМ выполняет функции: внутреннего осмотического барьера, транспортные, синтеза веществ, энергетическую и дыхательную функции. Мембранные образования. Скорость роста ЦПМ превышает скорость роста клеточной стенки, вследствие чего происходит инвагинация (выпячивание) ЦПМ, и возникают различной сложности внутриклеточные мембранные образования. У грамотрицательных бактерий мембранные образования развиты слабо, устроены просто, у грамположительных - хорошо развиты, более сложно организованы и образуют внутриклеточные мембранные структуры (мезосомы).Капсула. Клеточная стенка снаружи окружена слизистым слоем различной толщины и конфигурации. Если слизистый слой достаточно толст, прочен и имеет определенную форму, то называется капсулой. Анатомически различают: микрокапсулу ,слизистый слой. Капсулообразование – функция приспособления. Микроорганизмы, образующие большое количество аморфной внеклеточной слизи, часто объединяют под общим названием слизеобразующие. Они распространены на многих производствах, вызывают ослизнение сахарного сиропа, рыбы, рыбных и других продуктов.Чехлы. Отдельные виды бактерий, например, нитчатые, образуют чехлы, имеют тонкую структуру, иногда многослойные, инкрустированные окислами металлов (железа, марганца), вследствие чего приобретают особую прочность, характеризуются более сложным составом. На дне озер и болот происходит отложение руды, состоящей из остатков железобактерий.

7.Придатки бактериальной клетки. На поверхности бактериальной клетки имеются придатки – ворсинки, стебельки, шипы, жгутики и др., объединенные под общим названием – пили.. Придатки не являются жизненно важной структурой клетки, их потеря не сопровождается нарушением процесса роста и размножения бактерий. По количеству и характеру расположения различают жгутики: полюсные, когда один, два и более жгутиков расположены на одном (монополярно) или обоих (биполярно) полюсах клетки и основание жгутика обычно параллельно длинной оси клетки; подполюсные жгутики (или субполярные), когда один, два и более жгутиков расположены в месте перехода боковой поверхности в полюс клетки на одном или двух концах ее, и основание жгутика обычно составляет прямой угол с длинной осью клетки; боковые (или латеральные) жгутики, когда один, два и более жгутиков в виде кустика, расположены в средней точке одной из половин клетки; перитрихальные жгутики, которые расположены по всей поверхности клетки по одному или пучками (обычно полюса клеток лишены их); смешанные жгутики, когда два или несколько жгутиков расположены в различных точках клетки. Количество жгутиков зависит от вида микроорганизма и условий культивирования. Жгутики очень тонкие образования, состоящие в основном (95%) из белка флагеллина. Бактерии, имеющие один жгутик, называются монотрихами, пучок жгутиков – лофотрихами (политрихами). Биполярные монотрихи или лофотрихи называются амфитрихами.Большинство бактерий за секунду проходит расстояние, близкое длине их тела, но есть бактерии, движущиеся с большой скоростью (до 30 мкм/с). Скорость движения не зависит от количества жгутиков, но зависит от характера расположения жгутиков (с терминальным расположением движутся быстрее, чем с перитрихальным), зависит также от свойств среды (вязкости, температуры, рН, осмотического давления и пр.). Направленность движения обуславливается характером расположения жгутиков: моно-и лофотрихи движутся прямолинейно, перитрихи – беспорядочно, кувыркаются.

8.Движение бактерий. неподвижные и подвижные. Броуновское движение присуще Неподвижным бактериям размером менее 4 мкм. Движение с помощью жгутиков Большинство бактерий за секунду проходит расстояние, близкое длине их тела, но есть бактерии, движущиеся с большой скоростью (до 30 мкм/с). Скорость движения не зависит от количества жгутиков, но зависит от характера расположения жгутиков (с терминальным расположением движутся быстрее, чем с перитрихальным), зависит также от свойств среды (вязкости, температуры, рН, осмотического давления и пр.). Направленность движения обуславливается характером расположения жгутиков: моно-и лофотрихи движутся прямолинейно, перитрихи – беспорядочно, кувыркаются. Скользящий тип движения менее распространен у бактерий. Он присущ миксобактериям, некоторым микоплазмам, цитофагам. Скорость низкая (2-11 мкм/с). большинство скользящих бактерий выделяет слизь.Вращательный тип движения присущ извитым формам, например, спирохетам. Они передвигаются за счет колебания собственного тела, очень подвижны.Таксическое движение. Подвижные бактерии могут осуществлять направленные передвижения – таксисы, обусловленные различными внешними факторами – стимулами. Хемотаксис – движение, вызываемое химическими веществами. К хемотаксису относится аэротаксис, обусловленный кислородом, и осмотаксис, обусловленный концентрацией солей. По способности индуцировать положительный или отрицательный хемотаксис различают две группы веществ: аттрактанты – вещества, вызывающие скопления клеток в области более высокой концентрации соединения, и репелленты – вызывающие скопления клеток в области наименьшей концентрации вещества. Вискозитаксис – движение бактерий в направлении увеличения или уменьшения вязкости раствора. Термотаксис – движение бактерий, вызванное источником тепла. Фототаксис – движение бактерий, обусловленное световой энергией. Магнетотаксис – движение бактерий по силовым линиям магнитного поля Земли или магнита. Магнетотаксис обусловлен наличием у бактерий магнитосом (частички феррина – Fe₃0₄, окруженные мембраной), выполняющих роль магнитной стрелки. Ферромагнитные микрокристаллы образуются в клетках бактерий в количестве 10-20 размером 40-90 нм. Они свойственны магнитотропным бактериям, обитающим в донных осадках морских и пресноводных водоемов.

9.Индивидуальный рост бактериальной клетки. Размножение бактерий. индивидуальный рост бактериальной клетки и рост бактерий в популяции. Об индивидуальном росте судят по увеличению размеров отдельных особей. Скорость роста зависит от внешних условий и физиологического состояния самой клетки. При постоянных условиях рост осуществляется с постоянной скоростью. Наиболее часто бактерии размножаются путем бинарного деления, когда из одной клетки образуется две, каждая из которых вновь делится. Процессу деления всегда предшествует репликация (удвоение) ДНК. Существует два типа деления – деление перетяжкой (перешнуровывание) и с помощью поперечной перегородки. Деление перетяжкой (констрикция) сопровождается сужением клетки в месте ее деления, и в этом процессе принимают участие все слои клеточных оболочек. Выпячивание оболочек внутрь клетки все более ее сужает и, наконец, делит на две. Это деление присуще грамотрицательным бактериям. Деление с образованием поперечных перегородок присуще грамположительным бактериям. У шаровидных бактерий может образовыватьсянесколько поперечных перегородок(тетракокки,сарцины).Период от деления до деления называется клеточным циклом. Различают несколько типов вегетативного клеточного цикла: мономорфный – образуется только один морфологический тип клеток (например, бациллы), диморфный – два морфологических типа клеток, полиморфный – несколько (актиномицеты). При диморфном и полиморфном циклах различают дочерние и материнские клетки. Почкование у бактерий является разновидностью бинарного деления. Этот способ размножения присущ бактериям, имеющим диморфные или полиморфные клеточные циклы. Почкующимся бактериям присуща полярность клеток. У некоторых бактерий имеются половые ворсинки, или F-пили , обусловленные наличием полового фактора. Некоторые бактерии размножаются с помощью экзоспор, некоторые – фрагментами гиф(актиномицеты).Бактериихарактеризуютсявысокойскоростьюразмножения. Скорость размножения зависит от фактороввнешнейсреды(температуры,условияпитания, влажность, реакция среды и др.) и от видовых особенностей бактерий. Высокая скорость размножения бактерий обеспечивает их сохранение на земле даже в условиях массовой гибели.

10.Рост бактерий в популяции. Кривая роста микроорганизмов. Популяция – это совокупность бактерий одного вида или разных видов , развивающихся в ограниченном пространстве. В бактериальной популяции постоянно происходит рост, размножение и отмирание клеток. Периодическое (стационарное) культивирование Оно происходит без притока и оттока питательной среды. Лаг-фаза начинается с момента посева бактерий в свежую питательную среду. Клетки адаптируются к данным условиям культивирования, растут, но не размножаются. Чем состав питательной среды ближе к тому, в котором выращивали микроорганизмы, тем короче лаг-фаза..Лог-фаза максимальной скоростью деления бактерий. клетки является физиологически молодыми, биохимически активными, а также наиболее чувствительными к неблагоприятным факторам внешней среды. В этой фазе прирост биомассы максимальный (μ = max).Фаза замедленного роста. Она объединяет две фазы – фазу линейного роста (μ = const) и фазу отрицательного ускорения. Фаза линейного роста - постоянной скоростью прироста биомассы. фаза отрицательного ускорения численность делящихся клеток уменьшается. Стационарная фаза характеризуется равновесием между погибающими и вновь образующимися клетками. Факторы, лимитирующие рост бактерий в предыдущей фазе, являются причиной возникновения стационарной фазы. В этой фазе прироста биомассы нет. В стационарной фазе наблюдается максимальная величина биомассы и максимальная суммарная численность клеток. Эти максимальные величины называются урожаем, или выходом.Фаза отмирания характеризуется уменьшением числа живых клеток, возрастанием гетерогенности популяции. Процесс отмирания превалирует над делением. Фаза выживания характеризуется наличием отдельных клеток, сохранивших в течение длительного времени жизнеспособность в условиях гибели большинства клеток популяции. Выжившие клетки характеризуются низкой активностью процессов метаболизма, изменением ультраструктуры клеток. Клетки более устойчивы к неблагоприятным условиям среды.

11.Непрерывное культивирование. Если в емкость, где находится бактериальная популяция, непрерывно подавать свежую питательную среду и одновременно с такой же скоростью выводить культуральную жидкость, содержащую бактериальные клетки и продукты метаболизма, то получается непрерывное культивирование. Непрерывное культивирование осуществляется в специальных приборах - хемостатах и турбидостатах.

В течение последних тридцати лет все большее значение приобретает метод непрерывного культивирования микроорганизмов, который состоит в том, что культура находится в специальном аппарате, куда постоянно притекает свежая питательная среда и с такой же скоростью отводится культуральная жидкость. Посевной материал выращивается до стадии логарифмического роста и вносится в питательную среду. Длительность периода погарифмического роста зависит от количества питательных веществ в среде, а также от количества вредных продуктов обмена, выделяемых клеткой. При большой скорости притока среда быстро обновляется, питательные вещества не успевают накопиться, и культура поддерживается сколь угодно долго в активном состоянии, не достигая стадии отмирания. Несмотря на значительное аппаратное усложнение технологического процесса, метод непрерывного культивирования имеет ряд преимуществ по сравнению с периодическим способом. В последние годы активно разрабатывается и применяется метод непрерывного культивирования клеток микроорганизмов в иммобилизованном (прикрепленном) состоянии - на пленках, гранулах, волокнах специально подобранных синтетических полимерных материалов. Иммобилизованные клетки микроорганизмов функционируют многократно и в течение длительного времени сохраняют высокую биохимическую активность. Непрерывное культивирование очень перспективно и широко используется в пищевой и микробиологической промышленности и создает возможность автоматического поддержания заданных оптимальных условий, благодаря чему обеспечивается стандартность готового продукта при наименьших затратах.

12.Бактериальные эндоспоры – уникальные по структуре и свойствам образования, характеризующиеся высокой устойчивостью к неблагоприятным факторам внешней среды. Спорообразование не является способом размножения. Бактериальные эндоспоры – это одна из стадий развития бактерий, выработанная в процессе длительной эволюции в борьбе за сохранение вида. Из одной вегетативной клетки формируется только одна спора. Способность к спорообразованию предопределена генетически, но споры образуются в условиях, неблагоприятных для роста и размножения бактерий. Бактериальная клетка, в которой формируется спора, называется спорангием Спорообразование начинается с прекращения роста клетки. Изменяется направленность метаболических процессов – происходит перестройка белков клетки, часть из них синтезируется заново из внутреннего фонда свободных аминокислот; расходуются имеющиеся запасные вещества..

Спорообразование у бактерий наблюдается в неблагоприятных условиях существования: при недостатке питания, высыхании среды, накоплении в ней вредных продуктов обмена, недостатке воздуха, резких колебаниях температуры и др. Сущность спорообразования заключается в уменьшении интенсивности процессов обмена у микробов и снижении их активности.

В процессе спорообразования цитоплазма теряет влагу, сгущается, собирается в определенном участие тела бактерии, облачается плотной непроницаемой для растворов оболочкой, в результате чего содержимое клетки принимает вид округлого или овального образования, которое называется спорой. В зависимости от размеров и расположения споры внешний вид микробной клетки либо не изменяется, либо принимает другую форму. Если спора образуется в центре клетки, то последняя принимает форму бочонка, лимона, веретена.

У столбнячной палочки спора образуется на конце, и поэтому клетка приобретает форму барабанной палочки. Споровые бактерии отличаются от вегетативных форм большой устойчивостью, легко переносят высушива-ние, замораживание, кратковременное или длительное кипячение, воздействие различных химических веществ. К спорообразующим бактериям относятся: возбудители сибирской язвы, столбняка, ботулизма, а также некоторые сапрофитные обитатели почвы. Спорообразующие патогенные бактерии часто встречаются в унавоженной почве. Они могут попадать в рану с землей.

13.Строение зрелой споры. Спороплазма содержит нуклеиновые кислоты и белки, дипиколиновую кислоту, ионы Са²⁺, ферменты , липиды. Эндоспоры характеризуются высокой термоустойчивостью. Термоустойчивость обусловлена: наличием дипиколината кальции, многочисленными оболочками, особенностью кортекса, малым содержанием воды, большим содержанием липидов.Описано более 15 родов бактерий, образующих споры (Bacillus, Clostridium, Sporolacto-bacillus, Oscillospora и др.). Эндоспоры присущи грамположительным бактериям (исключение Desulfotomaculum). извитые и кокковидные формы эндоспор не образуют (исключение род Sporosarcina). Есть мутанты, не образующие спор. Положение споры в клетке. Споры могут занимать разное положение в клетке: бациллярное, когда спора локализуется в клетке центрально или эксцентрально или терминально и при этом клетка не изменяет свою форму; клостридиальное, когда при формировании споры клетка приобретает вид веретена – эндоспора располагается в утолщенной части клетки центрально или эксцентрально; плектридиальное, когда спора локализуется терминально, в месте ее расположения клетка расширяется и приобретает вид барабанной палочки или ракетки. Клостридиальный и плектридиальный типы расположения эндоспор свойственен анаэробным бактериям рода Clostridium.

Споры бактерий  устойчивы к различным физическим и химическим воздействиям, не окрашиваются обычными анилиновыми красителями и сохраняются в течение нескольких лет, не утрачивая свойства прорастать в вегетативную форму, что имеет значение в эпидемиологии ряда заболеваний. Споры бактерий  погибают после прогревания в автоклаве при t° 120° в течение 30 минут или при обработке сухим жаром при t° 160— 180° в течение часа.

14.Прорастание спор. Активация прорастания отражает готовность спор к прорастанию. Она происходит в процессе старения споры, под воздействием редуцирующих веществ, повышенных температур, при снижении рН. Основные свойства споры сохраняются, но увеличивается численность спор, способных к прорастанию. Наиболее часто используется тепловая обработка – прогрев спор в течение некоторого времени при высокой сублетальной температуре. Инициация прорастания. Снижается устойчивость спор. Споры теряют термоустойчивость и светопреломление. Эти процессы сопровождаются выделением веществ споры – дипиколината кальция, глюкозамина, диаминопимелиновой кислоты, некоторых аминокислот. Низкомолекулярные белки споры разрушаются специальной споровой протеазой.Собственно прорастание. происходит активный синтез белка и РНК, репликация ДНК, лизис оболочек споры, их разрыв в какой-нибудь точке споры и появление "ростка" новой клетки. Чаще всего спора прорастает полярно или латерально. Далее следует удлинение ростка и формирование полноценной вегетативной клетки.

15.Микромицеты. Морфология. Микроскопические мицелиальные грибы образуют пушистый нитевидный, паутинообразный, войлокоподобный, порошкообразный, часто пигментированный мицелий. Мицелий – это совокупность ветвящихся гиф (нитей), составляющих вегетативное тело гриба (таллом). Гифы образуют скопления – колонии, размеры которых во много раз превышают размеры колоний бактерий и дрожжей. Часто внутри гиф имеются включения жира, гликогена, волютина. Гифы могут быть несептированными (без перегородок) и септированными, разделенными поперечными перегородками (септами) на отдельные фрагменты. Фрагменты сообщаются между собой, благодаря наличию в септах центральной поры, через которую свободно переходит цитоплазма и ядро клетки. Поэтому грибы являются ценоцитными организмами. У всех высших, а также некоторых низших грибов мицелий септированный, у низших – несептированный.Мицелий бывает субстратным и воздушным. Субстратный (или вегетативный) мицелий – это гифы, врастающие в субстрат. Воздушный (или репродуктивный) мицелий поднимается над субстратом, направлен вверх, имеет плодоносящие гифы, на которых образуются споры. Окраска мицелия различна.. мицелиальные тяжи, которые образуются из нескольких более или менее однородных, параллельно расположенных, сплетенных и соединенных анастомозами гиф. У некоторых грибов септированные гифы, сплетаясь, образуют округлые тела, называемые склероциями. Внутренний слой содержит более тонкостенные обычно неокрашенные клетки. Размножение. Размножаются микромицеты бесполым и половым путем. Бесполое размножение осуществляется фрагментами мицелия. Грибы, способные к половому размножению, относятся к совершенным, неспособные – к несовершенным.Спорообразующие структуры грибов называются спорофорами. Если терминальный конец спорофоры увеличивается по мере роста в размере, а затем превращается в закрытое вместилище спор, то это вместилище спор называется спорангием и содержит спорангиеспоры. Эти споры являются эндоспорами (внутренними). У некоторых грибов спорангиеспоры имеют жгутики, тогда они называются зооспорами, а спорангии - зооспорангиями. Спорофоры, формирующие свободные споры, называются конидиефорами, а свободные споры называются экзоспорами, или конидиями. Конидиеносцы - особые ветви мицелия., отличающиеся по строению и характеру ветвления от остальных гиф.У многих низших грибов наряду с бесполым наблюдается и половое размножение. Например, сапролегниевые грибы имеют зооспорангии, а также женские и мужские половые клетки. Женская половая клетка крупная, округлая называется оогонием. Мужская половая клетка, меньшая по величине и несколько вытянутая, называется антеридием. Эти клетки образуются на концах одной или разных несептированных гиф. Половой процесс у грибов данной группы заключается в оплодотворении яйцеклеток, находящихся в оогонии, содержимым антеридия. После оплодотворения яйцеклетка образует толстую оболочку, превращаясь в ооспору. Такой половой процесс носит название оогамии. Другие низшие грибы не имеют четко дифференцированных половых органов. Они представлены двумя внешне одинаковыми клетками. При соприкосновении содержимое клеток сливается и образуется зигоспора. Процесс образования зигоспоры называется зигогамией. Ооспора и зигоспора после стадии покоя способны давать начало новой особи гриба. Споры грибов весьма устойчивы к неблагоприятным факторам, сохраняются в условиях повышенной солености, пониженной влажности и температуры.

16.Дрожжи. микроскопические одноклеточные низшие грибы, размножающиеся почкованием или делением. Существует около 500 видов дрожжей. Они относятся к трем классам – Ascomycetes, Basidiomycetes и Deuteromycetes дрожжи бывают круглые, овальные, яйцевидные, цилиндрические, треугольные, лимоновидные, грушевидные, стреловидные, серповидные. Некоторые дрожжи образуют капсулы, включения гликогена, волютина, жира в виде отдельных капель или в виде одной липидной вакуоли. Дорожи образуют колонии - бесцветные, желтые, розовые, красные.Строение дрожжевой клетки. Клеточная стенка состоит из гемицеллюлозы, включений хитина в виде гранул, муреин отсутствует. Ядро отделено от цитоплазмы двухслойной мембраной с ядерными порами. Внутри ядра находится нуклеоплазма с ядрышком. В ядре содержится набор хромосом, который удваивается в процессе митоза.В цитоплазме находятся рибосомы – центры синтеза белка. У дрожжей развит мембранный аппарат. имеется эндоплазматическая сеть, аппарат Гольджи. Эндоплазматическая сеть – это система канальцев, пузырьков, цистерн, не имеющих строго определенной локализации; располагается либо по периферии клетки, либо вокруг ядра, либо пронизывает всю цитоплазму; содержит различные ферменты, ответственные за синтез веществ или перенос вещества по клетке. Аппарат Гольджи – система мембран, связанных с ядерной мембраной или мембранами эндоплазматической сети; локализуется в участках цитоплазмы, лишенных рибосом; осуществляет синтез новых мембран, транспорт синтезированного материала и удаление продуктов обмена. Лизосомы – производные аппарата Гольджи, они представляют собой гранулы, ограниченные от цитоплазмы однослойной липопротеидной мембраной. В лизосомах выявлены ферментные белки, которые находятся в неактивном состоянии и используются клеткой по мере необходимости. Митохондрии представляют собой полиморфные структуры, они находятся в цитоплазме в количестве сотен и даже тысяч, окружены двухслойной мембраной, внутренняя часть которой образует много складок – крист, на которых локализованы многие окислительно-восстановительные ферменты. В митохондриях синтезируется АТФ (аденозинтрифосфорная кислота) – соединение богатое энергией. В клетках прокариот митохондрии отсутствуют. Вакуоли – это полости, заполненные клеточным соком, отделенные от цитоплазмы липопротеидной мембраной. Они служат местом аккумуляции метахроматина (волютина). В вакуолях также накапливаются сахара и минеральные соли, которые используются клеткой по мере необходимости. Вакуоли образуются в клетках с возрастом, в молодых клетках они отсутствуют.Размножение дрожжей. Дрожжи размножаются вегетативным, спорами и половым путем. Почкование – наиболее распространенный способ бесполого размножения. На поверхности клетки образуется маленькое выпячивание – почка, которая увеличивается и отделяется от материнской клетки, оставляя на ней почковый шрам или рубец в виде кольцеобразного выступа. Из одной материнской клетки может образовываться несколько почек. Почкующееся деление – формирующаяся полярно на материнской клетке почка отделяется от нее септой (перегородкой) в районе перешейка. Деление - при простом делении в середине клетки образуется перегородка, которая затем раздваивается, и получаются две клетки. При половом размножении образуются аскоспоры (эндогенные) или споридии

(экзогенные). Спорообразование у дрожжей является не только способом размножения, но и служит для перенесения неблагоприятных условий.Дрожжи широко распространены в природе – в нектаре цветов, на поверхности растений, в почве, воде, на пищевых продуктах, в организме насекомых, животных, человека. Они могут вызывать заболевания растений, животных, человека Дрожжи широко используются в пищевой промышленности, в микробиологической промышленности как продуценты кормового белка, белково-витаминных препаратов, ферментов и т.п. Дрожжи могут вызывать порчу пищевых продуктов. Они не вызывают образование токсических веществ.

17.Общая характеристика микроскопических грибов. наличием толстой твердой клеточной стенки, в состав которой входит хитин, отсутствием хлорофилла, интенсивным ростом, независимым от размеров; отсутствием подвижности; гетеротрофным типом питания. Они являются аэробами или факультативными анаэробами. Систематика. В основу систематики грибов положено большое разнообразие способов и органов их размножения. Микроскопические мицелиальные грибы относятся к 4 классам.Зигомицеты (Zygomycetes). Относятся к низшим совершенным грибам. Род Mucor (мукоровые плесени) Они имеют мицелий, состоящий из сильно разветвленной клетки. мицелий многоядерный, не имеет перегородок. От мицелия отходят плодоносящие гифы – спорангиеносцы, которые на концах образуют закругленное цилиндрическое утолщение (колумелла), на которой находится спорангий со спорами Некоторые мукоровые плесени вызывают порчу пищевых продуктов. Они растут на стенах сырых помещений, гниющих органических субстратах в виде пушистого сероватого налета. Некоторые виды используют в промышленности для производства различных органических веществ. Род Rhizopus. от их мицелия отходят побеги (столоны), имеющие подобие корневых волосков. Спорангии вначале белые, а в зрелом состоянии – черные. Аскомицеты (Ascomycetes) – сумчатые нитевидные грибы, имеющие септированный мицелий и половой процесс. Это высшие совершенные грибы. аска (сумка), являющегося зиготой. Аск содержит от 4 до 8 гаплоидных половых спор. В результате разрыва аска споры освобождаются и, прорастая, дают начало новому мицелию. Род Aspergillus (леечная плесень) насчитывает более 200 видов. Мицелий септирован. Конидиеносцы (у некоторых видов несептированы) на вершине образуют расширение в виде головки, от которой отходят ответвления (стеригмы) с отшнуровывающимися от них конидиями. Конидии располагаются по радиусам шара. Конидии бывают окрашены в различные цвета (черные, зеленые и др.), часто покрыты тонкими щетинками. Аспергилловые грибы широко распространены в природе, принимают участие в минерализации органических веществ. Некоторые виды применяют в промышленности для получения лимонной кислоты, ферментных препаратов. Род Penicillium (кистевидная плесень) имеет ветвящийся септированный мицелий, от которого отходят септированные конидиеносцы, разветвляющиеся на концах в виде отростков (стеригм). От стеригм отходят конидии, расположенные в виде цепочек. Споры гладкие, шаровидной формы. У разных видов споры разного цвета (белые, зеленые, желтые и др.). Перед прорастанием конидии значительно увеличиваются в объеме. Пенициллиновые грибы широко распространены в почве, кормах, плохо проветриваемых и сырых помещениях. Многие виды вызывают порчу пищевых продуктов. Широко используются в промышленности для получения антибиотиков, ферментных препаратов, некоторые виды участвуют в созревании сыров. Базидиомицеты (Basidiomycetes) отличаются образованием половых спор на специальных выростах – базидиях, которые бывают одноклеточные и с перегородками. На базидиях экзогенно обычно образуется 4 базидиоспоры, которые соединяются с базидией нитевидными или роговидными отростками – стеригмами.Дейтеромицеты (Deuteromycetes), или несовершенные грибы (Fungi imperfecti). Эти грибы не имеют полового процесса и обладают септированным мицелием. Высшие несовершенные грибы. Род Fusarium насчитывает около 800 видов. Мицелий грибов чаще всего развивается в субстрате и редко на поверхности. Размножаются грибы конидиями, которые имеют серповидную форму.

18. Общая характеристика вирусов, отличие от про(эу)кариот, размеры

Вирусная частица, называемая также вирионом, со­стоит из нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК), окруженной белковой оболочкой. Эту оболочку называют капсидом. Такая единица (капсид + + нуклеиновая кислота = нуклеокапсид) может быть «голой», а в дру­гих случаях окружена оболочкой (рис. 4.2 и 4.3). Голыми нуклеокапсида-ми являются, например, частицы вируса табачной мозаики, вируса, вы­зывающего бородавки, и аденовируса. Дополнительная оболочка окружает вирусы гриппа и герпеса.

Капсид в свою очередь состоит из субъединиц-капсомеров. Он ча­ще всего имеет симметричное строение. Различают два вида симме­трии - спиральную и кубическую. В табл. 4.1 различные вирусы сгруппи­рованы по их структуре. Ниже будут рассмотрены четыре вируса, которые известны как возбудители болезней: два вируса со спиральной симметрией, из них один с голыми частицами (вирус табачной мозаики) и один с дополнительной оболочкой (вирус гриппа), и два типа вирусов с кубической симметрией-с голыми частицами (вирус полиомиелита и другие полиэдрические вирусы) и с оболочкой (вирус герпеса).

Тем самым в определение вируса закладывается принципиальное различие между клеточной формой микроорганизмов, размножающихся бинарным делением, и реплицирующейся формой, воспроизводящейся только из вирусной нуклеиновой кислоты. Однако качественное отличие вирусов от про- и эукариот не ограничивается только одной этой стороной, а включает ряд других:

• наличие одного типа нуклеиновой кислоты (ДНК или РНК);

• отсутствие клеточного строения и белоксинтезирующих систем;

• возможность интеграции в клеточный геном и синхронной с ним репликации.

Вместе с тем вирусы отличаются от обычных репликонов, какими являются молекулы ДНК всех микроорганизмов и любых других клеток, а также плазмид и транспозонов, поскольку упомянутые репликоны являются биомолекулами, которые нельзя отнести к живой материи.

Морфология и структура вирионов

Размеры вирионов различных вирусов варьируют в широких пределах: от 15-18 до 300-400 нм. Они имеют разнообразную форму: палочковидную, нитевидную, сферическую форму параллелепипеда, сперматозоидную (рис. 5.1). Структура простого вириона - нуклеокапсида - свидетельствует о том, что вирусная нуклеиновая кислота - ДНК или РНК - надежно защищена белковой оболочкой - капсидом. Последний имеет строго упорядоченную структуру, в основе которой лежат принципы спиральной или кубической симметрии. Капсиды палочковидных и нитевидных вирионов состоят из структурных субъединиц, уложенных в виде спирали вокруг оси. При таком расположении субъединиц образуется полый канал, внутри которого компактно уложена молекула вирусной нуклеиновой кислоты. Ее длина может во много раз превышать длину палочковидного вириона. Например, длина вируса табачной мозаики (ВТМ) 300 нм, а его РНК достигает величины 4000 нм, или 4 мкм. При этом РНК настолько связана с капсидом, что ее нельзя освободить, не повредив последний. Подобные капсиды встречаются у некоторых бактериальных вирусов и у вирусов человека (например, вируса гриппа).

Сферическая структура вирионов определяется капсидом, построенном по принципам кубической симметрии, в основе которой лежит фигура икосаэдра - двадцатигранника. Капсид состоит из асимметричных субъединиц (полипептидных молекул), которые объединены в морфологические субъединицы - капсомеры. Один капсомер содержит 2, 3 или 5 субъединиц, расположенных по соответствующим осям симметрии икосаэдра. В зависимости от типа перегруппировки и числа субъединиц число капсомеров будет равным 30, 20 или 12. На рис. 5.1 представлены возможные типы простых вирионов, состоящих из определенного количества капсомеров, изображенных в виде шариков, а также капсомеров увеличивающегося объема.

Вирионы со сложным капсидом, построенным более чем из 60 структурных субъединиц, содержат группы из 5 субъединиц - пен-тамеры, или из 6 субъединиц - гексамеры. Нуклеокапсид сложноорганизованных вирионов, называемый «сердцевиной», покрыт внешней оболочкой - суперкапсидом.