Классификация микроорганизмов по конечному акцептору электронов:

• строгие (облигатные) аэробы – микроорганизмы, у которых акцептором электронов является свободный кислород, а способ получения энергии – аэробное дыхание (пример: дифтерийная палочка, холерный вибрион);

• строгие (облигатные) анаэробы – микроорганизмы, у которых конечным акцептором электронов служат:

• органические кислоты, способ получения энергии – брожение, (пример: клостридии);

• неорганические вещества, содержащие «связанный кислород» (сульфаты, нитраты), способ получения энергии – анаэробное дыхание (пример: десульфатирующие и денитрифицирующие бактерии);

• факультативные анаэробы (аэробы) – микроорганизмы, у которых в присутствии O₂ происходит аэробное дыхание (конечный акцептор электронов – кислород), при отсутствии O₂ – брожение (конечный акцептор – органические кислоты) (большинство патогенных микроорганизмов);

• микроаэрофиллы – конечным акцептором электронов является небольшое количество O₂ (2%), энергию получают путем аэробного дыхания (пример: спирохеты, актиномицеты), некоторые микроаэрофилы лучше растут при повышенном содержании СО₂ – «капнофилы» (пример: нейссерии, бруцеллы);

• аэротолерантные – не погибают под действием O₂, но и не используют для получения энергии, конечным акцептором являются органические кислоты, способ получения энергии – брожение (пример: молочнокислые бактерии).

Название	Конечный акцептор е-	Способ получения энергии	Примеры микроорганизмов
Строгие аэробы	O2	аэробное дыхание	дифтерийная палочка, холерный вибрион
Строгие анаэробы	органические кислоты сульфаты, нитраты	брожение анаэробное дыхание	клостридии десульфатирующие, денитрифицирующие бактерии
Факультативны е анаэробы	O2 органические кислоты	аэробное дыхание брожение	большинство патогенных микроорганизмов
Микро- аэрофиллы	небольшое количество O2	аэробное дыхание	спирохеты, актиномицеты
Аэро- толерантные	органические кислоты	брожение	молочнокислые бактерии

(O2 негубителен)

Конструктивный метаболизм.

Анаболизм (конструктивный/пластический метаболизм/ассимиляция) – это реакции, в результате которых синтезируются сложные соединения и структурные компоненты клеток за счет поступающих извне простых веществ, идущие с потреблением энергии, полученной в процессе энергетического метаболизма.

• Биосинтез аминокислот осуществляется из пирувата (образуется в гликолитическом цикле), α-кетоглурата и фумарата (из ЦТК), при образовании аминокислот азот вводится в молекулу предшественника на последних этапах биосинтеза при помощи реакций аминирования и переаминирования.

• Биосинтез нуклеиновых кислот – строительными блоками являются пуриновых и пиримидиновых нуклеотиды.

• Биосинтез углеводов:

• автотрофы, для которых единственным источником углерода является СО₂, усваивают его в реакциях цикла Кальвина;

• гетеротрофы синтезируют углеводы из С₂-С₃ соединений путем гликолиза в обратном направлении.

• Биосинтезе жирных кислот происходит путем карбоксилирования ацетил-КоА.

ТЕМА ЛЕКЦИИ: «Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы.

Химиотерапевтические препараты. Антибиотики.»

Влияние факторов внешней среды на микроорганизмы.

Жизнедеятельность микроорганизмов находится в зависимости от факторов окружающей среды. Влияние этих факторов может быть благоприятным и неблагоприятным.

Неблагоприятное действие факторов окружающей среды на микроорганизмы:

• бактериоцидное – уничтожающее действие на клетки;

• бактериостатическое – подавляющее размножение;

• мутагенное – приводящее к изменению наследственных свойств.

Повреждающее действие на микроорганизмы могут оказывать биотические (от греч. bios – жизнь) и абиотические (от греч. abios – отрицание жизни) факторы.

Абиотические факторы внешней среды:

• Физические факторы:

• температура;

• рН среды;

• влажность (высушивание);

• различные виды излучения (УФ, инфракрасное, рентгеновское, лазерное, радиактивное

• α, δ, γ-излучение);

  • ультразвук;

  • электромагнитные поля;

  • осмотическое давление;

  • сотрясение;

  • невесомость.

Температура среды – один из основных факторов, определяющих интенсивность развития микроорганизмов. Каждый микроорганизм может расти и размножаться только в определенных пределах температуры (выделяют минимальную/ максимальную температуру – за их пределами рост микроорганизмов прекращается и оптимальную температуру – наиболее благоприятную для роста и размножения).

По отношению к температуре выделяют три группы микроорганизмов:

• термофилы (от греч. thermos – тепло, phileo – любить, т.е. теплолюбивые) – живут при температуре от 40 до 100⁰С (оптимум 50-60⁰С) – например, бактерии горячих источников и вулканов;

• мезофиллы (от греч. mesos – средний) – от 20 до 40⁰С (оптимум 35-37⁰С) – большинство патогенных микрорганизмов;

• психрофилы (от греч. psichros – холод, т.е. холодолюбивые) – от -6 до 20⁰С (оптимум 10-15⁰С) – например, иерсинии, клебсиеллы, псевдомонады могут размножаться в пищевых продуктах при температуре бытового хоодильника.

Механизм повреждающего действия высокой температуры – необратимая денатурация ферментов микроорганизмов. Большинство вегетативных форм бактерий погибают при 60-80⁰С в течение 15-30 минут, а при 100⁰С – от нескольких секунд (мгновенно) до 2 минут. Споры бактерий наиболее устойчивы к повышенной температуре – выдерживают температуру кипячения воды в течение нескольких часов, при 130⁰С гибнут через 20-30 минут и более.

Механизм повреждающего действия низкой температуры – разрыв клеточной мембраны кристаллами льда и приостановка метаболических процессов.

Влажность среды также оказывает большое влияние на развитие микроорганизмов, т.к. вода составляет основную массу микробной клетки (75-85%), вода служит растворителем различных органических и минеральных соединений, с водой все вещества поступают в клетку и выводятся из нее.

Потребность во влаге у различных микроорганизмов колеблется в широких пределах. По потребности во влаге различают следующие группы микроорганизмов:

• гидрофиты – влаголюбивые (большинство);

• мезофиты – среднелюбивые;

• ксерофиты – сухолюбивые.

При высушивании жизненные процессы замедляются, клетка переходит в анабиотическое состояние или погибает.

В высушенном состоянии многие микроорганизмы сохраняют жизнеспособность в течение продолжительного времени, что используется для их длительного хранения. Высушивание микроорганизмов осуществляется методом лиофильной сушки – обезвоживание в замороженном состоянии под высоким вакуумом.

• Химические факторы (противомикробным действием обладают следующие классы химических веществ):

• галогены и их соединения (йод, йодинол, йодоформ, хлорамин, пантацид…);

• окислители (пероксид водорода, перманганат калия, гидроперит…);

• кислоты и их соли (оксолиновая, бензойная, салициловая, борная, сорбиновая…);

• щелочи (аммиак и его соли);

• спирты (этанол, протанол);

• альдегиды (формальдегид, уротропин, уросал…);

• соли тяжелых металлов (ртути, серебра, меди, свинца, цинка, олова…);

• фенол и его производные (резорцин, хлорофен…);

• производные 8-оксихинолина (хинозол, интестопан, нитроксолин…);

• производные нитрофуранов (фуразолидон, фурацилин, фурагин...);

• поверхностно-активные вещества/детергенты (хлоргексидин, полимиксины, грамицидин С, твины…);

• триклозан;

• длинноцепочечные жирные кислоты;

• фитонциды;

• антибиотики;

• красители (метеленовый синий, бриллиантовый зеленый…). Эти средства могут по-разному оказывать противомикробное действие. Механизм действия химических веществ на микроорганизмы:

• деполимеризация пептидогликана клеточной стенки (например, щелочи);

• повышение проницаемости ЦПМ бактериальной клетки;

• блокирование биохимических реакций (например, фенолы);

• денатурация белков/ферментов бактерий (например, кислоты и формалин);

• окисление метаболитов и ферментов (например, фенолы);

• растворение липопротеиновых структур;

• повреждение генетического аппарата.

Биотические (биологические) факторы внешней среды – воздействие других живых существ или продуктов их жизнедеятельности.

Микроорганизмы находятся друг с другом в различных взаимоотношениях – от взаимовыгодных (симбиоза) до антагонистических:

• бактерии (например, молочно-кислые и гнилостные бактерии ЖКТ);

• простейшие;

• плесневые грибы;

• бактериофаги.

Физические, химические и биологические факторы внешней среды используют для подавления роста и уничтожения патогенных микроорганизмов.

Этапы открытия и изучения ХТП.

0 – эвристический период:

Еще до открытия микроорганизмов химические вещества эмпирически использовались в народной медицине: кора дерева Кина-Кина (хинин) для лечения малярии; корень ипекакуаны для лечения амебной дизентерии; препараты ртути для лечения сифилиса.

Парацельс (VI век до н.э.) применял соли ртути и мышьяка, К. Гален (III в. до н.э.) – настои из растительного сырья.