14. Дыхание бактерий

Дыхание относится к реакциям катаболизма. В результате дыхания происходит расщепление сложных молекул до простых с выделением энергии, которая запасается в молекулах АТФ (КПД около 40%).

АДФ + Ф + Е = АТФ

Процесс дыхания – это реакция окисления углеводов, которая может происходить в бескислородных условиях – анаэробный тип дыхания (гликолиз) и в присутствии кислорода – аэробный тип дыхания (окислительное фосфорилирование).

По типу дыхания бактерии делятся на аэробные и анаэробные.

Существуют бактерии облигатные аэробы – растут только в присутствии кислорода (например, микобактерии туберкулеза). Облигатные анаэробы растут только в бескислородных условиях (например, возбудитель ботулизма).

Факультативные анаэробы могут расти как в кислородной, так и бескислородной среде (кишечная палочка). Микроаэрофилы – им требуется для своего роста низкая концентрация кислорода (гемофильная палочка).

Брожение не является в полном смысле дыханием – это субстратное фосфорилирование углеводов или гликолиз с образованием пирувата и последующим превращением его в конечные продукты брожения – органические кислоты и спирты.

В результате гликолиза из 1 молекулы глюкозы образуется 2 молекулы АТФ.

Аэробный тип дыхания (окислительное фосфорилирование)

Схема ----> Глюкоза- окислительное фисфирилирование- 38АТФ + 6СО2 + 6Н2О

Анаэробный тип дыхания. Схема та же, что при аэробном, но акцептором электронов служат нитриты, либо нитраты, либо фосфаты.

Факультативные анаэробы при отсутствии кислорода получают АТФ с помощью брожения.

Молекулы образовавшегося АТФ участвуют в синтезе органических соединений, отдавая свою энергию и превращаясь в АДФ

А + В + АТФ синтез АВ + АДФ + Ф

Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие молекулярного кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является вредным, задерживающим рост фактором (клостридии столбняка, анаэробной инфекции, ботулизма и др.).

15. Ферменты бактерий, их биологическая роль

Ферменты — биологические катализаторы высокомолекулярной структуры, вырабатываемые живой клеткой. Они имеют белковую природу, строго специфичны и играют важнейшую роль в обмене веществ микроорганизмов. Специфичность их связана с активными центрами, образуемыми группой аминокислот. Ферменты позволяют некоторым микроорганизмам усваивать метан, бутан, другие углеводороды и синтезировать из них сложные органические соединения.

Биохимические признаки. Для определения способности микроорганизмов ферментировать углеводы (сахаролитические свойства) используют короткий и длинный «пестрый» ряд. К первому относятся жидкие среды Гисса с моно- и дисахаридами: глюкозой, лактозой, сахарозой, мальтозой и с шести­атомным спиртом — маннитом. В длинный «пестрый» ряд наряду с перечисленными углеводами вводят среды с разнообразными моносахаридами (арабиноза, ксилоза, рамноза, галактоза и др.), полисахаридами (инулин, крахмал, гликоген и др.) и спиртами (глицерин, дульцит, инозит и др.). В качестве индикатора ко всем средам добавляют реактив Андреде или ВР.

Чистую культуру исследуемого микроба засевают петлей в среды «пестрого» ряда. Посевы инкубируют при 37°С в течение 18—24 ч или более длительно. В том случае, если бактерии ферментируют углевод до образования кислых про­дуктов, наблюдается изменение цвета среды; при разложении углевода до кислоты и газообразных продуктов наряду с изме­нением цвета появляется пузырек газа в поплавке. Если исполь­зуются среды с полужидким агаром, то образование газа регист­рируется по разрыву столбика. При отсутствии ферментации цвет среды не меняется. Поскольку бактерии ферментируют не все, а только определенные для каждого вида углеводы, входящие в состав сред Гисса, наблюдается довольно пестрая картина, поэтому набор сред с углеводами и цветным индика­тором называют «пестрым» рядом (рис. 30). ^Обнаружение каталазы. На предметное стекло наносят каплю1—3% раствора перекиси водорода и вносят нее петлю с бактериальной культурой. Каталаза разлагает верекись водорода на ШО и СЬ. Выделение пузырьков кислорода свидетельствует о наличии у данного вида бактерий фермента каталазы.

Результаты работ по идентификации выделенной культуры протоколируют.