Физиология микробов – дыхание.
Культуральные свойства, микробиологический метод исследования: выделение чистой культуры аэробов, анаэробов, принципы идентификации микробного вида.
Органеллы, дыхание у микробов.
Дыхание (биологическое окисление) - процесс, сопровождающийся выделением энергии, необходимой микроорганизмам для синтеза органических соединений.
Органеллы дыхания - производные цитоплазматической мембраны - мезосомы, с дыхательными ферментами типа цитохромоксидаз.
Анаэробное дыхание – без участия кислорода.
Аэробное дыхание – участвует кислород. По типу дыхания бактерии делят на 3 группы:
1.Облигатные аэробы - бактерии, которые могут расти только при наличии кислорода:
бруцеллы,
микрококки,
микобактерии туберкулеза
(для роста необходимо около 20% кислорода).
2. Облигатные анаэробы - бактерии, которые растут только при отсутствии кислорода. Для облигатных анаэробов кислород токсичен, т.к. у них отсутствуют ферменты (каталаза, супероксиддисмутаза), нейтрализующие перекисные радикалы кислорода. К облигатным анаэробам относятся:
возбудители ботулизма,
газовой гангрены,
столбняка.
3. Факультативные анаэробы - бактерии, которые могут расти как при наличии, так и отсутствии кислорода, т.к. они способны переключаться с анаэробного дыхания на аэробное дыхание. К ним относится;
большинство патогенных сапрофитных бактерий (E. coli и др.).
Сущность аэробного дыхания и его обеспечение.
При дыхании происходят процессы окисления и восстановления:
окисление - отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление - присоединение водорода или электронов к акцептору.
Акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород.
Аэробное дыхание - это процесс окисления сложных органических соединений до менее сложных или до простых минеральных веществ - Н20 и С02 (процесс диссимиляции) с одновременным выделением свободной энергии. Выделение углекислоты в результате дыхания связано с поглощением кислорода и полным окислением питательных веществ.
Аэробные микроорганизмы осуществляют окисление белков, жиров, углеводов и других сложных органических соединений, входящих в состав растительных и микробных остатков, до аммиака, воды и углекислого газа.
Аэробные бактерии имеют систему цитохромов -- пигментированных окислительно-восстановительных ферментов. Благодаря цитохромам аэробные бактерии могут в качестве конечного акцептора водорода использовать кислород воздуха.
Цитохромы -- это желтые пигменты, имеющиеся у всех аэробных микроорганизмов. Цитохромы подобны гемоглобину крови, содержат железо.
Организмы получают энергию и образуют АТФ при помощи только окислительного фосфорилирования субстрата, где окислителем может выступать только молекулярный кислород.
Рост большинства аэробных бактерий прекращается при концентрации кислорода в 40-50 % и выше, в то же время в атмосфере чистого кислорода не способны развиваться никакие прокариоты.
Сущность анаэробного дыхания
Анаэробное дыхание происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии. Процессы разложения органических веществ в безкислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют брожением.
Брожение – неполное окисление в анаэробных условиях.
В зависимости от участия определенных механизмов продуктами брожения могут быть этиловый спирт, молочная, масляная, уксусная, пропионовая кислоты.
Различают:
спиртовое,
молочнокислое,
уксуснокислое,
маслянокислое,
пропионовокислое и другие виды брожения.
В анаэробном дыхании акцептором электрона служат химические связи (-NO2, =SO4, =SO3). У облигатных анаэробов отсутствуют специализированные ферменты, для них кислород токсичен; они обладают сульфатным дыханием, восстанавливают Н2S. Факультативные анаэробы обладают нитратным дыханием, и акцептором водорода являются нитраты, которые восстанавливаются до NH2 и NH3.
Аэротолерантные факультативные анаэробы растут в присутствии О2, но энергию получают путем гетероферментативного брожения (молочнокислые бактерии).