10. Способы получения энергии бактериями (брожение, дыхание). Типы дыхания бактерий.

Брожение – примитивный энергетический процесс расщепления глюкозы до ПВК. Образуется в цитоплазме.

Признаки Б. :

• Низкий энергетический выход

• Сустратный тип фосфорилирования

• Акцептор – органические вещества.

В зависимости от конечного продукта выделяют:

• Молочнокислое б. – лакто/бифидо бактерии, стрептококки;

• Маслянокислое б. – споробразные бактерии

• Пропионово-кислое б. – одноклеточные бактерии

• Спиртовое брожение – дрожжи рода S.

Дыхание – совершенный энергетический процесс окисления до СО2 и Н2О.

Признаки дыхания:

• Высокий энергетический выход (38 АТФ из 1 молекулы глюкозы)

• Мембранный тип фосфорилирования (т.е. в лизосомах)

• Реакции протекают межмолекулярно

• Акцептор – О2 и органические вещества.

Состоит из нескольких этапов:

1. Гликолиз – в цитоплазме клеток образуется ПВК и высвобождаются две молекулы АТФ

2. ЦТК (Цикл Креббса) – влизосомах - ПВК окисляются до СО2 , Н2О, высвобождают 36 молекул АТФ

3. Реакции протекают межмолекулярно

4. Акцептор О2 и органические вещества.

По типу дыхания:

Облигатные (строгие) аэробы развиваются при наличии в атмосфере 20% кислорода (микобактерии туберкулеза), содержат ферменты, с помощью которых осуществляется перенос водорода от окисляемого субстрата к кислороду воздуха.

Микроаэрофилы нуждаются в значительно меньшем количестве кислорода, и его высокая концентрация хотя и не убивает бактерии, но задерживает их рост (актиноисцеты, бруцеллы, лептоспиры).

Факультативные анаэробы могут размножаться как в присутствии, так и в отсутствие кислорода (большинство патогенных и сапрофитных микробов — возбудители брюшного тифа, паратифов, кишечная палочка).

Облигатные анаэробы — бактерии, для которых наличие молекулярного кислорода является губительным (клостри-дии столбняка, ботулизма).

Аэробные бактерии в процессе дыхания окисляют различные органические вещества (углеводы, белки, жиры, спирты, органические кислоты и пр.).

Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии. Процессы разложения органических веществ в безкислородных условиях, сопровождающиеся выделением энергии, называют брожением. В зависимости от участия определенных механизмов различают следующие виды брожения: спиртовое, осуществляемое дрожжами, молочно-кислое, вызываемое мол очно-кислыми бактериями, масляно-кислое и пр.

Для культивирования анаэробных микроорганизмов необходимо создание бескислородных условий, достигаемое различными методами. Физические методыоснованы на создании вакуума в специальных аппаратах — анаэростатах. Иногда воздух в них заменяют каким-либо другим газом, например СО2. Доступ кислорода в питательную среду можно затруднить, если культивировать анаэробов в глубине столбика сахарного агара или среды Вильсона — Блера, налитых в пробирки в расплавленном состоянии и остуженных до 43°С. По методу Вейона — Виньяля расплавленный и остуженный агар с посевным материалом набирают в стеклянные трубочки, которые запаивают с двух концов.

Химические методызаключаются в том, что при культивировании исследуемого материала на плотных средах в эксикатор помещают химические вещества, например пирогаллол и щелочь, реакция между которыми идет с поглощением кислорода. В жидкие питательные среды можно добавлять различные редуцирующие вещества: аскорбиновую или тиогликолевую кислоту.

Биологический методоснован на одновременном культивировании аэробов и анаэробов на плотных питательных средах в чашках Петри, герметически закупоренных. Вначале кислород поглощается растущими аэробами, посеянными на одной половине среды, а затем начинается рост анаэробов, посев которых сделан на другой половине. Наиболее удобна для культивирования анаэробов специальная среда Китта — Тароцци. В нее входят сахарный МПБ, который наливают в пробирки в количестве 10—12 мл, и кусочки вареных паренхиматозных органов. Перед употреблением среду Китта ,— Тароцци кипятят на водяной бане для удаления растворенного в ней кислорода. Среду заливают сверху стерильным вазелиновым маслом. Заметный рост анаэробов (помутнение) может наблюдаться через 48 ч и более в зависимости от количества посевного материала.

Рост изолированных колоний анаэробов можно получить при рассеве исследуемого материала по поверхности кровяно-сахарного агара, разлитого в чашки Петри. После посева чашки помещают в анаэростат. Исследуемый материал в убывающей концентрации можно засевать в высокий столбик агара. Образовавшиеся отдельные колонии анаэробов выделяют, распилив пробирку в месте роста. Колонии анаэробов для получения значительного количества биомассы отсевают затем на среду Китта — Тароцци. В качестве источника энергии для анаэробов используют глюкозу, добавление которой в питательную среду обязательно.

11. Ферменты бактерий. Классификация ферментов: 1) по химической природе; 2) по  генетическому контролю. Методы изучения ферментативной активности бактерий и ее использование для идентификации бактерий.

1. По химической природе

* Оксиредуктазы – катализируют ОВР

* Трансферазы – ускоряют ракции перноса атомов в ЦТК и ПФЦ.

* Гидролазы – ускроение гидролитического расщепления белков и углеводов.

Ферменты агрессии:

Гиалуронидаза – расщепляет гиалиновую кислоту соединительной ткани

Нейраминидаза – нейраминовую кислоту слизистых

Коллагеназа – коллаген мышечных волокон (преим. Для клостридий)

Лецитиназа – лецитин мембран эритроцитов и мышечных волокон

Протеиназа – расщепляет иммуноглобулины.

Лиаза – участвует в реакциях расщепления двойных связей или присоединенеия по двойным связям

Изомеразы – обеспечивают внутреннюю конверсию с образованием различных изомеров

ЛиГазы (синтетазы) - р-ии биосинтеза белка.

2. По генетическому контролю:

• Конститутивные – синтезируются в течение всей жизни МО

• Адаптивные (индуцибельные) – синтез адаптируется с одним субстратом

• Репрессибельные - синтез угнетается избирательным накоплением продуктов реакции.

Эндоферменты – Функционируют внутри клетки

Экзоферменты – выделяются в окружающую среду (гидролазы).

Набор ферментов строго индивидуален для вида.

Изучение биохимических свойств бактерий проводится на дифференциально-диагностических средах (Эндо, Левина, Плоскирева, Ресселя, Гисса и др.). Дифференциально-диагностические среды делятся на три группы: 

1. среды для выявления протеолитических свойства бактерий (МПБ, мясо-пептонный желатин);

2. среды для изучения ферментации углеводов (Эндо, Плоскирева, Гисса, Ресселя);

3. среды для определения гемолитических свойств (кровяной агар).

Изучение протеолитических свойств проводиться с помощью индикаторов, позволяющих обнаруживать образование сероводорода, индола и т.д. при расщеплении белка. Для этого используют индикаторы ацетата свинца (на сероводород) и щавелевой кислоты (на индол). Индикаторы при их использовании изменяют цвет: при выделении сероводорода - чернеют, при выделении индола - краснеют. Для определения ферментации углеводов используются среды Гисса, в состав которых входят глюкоза, лактоза, маннит, мальтоза, сахароза и индикатор Андреде (карболовый фуксин, обесцвеченный содой). При ферментации того или другого углевода среда краснеет. (ПРИМЕРЫ)