Метаболизъм на бактериите

Слайд 1

Физиология на бактериите
Химичен състав,метаболизъм, растеж и размножаване

Слайд 2

Химичен състав
По своя химичен състав микробните клетки малко се различават от животинските и растителните клетки. Те се състоят от два компонента – вода и сух остатък. Сухото вещество съдържа C, N, O, H, P и S. Количеството на отделните елементи не е постоянна величина в един и същ вид. То може да варира в зависимост от състава на средата и условията на култивиране. При младите култури например съдържанието на сухо вещество е по-голямо отколкото при старите.

Слайд 3

Вода – съдържанието на вода в микробната клетка се колебае от 73 до 98% от общата ѝ маса, като средно е в границите 80 – 85%. Водата е най-важният компонент на клетката. Тя служи за разтворител на кристалоидните съединения, среда, в която се извършва електролитна дисоциация, и е дисперсна среда за колоидните разтвори на клетката. Водата се намира в свободно и свързано състояние. Тя е източник на водородните и хидроксилни йони, участващи в различните биохимични реакции на живите клетки. При понижаване на съдържанието на вода в средата временно се задържа или напълно спира размножаването на клетките, а в някои случаи спират и жизнените процеси – клетката загива.

Слайд 4

Минерални вещества – сухият остатък на клетката е 2 – 25%. Той се състои от минерални – неорганични вещества и органични съединения (белтъци, нуклеинови киселини, въглехидрати, липиди и др.). Минералният състав на клетката представлява 2 – 14% от сухия ѝ остатък. Той се състои от K, N, P, C, S, Mg, Fe. В по-големи или по-малки количества могат да се намерят и Ca, Zn, Mo и др. Количествата на минералните вещества също не са постоянни. Те много зависят от химичния състав на средата и условията на култивиране на микроорганизмите. От органогенните елементи най-голямо е количеството на въглерода – 42–45%. Въглеродсъдържащите съединения са основата, в която се включват останалите съединения на клетката. Второ място по количество заемат кислородът и азотът.

Слайд 5

Фосфорът е 10 – 45%, а при киселиноустойчивите бактерии – достига до 75% от пепелното съдържание. Той участва в изграждането на нуклеиновите киселини, фосфолипидите и ензимите. Играе активна роля в процесите на синтеза и разграждане.
Сярата се съдържа в по-малки количества, влиза в състава на аминокиселините цистеин и метионин и играе важна роля в окислително-редукционните процеси на клетката.
Желязото се съдържа в дихателния ензим – цитохром, и ензимите – пероксидаза и каталаза. Като по-важни микроелементи трябва да се отбележат манганът, никелът и кобалтът.

Слайд 6

Белтъци – заемат относително на-голям дял от сухият остатък на клетките – 40 – 80%. В клетката те са представени като протеини и протеиди. При хидролиза на протеините се получават само аминокиселини. На тях се падат 20 – 40% от белтъчният състав на клетката. По своя аминокиселинен състав бактериалните клетки не се отличават съществено от животинските и растителните клетки.
Протеидите са сложно устроените белтъци на клетката, представляват 60– 80% от белтъчния състав на клетката. От сложните белтъци на бактериалната клетка най-голям дял имат нуклеопротеидите.
Други сложни белтъци – гликопротеиди, липопротеиди и хромопротеиди, са по-слабо застъпени. От тях гликопротеидите участват в капсулообразуването, а липопротеидите – в спорообразуването. Хромопротеидите играят роля при дишането на бактериите като катализатори на окислителните процеси.

Слайд 7

Общо взето, химичният състав на протеидите при бактериите в качествено отношение е като състава на висшите растителни и животински клетки. Аминокиселинният състав може да търпи количествени промени в зависимост от вида на микроорганизма и условията на култивиране. Важно е да се отбележи, че отделните видове бактерии имат специфичен за тях белтъчен състав, който определя и основните физиологични особености на вида – биохимична производителност, токсигенност, вирулентност, специфичен антигенен строеж и имунологична активност, използвани при микробиологичната диагноза и специфичната профилактика.

Слайд 8

Нуклеинови киселини - в изграждането на микробната клетка особено място заемат нуклеиновите киселини – ДНК и РНК. Характерно за бактериалните клетки и гъбите е, че съдържат едновременно и двете киселини: ДНК – 3 – 4%, и РНК – 10 -20% от сухата маса на клетката. При вирусите и фагите се открива само една от двете – или ДНК, или РНК, но никога двете заедно. РНК при бактериите и гъбите се намира в свободно (иРНК и тРНК) и в свързано състояние – нуклеопротеидите на рибозомите. Количеството на нуклеиновите киселини може да варира в широки граници в зависимост от състава на хранителната среда, физиологичното състояние на клетката и др.

Слайд 9

Нуклеиновите киселини изпълняват изключително важна роля в клетката. ДНК при бактерии и гъби и РНК при някои вируси са материалните носители на наследствеността, в тях е записана генетичната информация необходима за протичането и регулирането на жизнените процеси.
Въглехидрати – заемат 12 – 28% от сухата маса но клетката представени са предимно от полизахариди, а също и от моно-, ди- и олигозахариди и многовалентни алкохоли. Те участват в състава на такива важни съединения от клетъчната обвивка като липополизахаридите, гликолипидите, пептидогликана. Наличието на полизахариди определя антигенния строеж на бактериите и стои в основата на тяхното лабораторно диференциране.

Слайд 10

Полизахаридите участват в изграждането на капсулите и капсулоподобните образувания на редица бактерии – стрептококи, пневмококи и др.
Под формата на гликогенни или нишестени гранули полизахаридите могат да играят роля на резервни хранителни вещества.
Липиди. Липидите на микроорганизмите са представени от свободни мастни киселини, неутрални мазнини и мастоподобни вещества (липоиди). Те участват в изграждането на клетъчната обвивка и имат важно значение за осъществяване на нейните функции. В някои микроорганизми играят ролята на резервни хранителни вещества. Обикновено липидите образуват сложни комплекси с други макромолекули: липопротеиди, гликолипиди. При Грам-отрицателните бактерии те определят ендотоксичния характер на липополизахарида на външната мембрана. Липидите играят също важна роля в обмяната на веществата.

Слайд 11

Количеството на липидите варира в зависимост от вида и условията на култивиране. При бактериите то е 1,6 ÷ 40% от сухото вещество, най-често е 2 ÷ 10%.
Липоидите са представени от фосфолипиди, восъци и восъкоподобни вещества. Фосфолипидите са основна структурна единица на клетъчните мембрани. Восъците и восъкоподобните вещества се намират в голямо количество в микобактериите и заедно с останалите липиди определят тяхната киселинна устойчивост.

Слайд 12

Метаболизъм на бактериите
Жизнените процеси – хранене, дишане, размножаване при бактериите протичат при непрекъснатото им взаимодействие с околната среда. От нея получават необходимите хранителни вещества и в нея отдават отпадните метаболитни продукти. Метаболизмът включва всички ензимно катализирани биохимични реакции на обмяна на веществата и енергията между клетката и околната среда. Метаболизмът на бактериалната клетка се състои от процеси на разграждане (катаболизъм) и процеси на биосинтеза (анаболизъм). Двата процеса протичат паралелно и са взаимно свързани.

Слайд 13

Катаболитни (дисимилационни) процеси
Процесите на разграждане на хранителните вещества (въглехидрати, белтъци, мазнини) са известни като катаболитни (дисимилационни). Те се придружават от освобождаване на съдържащата се в сложната химична структура на веществата свободна енергия и следователно от гледна точка на термодинамиката са екзергонични. Получената енергия се акумулира под формата на макроергични връзки в различни съединения (аденозинтрифосфат и др.) и при необходимост се изразходват в биосинтетичните процеси, за растеж, движение и други жизнени функции. Освен източник на енергия, катаболитните процеси са източник на относително нискомолекулни вещества, които са предшественици (прекурсори) на строителни блокове за синтезата на необходимите високомолекулни вещества.

Слайд 14

Единственият път за получаване на енергия при бактериите е биологичното окисление. Известно е, че окислението е отделяне на електрони от веществото, което се окислява (донор). Освободените електрони се приемат от друго вещество (акцептор), което се редуцира. Процесите на окисление и редукция протичат винаги паралелно и се определят общо като окислително-редукционни, а веществата, участващи в тях, формират т. нар. редокс-системи. В живата клетка окислението се характеризира с някои особености, което позволява да се говори за биологично окисление.

Слайд 15

Биологичното окисление протича с отцепване на водородни йони от субстрата (донор). Водородните атоми и електрони чрез многостъпален верижен процес се пренасят до определен краен акцептор, при което става последователно отделяне на енергията от субстрата. Тази енергия се трансформира в макроергичните връзки на аденозинтрифосфата (АТФ) и се съхранява в тях.

Слайд 16

Класификация на микроорганизмите според източника на енергия
В зависимост от източника на енергия микроорганизмите се делят на:
Фототрофни - използващи енергията на слънчевите лъчи
Хемотрофни - получаващи енергия от биологичното окисление.
Хемотрофните организми се подразделят на:
− Литотрофни - в качеството на енергиен източник използват неорганични съединения (напр. сяра, амоняк, сероводород и др.)
− Органотрофни (хетеротрофни) - оползотворяващи енергията на сложни органични вещества.

Слайд 17

Класификация на органотрофите според естеството на крайния акцептор на водородните йони и типа дишане
Аероби – с аеробен тип дишане, при коeто краен акцептор е молeкулният кислород. Енергията се усвоява чрез окислително фосфорилиране в субстратните (катаболитните) и дихателните вериги. Аеробното дишане се характеризира с пълното окисление на хранителните вещества до крайни продукти (СО2 и Н2О) и освобождаване на максимално количество полезна енергия.
Анаероби – с анаеробен тип на дишане, при което крайни водородни акцептори са някои неорганични или органични съединения. В последният случай типът дишане се определя като ферментативен, а процесът – ферментация. Анаеробите получават енергия чрез окисление в субстратните вериги. Тъй като при анаеробното дишане разграждането не се извършва до крайни, а до някакви междинни продукти (например етилов алкохол, млечна киселина и др.), полученото количество енергия е значително по-малко от количеството ѝ при аеробното окисление.

Слайд 18

Класификация на анаеробите
Анаеробните микроорганизми от своя страна се подразделят на

Регистрирайте се за пълен достъп