Процессы брожения и гниения. Круговорот азота и бактерии, участвующие в нем. Виды брожения

Метаболизм – совокуп-ть всех хим/превращ-й, происходящих в клетке. Объединяет 2 процесса: катаболизм (диссимиляция, расщепл-е субстратов для получ-я энергии) и анаболизм (ассимиляция, синтез высокомолек соед-й для образ-я клет/структур). При брожении энергия образ-ся путем субстратного фосфорилир-я (анаэробное разлож-е углеводов и образ-е АТФ). Брожение хар-но для факультат и облигатных анаэробов. Продукты расщепл-я органич субстрата одновременно и доноры, и акцепторы водорода. О₂ угнетает брожение, и оно у факультат анаэробов сменяется дыханием. Виды брожения:

Спиртовое – превращ-е пирувата в СО₂ и этанол, применяют в пивоварении и виноделии.

Молочнокислое гомоферментативное – образ-ся мол к-та, хар-но для Strept и лактобацилл.

Гетероферментативное – образ-ся смесь разл продуктов (молоч, уксусная к-ты, СО₂, этанол).

Муравьинокислое – брожение смеш типа, образ-ся муравьиная и др органич к-ты.

Пропионовокислое – пируват (лактат) карбоксилир-ся до оксалоацетата, затем до пропионовой к-ты.

Маслянокислое – хар-но для клостридий, образ-ся масл к-та, бутанол, ацетон, 2-пропанол.

Гомоацетатное – образ-ся только ацетат (некот-е клостридии переносят водород только на СО₂).

Для синтеза азотсодерж соед-й (аминок-ты, пурины, пиримидины, витам) микробы используют доступные источники N. Аминогетеротрофы могут усваивать N только из органич соед-й. Аминоаутотрофы усваивают N в виде неорганич форм. Использ-е неорганич N возможно 2 путями: ассимиляция и диссимиляция. Ассимиляция – связыв-е минер N происходит в ходе азотфиксации (из воздуха – клостридии, клебсиеллы), ассимиляции аммиака (из аммония), нитратредукции (из нитрата). Диссимиляция - выдел-е газообразного N происходит в ходенитрификации (нитрифицир бактерии окисляют соли аммония и нитриты до нитратов), нитратредукции (псевдомонады восстан-ют нитраты и нитриты с образ-ем N), аммонификации нитрата (киш бактерии выделяют аммиак). Использ-е органич N – минерализация органич соед-й происходит с выдел-ем аммиака (аммонификация). Использ-ся для идентиф-и (красный лакмус→синий). Усваивают белковый N бактерии с экзоферментами (протеазами). При выращ-и бактерий in vitro для источника N используют пептоны (неполн гидролиз белков).  

Ферментация углеводов как дифф-диагн признак бактерий. Среды Гисса, оценка роста.

Д-е протеолитич ферментов изучают на средах с желатином, молоком, сыв-кой, пептоном. При разлож-и желатина среда - жидкая. При разлож-и казеина (мол/белка) появл-ся просветл-е молока,оно приобретает вид мол/сыв-ки. В процессе ферментации пептонов образ-ся индол, Н₂S, аммиак, кот-е сдвигают pH в щел сторону. Посев проводят на МПБ. Для обнаруж-я Н₂S в среду помещают фильтров/бумагу с р-ром ацетата свинца – бумага чернеет. Для выявл-я индола используют бумагу с р-ром щавелевой к-ты – бумага краснеет. Аммиак – лакмусовая бумага синеет.

Сахаролитич св-ва оценивают по измен-ю окраски среды из-за образ-я органич к-т. Используют среды Гисса: пептонная вода, углевод, многоат спирты и индикатор. При разлож-и углевода образ-ся к-та, индикатор меняет цвет с желтого на красный. Бактерии по-разному фермент-ют углеводы, поэтому ряды пробирок приобретают пёстрый вид – набор сред называется «пёстрый ряд».

Газообраз-е - определяют способ-ть микробов ферментир-ть углеводы с образ-ем к-ты и газа. В сосуды со средами вносят стеклянные поплавки, запаянные с 1-го конца, кот-е всплывают после наполнения их газом.

Определение ферментов микробов:

1. плазмокоагулаза – опред-ют скорость свёртыв-я микробом плазмы крови;

2. гемотоксин – лизис эритроцитов на КА, вокруг колонии зона просветл-я среды;

3. лецитиназа – разрушает яичный белок, вокруг колоний зона помутн-я с радужным венчиком;

4. гиалуронидаза – расщ-ет гиалуроновую к-ту в соединит ткани. Утрач-ся способ-ть гиалурон к-ты образовывать сгусток;

5. фибринолизин – растворяет фибрин плазмы.

ГЕНЕТИКА МИКРООРГ-МОВ

Ядерный аппарат бактерий, особ-ти. Мех-м репликации бактер хромосомы.

Нуклеоид бактерий не имеет мембраны, т.е. не отграничен от цитоплазмы клетки, не содержит хромосом (в отличие от эукариотов), гистонов (только у некот-х прокариотов есть гистоноподобные белки), внехромос-я ДНК располаг-ся в плазмидах (у эукариотов – в хромосомах), не делится митозом (тип деления бинарный).

В окраш препаратах нуклеоиды - компактные округлые или палочковид образ-я. В состав нуклеоида, кроме ДНК, входят РНК и белки. Число нуклеоидов в клетке меняется в зав-ти от фазы роста культуры: в покое в клетке 1 нуклеоид, в фазе перед делением – 2, в логарифмич фазе – ≥ 4. В условиях, неблагоприятных для роста, возникают нитевидные многоядерные клетки. Образ-ся из-за наруш-я скорости деления и скорости роста клеток.

Репликация – удвоение бактер/генома перед делением. Чаще бактерии размнож-ся путём попер деления, возникающего в процессе роста. Наиболее важно воспроизв-е нуклеоида, содержащего всю генетич инфор-ю. Нуклеоид прокариотов - плотно уложенная спиралью молекула ДНК, явл-ся самореплицирующейся стр-рой,  назыв-ся репликон. Репликонами являются и плазмиды. Репликация ДНК реализ-ся ферментами ДНК-полимеразами (3-х типов). Репликация начин-ся в определ точке (локусе) ДНК и идёт одновременно в противополож направл-ях. Заканч-ся также в определ месте ДНК. Затем начин-ся образ-е межклеточной перегородки. Сначала с обеих сторон клетки врастает 2 слоя ЦПМ. Затем м/у ними синтез-ся пептидогликан и формир-ся перегородка. Этот процесс чувствителен к д-ю антибиотиков. Всё это время клетка растёт. Происходит синтез пептидогликана, ЦПМ, новых рибосом и цитоплазмы. Затем клетки разделяются.

Цепочки клеток образ-ся, когда процесс разделения идёт не до конца.