double arrow

Питание микроорганизмов

Физиология микроорганизмов.

Вирусы и бактериофаги.

Вирусы очень маленькие микроорганизмы, размеры которых измеряются в нм. Их особенности:

- малые размеры(от десятков до сотен нм)

- проходят через бактериальные фильтры

- осаждаются только в ультрацентрифуге

- не видны в световой микроскоп

-содержат нуклеиновую кислоту(НК) одного типа (ДНК или РНК)

- для их репродукции нужна только НК

- не способны к росту вне клетки хозяина и к размножению делением

- поражают только молодые растущие клетки

Вирусная частица (вирион) состоит из генетического материала (ДНК или РНК), окруженного белковой оболочкой- капсидом. Капсид состоит из капсомеров. Имеет симметрию. Наиболее хорошо изучены вирусы бактерий, или бактериофаги.

Строение Т-фага Eschericha coli.

Состоит из головки и хвоста примерно равных по размеру, воротничка, сократительного чехла, базальной пластинки с шипами, хвостовых нитей, полого стержня.

Действие бактериофагов специфично, т.е они поражают клетки избирательно. Фаги не подвижны, но при смешивании суспензий бактерий и бактериофагов происходят их случайные столкновения. Фаг, узнав свою бактерию, адсорбируется на ее поверхности с помощью нитей и шипов. Затем происходит инъекция, чехол сокращается и ДНК проникает в клетку, через полый стержень. После этого обмен веществ в клетке- хозяина перестраивается, клетка начинает работать не на себя, а на вирус, синтезируя ранние белки и ферменты, а затем поздние белки, из которых происходит формирование частиц фага.

Под действием фагового лизоцима клеточная стенка бактерий растворяется, клетка хозяина погибает, а фаговые частицы выходят наружу. Такой бактериофаг называется вирулентным, т. к. он убивает клетку хозяина.

Другой тип фагов- умеренные. Они не убивают клетку. Умеренные фаги используются в биотехнологии для перенесения генетической информации из одной бактериальной клетки в другую (рекомбинация у прокриот).

1. Химический состав клеток микроорганизмов.

2. Механизм поступления питательных веществ в микробную клетку.

3. Типы питания микроорганизмов. Потребность в углеводах, азотном питании, минеральных веществах.

4. Характер питательных сред для выделения чистых культур микроорганизмов.

1. Химический состав клеток микроорганизмов подобен химическому составу клеток растений и животных. Клетка содержит 70-85% воды и 15-25% сухого вещества.

Вода- универсальный растворитель, представляет собой диполи, без нее существование огранизма не возможно. Вода бывает в свободном состоянии, ее содержание зависит от условий культивирования микроорганизма, от его физиологического состояния, может уменьшаться или увеличиваться в зависимости от количества доступной воды в питательной среде. Свободная вода является растворителем, участвует в переносе питательных веществ в клетку и выводе продуктов метаболизма, обеспечивает все гидролитические процессы в клетке. Связанная вода входит в состав структурных элементов клетки, освобождается только после их разрушения, ее количество относительно постоянно.

Сухие вещества клетки представлены различными элементами. По количественному вкладу в построение клетки все элементы делятся на:

· Макроэлементы – 90-98% органогены: C, N, H, O

3-10% зольные: Ca, Fe, S, F, Mg, K, Na

· Микроэлементы (Co, Zn, Cu, Mn, Mo, I, Br, Vn) их содержание -10 -3- 10 -6

· Ультромикроэлементы (U, Au, Rа) их содержании < 10 -6

Микроэлементы играют большую роль. При помощи минеральных веществ происходит регуляция осмотического давления, от них зависит состояние цитоплазмы, скорость биохимических реакций, ряд физиологических процессов клетки. Наиболее значимы K, Mg, Fe, Ca.

При выращивании микроорганизмов питательная среда должна содержать все необходимые элементы.

2 Поступление питательных веществ в клетку.

Для большинства микроорганизмов характерен внеклеточный способ питания. Большинство органических соединений не могут быть поглощены и использованы непосредственно в обмене веществ клетки микроорганизма. Поэтому в ответ на присутствие в среде вещества клетка синтезирует и выделяет в среду специфичный фермент,который расщепляет макромолекулу до мономеров, а они уже поступают в клетку. Этот способ питания характерен только для микроорганизмов. Индуктор заставляет клетку синтезировать нужный фермент.

Поступление питательных веществ осуществляется через КС, капсулу, слизистые слои, ЦПМ. Наиболее активная роль принадлежит ЦПМ. За небольшим исключением поступать могут лишь те вещества, для которых существует специальная транспортная система, представленная мембранными белками – ферментами- пермеазами, которые функционируют в двойном фосфолипидном слое. Существует 4 механизма поступления веществ в клетку;

1. Пассивная диффузия

2. Облегченная диффузия

3. Активный транспорт.

4. Транслокация групп

Пассивная диффузия.

Неспецифичное проникновение веществ в клетку. Осуществляется через поры мембраны, в ее белоксодержащих участках, которые действуют как молекулярные сита или через липидную фазу ЦПМ. Поступление идет «вниз» по градиенту концентрации переносимого вещества или под действием разностм потенциалов (если проникают ионы) Играет роль величина молекул, разность концентраций, потенциалов по обе стороны мембраны, степень липофильности, скорость поступления невелика (так проникает вода, кислород), ионы, яды, ингибиторы).

Облегченная диффузия.

Поступление вещества в клетку облегчается благодаря пермеазе. Вещества поступают «вниз» по градиенту концентраций. Не накапливаются в клетке против градиента концентраций. Пермеаза захватывает вещества на внешней стороне мембраны, переносит к внутренней стороне и вещество проникает в цитоплазму, энергия не затрачивается.

Активный транспорт.

Вещество поступает в клетку против градиента концентраций. Может накапливаться против градиента концентраций. Участвует пермеаза и затрачивается энергия, которая синтезируется клеткой при дыхании или брожении. Считают, что энергия нужна, т. к. пермеаза в своей работе претерпевает изменения. Когда он обращен к внешней стороне мембраны, он обладает высоким сродством к переносимому субстрату, а когда к внутренней стороне- низким. Энергия нужна, чтобы вновь приобрести сродство.

Перенос групп.

Аналогичен активному транспорту: участвуют транспортные белки, затрачивается энергия. Различие заключается в природе переносимой молекулы. При активном транспорте в цитоплазму поступает такая же молекула, которая была поглощена из питательной среды. При переносе групп в цитоплазму поступает молекула, которая видоизменяется, например фосфорилируется. Фосфотранспортная система переноса глюкозы, фруктозы зависит от фосфоенолпирувата, состоит из специфичных и неспецифичных компонентов. Большинство веществ поступают по третьему механизму.

Вывод продуктов из клетки осуществляется по этим же механизмам. Вещества выделяются, когда в результате перепроизводства накапливается большая их концентрация.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: