Физиология микроорганизмов. Важнейшие микробиологические процессы. Физиология, биохимия микроорганизмов (прокариотов: бактерий, эукариотов: простейших, грибов, вирусов) Презентация на тему физиология бактерий

Слайд 14

Окислительный метаболизм

Бактерии, обладающие окислительным метаболизмом, энергию получают путем дыхания. Дыхание- процесс получения энергии в реакциях окисления-восстановления, сопряженных с реакциями окислительного фосфорилирования, при котором донорами электронов могут быть органические (у органотрофов) и неорганические (у литотрофов) соединения, а акцептором - только неорганические соединения.

Слайд 15

В зависимости от акцепторов протонов и электронов среди бактерий различают аэробы, факультативные анаэробы и облигатные анаэробы. Для аэробов акцептором является кислород. Факультативные анаэробы в кислородных условиях используют процесс дыхания, в бескислородных – брожение. Для облигатных анаэробов характерно только брожение, в кислородных условиях наступает гибель микроорганизмов из-за образования перекисей, идет отравление клетки.

Слайд 16

Облигатные аэробы (бруцеллы, легионеллы, псевдомонады, микобактерии, возбудитель сибирской язвы) растут и размножаются только в присутствии кислорода. Используют кислород для получения энергии путем кислородного дыхания. Они подразделяются на: 1) строгие аэробы (менингококки, бордетеллы), которые растут при парциальном давлении атмосферы воздуха; 2) микроаэрофилы(листерии) растут при пониженном парциальном давлении атмосферного возхдуха.

Слайд 17

Облигатные анаэробы (бифидобактерии, лактобактерии, клостридии)не используют кислород для получения энергии. Тип метаболизма у них бродильный. Они подразделяются на: 1) строгие анаэробы – микроорганизмы для которых молекулярный кислород токсичен; он либо убивает микроорганизмы, либо ограничивает их рост. Энергию строгие анаэробы получают маслянокислым брожением; 2) аэротолерантные микроорганизмы (молочнокислые бактерии) используют кислород для получения энергии, но могут существовать в его атмосфере. Энергию получают гетероферментативным молочнокислым брожением

Слайд 18

Факультативные анаэробы (пневмококки, энтерококки, энтеробактерии, коринебактерии, франциселлы)способны расти и размножаться как в присутствии кислорода, так и в отсутствии его. Они обладают смешанным типом метаболизма. Процесс получения энергии у них может происходить кислородным дыханием в присутствии кислорода, а в его отсутствии переключаться на брожение. Различное физиологическое отношение микроорганизмов к кислороду связано с наличием у них ферментных систем, позволяющих существовать в атмосфере кислорода.

Слайд 19

В окислительных процессах, протекающих в атмосфере кислорода образуются токсические продукты: перекись водорода Н2О2 и закисный радикал кислорода О2-. Для нейтрализации токсичных форм кислорода, микроорганизмы, способные существовать в его атмосфере, имеют защитные механизмы.

Слайд 20

У бактерий, обладающих окислительным метаболизмом, акцептором электронов (или водорода (Н+)) является молекулярный кислород. В этом случае пируват полностью окисляется в цикле трикарбоновых кислот до С2.

Слайд 21

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Слайд 22

Цикл трикарбоновых кислот выполняет функции как поставщика предшественников для биосинтетических процессов, так и атомов водорода, который в форме восстановленного НАД переносится на молекулярный кислород через серию переносчиков, обладающих сложной структурно оформленной мультиферментной системой - дыхательной цепью. Дыхательная цепь у бактерий локализована в ЦПМ и во внутриклеточных мембранных структурах.

Слайд 23

Типичная цепь выглядит следующим образом: ЦТК → НАД(Н2)→флавопротеид→хинон → →цитохромы: в→с→а→О2

Слайд 24

Среди бактериальных цитохромов различают цитохромы в, с, а и а3. Конечным этапом переноса электронов (протонов) по дыхательной цепи является восстановление цитохромов а - а3 (цитохромоксидазы). Цитохромоксидаза является конечной оксидазой, передающей электроны на кислород. Образующиеся при окислении ФАД или хинонов протоны связываются ионами О2- с образованием воды.

Слайд 25

Образование АТФ вдыхательной цепи связывают с хемоосмотическим процессом. Особая ориентация переносчиков в ЦПМ приводит к тому, что передача водорода происходит с внутренней на внешнюю поверхность мембраны, в результате чего создается градиент атомов водорода, проявляющийся в наличии мембранного потенциала. Энергия мембранного потенциала используется для синтеза локалиизованной в мембране АТФазой АТФ.

Слайд 26

У некоторых бактерий цитохромы отсутствуют, и при контакте с кислородом происходит непосредственный перенос водорода на кислород с помощью флавопротеидов, конечным продуктом при этом оказывается перекись водорода - Н2О2.

Слайд 27

Помимо углеводов прокариоты способны использовать другие органические соединения, в частности белки, в качестве источника энергии, окисляя их полностью до СО2 и Н2О.

Слайд 28

Аминокислоты могут использоваться в конструктивном метаболизме, а могут у аммонифицирующих бактерий служить основным материалом в энергетических процессах при окислительном дезаминировании, в результате которого происходит выделение аммиака и превращение аминокислоты в кетокислоту, которая через цикл трикарбоновых кислот вступает в конструктивный метаболизм: 2R–CHNH2 –СООН + О2 →2R– СО –COOH + +2NH3

Посмотреть все слайды

МИКРООРГАНИЗМОВ

Введение

Химический состав

Питание, дыхание и размножение

Наследственность и генетические рекомбинации у бактерий

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

Человек использовал бактерии, ещё не зная об их существовании. С помощью заквасок, содержащих бактерии, приготовляли кисломолочные продукты, уксус, тесто и т.д.

Человек использовал бактерии, ещё не зная об их существовании. С помощью заквасок, содержащих Бактерии, приготовляли кисломолочные продукты, уксус, тесто.

Впервые бактерии увидел А. Левенгук - создатель микроскопа, исследуя растительные настои и зубной налёт.

Впервые бактерии увидел А. Левенгук -

создатель микроскопа

К концу 19 - началу 20 вв. было выделено большое число бактерий, обитающих в почве, воде, пищевых продуктах и т.п., были открыты многие виды болезнетворных бактерий. Классические исследования Л. Пастера в области физиологии бактерии послужили основой для изучения у них обмена веществ. Вклад в исследование бактерии внесли русские и советские учёные С.Н. Виноградский, В.Л. Омелянский, Л. Исаченко, выяснившие роль бактерии в круговороте веществ в природе, который делает возможной жизнь на Земле. Это направление в микробиологии неразрывно связано с развитием геологии, биогеохимии, почвоведения, с учением В.И. Вернадского о биосфере.

Физиология микроорганизмов изучает жизнедеятельность микробных клеток, процессы их питания, дыхания, роста, размножения, закономерности взаимодействия с окружающей средой.

Выяснение физиологии этих микроорганизмов важно для постановки микробиологического диагноза, проведения лечения и профилактики инфекционных заболеваний, регуляции взаимоотношений организма с окружающей средой.

МИКРООРГАНИЗМЫ НАХОДЯТСЯ БУКВАЛЬНО ВЕЗДЕ: В ПОЧВЕ, ВОДЕ, ВОЗДУХЕ, В ТОМ ЧИСЛЕ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА. КАЖДОГО ИЗ НАС ОКРУЖАЮТ НЕСМЕТНОЕ КОЛИЧЕСТВО МИКРОБОВ.

НА КАЖДОМ САНТИМЕТРЕ НАШЕЙ КОЖИ НАХОДИТЬСЯ КАК МИНИМУМ 2000 БАКТЕРИЙ.

КАЖДАЯ ИЗ КОТОРЫХ ДЫШИТ, ПИТАЕТСЯ А ИНОГДА ДАЖЕ ПЕРЕМЕЩАЕТСЯ В ПРОСТРАНСТВЕ.

Мы переносим на себе больше микробов, чем имеем клеток в организме.

2. ХИМИЧЕСКИЙ

По химическому составу бактерииСОСТАВ не

отличаются от клеток других организмов. Бактериальная клетка содержит 80% воды и 20% сухого остатка. Около 90% сухого остатка бактерии составляют высокомолекулярные соединения: нуклеиновые кислоты (10%), белки (40%), полисахариды (15%}, пептидогликон (10%) и липиды (15%); остальные 10% приходятся на моносахара, аминокислоты, азотистые основания, неорганические соли и другие низкомолекулярные соединения

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ

Вода - основной компонент бактериальной клетки. Она находится в свободном или связанном состоянии со структурными элементами клетки. В спорах количество воды уменьшается до 18-20%. Вода является растворителем для многих веществ, а также выполняет механическую роль в обеспечении тургора. При плазмолизе - потере клеткой воды в гипертоническом растворе - происходит отслоение протоплазмы от клеточной оболочки. Удаление воды из клетки, высушивание приостанавливают процессы метаболизма. Большинство микроорганизмов хорошо переносят высушивание. При недостатке воды микроорганизмы не размножаются.

Белки (40-80% сухой массы) определяют важнейшие биологические свойства бактерий и состоят обычно из сочетаний 20 аминокислот. В состав бактерий входит диаминопимелиновая кислота, отсутствующая в клетках человека и животных. Бактерии содержат более 2000 различных белков, находящихся в структурных компонентах и участвующих в процессах метаболизма. Большая часть белков обладает ферментативной активностью. Белки бактериальной клетки обусловливают антигенность и иммуногенность, вирулентность, видовую принадлежность бактерий. Нуклеиновые кислоты бактерий выполняют функции, аналогичные нуклеиновым кислотам эукариотических клеток: молекула ДНК в виде хромосомы отвечает за наследственность, рибонуклеиновые кислоты (информационная, или матричная, транспортная и рибосомная) участвуют в биосинтезе белка.

Углеводы бактерий представлены простыми веществами (моно- и дисахариды) и комплексными соединениями. Полисахариды часто входят в состав капсул. Некоторые внутриклеточные полисахариды (крахмал, гликоген и др.) являются запасными питательными веществами.

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИСТОЧНИКОВ
УГЛЕРОДА И АЗОТА ВЫДЕЛЯЮТ
НЕОРГАНИЧЕСКИЕ
ВЕЩЕСТВА
(СО2, НИТРИТЫ,
НИТРАТЫ и др.)
ОРГАНИЧЕСКИЕ
ВЕЩЕСТВА
АУТОТРОФЫ
ГЕТЕРОТРОФЫ
ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ
ОБЛИГАТНЫЕ

Культивирование микроорганизмов

• Размер: 583 Кб
• Количество слайдов: 37

Описание презентации Презентация Лекция 1 Морфология и физиология бактерий по слайдам

Классификация бактерий. Морфология и физиология бактерий, методы ее изучения Лекция

План: 1. Морфология бактерий 2. Особенности строения бактериальной клетки: 3. Рост и размножение бактерий. 4. Питание бактерий 5. Дыхание бактерий. 6. Ферменты бактерий 7. Пигменты бактерий 8. Токсины бактерий

1. Морфология бактерий. 1. Кокки – шаровидные клетки размером 0, 5 – 1, 0 мкм. Микрококки – отдельно расположенные клетки; Диплококки – парные кокки (пневмококк – возбудитель пневмонии (ланцетовидный,) гонококк – возбудитель гонореи, менингококк – возбудитель эпидемического менингита (бобовидные)

Стрептококки – клетки округлой или вытянутой формы, составляющие цепочку. Сарцины – имеют вид пакетиков из 8 и более кокков. Стафилококки – кокки, расположенные в виде грозди винограда. Такое расположение характерно для чистой культуры, в мазках возможно в виде единичных кокков.

2. Палочковидные формы называются бактериями. Размеры: 1 – 6 мкм в длину и 0, 5 – 2 мкм в толщину. Имеют закругленные концы – кишечная палочка; Имеют обрубленные концы – возбудитель сибирской язвы; Имеют заостренные концы – возбудитель чумы; Имеют утолщенные концы – возбудитель дифтерии;

Палочковидные бактерии Истинные Спорообразующие Бациллы Клостридии спор не образуют споры в присутствие кислорода, прорастают в вегетативные формы в кислородной среде возбудитель сибирской язвы образуют споры в присутствие кислорода, но прорастают в вегетативные формы в бескислородной среде (столбняк, ботулизм, газовая гангрена)

3. Извитые формы: Вирионы – в форме запятой, возбудитель холеры; Спириллы. Большинство не болезнетворны; Спирохеты – от 6 до 18 завитков.

2. Особенности строения бактериальной клетки Не имеют обособленного ядра В клеточной стенке бактерий содержится особый пептидогликан – муреин. Единственными органоидами являются рибосомы. Роль митохондрий выполняют мезосомы – выросты цитоплазматической мембраны. Могут иметь специальные органеллы движения – жгутики. Размеры – от 0, 3-0, 5 до 5-10 мкм.

Органеллы бактериальной клетки Основные: Дополнительные: Нуклеоид Цитоплазма Рибосомы Цитоплазматическая мембрана Клеточная стенка Споры Капсулы Ворсинки Жгутики

1. Клеточная стенка Значение: сохраняет и придает форму; регулирует осмотическое давление внутри клетки; обеспечивает взаимосвязь с внешней средой; участвует в регуляции обмена веществ; антигенная функция; рецепторная функция; косвенно участвует в регуляции роста и деления;

Бактерии Грамположительные (грам +) бактерии Муреиновый слой составляет 80% от массы клеточной стенки. По Грамму они окрашиваются в синий цвет. Клеточная стенка выглядит аморфно. Граморицательные (грам -) бактерии Муреиновый слой составляет 20% от массы клеточной стенки. По Грамму они окрашиваются в красный цвет. Клеточная стенка четко выражена.

2. Цитоплазматическая мембрана имеет обычное строение: билипидный слой и 2 слоя белков. Она обладает избирательной проницаемостью, принимает участие в транспорте веществ, выведении экзотоксинов, энергетическом обмене клетки, является осмотическим барьером, участвует в регуляции роста и деления, репликации ДНК, является стабилизатором хромосом.

4. Нуклеоид – ядерное вещество, распыленное в цитоплазме клетки. не имеет ядерной мембраны, ядрышек. В нем локализуется кольцевая двухнитевая молекула ДНК. Функции нуклеоида: контролирует признаки и свойства клетки, участвует в передаче генетической информации. Внехромосомные участки ДНК называются плазмидами.

ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ БАКТЕРИЙ 1. Капсула – дополнительная поверхностная оболочка. Образуется при попадании бактерий в макроорганизм. Капсула защищает микробную клетку: -от фагоцитоза — от антител

Бактерии Истинно капсульные – сохраняют капсулообразование и при росте на питательных средах, а не только в макроорганизме (род Klebsiella); Ложно капсульные – образуют капсулу только при попадании в макроорганизм (возбудители пневмонии, сибирской язвы);

2. Споры – это особые формы существования некоторых бактерий при неблагоприятных условиях внешней среды. При попадании споры в благоприятные условия она прорастает в вегетативную форму. Спорообразующие аэробные бактерии – бациллы, а анаэробные – клостридии.

Расположение спор: центральное — возбудитель сибирской язвы. Размер споры не превышает поперечника клетки; субтерминальное – ближе к концу клетки и превышает ширину клетки – возбудитель ботулизма; терминальное – на конце клетки – возбудитель столбняка.

3. Жгутики – органеллы движения. Монотрихи – имеют 1 жгутик на конце клетки; обеспечивает быстрое движение; Перетрихи – имеют несколько жгутиков, расположенных по периметру; Лофотрихи – пучок жгутиков расположены на одном конце клетки; Амфитрихи – имеют по одному жгутику на каждом конце.

Фазы размножения бактериальной клетки на жидкой питательной среде: начальная стационарная фаза – лаг-фаза (фаза покоя). Продолжительность 3 – 4 часа; фаза логарифмического размножения; максимальная стационарная фаза; фаза ускоренной гибели;

5. Дыхание бактерий 1) аэробы –могут расти только в присутствие кислорода. 2) облигатные анаэробы – растут на среде без кислорода, который для них токсичен (клостридии ботулизма, газовой гангрены, столбняка). 3) факультативные анаэробы – могут расти как при наличии кислорода, так и без него.

6. Ферменты бактерий белки, участвующие в процессах анаболизма и катаболизма. Известно более 200 ферментов. 1) эндоферменты – действуют в самой клетке, обеспечивают синтез и распад различных веществ. 2) экзоферменты – действуют вне клетки, принимают участие в процессе распада крупных молекул, которые не могут проникнуть внутрь бактериальной клетки, характерны для грамположительных бактерий).

7. Пигменты – красящие вещества Значение: Защищают микробную клетку от природной ультрафиолетовой радиации; Принимают участие в процессах дыхания; Некоторые обладают антибиотическим действием.

8. Токсины Экзотоксины — секретируются в окружающую среду. Имеют белковое происхождение. Специфичны Малоустойчивы Высокотоксичны Переходят в анотоксин. Образуются в основном грамположительными бактериями Эндотоксины – липополисахаридопротеин овый комплекс. Не специфичны. Малотоксичны. Термостабильны. Образуются в основном грамотрицательными бактериями.

Слайд 1

Описание слайда:

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Слайд 13

Описание слайда:

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

Описание слайда:

Слайд 17

Описание слайда:

Слайд 18

Описание слайда:

Слайд 19

Описание слайда:

Слайд 20

Описание слайда:

Слайд 21

Описание слайда:

Слайд 22

Описание слайда:

Слайд 23

Описание слайда:

Слайд 24

Описание слайда:

Слайд 25

Описание слайда:

Слайд 26

Описание слайда:

Слайд 27

Описание слайда:

Слайд 28

Описание слайда:

Слайд 29

Описание слайда:

Слайд 30

Описание слайда:

Слайд 31

Описание слайда:

Слайд 32

Описание слайда:

Деление P.aeruginosa "перетяжкой"

Слайд 33

Описание слайда:

Делению клеток предшествует репликация бактериальной хромосомы по полуконсервативному типу (двуспиральная цепь ДНК раскрывается и каждая нить достраивается комплементарной нитью), приводящая к удвоению молекул ДНК бактериального ядра - нуклеоида. Репликация хромосомной ДНК осуществляется от начальной точки. Хромосома бактериальной клетки связана в области оп с цитоплазматической мембраной. Репликация ДНК катализируется ДНК-полимеразами. Сначала происходит раскручивание (деспирализация) двойной цели ДНК, в результате чего образуется репликативная вилка (разветвленные цепи); одна из цепей, достраиваясь, связывает нуклеотиды от 5"- к 3" - концу, другая - достраивается посегментно. Репликация ДНК происходит в три этапа: инициация, элонгация, или рост цепи, и терминация. Образовавшиеся в результате репликации две хромосомы расходятся, чему способствует увеличение размеров растущей клетки: прикрепленные к цитоплазматичеекой мембране или ее производным (например, мезосомам) хромосомы по мере увеличения объема клетки удаляются друг от друга. Окончательное их обособление завершается образованием перетяжки или перегородки деления. Клетки с перегородкой деления расходятся в результате действия аутолитических ферментов, разрушающих сердцевину перегородки деления. Аутолиз при этом может проходить неравномерно: делящиеся клетки в одном участке остаются связанными частью клеточной стенки в области перегородки деления, такие клетки располагаются под углом друг к другу. Делению клеток предшествует репликация бактериальной хромосомы по полуконсервативному типу (двуспиральная цепь ДНК раскрывается и каждая нить достраивается комплементарной нитью), приводящая к удвоению молекул ДНК бактериального ядра - нуклеоида. Репликация хромосомной ДНК осуществляется от начальной точки. Хромосома бактериальной клетки связана в области оп с цитоплазматической мембраной. Репликация ДНК катализируется ДНК-полимеразами. Сначала происходит раскручивание (деспирализация) двойной цели ДНК, в результате чего образуется репликативная вилка (разветвленные цепи); одна из цепей, достраиваясь, связывает нуклеотиды от 5"- к 3" - концу, другая - достраивается посегментно. Репликация ДНК происходит в три этапа: инициация, элонгация, или рост цепи, и терминация. Образовавшиеся в результате репликации две хромосомы расходятся, чему способствует увеличение размеров растущей клетки: прикрепленные к цитоплазматичеекой мембране или ее производным (например, мезосомам) хромосомы по мере увеличения объема клетки удаляются друг от друга. Окончательное их обособление завершается образованием перетяжки или перегородки деления. Клетки с перегородкой деления расходятся в результате действия аутолитических ферментов, разрушающих сердцевину перегородки деления. Аутолиз при этом может проходить неравномерно: делящиеся клетки в одном участке остаются связанными частью клеточной стенки в области перегородки деления, такие клетки располагаются под углом друг к другу.

Описание слайда:

Наследственность и генетические рекомбинации у бактерий Преимущество микроорганизмов над другими организмами состоит, прежде всего, в высокой скорости размножения, гаплоидности и большой разрешающей способности методов генетического анализа этих организмов. Формирование на питательных средах многомиллиардных популяций бактерии в течение суток позволяет проводить быстрый и точный анализ происходящих в них количественных и качественных изменений. Сравнительная простота постановки эксперимента обусловливает эффективность селективного анализа микробной популяции и выделение единичных особей, мутировавших с частотой 10 и выше. Наконец, гаплоидность бактерий, имеющих в отличие от эукариотов одну хромосому, т.е. одну группу сцепления генов, обусловливает отсутствие у них явление доминантности, что способствует быстрому выявлению мутировавших генов. Материальной основой наследственности, определяющей генетические свойства всех организмов, в том числе бактерий и вирусов, является хромосома, представляющая собой огромную молекулу ДНК в виде двойной спирали, замкнутой в кольцо.

Слайд 36

Описание слайда:

Слайд 37

Описание слайда:

Слайд 38

Описание слайда:

Слайд 39

Описание слайда:

Слайд 40