Наведіть класифікацію та зазначте основні відмінності різних груп мікроорганізмів за потребами у поживних речовинах та за джерелами енергії.

Організми можна класифікувати за джерелами поглинання енергії таким чином:

- хемотрофи синтезують органічні речовини за рахунок енергії хімічних зв'язків.

- фототрофи синтезують органічні речовини за рахунок енергії світла. Процес фототрофного живлення називається фотосинтезом.

За типами вуглецевого живлення мікроорганізми класифікують на: автотрофи(мікроби, які живляться самостійно), гетеротрофи (джерелом вуглецю є готові органічні сполуки), гетеротрофи в свою чергу поділяються на сапрофіти та паразити. Також розрізняють азотне живлення і засвоєння зольних елементів.

Охарактеризуйте класифікацію ферментів мікроорганізмів за основними ознаками субстратної активності та специфічності. Наведіть приклад ідентифікації мікроорганізмів за ферментною активністю.

Потреби мікроорганізмів у поживних речовинах. Засади створення та класифікація мікробіологічних лабораторних середовищ.

Потреби мікроорганізмів у поживних речовинах: у хімічних елементах, у вітамінах, в азоті, у вуглецю.

Створення:

1) варіння

2) встановлення оптимальної величини рН

3) очищення від зависі і фільтрація

4) розлив

5) стерилізація

6) контроль

7) розлив агарових середовищ у чашки Петрі

 

Класифікація:

За складом: природні, штучні, синтетичні.

За фізичним станом (консистенцією): рідкі, тверді, сухі.

За призначенням: стандартні, елективні, диференційно-діагностичні

 

Класифікація ферментів мікроорганізмів за основними ознаками субстратної активності та специфічності.

абсолютна субстратна специфічність - це здатність ферменту каталізувати перетворення тільки одного, чітко визначеного субстрату;

відносна субстратна специфічність - здатність ферменту каталізувати перетворення кількох, подібних за будовою, субстратів;

стереоспеціфічность - здатність ферменту каталізувати перетворення певних стереоізомерів.

Охарактеризуйте роль ферментів у метаболізмі мікроорганізмів та характерні риси ферментативних реакцій. Опишіть будову ферментів та її вплив на каталітичну активність останніх.

Оксиредуктази – каталізують окисно-відновні реакції бродіння та дихання.

Трансферази – каталізують перенос атомних груп від однієї сполуки до іншої.

Гідролази – каталізують розчеплення складних органічних сполук по типу гідролітичних ркауцій з приєднанням води

Ліази – каталізують процеси негідролітичного розчеплення, яку супроводжуються відщепленням від субстрату груп СО2, Н2О.

Ізомерази - каталізують перетворення в межах однієї молекули (внутрімолекулярні перебудови).

Лігази – каталізують реакції синтезу складних органічних сполук з більш простих

Ендоферменти функціонують тільки усередині клітки. Вони каталізують реакції біосинтезу й енергетичного обміну.

Екзоферменти виділяються кліткою в середовищі та каталізують реакції гідролізу складних органічних сполук на більш прості, доступні для асиміляції мікробною кліткою.До них відносяться гідролітичні ферменти, що грають винятково важливу роль у харчуванні мікроорганізмів.

Конститутивними називають ферменти, синтезовані кліткою поза залежністю від субстрату, на якому розвиваються бактерії. Наприклад, ферменти гліколізу.

Індцктивні ферменти синтезуються тільки у відповідь на присутність у середовищі необхідного для клітки субстрату-індуктора. Він взаємодіє з репресором, інактивує його, у результаті чого включається генетичний апарат клітки і починається синтез відповідного ферменту.

Деякі ферменти, так звані ферменти агресії, руйнують тканини і клітки макроорганізму, обумовлюючи тим самим поширення патогенних мікроорганізмів і їхніх токсинів в інфікованих тканинах.

До таких ферментів відносяться плазмокоагулаза, нейрамінідаза, коллагеназа, лецитиназа, гіалуронідаза і деякі інші ферменти. Гіалуронідаза стрептококів, наприклад, розщеплює гіалуронову кислоту в мембранах кліток сполучних тканин макроорганізму, що сприяє поширенню збудників і їхніх токсинів в організмі, обумовлюючи високу інвазивність цих бактерій.

Плазмокоагулаза є головним чинником патогенності стафілококів, тому що бере участь у перетворенні протромбіну в тромбін, що викликає утворення фібриногену, у результаті чого кожна бактерія покривається плівкою, що охороняє її від фагоцитозу.

Їх поділяють на 2 групи – прості і складні. Прості, або однокомпонентні. - ферменти складаються тільки із амінокислот. До них відносяться невелика кількість ферментів (рибонуклеаза, амілаза, альдолаза, уреаза, пепсин та ін.). Але більшість ферментів складається з двох компонентів: небілкової частини, або простетичної групи, і білкової – апофермент.

Назвіть основні види енергетичних процесів, характерних для прокаріотів та міксоміцетів. Надайте порівняльну оцінку їх енергетичної ефективності та охарактеризуйте їх протікання.

Охарактеризуйте речовини з макроергічними зв’язками, використовуванні клітиною у енергетичному обміні. Вкажіть запасні енергоємні речовини, використовуванні різними групами мікроорганізмів.

Залежно від величини енергії що акумульована у зв’язках макроергічні зв’язки поділяють на низькоенергетичні та високоенергетичні макроерги.

До низькоенергетичних макроергів відносять прості ефіри спиртів та фосфорної кислоти, фосфогліцеринові кислота, складні моно- та дифосфорні ефіри глюкози, рибози, фруктози.

До високоенергетичних макроергів відносять пірофосфат, креатин фосфат, ацетилфосфат

Особливе місце серед макроергів клітин належить системі АТФ-АДФ, що складається з аденіну, рибози та трьох чи двох залишків фосфорної кислоти відповідно. Молекула АТФ містить два макроергіні зв’язки, молекула АДФ – два. При розриві одного макроергічного зв’язку виділяється 6-8 кКал. енергії.

Охарактеризуйте основні шляхи катаболічного перетворення глюкози та надайте порівняльну характеристику їх енергетичної ефективності. Вкажіть роди мікроорганізмів, для яких характерне перетворення вуглеводів певним шляхом.

До видів метаболітичних процесів у клітині мікроорганізмів відносяться катаболізм та метаболізм. Катаболізм поділяється на дихання(аеробне,анаеробне) та бродіння. Шляхи катаболічного перетворення глюкози:1.фруктозодифосфатний – більшість мікроорганізмів (4молекули АТФ(-2),2молекули НАД*Н2) 2.гексозомонофосфатний(окиснювально пентозофосфатний) – молочнокислі та деякі маслянокислі бактерії(1 мол АТФ,2 мол. НАДф*Н2).та 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатний шлях. Окиснення глюкози при аеробному дихання: C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O+674 ккал. Типовими прикладами анаеробного дихання, яке називають бродіння є:1.спиртове бродіння(дихання дріжджів) C6H12O6=2С2Н5ОН+2СО2+27ккал.; 2молочнокисле бродіння (дихання молочнокислих бактерій) C6H12O6 =2С3Н6О3(молочна к-та)+18ккал.;3маслянокисле (дихання маслянокислих бактерій) C6H12O6= С3Н7СООН+2СО2 +2Н2+15 ккал. Гліколіз –це послідовність з 10 реакцій,які призводять до перетворення глюкози.:глюкоза -=глюкозо-6-фосфат = фруктозо-6-фосфат = фруктозо-1,6-біофосфат = диоксиацетонфосфат = гліцеральдегідфосфат = 1,3-дифосфогліцерат= 3-фосфогліцерат=2-фосфогліцерат=фосфоенолпіруват=піруват.

Охарактеризуйте основні закономірності перетворення ліпідів мікроорганізмами та їх роль у формуванні споживних властивостей харчових продуктів. Наведіть приклади мікроорганізмів з вираженою ліполітичною активністю.

Ліпідний обмін включає процеси гідролізу ліпідів, всмоктування жирних кислот і моногліцеридів, біосинтезу специфічних ліпідів, їх розщеплення і виділення кінцевих продуктів розпаду.Більшість видів бактерій засвоюють ліпіди у вигляді гліцерину, який служить джерелом енергії. Мікроорганізми використовують його також для синтезу ліпідів, які у вигляді включень є резервними поживними речовинами (поживним матеріалом).Основні процеси ліпідного обміну здійснюються за допомогою ліпази та інших ліполітичних ферментів, міцно пов'язаних з клітинною цитоплазмою.

Охарактеризуйте основні закономірності мікробіологічного перетворення органічних азотистих сполук мікроорганізмами та їх роль у формуванні споживних властивостей харчових продуктів і кругообігу речовин у природі.

Цикл перетворень азоту в природі за участю мікроорганізмів складається з чотирьох етапів: фіксації атмосферного азоту, аммонификаціі, нітрифікації і денітрифікації.

Фіксація атмосферного азоту. Бактерії, що можуть засвоювати азот з повітря називають – азотфіксуючими. Найактивнішими азотфіксаторами є бульбочкові бактерії, грунтова аеробна баличка Azotobacter, анаеробна маслянокисла Clostridium. А також Aerobacter, Achromobacter та фототрофні бактерії.

Амоніфікація білків. Значні запаси органічного азоту зберігаються в рослинних і тваринних тканинах. Коли гинуть рослини і тварини, компоненти їх тіла піддаються дії мікроорганізмів, і азотисті сполуки руйнуються з утворенням аміаку. Цей процес називають амоніфікацією, або мінералізацією, азоту.

Нітрифікація. Це наступний за амоніфікацією етап перетворення азоту мікроорганізмами. Аміак, що утворюється в грунті, гною і воді при розкладанні органічних речовин, досить швидко окислюється спочатку в азотисту, а потім у азотну кислоту. Протікає процес нітрифікації в дві фази. Першу фазу - окислення солей амонію до солей азотистої кислоти (нітритів) - здійснюють мікроорганізми родів Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrospira, Nitrosovibrio. Другу фазу - окислення азотистої кислоти до солей азотної кислоти (нітрати)-здійснюють бактерії з родів Nitrobacter, Nitrospira, Nitrococcus.

Денітрифікація. Це процес, зворотний нітрифікації. Розрізняють пряму і непряму денітрифікацію. Пряма денітрифікація викликається бактеріями, широко розповсюдженими в грунті, гної, водоймищах. Серед них найбільше значення мають: Thiobacillus denitrificans - паличка, не утворює спор, факультативний анаероб; Pseudomonas fluores-cens - рухлива паличка, грамнегативна, утворює зеленуватий пігмент; Paracoccus denitrificans - має форму коків. Денітрифікуючі бактерії відновлюють нітрати до молекулярного азоту. У грунті розвиваються без доступу повітря і в лужному середовищі.