Типы пит. сред и усл. роста микроорг-в.

Типы пит. сред и усл. роста микроорг-в.

Питательные среды предназначены для накопления, изучения, сохранения, выделения м/о. выделяют несколько принципов классификации питательных сред:

1. по происхождению:

- натуральные, природные среды неопределенного состава, полученные из продуктов животного и растительного происхождения.

- искусственные, синтетические (в состав входят элементы определенного химического состава);

- полусинтетические (содержат компонент известного химического состава и вещества неопределенного состава).

2. по консистенции:

- жидкие (экстракты, отвары);

- плотные (при их приготовлении используют агар (полисахарид) или желатин);

- сыпучие (используются в промышленной микробиологии): отруби, кварцевый песок, разваренное пшено, пропитанное питательной средой.

3. по количеству компонентов:

- малокомпонентные (4 - 5);

- многокомпонентные (до 40).

При составлении питательных сред необходимы определенные условия:

- наличие всех необходимых питательных компонентов и факторов роста;

- необходимо учитывать отношение м/о к рН;

- отношение к t;

- обеспечить достаточную влажность (чаще всего это 20%);

- отношение к кислороду;

- обеспечить доступ света;

- питательная среда должна быть стерильной.

Периодическое культивирование

Периодическим называют культивирование, которое осуществляется в статической культуре, т.е. в условиях среды, к которой не добавляют питательные вещества и из которой не выводят продукты обмена. Рост популяции м/о в статической культуре описывается S-образной кривой роста, которая помогает различать несколько фаз роста.

I фаза – начальная фаза роста: период от посева б/к на свежую питательную среду до достижения ими максимальной скорости роста. М/о приспосабливаются к новым условиям. В клетке идет синтез компонентов, клетки увеличиваются в размерах, но не делятся.

II фаза – фаза логарифмического роста: характеризуется активным делением клеток, их число возрастает в геометрической прогрессии, клетки примерно одинаковых размеров, но меньше, чем в I фазе.

III фаза – стационарная фаза: период, когда число жизнеспособных клеток достигает максимума. Скорость деления равна скорости отмирания. Условия роста популяции ухудшаются.

IV фаза – фаза отмирания: массовая гибель клеток, в сложившихся неблагоприятных условиях выживают лишь единичные особи. Переход в состояние покоя.

 

Непрерывное или проточное культивирование.

Методика (была предложена в 50-х гг. XX в): в сосуд содержащий популяцию клеток непрерывно вводится питательный раствор и одновременно удаляются из него продукты обмена – принцип работы хемостат. и турбиностата. Регулирование скорости подачи питательной среды плотностью образовавшейся популяции – мутность раствора.

Непрерывное культивирование: используется в промышленной микробиологии, при проведении физических, химических исследований.

 

Размеры и форма бактерий

Размеры бак. к-ки измеряются в мкм(микраметрах)

Форма:

кокки- шаровидные:

-диплококки

-стрептококки

-тетракокки

-стафилококки

-сарцинококки-в трех взаимноперпендикулярных плоскостях(куб)

бациллы- палочки

извитые в зависимомти от витков

-вибрион (пол витка спирали)

-спириллы (4-6 витков)

-спирахеты (более 6 витков)

Нестандартные формы:

-простеки (палочка с отростком)

-актиномицеты (к-ка с отростк. напомин. мицелий

Непостоянная форма- плеоморфизм у микоплазм.

Цитоплазма бактер. к-ки.

Цитоплазма бактерий - коллоидный матрикс, служащий для реализации жизненно важных функций. Состоит из двух фракций:-гомогенная (цитозой): содержит растворимые компоненты;- гетерогенная (неоднородная): включает различные структурные элементы – рибосомы, включения, запасные вещества, нуклеоиды, плазмиды. В цитоплазме нет одно- и двумембранных органоидов.

Рибосомы прокариот имеют константу седиментации 70S. Они обра-

зованы двумя субъединицами – 30S и 50S. По величине и некоторым

другим особенностям рибосомы бактерий сходны с рибосомами мито-

хондрий и хлоропластов. Меньшая субъединица 30S содержит молекулу 

16S-рРНК и в большинстве случаев по одной молекуле белков 21 вида.

Субъединица 50S состоит из двух типов молекул рРНК (23S и 5S) и око-

ло 35 молекул  различных белков, представленных, как правило, также

одной копией.

Бактериальная клетка содержит от 5 до 50 тыс. рибосом, число их тем

больше, чем больше скорость роста клетки.

Рибосомы служат местом синтеза белка. Синтез белка осуществляет-

ся агрегатами, состоящими из рибосом, РНК – информационной (иРНК)

и транспортных (тРНК). Такие агрегаты называются полирибосомами

или полисомами. Полирибосомы могут быть связаны с мембранными

структурами или же находиться свободно в цитоплазме.

Запасные вещества.

1. полисахариды – гликоген, грануллеза;

2. липиды – накапливаются в клетках в виде гранул поли-β-оксимаслянной кислоты;

3. полифосфаты – содержатся в волютиновых зернах;

4. молекулярная сера – накапливается у б/к, живущих на средах, содержащих сероводород;

5. запасные белки:

· цианофициновые гранулы;

· параспоральные тельца.

Нуклеоид, плазмиды, роль..

Нуклеоид — компартмент неправильной формы внутри к-ки прокариот, в кот. находится генетический материал. ДНК имеет замкнутую кольцевую форму. Такой способ хранения наследственной информации может быть противопоставлен способу эукариот, у кот. ДНК упакован в хромосомы и изолирован имеющей мембрану органеллой — ядром.

Нуклеоид можно увидеть при сильном увеличении, также при специальном окрашивании.

Плазмиды — внехромосомные мобильные генетич. структуры бактерий - замкнутые кольца двунитчатой ДНК. По размерам - 0,1—5 % ДНК хромосомы. Способны автономно копироваться и существовать в цитоплазме к-ки, поэтому в клетке может быть несколько копий плазмид. Плазмиды могут включаться в хромосому и реплициро-ваться вместе с ней. Различают трансмиссивные и нетрансмиссивные плазмиды. Трансмис. могут передаваться из одной бактерии в др. Фенотипические признаки, сообщаемые бактер. к-ке плазмидами: устойчивость к антибиотикам; образование колицинов; продукция факторов патогенности; способность к синтезу антибиотич. в-в;

расщепление сложных орг. в-в; образование ферментов рестрикции и модификации.

Включения бактер. к-ки.

Включения.

Представлены пузырьками или многогранниками, отграниченными однослойной белковой мембраной.

Различают:

- хлоросомы (у зеленых б/к; несут бактериальные хлорофиллы);

- фикобилисомы (цианоб/к; несут вспомогательные фотосинтетические элементы - фотофикобилипротеиды);

- карбоксисомы (содержат карбоксилазу, связывают CO₂ в процессах фото- и хемосинтеза);

- аэросомы (газовые вакуоли): характерны для планктонных безжгутиковых б/к, обеспечивают плавучесть, заполнены газами идентичными по составу окружающей среды;

- магнитосомы (у водных б/к; перемещаются в магнитном поле, содержат около 0,4% Fe по сухому веществу).

Размножение бактерий

Рост бактериальной клетки – согласованное увеличение количества всех химических компонентов, из которых она построена, ведущее к увеличению биомассы клетки. После достижения критических размеров клетка подвергается делению. Размножение б/к происходит путем прямого бинарного деления.

Этапы клеточного деления:

1. репликация ДНК – происходит по полуконсервативному механизму. Концевая хромосома крепится к ЦПМ. От этой точки происходит раскручивание в двух противоположных направлениях двойной спирали ДНК. На каждой из двух материнских полинуклеотидных цепей идет достройка дочерней цепи по принципу комплиментарности. В итоге: каждая из двух образовавшихся молекул ДНК содержит одну материнскую и одну дочернюю нить.

2. сегрегация дочерних молекул ДНК благодаря досинтезу ЦПМ дочерней молекулы. Они разделяются, смещаясь к разным полюсам клетки и оформляются в обособленные хромосомы.

3. деление протопласта клетки осуществляется поперечной перегородкой, перетяжкой либо почкованием при этом деление клетки может быть равновеликим и неравновеликим.

Покоящиеся формы у бакт. Образование эндоспор.

· миксоспоры – характерны для миксоб/к, содержит на 1/3 своего объема белок и ¾ копии хромосомы.

· цисты – образовывают спирохеты и др., при этом клетки теряют жгутики, в цитоплазме накапливается молекулы поли-β-оксимасляной кислоты, синтезируются дополнительные покровы – экзина и энтина.

· акинеты – характерны для цианоб/к, крупнее вегетативных клеток, содержимое гранулировано, в цитоплазме много запасных веществ и карбоксисом, оболочка толстая

· экзоспоры – характерны для актиномицет, образуются экзогенном, т.е. путем отделения перегородкой отростка клетки, отделившийся участок преобразуются в спору.

· эндоспоры – встречаются у б/к родов бациллюс, кластридиум, в основном у гр+. Формируются эндогенно (внутри материнской клетки, которая выступает в роли спорангия, при чем из одной клетки формируется одна эндоспора).

Этапы образования эндоспор:

I – подготовительный: прекращаются ростовые процессы, удваивается ДНК.

II – выделение спорогенной зоны. Одна из копий ДНК мигрирует на тот участок цитоплазмы, который становится более уплотненным. Этот участок вместе с молекулой ДНК обособляется от цитоплазмы материнской клетки при помощи впячивания ЦПМ.

III – образование проспоры – спорогенная зона, обрастает ЦПМ материнской клетки, в результате чего формируется проспора (участок цитоплазмы с молекулой ДНК, покрытый двумя ЦПМ).

IV – образование споры между двумя мембранами проспоры закладывается кортекс (дополнительный покров состоящий из муреина), в результате образуется спора, которая просматривается в клетке под микроскопом.

V – созревание споры – спора приобретает характерную форму форму и занимает положение около материнской клетки.

 Три типа спорангия.

- бациллярный – в центре;

- кластридиальный – смещается в сторону от центра;

- плектридиальный – на один из полюсов.

На поверхности эндоспоры формируется дополнительный покров – экзоспориум из белков, липидов, углеводов.

По мере созревания материнская клетка лизируется (разрушается).

Общая хар-ка брожения

Брожение – процесс расщепления органических веществ с выделением энергии без участия кислорода, происходящий в клетках некоторых групп про- и эукариот. Брожение – наиболее древний и примитивный способ получения энергии.

Особенности:

1. бескислородный процесс;

2. субстратами брожения могут являться различные органические соединения: углеводы, спирты и др., при условии, если м/о обладают ферментами, преобразующие эти соединения до моносахаров.

3. минимальный энергетический выход;

4. окисление субстрата происходит не полностью, поэтому выделяется меньше энергии и продуктами брожения являются вещества, обладающие большим запасом энергии.

Все реакции брожения происходят в цитоплазме без участия мембран, поэтому синтез АТФ происходит в ходе реакции субстратного фосфорелирования без участия ЭТС.

Выделяют 2 стадии:

I – окислительная: реакции, ведущие к образованию из простых сахаров пировиноградной кислоты. Осуществляется путем гликолиза, пентозо-фосфатного пути расщепления углеводов.

II – восстановительная: в зависимости от ферментативных особенностей организма пировиноградная кислота превращается в различные конечные продукты: молочная или др. кислоты.

Антибиотики.

Антибиотики – высокоактивные метаболиты м/о, избирательно подавляющие рост многих б/к. В роли продуцентов могут выступать плесневые грибы, актиномицеты, некоторые б/к и др.

Механизм действия антибиотиков различен:

- подавляют синтез клеточной стенки;

- нарушают функцию ЦПМ;

- ингибируют синтез белков и др.

По характеру антимикробного эффекта различают антибиотики:

- узкого спектра действия;

- широкого спектра действия.

За единицу действующего начала антибиотика принято наибольшее количество препарата, подавляющего рост стандартного тест-микроба.

Антибиотикорезистентность у б/к обусловлена мутациями.

К веществам легкого антибиотического действия относят: фетанциды растений (лук, чеснок), препараты животного происхождения (лизоцим и др.).

Типы пит. сред и усл. роста микроорг-в.

Питательные среды предназначены для накопления, изучения, сохранения, выделения м/о. выделяют несколько принципов классификации питательных сред:

1. по происхождению:

- натуральные, природные среды неопределенного состава, полученные из продуктов животного и растительного происхождения.

- искусственные, синтетические (в состав входят элементы определенного химического состава);

- полусинтетические (содержат компонент известного химического состава и вещества неопределенного состава).

2. по консистенции:

- жидкие (экстракты, отвары);

- плотные (при их приготовлении используют агар (полисахарид) или желатин);

- сыпучие (используются в промышленной микробиологии): отруби, кварцевый песок, разваренное пшено, пропитанное питательной средой.

3. по количеству компонентов:

- малокомпонентные (4 - 5);

- многокомпонентные (до 40).

При составлении питательных сред необходимы определенные условия:

- наличие всех необходимых питательных компонентов и факторов роста;

- необходимо учитывать отношение м/о к рН;

- отношение к t;

- обеспечить достаточную влажность (чаще всего это 20%);

- отношение к кислороду;

- обеспечить доступ света;

- питательная среда должна быть стерильной.