Споры:значение, методы окраски.

Споры бактерий представляют собой бактериальные клетки в состоянии анабиоза и образуются при неблагоприятных условиях внешней среды.

Располагаться могут внутри клетки терминально, субтерминально или центрально.

В процессе спорообразования клетка почти полностью теряет воду, смарщивается, клеточная стенка уплотняется, появляется новое вещество дипиколинат кальция которое образует комплексы с биополимерами клетки, устойчивые к действию температуры и ультрофиолетовых лучей. В окружающей среде споры бактерий могут сохраняться годами, но при попадании в благоприятные условия спора впитывает влагу, комплексы распадаются, дипиколинат разрушается и спора превращается в вегетативную клетку.

Таким образом, спору следует рассматривать не как способ размножения клетки(как это часто имеет место у грибов), а только как способ существования бактериальной клетки в неблагоприятных условиях. При этом надо запомнить – 1 клетка- 1спора- 1 клетка. 5

Спорообразование характерно в основном для Гр(+) бактерий. У Гр(-) эквивалентом спорообразования является переход в так называемое некультивируемое состояние.

У таких бактерий метаболизм снижен, в силу чего они теряют способность к размножению и не растут на питательных средах. Однако в этой форме бактерии сохраняют свою верулентность и, попадая в макроорганизм, они восстанавливают свою активность.

Этот процесс детерминирован на генетическом уровне. Основную роль играют трансмембранные сенсорные белки, которые улавливают изменение в окружающей среде и передают на соответствующий ген. От активности последних будет зависеть переход в некультивируемую форму.

В такой форме они могут длительно сохраняться в окружающей среде.

Два семейства образуют споры:

А)возбудитель сибирской язвы.

Б)Возбудитель столбняка, ботулизма, газовой гангрены.

При окраске по Граму споры не видно, а наличие можно заподозрить, если в клетке есть пустоты.

Далее применяется специальный метод окраски по Клейну:

1)Для размягчения применяем карболовый фуксин и температуру.

2)Обрабатываем кислотой.

3)Берем мителеновый синий- в результате полюса получаются синими, а спора красной.

Простые и сложные методы окраски. Окраска по Граму.

Рабочая тетрадь-11-12 стр.

Некультивируемые формы бактерий. Методы их выявления.

У многих видов Гр(-) бактерий существует особое приспособительное, генетически регулируемое состояние, эквивалентное цистам, в которое они могут переходить под влиянием неблагоприятных условий и сохранять свою жизнеспособность до нескольких лет. Главная особенность такого состояния в том, что бактерии в нем не размножаются и не образуют колоний на питательной среде. Такие неразмножающиеся, но жизнеспособные бактерии и называются некульвируемыми формами бактерий (НФБ).Клетки этих бактерий находятся в метаболически активном состоянии, они высокоустойчивы к воздействию условиям внешней среды.

Для их обнаружения используют методы молекулярно-генетического анализа (ДНК-гибридизацию, ПЦР).

Понятие о метаболизме. Анаболизм и катаболизм. Особенности метаболизма бактерий.

Метаболизм бактерий представляет собой совокупность двух противоположных, но взаимосвязанных процессов - катаболизма и анаболизма.

Катаболизм (диссимиляция) - распад веществ в процессе ферментативных реакций и накопление выделяемой при этом энергии в молекулах АТФ.

Анаболизм (ассимиляция) - синтез веществ с затратой энергии.

Изучают метаболизм бактерий с помощью биохимических и физико- химических методов исследования в процессе культивирования бактерий в определенных условиях на питательных средах, содержащих определенные субстраты.

Особенности метаболизма у бактерий.

1) Процессы диссимиляции преобладают над процессами ассимиляции;

2)Высокая интенсивность процессов метаболизма, обусловленная тем, что соотношение поверхности к единице массы больше, чем у многоклеточных;

3)Субстратный спектр потребляемых бактериями веществ очень широк - от углекислого газа, азота, нитритов, нитратов до органических соединений, включая антропогенные вещества - загрязнители окружающей среды (обеспечивая тем самым ее самоочищение).

4)Бактерии имеют очень широкий набор ферментов - это также способствует высокой интенсивности метаболических процессов.

Методы изучения метаболизма бактерий.

- определение продуктов метаболизма, которые накапливаются в питательной среде;

- определение продуктов метаболизма, которые накапливаются в самой бактериальной клетке.

Обмен веществ у бактерий может протекать только с помощью ферментов. У бактерий обнаружено более 1000 ферментов.

Ферменты бактерий по локализации делятся на:

- экзоферменты, которые выделяются во внешнюю среду;

- эндоферменты – работают в клетке.

Конститутивные и индуцибельные ферменты бактерий. Автоматическая регуляция синтеза ферментов.

Синтез ферментов генетически детерминирован, но регуляция их синтеза идет за счет прямой и обратной связи, т.е. для одних – репрессируется, а для других – индуцируется субстратом. Ферменты, синтез которых зависит от наличия соответствующего субстрата в среде, называется индуцибельными. Другая группа ферментов, синтез которых не зависит от наличия субстрата в среде, называется конститутивными. Их синтез имеет место всегда, и они всегда содержатся в микробных клетках в определенных концентрациях.

Регуляция синтеза ферментов подчинена:

Подавляются или активируются не ферменты, а гены, отвечающие за их синтез.

Информация о синтезе белка посылает структурный ген, который находится под действием ген-оператора. Ген-оператор находится под действием ген-регулятора. В активном состоянии ген-регулятор посылает в клетку информацию и начинает вырабатываться вещество репрессор. Он блокрует ген-оператор и поэтому структурный ген не работает.

По этому механизму синтез большинства веществ подавлен. Если во внешней среде появляется субстрат, то считается, что он взаимодействует с репрессором. Таким образом ген-оператор не блокируется и в клетку идет информация о синтезе фермента.

Этот механизм лежит в основе синтеза индуцибельных ферментов.

В ряде случаев может происходить мутация либо гена-оператора, либо ген-регулятора и ферменты начинают вырабатываться постоянно.

Типы питания бактерий. Классификация бактерий по источникам углерода и азота.

По типу питания, т.е. в зависимости от характера источника получения углерода и азота микроорганизмы делятся на аутотрофы и гетеротрофы.

Аутотрофы используют в качестве получения углерода и азота неорганические вещества

Гетеротрофы – используют в качестве получения углерода и азота органические вещества.

В свою очередь, гетеротрофы делятся на паратрофов (источник питательных веществ – объекты живой природы) и метатрофы (источник питательных веществ – органические вещества неживой природы).

Прототрофы – это микроорганизмы, способные самостоятельно синтезировать все необходимые органические соединения.

Ауксотрофы – это микроорганизмы, не способные самостоятельно синтезировать необходимые соединения; они получают их в готовом виде из окружающей среды или организма хозяина.

Источники азота также могут быть разнообразны. Есть микроорганизмы, способные усваивать молекулярный азот атмосферы. Они называются азотфиксирующими. Другие - ассимилируют неорганический азот из солей аммония, нитратов или нитритов и, соответственно, называются, аммонифицирующими, нитрат- и нитрит-редуцирующими бактериями. Однако патогенные для человека микроорганизмы способны ассимилировать только азот органических соединений.

Механизмы питания бактерий.

Под питанием понимается процесс поступления в клетку питательных веществ и выделение продуктов метаболизма.

Особенности этого процесса:

- бактериальные клетки лишены специальных органов для захвата и переваривания пищи. Поступление питательных веществ у них происходит путем всасывания через всю поверхность.

- бактерии выделяют во внешнюю среду экзоферменты, с помощью которых они и расщепляют сложные вещества до простых.

Различают 2 механизма поступления питательных веществ в клетку:

- активный транспорт осуществляют особые белки-переносчики, он осуществляется при затрате энергии и идет против градиента концентрации;

- пассивный транспорт – это простая и облегченная диффузия.