Metabolismo ng isang bacterial cell. Mga pangunahing pamamaraan para sa pag-aaral ng metabolismo ng mga bakterya at mikroorganismo

Ang buhay ng katawan ng tao ay isang napaka-kumplikado at natatanging kababalaghan, gayunpaman, mayroon itong mga mekanismo na sumusuporta sa pag-iral nito at sa parehong oras maaari silang mai-parse pababa sa pinakasimpleng mga bahagi na naa-access sa lahat. Dito, una sa lahat, kinakailangang sabihin ang tungkol sa metabolismo ng bakterya, na kung saan ay kumplikado lamang sa kondisyon; sa katunayan, ang prosesong tulad ng metabolismo ng bakterya ay medyo simple. Ang agham ng microbiology ay nakakatulong upang maging pamilyar ang iyong sarili nang detalyado sa metabolic process ng mga microorganism. Ang mga prosesong pinag-aaralan ay nakakatulong sa pagbuo ng mga bagong paraan ng paggamot para sa iba't ibang uri ng karamdaman.

Kung pinag-uusapan natin ang pangkalahatang larawan ng proseso ng metabolic bacterial, pinag-uusapan natin ang tungkol sa isang tiyak na siklo ng reaksyon, at ang ilang mga reaksyon ay may tungkulin na magbigay ng enerhiya sa katawan ng tao, at para sa iba, ang mga ito ay mga paraan upang mapunan ang katawan ng bagay, iyon ay, sa katunayan, ang mga ito ay isang uri ng materyal na gusali . Kung pinag-uusapan natin ang metabolismo ng mga selula ng bakterya, imposibleng makahanap ng mga pagkakaiba mula sa mga biological na prinsipyo ng pangkalahatang uri. Ito ay bakterya na ang batayan ng pagsuporta sa mekanismo ng proseso ng buhay ng mga buhay na selula.

Mayroong 2 uri ng naturang proseso, na nakasalalay sa mga produktong metabolic:

Katabolismo mapanirang uri o mapanirang reaksyon. Ang ganitong uri ng metabolismo ay maaaring ibigay ng oxidative respiration. Ang katotohanan ay kapag ang proseso ng paghinga ay nangyayari, ang mga elemento ng uri ng oxidative ay dumadaloy sa katawan ng tao, na nagsisimulang mag-oxidize ng mga kemikal na compound ng isang tiyak na uri kapag ang enerhiya ng ATP ay pinakawalan. Ang enerhiya na ito ay makukuha sa mga cell sa anyo ng mga phosphate type bond.
Anabolismo nakabubuo na uri o reaksyon ng likas na malikhain. Pinag-uusapan natin ang proseso ng biosynthesis na pinagdadaanan ng mga organikong molekula; kinakailangan ang mga ito upang mapanatili ang buhay sa cell. Ang buong proseso ay nagaganap bilang mga reaksyon ng uri ng kemikal; ang mga sangkap at produkto ng uri ng intracellular ay nakikibahagi sa mga naturang reaksyon. Ang ganitong mga reaksyon ay nakakakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng pagkonsumo ng reserbang enerhiya na nakaimbak sa ATP.

Karamihan sa mga metabolic na proseso ay nagaganap sa isang prokaryotic cell, at ang ganitong proseso ay isang beses sa kalikasan, ang lahat ng ito ay may anyo ng isang closed cycle. Kapag naganap ang proseso ng metabolic, nagsisimulang mabuo ang mga produkto, na sinamahan ng mga istruktura ng cellular, pagkatapos ay magsisimula ang isang biosynthetic reaksyon, kung saan nakikilahok ang ilang mga enzyme; isinasagawa nila ang proseso ng synthesis ng enerhiya. Ang mga uri ng microbial metabolism ay hindi lamang ang mga ito; mayroon pang iba.

Ang metabolismo ng mga microorganism ay nauugnay sa substrate, narito ang pinag-uusapan natin ang ilang mga yugto:

yugto ng paligid kapag ang substrate ay ginagamot ng mga enzyme na ginawa ng bakterya;
intermediate stage kapag ang mga intermediate na produkto ay nagsimulang ma-synthesize sa cell;
huling yugto- sinisimulan nito ang proseso ng pagpapalabas ng mga huling produkto sa kapaligirang nakapaligid dito.

Ang lahat ng mga tampok ng prosesong ito ay dahil sa ang katunayan na mayroong dalawang uri ng mga enzyme (pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga molekulang uri ng protina na may kakayahang mapabilis ang mga reaksyon sa istraktura ng cellular:

Una sa lahat, dapat nating sabihin ang tungkol sa mga exoenzymes, na mga molekula ng uri ng protina kapag ang cell ay nagsimulang gawin sa labas, at ang panlabas na substrate ay nagsisimula sa proseso ng pagkasira sa mga molekula ng orihinal na uri.
Hiwalay, pinag-uusapan natin ang tungkol sa mga endoenzymes, na mga molekulang uri din ng protina na kumikilos sa loob ng cell, at pagkatapos ay magsisimula ng magkasanib na reaksyon sa mga molekula ng substrate na nagmumula sa labas.

Dapat pansinin na mayroong isang bilang ng mga enzyme na maaaring gawin ng cellular na istraktura sa isang patuloy na batayan (constitutive), at mayroon ding mga gumagawa bilang tugon sa kapag lumitaw ang isang tiyak na substrate.

Metabolismo ng uri ng enerhiya

Ang prosesong ito sa bakterya ay isinasagawa sa ilang mga biological na paraan:

Ang unang landas ay chemotrophic, kapag ang enerhiya ay nakuha sa panahon ng mga reaksiyong kemikal.
Ang pangalawang landas ay phototrophic (narito ang pinag-uusapan natin ang tungkol sa enerhiya ng photosynthesis).

Kung pag-uusapan natin kung paano humihinga ang bakterya sa chemotrophic na paraan, maaaring mayroong 3 paraan:

oksihenasyon ng oxygen;
oksihenasyon nang walang paggamit ng oxygen;
proseso ng pagbuburo.

Mga tampok ng bacterial metabolism

Ang ganitong mga proseso ay nailalarawan sa pamamagitan ng matinding bilis at intensity. Sa loob lamang ng isang araw, ang isang bacterium ay may kakayahang magproseso ng dami ng nutrients na lumampas sa sarili nitong timbang ng 40 beses!
Ang bakterya ay umangkop sa lahat ng mga panlabas na kondisyon, kahit na ang pinaka-hindi kanais-nais na mga, napakabilis.
Tulad ng para sa proseso ng nutrisyon, nangyayari ito sa buong ibabaw ng cell. Kapansin-pansin na walang paraan para sa mga prokaryote na makain ang mga sustansya; hindi sila matutunaw sa loob ng cellular structure; ang kanilang pagkasira ay nangyayari sa labas ng cell; ang chemosynthesis ng cyanobacteria ay sinusunod din.

Paano lumalaki at dumarami ang mga mikroorganismo

Dapat pansinin na ang paglaki ay ang proseso kapag ang isang indibidwal ay tumataas sa laki, at para sa proseso ng pagpaparami mismo, ito ay kapag ang populasyon ay nagsisimulang tumaas.

Kapansin-pansin na ang bakterya ay maaaring magparami sa paraan na ang binary fission ay nangyayari lamang, ngunit ang pamamaraang ito ay malayo sa isa lamang; nangyayari din ang namumuko. Kung ang bakterya ay may isang gramo-positibong anyo, pagkatapos ay mayroong pagbuo ng isang septum mula sa isang cell-type na pader at isang cytoplasmic-type na lamad, na may kakayahang lumaki sa loob. Kung ang bakterya ay gramo-negatibo, pagkatapos ay magsisimulang mabuo ang isang constriction, pagkatapos nito ang cell ay nahati sa isang pares ng mga indibidwal.

Ang bilis ng proseso ng pagpaparami ay kapansin-pansin; maaari itong magkakaiba. Kung pinag-uusapan natin ang karamihan sa mga bakterya, nahahati sila bawat kalahating oras. At mayroong tuberculous mycobacteria, ang proseso ng paghahati nito ay mas mabagal; sapat na upang sabihin na ang isang dibisyon ay maaaring tumagal ng hindi bababa sa 18 oras. Ang mga spirochetes ay hindi rin mabilis na nahahati, mga 10 oras, upang makita mo kung paano naiiba ang metabolismo ng mga microorganism.

Kung nag-inoculate ka ng bakterya sa isang likidong nutrient medium, kumukuha ng isang tiyak na dami, at pagkatapos ay kumuha ng sample bawat oras, pagkatapos ay ang paglaki ng bakterya ay tumatagal ng anyo ng isang hubog na linya.

Ang mga naturang sangkap ay lumalaki sa maraming yugto:

ang latent type phase, kung saan ang bakterya ay may kakayahang mabilis na umangkop sa nutritional na kapaligiran, at para sa kanilang bilang, hindi ito tumataas;
logarithmic growth phase, kapag ang bacterial number ay nagsimulang tumaas nang exponentially;
ang yugto ng paglago ng nakatigil na uri, kapag maraming mga bagong sangkap ang lumilitaw habang sila ay namamatay, at ang mga nabubuhay na mikroorganismo ay nananatiling pare-pareho, ang lahat ng ito ay maaaring umabot sa pinakamataas na antas. Ang terminong ginamit dito ay M-concentration; ito ay isang halaga na katangian ng lahat ng uri ng bacterial;
ang namamatay na yugto ay isang proseso kung saan ang bilang ng mga patay na selula ay nagiging mas malaki kaysa sa mga mabubuhay na selula. Nangyayari ito dahil ang mga metabolic na produkto ay naiipon sa katawan at ang kapaligiran ay nauubos.

Sa konklusyon, dapat tandaan na ang metabolismo ng lahat ng bakterya at mikrobyo ay maaaring may ilang mga pagkakaiba; ang iba't ibang mga kadahilanan ay maaaring kasangkot. Ang mga indibidwal na katangian ng katawan ng tao ay may malaking kahalagahan. Tulad ng para sa isang proseso tulad ng regulasyon ng metabolismo, nagsimula itong pag-aralan sa mga prokaryote, at partikular sa mga prokaryotes (ito ang mga operon ng bituka bacillus).

Sa ngayon, may iba't ibang paraan ng pag-aaral. Kung ang sulfur bacteria ay pinag-aralan, kung gayon ang pag-aaral ay may sariling mga katangian, at iba pang mga pamamaraan ay maaaring gamitin upang pag-aralan ang mga pagbabago sa bacterial. At ang iron bacteria, na may natatanging kakayahang mag-oxidize ng divalent iron, ay nararapat na espesyal na pansin.

Ang mga tampok ng metabolismo sa bakterya ay ang:

* ang intensity nito ay medyo mataas, na maaaring dahil sa isang mas mataas na ratio ng surface area sa unit mass kaysa sa mga multicellular na organismo;
* nangingibabaw ang mga proseso ng dissimilation kaysa sa mga proseso ng asimilasyon;
* ang substrate spectrum ng mga sangkap na natupok ng bakterya ay napakalawak - mula sa carbon dioxide, nitrogen, nitrite, nitrates hanggang sa mga organikong compound, kabilang ang mga anthropogenic na sangkap - mga pollutant sa kapaligiran (sa gayon tinitiyak ang mga proseso ng paglilinis sa sarili);
* Ang bakterya ay may napakalawak na hanay ng iba't ibang mga enzyme - ito ay nag-aambag din sa mataas na intensity ng mga metabolic na proseso at ang lawak ng substrate spectrum.

Ang mga bacterial enzyme ay nahahati sa 2 grupo ayon sa lokalisasyon:

* exoenzymes - bacterial enzymes na inilabas sa panlabas na kapaligiran at kumikilos sa substrate sa labas ng cell (proteases, polysaccharides, oligosaccharidases);
* Ang mga endoenzyme ay mga bacterial enzymes na kumikilos sa mga substrate sa loob ng cell (nagsisira ng mga amino acid, monosaccharides, synthetases).

Ang synthesis ng mga enzyme ay genetically tinutukoy, ngunit ang regulasyon ng kanilang synthesis ay nangyayari dahil sa direkta at feedback, iyon ay, para sa ilang ito ay pinigilan, at para sa iba ito ay sapilitan ng substrate. Ang mga enzyme na ang synthesis ay nakasalalay sa pagkakaroon ng naaangkop na substrate sa medium (beta-galactosidase, beta-lactamase) ay tinatawag na inducible.

Ang isa pang pangkat ng mga enzyme, ang synthesis na hindi nakasalalay sa pagkakaroon ng isang substrate sa daluyan, ay tinatawag na constitutive (glycolytic enzymes). Ang kanilang synthesis ay palaging nagaganap, at sila ay palaging nakapaloob sa mga microbial cell sa ilang mga konsentrasyon. Ang metabolismo ng bakterya ay pinag-aaralan gamit ang physicochemical at biochemical na pamamaraan ng pananaliksik sa proseso ng paglinang ng bakterya sa ilalim ng ilang mga kundisyon sa espesyal na nutrient media na naglalaman ng isang partikular na tambalan bilang isang substrate para sa pagbabagong-anyo.

Ang diskarte na ito ay nagpapahintulot sa amin na hatulan ang metabolismo sa pamamagitan ng isang mas detalyadong pag-aaral ng mga proseso ng iba't ibang uri ng metabolismo (protina, carbohydrates) sa mga microorganism.

Sa karamihan ng mga kaso, ang parehong sangkap ay ginagamit sa parehong asimilasyon at dissimilation. Ang pagbubukod ay carbohydrates, na sumasailalim sa pagkasira at hindi nakikibahagi sa nakabubuo na metabolismo.

Ang metabolismo sa mga microorganism ay nailalarawan sa pamamagitan ng masinsinang pagkonsumo ng mga sustansya. Kaya, sa ilalim ng kanais-nais na mga kondisyon sa araw, ang isang bacterial cell ay sumisipsip ng mga sangkap ng 30-40 beses na higit pa kaysa sa masa nito.

Ang iba't ibang mga kemikal ay nakikibahagi sa metabolismo. Depende dito, ang metabolismo ng protina, karbohidrat, lipid at tubig-asin ay nakikilala.

Metabolismo ng protina. Ang pagkasira ng protina ay unang nangyayari bago ang peptonosis sa ilalim ng pagkilos ng mga exoprotease enzymes. Kasunod nito, ang mga peptone, sa ilalim ng impluwensya ng mga endoproteases, ay nahahati sa mga amino acid, na pumapasok sa cell. Dito ang mga amino acid ay maaaring sumailalim sa deamination at decarboxylation.

Bilang resulta ng deamination, nabubuo ang ammonia, keto acid o hydroxy acid, alkohol at iba pang mga sangkap.

Ang decarboxylation ng mga amino acid ay nangyayari sa panahon ng pagbuo ng putrefactive bacteria na may pagbuo ng mga nakakalason na produkto ng "cadaveric poisons". Kapag ang histidine ay decarboxylated, ang histamine ay nabuo, ornithine - putrescine, lysine - cadaverine, tyrosine - tyramine. Ang ilang mga mikrobyo ay gumagawa ng enzyme tryptophanase, sa ilalim ng impluwensya kung saan ang amino acid na tryptophan ay nasira upang bumuo ng indole. Ang pagkakaroon ng pagbuo ng indole ay ginagamit sa pagkilala ng mga mikroorganismo.

Kasabay ng mga reaksyon ng pagkasira ng protina, nagaganap din ang mga proseso ng kanilang synthesis. Gumagamit ang bakterya ng mga amino acid upang bumuo ng mga protina. Natutugunan ng mga bacterial cell ang kanilang mga pangangailangan para sa mga amino acid sa dalawang paraan: ang ilang mga microorganism ay nakakakuha ng mga amino acid mula sa pagkasira ng protina, ang iba ay synthesize ang mga ito mula sa mga simpleng nitrogen compound. Ang isang mahalagang pag-aari ng microbes ay ang kakayahang mag-synthesize ng mahahalagang amino acids (methionine, tryptophan, lysine). Ang synthesis ng protina ay nangyayari sa mga ribosom ng cell.

Ang metabolismo ng protina ay malapit na nauugnay sa metabolismo ng karbohidrat. Ang pyruvic acid ay ginagamit upang bumuo ng mga compound ng protina, at ang mga dicarboxylic acid ay mga aktibong tagapamagitan sa biosynthesis ng mga amino acid.

Ang metabolismo ng karbohidrat. Ang mga karbohidrat ay pinaghiwa-hiwalay ng mga enzyme upang bumuo ng glucose at maltose. Sa ilalim ng impluwensya ng mga enzyme na maltase, sucrase, at lactase, ang mga disaccharides na pumapasok sa bacterial cell ay sumasailalim sa hydrolysis at pagkasira sa monosaccharides, na pagkatapos ay fermented, sinira ang chain ng carbohydrate molecules at naglalabas ng malaking halaga ng enerhiya.

Ang pagkasira ng carbohydrates sa pamamagitan ng microbes ay sinamahan ng pagbuo ng mga organic acids, na maaaring mabulok sa mga huling produkto - CCL at H2O.

Ang synthesis ng carbohydrates sa microorganisms ay nangyayari photo- at chemosynthetically. Sa photosynthesis, ang berde at purple na bakterya na naglalaman ng mga pigment tulad ng chlorophyll ay nag-synthesize ng glucose mula sa carbon dioxide sa hangin. Kasabay nito, ang liwanag na enerhiya ay kinakailangan para sa daloy ng mga reaksyon ng endothermic synthesis.

Ang proseso ng photosynthesis sa bacteria (prokaryotes) ay iba sa photosynthesis sa green plants (eukaryotes). Sa mga halaman, sa panahon ng photolysis, ang tubig ay nagsisilbing hydrogen donor, na nagreresulta sa pagpapalabas ng molecular oxygen.

Sa mga prokaryote, maliban sa asul-berdeng algae, ang mga donor ng hydrogen ay H2S, H2, at iba pang mineral at organikong compound, kaya hindi nagagawa ang oxygen bilang resulta ng reaksyon ng photosynthesis. Ang pangunahing pigment ng photosynthesis sa bakterya ay bacteriochlorophyll, sa berdeng mga halaman ito ay chlorophyll, na matatagpuan sa mga chloroplast, na ang bawat isa ay katumbas ng isang prokaryotic cell. Ang mga bakterya ay walang mga chloroplast.

Ang Chemosynthesis ay isinasagawa ng mga microorganism na nag-synthesize ng carbohydrates mula sa glucose, na dati ay nabuo bilang isang resulta ng saccharolytic reactions, i.e., ang pagkasira ng mga kumplikadong sugars. Gumagamit ang Chemosynthesis ng enerhiyang kemikal na inilabas sa panahon ng pagkasira ng adenosine triphosphoric acid (ATP), ibig sabihin, ang enerhiya ng mga reaksiyong kemikal.

Ang metabolismo ng lipid Kasama ang mga proseso ng lipid hydrolysis, pagsipsip ng mga fatty acid at monoglycerides, biosynthesis ng mga tiyak na lipid, ang kanilang pagkasira at pagpapalabas ng mga huling produkto ng pagkasira.

Karamihan sa mga uri ng bakterya ay nag-metabolize ng mga lipid sa anyo ng gliserol, na nagsisilbing isang mapagkukunan ng enerhiya. Ginagamit din ito ng mga mikroorganismo para sa synthesis ng mga lipid, na sa anyo ng mga pagsasama ay mga reserbang nutrients (nutrient material).

Ang mga pangunahing proseso ng metabolismo ng lipid ay isinasagawa sa tulong ng lipase at iba pang mga lipolytic enzyme na matatag na nauugnay sa cell cytoplasm.

Ang metabolismo ng tubig-asin kasama ang paggamit at pagpapalabas ng tubig at mga mineral na asing-gamot, pati na rin ang mga pagbabagong nangyayari sa kanila.

Maliit lamang na bilang ng mga elemento ng Periodic Table D.I. Ang Mendeleev ay kinakailangan ng mga microorganism sa medyo mataas na konsentrasyon - ito ang sampung pangunahing biological na elemento (macroelements): C, O, H, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe. Ang mga pangunahing bahagi ng mga organic compound ay ang unang apat na elemento - organogens.

Ang sulfur ay kinakailangan para sa synthesis ng mga amino acid na cysteine at methionine at ilang mga enzyme. Ang posporus ay bahagi ng mga nucleic acid, phospholipid, teichoic acid, at maraming nucleotides. Ang natitirang apat na elemento ay mga ion ng metal na ginagamit bilang mga cofactor para sa mga enzyme at bilang mga bahagi din ng mga metal complex.

Bilang karagdagan sa mga pangunahing elemento na nakalista, ang mga microorganism ay nangangailangan ng sampung higit pang microelement: Zn, Mn, Na, CI, Mo, Se, Co, Cu, W, Ni, na kasangkot sa synthesis ng mga enzymes at i-activate ang mga ito.

Mula sa iba't ibang elemento at kanilang mga compound, ang mga microorganism ay nag-synthesize ng mga protina, nucleoproteins, glucidolipid-protein complex, nucleic acid, enzymes, bitamina, atbp.

Oxidative metabolismo. Ang bacteria na may oxidative metabolism ay nakakakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng paghinga.

Paghinga - ang proseso ng pagkuha ng enerhiya sa mga reaksyon ng pagbabawas ng oksihenasyon kasama ng mga reaksyon ng oxidative phosphorylation, kung saan ang mga donor ng elektron ay maaaring maging organic (sa organotrophs) at inorganic (sa lithotrophs) na mga compound, at ang mga inorganic compound lamang ang maaaring maging acceptors.
Sa bacteria na may oxidative metabolism, ang electron (o hydrogen (H +)) acceptor ay molecular oxygen. Sa kasong ito, ang pyruvate ay ganap na na-oxidized sa tricarboxylic acid cycle sa C2. Ang tricarboxylic acid cycle ay gumagana bilang parehong tagapagtustos ng mga precursor para sa mga biosynthetic na proseso at ng mga hydrogen atoms, na sa anyo ng pinababang NAD ay inililipat sa molekular na oxygen sa pamamagitan ng isang serye ng mga transporter na may isang kumplikadong structurally dinisenyo na multienzyme system - kadena ng paghinga. Kadena ng paghinga sa bakterya ito ay naisalokal sa central nervous system at sa intracellular membrane structures.
Ang mga carrier na nagdadala ng hydrogen (mga electron) sa molecular oxygen ay nabibilang sa 4 na klase ng dehydrogenases, ang mga coenzyme kung saan ay NAD, flavoproteins, quinones at cytochromes. Ang mga proton (mga electron) ay lumilipat mula sa isang carrier patungo sa isa pa sa direksyon ng pagtaas ng potensyal na redox. Ang isang tipikal na circuit ay ganito ang hitsura:

TCA cycle -> NAD(H 2) -> flavoprotein -> quinone ---> cytochromes: b -> c -> a - O 2

Sa mga bacterial cytochromes, cytochromes b, c, a at a 3 ay nakikilala. Ang huling yugto ng paglipat ng elektron (proton) sa pamamagitan ng respiratory chain ay ang pagbabawas ng cytochromes a - a3 (cytochrome oxidase). Ang cytochrome oxidase ay ang panghuling oxidase na naglilipat ng mga electron sa oxygen. Sa proseso ng paglipat ng elektron sa pamamagitan ng mga cytochromes, nagbabago ang valence ng iron na kasama sa iron-porphyried group. Ang paglipat ng mga electron ay nakumpleto ng reaksyon O 2 + 4F 2+ 2O 2 + 4F 3+. Ang mga proton na nabuo sa panahon ng oksihenasyon ng FAD o quinones ay itinatali ng mga O 2" ions upang bumuo ng tubig.

Ang pagbuo ng ATP sa kadena ng paglanghap ay nauugnay sa proseso ng chemoosmotic. Ang espesyal na oryentasyon ng mga carrier sa CPM ay humahantong sa paglipat ng hydrogen mula sa panloob hanggang sa panlabas na ibabaw ng lamad, na nagreresulta sa paglikha ng isang gradient ng mga atomo ng hydrogen, na ipinakita sa pagkakaroon ng potensyal ng lamad. Ang enerhiya ng potensyal ng lamad ay ginagamit para sa synthesis ng ATP ng ATPase na naka-localize ng lamad.

Sa oras na ito, sa mga eukaryotes, ang mga enzyme ng respiratory chain ay may medyo pare-pareho na komposisyon; sa bakterya, ang mga pagkakaiba-iba sa komposisyon ng respiratory chain ay nangyayari. Kaya, maraming bacteria ang may naphthoquinones sa halip na ubiquinones; ang komposisyon ng cytochromes ay maaaring depende sa mga kondisyon ng paglago ng bacteria. Ang ilang mga bakterya ay kulang sa cytochromes, at sa pakikipag-ugnay sa oxygen, ang direktang paglipat ng hydrogen sa oxygen ay nangyayari sa tulong ng mga flavoprotein, ang panghuling produkto ay hydrogen peroxide - H 2 O 2.

Bilang karagdagan sa mga karbohidrat, ang mga prokaryote ay maaaring gumamit ng iba pang mga organikong compound, sa partikular na mga protina, bilang isang mapagkukunan ng enerhiya, na ganap na nag-oxidize sa kanila sa CO 2 at H 2 O.

Ang mga amino acid at protina ay maaari ding kumilos bilang mga mapagkukunan ng enerhiya. Ang kanilang paggamit ay nauugnay, una sa lahat, sa ilang mga enzymatic na pagbabagong-anyo ng isang likas na paghahanda. Ang mga protina ay unang hinahati sa labas ng cell ng mga proteolytic enzymes sa mga peptide, na kinukuha ng cell at nahati sa mga amino acid ng intracellular peptidases. Ang mga amino acid ay maaaring gamitin sa constructive metabolism, o sa ammonifying bacteria maaari silang magsilbi bilang pangunahing materyal sa mga proseso ng enerhiya sa panahon ng oxidative deamination, bilang isang resulta kung saan ang ammonia ay pinakawalan at ang amino acid ay na-convert sa isang keto acid, na pumapasok sa nakabubuo na metabolismo sa pamamagitan ng tricarboxylic acid cycle:

2R-CHNH 2 -COOH + O 2 -> 2R-CO-COOH + 2NH 3

Ang proseso ng ammonification ay kilala bilang "nabubulok", at mayroong isang akumulasyon ng mga produkto na may hindi kanais-nais na tiyak na amoy ng mga pangunahing amin na nabuo.

Ang putrefactive bacteria ay nagsasagawa ng mineralization ng protina, nabubulok ito sa CO 2, NH 3, H 2 S. Kasama sa putrefactive bacteria Proteus, Pseudomonas, Bacillus cereus.

Fermentative (enzymatic) metabolismo.

Pagbuburo, o pagbuburo,- isang proseso ng paggawa ng enerhiya kung saan ang hydrogen na inalis mula sa substrate ay inililipat sa mga organikong compound.

Ang oxygen ay hindi nakikibahagi sa proseso ng pagbuburo. Ang mga pinababang organikong compound ay inilabas sa nutrient medium at naipon dito. Maaaring i-ferment ang mga carbohydrate, amino acid (maliban sa mga mabango), purine, pyrimidine, at polyhydric alcohol. Ang mga aromatic hydrocarbon, steroid, carotenoids, at fatty acid ay hindi kayang mag-ferment. Ang mga sangkap na ito ay nabubulok at nag-oxidize lamang sa pagkakaroon ng oxygen; sa ilalim ng anaerobic na mga kondisyon sila ay matatag. Ang mga produkto ng pagbuburo ay mga acid, gas, at alkohol.

Sa panahon ng pagbuburo ng mga hexoses (glucose), ang pyruvate ay bahagyang na-oxidize sa tricarboxylic acid cycle. Ang huli ay gumaganap lamang ng mga function ng isang tagapagtustos ng mga precursor para sa mga biosynthetic na proseso. Ang enerhiya sa anyo ng 2 ATP molecule ay nabuo bilang isang resulta ng substrate phosphorylation na nangyayari sa panahon ng oksihenasyon ng triose phosphate sa pyruvate. Ang hydrogen na nahati mula sa substrate, sa anyo ng pinababang NAD, ay inililipat sa pyruvate, na kino-convert ito sa isang kadena ng mga reaksyon sa ethanol, mga acid, at mga gas. Batay sa likas na katangian ng mga huling produkto, ang ilang mga uri ng pagbuburo ng carbohydrate ay nakikilala.

Alcoholic fermentation. Natagpuan pangunahin sa lebadura. Ang mga huling produkto ay ethanol at CO 2 . Ang glucose ay fermented sa pamamagitan ng FDF pathway sa ilalim ng anaerobic na kondisyon. Sa pamamagitan ng pag-access sa oxygen, humihina ang proseso ng pagbuburo at pumapalit ang paghinga. Ang pagsugpo sa alcoholic fermentation sa pamamagitan ng oxygen ay tinatawag na Pasteur effect.

Ang alkohol na pagbuburo ay ginagamit sa industriya ng pagkain: baking, winemaking.

Pagbuburo ng lactic acid. Mayroong dalawang uri ng lactic acid fermentation: homofermentative at heterofermentative.

Sa homofermentative uri, ang pagkasira ng glucose ay nangyayari sa kahabaan ng FDF pathway. Ang hydrogen mula sa pinababang NAD ay inililipat sa pyruvate sa pamamagitan ng lactate dehydrogenase, na nagreresulta sa pagbuo ng lactic acid. Ang homofermentative lactic acid fermentation ay nangyayari sa S. pyogenes, E. faecalis, S. salivarius sa ilang mga species ng genus Lactobacillus: L. dulgaricus, L. lactis.

Heterofermentative Ang lactic acid fermentation ay naroroon sa bakterya na kulang sa mga enzyme ng PDF pathway: aldolase at triosephosphate isomerase. Ang pagkasira ng glucose ay nangyayari sa kahabaan ng PP pathway na may pagbuo ng phosphoglyceraldehyde, na kung saan ay karagdagang na-convert sa pyruvate sa pamamagitan ng PDP pathway at pagkatapos ay nabawasan sa lactate. Ang mga karagdagang produkto ng ganitong uri ng fermentation ay ethanol at acetic acid din. Ang heterofermentative lactic acid fermentation ay nangyayari sa iba't ibang kinatawan ng bacterial genera Lactobacillus At Bifidobacterium.

Ang mga produkto ng lactic acid fermentation ay may mahalagang papel sa pagbuo ng resistensya ng kolonisasyon ng bakterya ng genus Lactobacillus At Bifidobacterium mga bahagi ng obligadong flora ng bituka.

Ang lactic acid bacteria ay malawakang ginagamit sa industriya ng pagawaan ng gatas upang makagawa ng mga produktong lactic acid, gayundin sa paglikha ng mga probiotics.

Formic acid (mixed) fermentation. Natagpuan sa mga miyembro ng pamilya Enterobacteriaceae Vibrionaceae. Ang glucose ay pinaghiwa-hiwalay sa pamamagitan ng FDF pathway, ang gluconate ay pinaghiwa-hiwalay sa pamamagitan ng CDPG pathway.

Depende sa mga produkto ng pagbuburo na inilabas sa ilalim ng mga kondisyon ng anaerobic, dalawang uri ng mga proseso ay nakikilala:
1. Sa isang kaso, ang pyruvate ay pinaghiwa-hiwalay upang bumuo ng acetyl coenzyme A at formic acid, na maaaring hatiin sa carbon dioxide at molecular hydrogen. Ang iba pang mga produkto ng fermentation na nabuo sa pamamagitan ng chain of reactions ay ethanol, succinic at lactic acids. Ang malakas na pagbuo ng acid ay maaaring makita sa pamamagitan ng reaksyon na may isang tagapagpahiwatig methyl-mouth, na nagbabago ng kulay sa isang lubhang acidic na kapaligiran.
2. Sa isa pang uri ng fermentation, maraming acid ang nabubuo, ngunit ang pangunahing produkto ng fermentation ay acetoin At 2,3-Butanediol. Ang acetoin ay nabuo mula sa dalawang molekula ng pyruvate na sinusundan ng double decarboxylation. Sa kasunod na pagbawas ng acetoin, nabuo ang 2,3-butanediol. Ang mga sangkap na ito, kapag nakikipag-ugnayan sa al-naphthol sa isang alkaline na medium, ay nagiging sanhi ng pagbuo ng isang kayumanggi na kulay, na napansin. Reaksyon ng Voges-Proskauer, ginagamit sa pagtukoy ng bakterya.

Pagbuburo ng butyric acid. Ang butyric acid, butanol, acetone, isopropanol at isang bilang ng iba pang mga organic na acid, sa partikular na acetic, caproic, valeric, palmitic, ay mga produkto ng pagbuburo ng carbohydrates sa pamamagitan ng saccharolytic strict anaerobes. Ang spectrum ng mga acid na ito, na tinutukoy gamit ang gas-liquid chromatography, ay ginagamit bilang isang mabilis na paraan para sa pagtukoy ng mga anaerobes.

Pagbuburo ng mga protina. Kung ang mga protina ay nagsisilbing isang mapagkukunan ng enerhiya para sa mga bakterya na may fermentative metabolism, kung gayon ang naturang bakterya ay tinatawag peptolytic. Ang ilang clostridia ay peptolytic, sa partikular S. histolyticum, S. botulinum. Ang mga peptolytic bacteria ay nag-hydrolyze ng mga protina at nag-ferment ng mga amino acid. Maraming mga amino acid ang na-ferment kasama ng iba, na ang isa ay nagsisilbing donor at ang isa bilang isang hydrogen acceptor. Ang donor amino acid ay na-deaminate sa isang keto acid, na na-convert sa isang fatty acid sa pamamagitan ng oxidative decarboxylation.
5 pag-uuri ng bakterya na may kaugnayan sa oxygen. Mga tampok ng paglilinang ng anaerobes.

Ang oxygen, laganap sa kalikasan, ay matatagpuan sa libre at nakatali na mga estado. Sa mga cell ito ay nasa isang nakatali na estado bilang bahagi ng tubig at mga organikong compound. Sa kapaligiran ito ay naroroon sa isang libreng estado sa anyo ng isang molekular na anyo, ang dami ng bahagi nito ay 21%.

May kaugnayan sa oxygen, pati na rin ang paggamit nito sa mga proseso ng paggawa ng enerhiya, ang mga microorganism ay nahahati sa 3 grupo: obligado aerobes, obligado anaerobes, facultative anaerobes.

Obligado ang mga aerobes.
Sila ay lumalaki at nagpaparami lamang sa pagkakaroon ng oxygen. Gumagamit sila ng oxygen upang makakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng paghinga ng oxygen.

Ang enerhiya ay nakukuha sa pamamagitan ng oxidative metabolism, gamit ang oxygen bilang terminal electron acceptor sa isang reaksyon na na-catalyze ng cytochrome oxidase.

Ang mga obligadong aerobes ay nahahati sa mahigpit na aerobes, na tumataas sa bahagyang presyon ng atmospera ng hangin, at microaerophiles, na, gamit ang oxygen sa mga proseso ng paggawa ng enerhiya, lumalaki sa pinababang bahagyang presyon nito.

Ito ay dahil sa ang katunayan na ang mga microaerophile ay may mga enzyme na hindi aktibo sa pakikipag-ugnay sa mga malakas na ahente ng pag-oxidizing at aktibo lamang sa mababang presyon ng bahagyang oxygen, halimbawa, ang hydrogenase enzyme.

Obligadong anaerobes.
Hindi sila gumagamit ng oxygen upang makagawa ng enerhiya.
Ang kanilang uri ng metabolismo ay fermentative, maliban sa metabolismo sa dalawang uri ng bakterya: Desulfovibrio At Desulfotomaculum na nabibilang sa chemolithotrophs at may sulfate respiration. Ang mga obligadong anaerobes ay nahahati sa dalawang pangkat: mahigpit na anaerobes at aerotolerant.

Mahigpit na anaerobes nailalarawan sa pamamagitan ng katotohanan na ang molekular na oxygen ay nakakalason sa kanila: pinapatay nito ang mga mikroorganismo o nililimitahan ang kanilang paglaki.

Ang mga mahigpit na anaerobes ay nakakakuha ng enerhiya mula sa butyric acid fermentation. Ang mga mahigpit na anaerobes ay kinabibilangan, halimbawa, ilang clostridia (C. botulinum, C, tetani), bacteroides.

Aerotolerant ang mga mikroorganismo ay hindi gumagamit ng oxygen para sa enerhiya, ngunit maaaring umiral sa kapaligiran nito.

Kasama sa pangkat na ito ang lactic acid bacteria na kumukuha ng enerhiya sa pamamagitan ng heterofermentative lactic acid fermentation.

Mga pamamaraan para sa paglilinang ng anaerobes.
Upang linangin ang mga anaerobes, kinakailangan upang bawasan ang potensyal na redox ng daluyan at lumikha ng mga kondisyon ng anaerobiosis, ibig sabihin, mababang nilalaman ng oxygen sa daluyan at sa paligid nito. Ito ay nakakamit sa pamamagitan ng paggamit ng pisikal, kemikal at biyolohikal na pamamaraan.

Mga pisikal na pamamaraan. Batay sa paglilinang ng mga microorganism sa isang walang hangin na kapaligiran, na nakamit:
1) paghahasik sa media na naglalaman ng pagbabawas at madaling oxidized na mga sangkap;
2) paghahasik ng mga mikroorganismo nang malalim sa solid nutrient media;
3) mekanikal na pag-alis ng hangin mula sa mga sisidlan kung saan lumaki ang mga anaerobic microorganism;
4) pagpapalit ng hangin sa mga sisidlan ng ilang walang malasakit na gas.

Bilang mga ahente ng pagbabawas Karaniwang ginagamit ang mga piraso (mga 0.5 g) ng mga tisyu ng hayop o halaman (atay, utak, bato, pali, dugo, patatas, cotton wool). Ang mga tisyu na ito ay nagbubuklod ng oxygen na natunaw sa daluyan at nag-adsorb ng bakterya. Upang mabawasan ang nilalaman ng oxygen sa nutrient medium, ito ay pinakuluan ng 10-15 minuto bago itanim, at pagkatapos ay mabilis na pinalamig at ibinuhos sa itaas na may isang maliit na halaga ng sterile petroleum jelly. Ang taas ng layer ng langis sa test tube ay mga 1 cm.

Bilang madaling oxidized na mga sangkap gumamit ng glucose, lactose at sodium formic acid.

Ang pinakamahusay na likidong nutrient medium na may pagbabawas ng mga sangkap ay ang Kitt-Tarozzi medium, na matagumpay na ginagamit para sa akumulasyon ng anaerobes sa panahon ng pangunahing paghahasik mula sa materyal na pagsubok at para sa pagpapanatili ng paglago ng isang nakahiwalay na purong kultura ng anaerobes.

Paghahasik ng mga mikroorganismo nang malalim sa siksik na media ginawa ayon sa pamamaraang Vignal-Veyon, na binubuo ng mekanikal na proteksyon ng anaerobic crops mula sa oxygen ng hangin. Kumuha ng glass tube na 30 cm ang haba at 3-6 mm ang diameter. Ang isang dulo ng tubo ay hinila sa isang capillary sa anyo ng isang Pasteur pipette, at isang pagsisikip ay ginawa sa kabilang dulo. Ang isang cotton plug ay ipinasok sa natitirang malawak na dulo ng tubo. Ang materyal na pansubok ay inoculated sa mga test tube na may natunaw at pinalamig sa 50°C nutrient agar. Pagkatapos ang inoculated agar ay sinipsip sa sterile Vignal-Veyon tubes. Ang capillary na dulo ng tubo ay selyadong sa apoy ng burner at ang tubo ay inilalagay sa isang termostat. Lumilikha ito ng mga kanais-nais na kondisyon para sa paglaki ng pinakamahigpit na anaerobes. Upang ihiwalay ang isang hiwalay na kolonya, ang tubo ay pinutol gamit ang isang file, na sinusunod ang mga patakaran ng asepsis, sa antas ng kolonya, nasira, at ang kolonya ay nakuha gamit ang isang sterile loop at inilipat sa isang test tube na may isang nutrient medium para sa karagdagang paglilinang at pag-aaral sa dalisay nitong anyo.

Pag-alis ng hangin ginawa sa pamamagitan ng mekanikal na pagbomba nito mula sa mga espesyal na aparato - mga anaerostat, kung saan inilalagay ang mga tasa na may mga anaerobes. Ang portable anaerostat ay isang makapal na pader na metal na silindro na may mahusay na lapped lid (na may rubber gasket), nilagyan ng drain valve at vacuum gauge. Pagkatapos ilagay ang mga inoculated dish o test tubes, ang hangin mula sa anaerostat ay aalisin gamit ang vacuum pump.

Pagpapalit ng hangin ang walang malasakit na gas (nitrogen, hydrogen, argon, carbon dioxide) ay maaaring gawin sa parehong anaerostat sa pamamagitan ng pag-displace nito ng gas mula sa isang silindro.

Mga pamamaraan ng kemikal. Ang mga ito ay batay sa pagsipsip ng air oxygen sa isang hermetically sealed na sisidlan (anaerostat, desiccator) na may mga sangkap tulad ng pyrogallol o sodium hydrosulfite Na 2 S2O 4.
Mga pamamaraang biyolohikal. Batay sa magkasanib na paglilinang ng anaerobes na may mahigpit na aerobes. Upang gawin ito, gupitin ang isang strip ng agar na mga 1 cm ang lapad mula sa isang nakapirming agar plate kasama ang diameter ng tasa na may sterile scalpel. Makakakuha ka ng dalawang agar half-disks sa isang tasa. Isang bahagi ng agar plate ay inoculated na may isang aerobe, halimbawa, S.aureus o Serratiamarcescens ay madalas na ginagamit. Ang kabilang panig ay nahasik ng anaerobes. Ang mga gilid ng tasa ay tinatakan ng plasticine o puno ng tinunaw na paraffin at inilagay sa isang termostat. Kung ang mga kondisyon ay tama, ang mga aerobes ay magsisimulang dumami sa tasa. Matapos ang lahat ng oxygen sa espasyo ng tasa ay nagamit na nila, magsisimula ang paglaki ng mga anaerobes (sa 3-4 na araw). Upang mabawasan ang espasyo ng hangin sa tasa, ang nutrient medium ay ibinubuhos sa isang makapal na layer hangga't maaari.
Pinagsamang pamamaraan. Batay sa kumbinasyon ng pisikal, kemikal at biyolohikal na pamamaraan ng paglikha ng anaerobiosis.

6 bacterial enzymes. Ang kanilang klasipikasyon. Enzymatic activity ng microbes at ang paggamit nito para sa bacterial identification.
Ang lahat ng mga metabolic na reaksyon sa isang bacterial cell ay batay sa aktibidad ng mga enzyme na kabilang sa 6 na klase: oxyreductases, transferases, hydrolases, ligases, lyases, isomerases. Ang mga enzyme na ginawa ng isang bacterial cell ay maaaring ma-localize sa loob ng cell - endoenzymes, at ilalabas sa kapaligiran - mga exoenzymes. Malaki ang papel ng mga exoenzyme sa pagbibigay sa bacterial cell ng mga mapagkukunan ng carbon at enerhiya na magagamit para sa pagtagos. Karamihan sa mga hydrolase ay mga exoenzymes na, na inilabas sa kapaligiran, nagsisira ng malalaking molekula ng peptides, polysaccharides, at lipids sa mga monomer at dimer na maaaring tumagos sa loob ng cell. Ang isang bilang ng mga exoenzymes, halimbawa hyaluronidase, collagenase at iba pa, ay mga enzyme ng pagsalakay. Ang ilang mga enzyme ay naisalokal sa periplasmic space ng bacterial cell. Nakikilahok sila sa mga proseso ng paglipat ng mga sangkap sa bacterial cell. Ang enzymatic spectrum ay isang taxonomic na katangian ng isang pamilya, genus at - sa ilang mga kaso - species. Samakatuwid, ang pagpapasiya ng spectrum ng aktibidad ng enzymatic ay ginagamit upang maitaguyod ang taxonomic na posisyon ng bakterya. Ang pagkakaroon ng mga exoenzymes ay maaaring matukoy gamit ang differential diagnostic media; samakatuwid, ang mga espesyal na sistema ng pagsubok na binubuo ng isang set ng differential diagnostic media ay binuo upang makilala ang bakterya.

Pagkilala sa bakterya sa pamamagitan ng aktibidad ng enzymatic.

Kadalasan, ang mga enzyme ng klase ng hydrolases at oxidoreductases ay tinutukoy gamit ang mga espesyal na pamamaraan at media.

Upang matukoy ang aktibidad ng proteolytic microorganisms ay inoculated sa isang haligi ng gelatin sa pamamagitan ng iniksyon. Pagkatapos ng 3-5 araw, ang mga pananim ay sinusuri at ang likas na katangian ng gelatin liquefaction ay nabanggit. Kapag ang protina ay nabulok ng ilang bakterya, ang mga partikular na produkto ay maaaring ilabas - indole, hydrogen sulfide, ammonia. Upang matukoy ang mga ito, ginagamit ang mga espesyal na papel na tagapagpahiwatig, na inilalagay sa pagitan ng leeg at isang cotton plug sa isang test tube na may MPB at/o peptone na tubig na inoculated sa mga mikroorganismo na pinag-aaralan. Ang Indole (isang produkto ng agnas ng tryptophan) ay nagiging isang strip ng papel na binasa sa isang puspos na solusyon ng oxalic acid na kulay-rosas. Ang papel na pinapagbinhi ng solusyon ng lead acetate ay nagiging itim sa pagkakaroon ng hydrogen sulfide. Para sa pagpapasiya ng ammonia gumamit ng red litmus paper.

Para sa maraming mga microorganism, ang isang taxonomic na tampok ay ang kakayahang mabulok ang ilang mga karbohidrat na may pagbuo ng mga acid at mga produktong gas.. Upang makita ito, ginagamit ang Hiss media na naglalaman ng iba't ibang carbohydrates (glucose, sucrose, maltose, lactose, atbp.). Para sa pagtuklas ng acid Ang reagent ni Andrede ay idinagdag sa daluyan, na nagbabago ng kulay nito mula sa maputlang dilaw hanggang pula sa hanay ng pH na 7.2-6.5, samakatuwid ang hanay ng Hiss media na may paglaki ng mga microorganism ay tinatawag na "variegated row".

Upang makita ang pagbuo ng gas ang mga float ay ibinababa sa liquid media o semi-liquid media na may 0.5% agar ay ginagamit.

Upang matukoy ang matinding pagbuo ng acid, katangian ng mixed fermentation, ang methyl red indicator, na dilaw sa pH 4.5 at mas mataas, at pula sa mas mababang pH value, ay idinagdag sa isang medium na may 1% glucose at 0.5% peptone (Clark's medium).

Hydrolysis ng urea natutukoy sa pamamagitan ng pagpapalabas ng ammonia (litmus paper) at alkalization ng medium.

Kapag nakikilala ang maraming mikroorganismo, ginagamit ang reaksyon ng Voges-Proskauer sa acetoin- intermediate compound sa pagbuo ng butanediol mula sa pyruvic acid. Ang isang positibong reaksyon ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng butanediol fermentation.

I-detect ang catalase posible sa pamamagitan ng mga bula ng oxygen, na nagsisimulang ilabas kaagad pagkatapos ng paghahalo ng mga microbial cell na may 1% na solusyon ng hydrogen peroxide.

Upang matukoy ang cytochrome oxidase Ginamit ang mga reagents: 1) 1% alcohol solution ng ss-naphthol-1; 2) 1% aqueous solution ng N-dimethyl-p-phenylenediamine dihydrochloride. Ang pagkakaroon ng cytochrome oxidase ay hinuhusgahan ng asul na kulay na lumilitaw pagkatapos ng 2-5 minuto.

Para sa pagpapasiya ng nitrite gumamit ng Griess reagent: Ang hitsura ng pulang kulay ay nagpapahiwatig ng pagkakaroon ng nitrite.

7 paglago at pagpaparami ng bakterya. Mga limitasyon ng temperatura ng paglago. Mga yugto ng paglaki ng bacterial sa likidong nutrient media.
Ang mahahalagang aktibidad ng bakterya ay nailalarawan sa pamamagitan ng paglaki- ang pagbuo ng structural at functional na mga bahagi ng cell at ang pagtaas sa bacterial cell mismo, at sa pamamagitan din ng pagpaparami- pagpaparami ng sarili, na humahantong sa isang pagtaas sa bilang ng mga bacterial cell sa populasyon.
Dumarami ang bacteria sa pamamagitan ng binary fission sa kalahati, mas madalas sa pamamagitan ng namumuko. Ang mga actinomycetes, tulad ng fungi, ay maaaring magparami sa pamamagitan ng mga spores. Ang actinomycetes, bilang sumasanga na bakterya, ay nagpaparami sa pamamagitan ng pagkapira-piraso ng mga filamentous na selula. Ang Gram-positive bacteria ay nahahati sa pamamagitan ng ingrowth ng synthesized division septa sa cell, at gram-negative bacteria sa pamamagitan ng constriction, na nagreresulta sa pagbuo ng mga hugis na dumbbell kung saan nabuo ang dalawang magkaparehong cell.
Nauuna ang cell division ng pagtitiklop ng bacterial chromosome ayon sa isang semi-conservative type (ang double-stranded DNA strand ay bubukas, at ang bawat strand ay nakumpleto ng isang complementary strand), na humahantong sa pagdodoble ng mga molekula ng DNA ng bacterial nucleus - ang nucleoid.
Nagaganap ang pagtitiklop ng DNA sa tatlong yugto: pagsisimula, pagpapahaba, o paglaki ng kadena, at pagwawakas.
Pagpaparami ng bakterya sa isang likidong nutrient medium. Bakterya seeded sa isang tiyak, hindi nagbabago ang dami ng nutrient medium, multiply, kumonsumo ng nutrients, na sa dakong huli ay humahantong sa pagkaubos ng nutrient medium at ang pagtigil ng bacterial growth. Ang paglilinang ng bakterya sa naturang sistema ay tinatawag na batch cultivation, at ang kultura ay tinatawag na batch culture. Kung ang mga kondisyon ng paglilinang ay pinananatili sa pamamagitan ng patuloy na supply ng sariwang nutrient medium at ang pag-agos ng parehong dami ng fluid ng kultura, kung gayon ang naturang paglilinang ay tinatawag na tuloy-tuloy, at ang kultura ay tinatawag na tuloy-tuloy.

Kapag ang bakterya ay lumaki sa isang likidong nutrient medium, ibaba, nagkakalat o ibabaw (sa anyo ng isang pelikula) ang paglaki ng kultura ay sinusunod. Ang paglaki ng isang pana-panahong kultura ng bakterya na lumago sa isang likidong nutrient medium ay nahahati sa ilang mga yugto, o mga panahon:
1. lag phase;
2. yugto ng paglago ng logarithmic;
3. yugto ng nakatigil na paglaki, o pinakamataas na konsentrasyon ng bakterya;
4. yugto ng pagkamatay ng bakterya.
Ang mga phase na ito ay maaaring ilarawan nang grapiko sa anyo ng mga segment ng isang bacterial reproduction curve, na sumasalamin sa pagtitiwala sa logarithm ng bilang ng mga buhay na selula sa oras ng kanilang paglilinang.

Lag phase- ang panahon sa pagitan ng paghahasik ng bakterya at simula ng pagpaparami. Ang tagal ng lag phase ay nasa average na 4-5 na oras. Kasabay nito, ang bakterya ay tumataas sa laki at naghahanda upang hatiin; tumataas ang dami ng mga nucleic acid, protina at iba pang bahagi.
Logarithmic (exponential) na yugto ng paglago ay isang panahon ng matinding paghahati ng bacterial. Ang tagal nito ay humigit-kumulang 5-6 na oras. Sa ilalim ng pinakamainam na kondisyon ng paglago, ang bakterya ay maaaring hatiin bawat 20-40 minuto. Sa yugtong ito, ang bakterya ay pinaka-mahina, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng mataas na sensitivity ng mga metabolic na bahagi ng isang masinsinang lumalagong cell sa mga inhibitor ng synthesis ng protina, mga nucleic acid, atbp.
Pagkatapos ay darating ang nakatigil na yugto ng paglago, kung saan ang bilang ng mga mabubuhay na selula ay nananatiling hindi nagbabago, na bumubuo sa pinakamataas na antas (M-konsentrasyon). Ang tagal nito ay ipinahayag sa mga oras at nag-iiba depende sa uri ng bakterya, ang kanilang mga katangian at paglilinang.
Kinukumpleto ng yugto ng kamatayan ang proseso ng paglago ng bacterial., na nailalarawan sa pamamagitan ng pagkamatay ng bakterya sa ilalim ng mga kondisyon ng pag-ubos ng mga mapagkukunan ng nutrient medium at akumulasyon ng mga bacterial metabolic na produkto sa loob nito. Ang tagal nito ay mula 10 oras hanggang ilang linggo. Ang intensity ng bacterial growth at reproduction ay depende sa maraming mga kadahilanan, kabilang ang pinakamainam na komposisyon ng nutrient medium, redox potential, pH, temperatura, atbp.
Pagpaparami ng bakterya sa isang solidong nutrient medium. Ang mga bakterya na lumalaki sa siksik na nutrient media ay bumubuo ng mga nakahiwalay na hugis bilog na mga kolonya na may makinis o hindi pantay na mga gilid (S- at R-form), na may iba't ibang pagkakapare-pareho at kulay, depende sa pigment ng bakterya.

Ang mga pigment na nalulusaw sa tubig ay kumakalat sa nutrient medium at nagbibigay kulay dito. Ang isa pang pangkat ng mga pigment ay hindi matutunaw sa tubig, ngunit natutunaw sa mga organikong solvent. At sa wakas, may mga pigment na hindi matutunaw alinman sa tubig o sa mga organikong compound.

Ang pinakakaraniwang pigment sa mga microorganism ay carotenes, xanthophylls at melanins. Ang mga melanin ay hindi matutunaw na itim, kayumanggi o pulang pigment na na-synthesize mula sa mga phenolic compound. Ang mga melanin, kasama ng catalase, superoxide mutase at peroxidases, ay nagpoprotekta sa mga microorganism mula sa mga epekto ng nakakalason na oxygen peroxide radical. Maraming pigment ang may antimicrobial, antibiotic-like effect.

8 mga prinsipyo ng paglilinang ng bacterial. Mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga purong kultura ng bakterya, layunin.
Isang unibersal na tool

Paghahasik gamit ang isang damuhan

Purong kultura ay isang populasyon ng bakterya ng isang species o isang uri na lumago sa isang nutrient medium. Maraming uri ng bakterya ang nahahati ayon sa isang katangian sa mga biological na variant - mga biovar. Ang mga biovar na naiiba sa mga katangian ng biochemical ay tinatawag mga chemovar, ayon sa mga katangian ng antigenic - mga serovar, ayon sa sensitivity sa phage - mga paninda ng phage. Ang mga kultura ng mga microorganism ng parehong species, o biovar, na nakahiwalay mula sa iba't ibang mga mapagkukunan o sa iba't ibang oras mula sa parehong pinagmulan ay tinatawag pilit, na karaniwang isinasaad ng mga numero o ilang simbolo. Ang mga purong kultura ng bakterya sa mga diagnostic na bacteriological laboratories ay nakukuha mula sa mga nakahiwalay na kolonya, na na-subculture gamit ang isang loop sa mga test tube na may solid o, mas madalas, likidong nutrient media.

Ang kolonya ay isang nakikitang nakahiwalay na akumulasyon ng mga indibidwal ng isang uri ng microorganism, na nabuo bilang isang resulta ng pagpaparami ng isang bacterial cell sa isang siksik na nutrient medium (sa ibabaw o sa lalim nito). Ang mga kolonya ng bakterya ng iba't ibang mga species ay naiiba sa bawat isa sa kanilang morpolohiya, kulay at iba pang mga katangian.

Ang isang purong kultura ng bakterya ay nakuha para sa diagnostic na pag-aaral - pagkakakilanlan , na nakakamit sa pamamagitan ng pagtukoy sa morphological, cultural, biochemical at iba pang mga katangian ng microorganism.

Morphological at tinctorial character ang bakterya ay pinag-aaralan sa pamamagitan ng mikroskopikong pagsusuri ng mga pahid na nabahiran ng iba't ibang pamamaraan at katutubong paghahanda.

Mga katangiang pangkultura nailalarawan sa pamamagitan ng mga pangangailangan sa nutrisyon, kondisyon at uri ng paglaki ng bakterya sa solid at likidong nutrient media. Ang mga ito ay itinatag sa pamamagitan ng morpolohiya ng mga kolonya at ang mga katangian ng paglago ng kultura.

Mga katangian ng biochemical ang bacteria ay tinutukoy ng isang set ng constitutive at inducible enzymes na likas sa isang partikular na genus, species, o variant. Sa bacteriological practice, ang saccharolytic at proteolytic enzymes ng bacteria, na tinutukoy sa differential diagnostic media, ay kadalasang may kahalagahan sa taxonomic.

Kapag nakikilala ang bakterya Bago ang genus at species, binibigyang pansin ang mga pigment na nagbibigay kulay sa mga kolonya at medium ng kultura sa iba't ibang kulay. Halimbawa, ang pulang pigment ay ginawa ng Serratia marcescens, ang ginintuang pigment ng Staphylococcus aureus, at ang asul-berdeng pigment ng Pseudomonas aeruginosa.

Upang magtatag ng biovar(chemovar, serovar, phagotype) magsagawa ng karagdagang pag-aaral upang matukoy ang kaukulang marker - pagpapasiya ng enzyme, antigen, sensitivity sa Fan.

Mga pamamaraan para sa paghihiwalay ng mga purong kultura ng bakterya.

Isang unibersal na tool para sa produksyon ng mga pananim ay isang bacterial loop. Bilang karagdagan, ang isang espesyal na bacterial needle ay ginagamit para sa inoculation sa pamamagitan ng iniksyon, at metal o glass spatula ay ginagamit para sa inoculation sa Petri dish. Para sa pagbabakuna ng mga likidong materyales, ang Pasteur at nagtapos na mga pipette ay ginagamit kasama ng loop. Ang mga una ay pre-made mula sa sterile low-melting glass tubes, na iginuhit sa isang apoy sa anyo ng mga capillary. Ang dulo ng capillary ay agad na tinatakan upang mapanatili ang sterility. Para sa Pasteur at graduated pipettes, ang malawak na dulo ay natatakpan ng cotton wool, pagkatapos nito ay inilalagay sa mga espesyal na kaso o nakabalot sa papel at isterilisado.

Kapag nag-reseeding ng bacterial culture kunin ang test tube sa iyong kaliwang kamay, at gamit ang iyong kanang kamay, hawakan ang cotton plug gamit ang mga daliri IV at V, alisin ito, ipasa ito sa apoy ng burner. Hawakan ang loop gamit ang iba pang mga daliri ng parehong kamay, gamitin ito upang kolektahin ang inoculum, at pagkatapos ay isara ang test tube gamit ang isang stopper. Pagkatapos ang isang loop na may inoculum ay ipinakilala sa test tube na may slanted agar, ibinababa ito sa condensate sa ibabang bahagi ng medium, at ang materyal ay ibinahagi sa isang zigzag motion sa ibabaw ng slanted surface ng agar. Matapos alisin ang loop, sunugin ang gilid ng test tube at isara ito ng isang takip. Ang loop ay isterilisado sa isang apoy ng burner at inilagay sa isang tripod. Ang mga test tube na may mga kultura ay may label, na nagpapahiwatig ng petsa ng paghahasik at ang likas na katangian ng inoculum (numero ng pag-aaral o pangalan ng kultura).

Paghahasik gamit ang isang damuhan ginawa gamit ang isang spatula sa nutrient agar sa isang Petri dish. Upang gawin ito, buksan nang bahagya ang takip gamit ang iyong kaliwang kamay at ilapat ang materyal ng binhi sa ibabaw ng nutrient agar gamit ang isang loop o pipette. Pagkatapos ay ipasa ang spatula sa apoy ng burner, palamig ito sa loob ng takip at kuskusin ang materyal sa buong ibabaw ng daluyan. Pagkatapos ng incubation ng inoculation, lumilitaw ang pare-parehong tuluy-tuloy na paglaki ng bakterya.

Module 2. Ang konsepto ng metabolismo, homeostasis, physiological adaptation ng tao.

Morpho-functional na katangian ng isang neuron (soma, dendrites, axon, axonal transport, metabolism). Mga uri ng mga selula ng nerbiyos. Functional na pag-uuri ng mga neuron.

Ang lahat ng mga reaksyong sumusuporta sa buhay na nagaganap sa isang microbial cell at na-catalyze ng mga enzyme ay bumubuo ng metabolismo, o metabolismo. Ang mga intermediate o panghuling produkto na nabuo sa naaangkop na pagkakasunud-sunod ng mga reaksyon ng enzymatic, bilang isang resulta kung saan ang covalently bound skeleton ng isang partikular na biomolecule ay nawasak o na-synthesize, ay tinatawag na metabolites.

Sa metabolismo ng mga microorganism, dalawang magkasalungat at sa parehong oras ang pinag-isang proseso ay patuloy na isinasagawa: anabolism at catabolism. Sa madaling salita, ang palitan ay nakabubuo at masigla. Sa unang kaso, ang metabolismo ay nagpapatuloy sa pagsipsip ng libreng enerhiya habang kumakain ng medyo maliit na dami ng nutrient na materyal; sa pangalawa, ang proseso ng pagpapakawala ng libreng enerhiya ay nangyayari, na kumonsumo ng isang malaking masa ng nutrient substrate.

Batay sa uri ng nutrisyon, ang mga nabubuhay na nilalang ay nahahati sa dalawang pangkat: holozoic at holophytic. Ang holozoic na uri ng nutrisyon ay katangian ng mga hayop (mula sa mas mataas hanggang sa protozoa). Ang mga mikrobyo ay nabibilang sa holophytic na uri ng nutrisyon. Wala silang mga organo para sa pagkain, at ang kanilang mga sustansya ay tumagos sa buong ibabaw ng katawan.

Mayroong ilang mga mekanismo para sa pagpapakain ng mga microbial cell. Ang mga sustansya ay maaaring pumasok sa microbial cell mula sa panlabas na kapaligiran sa pamamagitan ng cell wall, kapsula, mucous layer at cytoplasmic membrane. Ang mga metabolic na produkto, i.e. mga sangkap na hindi kailangan at nakakapinsala sa mga mikroorganismo, ay inilalabas din sa pamamagitan ng mga parehong istrukturang ito. Ang mekanismo ng naturang nutrisyon ay batay sa osmotic phenomenon, batay sa pagkakaiba sa konsentrasyon ng nutrients sa katawan ng microbe at ang nutrient solution. Kaya, ang tubig at nutrients na natunaw dito ay pumapasok sa microbial cell. Bilang resulta ng biosynthesis, ang plastik na materyal ng isang koloidal na istraktura (mga protina, carbohydrates at iba pang mga sangkap) ay naipon dito, na nagiging sanhi ng paglaki at pagpaparami ng mikroorganismo.

Ang pagtagos ng nutrients sa cell ay maaaring isagawa gamit ang diffusion at stereochemical specific transfer ng nutrients. Ang bawat isa sa mga prosesong ito ay maaaring mangyari nang aktibo o pasibo. Sa passive diffusion, ang mga nutrients ay tumagos sa cell na may fluid current at kapag ang substance na natagos ay natutunaw sa cell wall ng bacterial cell. Sa aktibong pagsasabog, ang mga nutrients ay tumagos sa bacterial cell na hindi natunaw sa cell wall.

Sa panahon ng stereochemical transfer ng nutrients (mula sa panlabas na kapaligiran papunta sa cell), ang papel ng isang carrier ay nilalaro ng permease, isang bahagi ng protina. Sa panahong ito, ang mga sustansya mula sa kapaligiran ay aktibong dinadala sa selula, na nagsasagawa ng mga nakapagpapatibay at pagpapalitan ng enerhiya.

Karaniwan, ang mga bacterial cell ay palaging may tiyak na pag-igting sa cytoplasm. Ito ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang mga colloid ng cytoplasm, dahil sa patuloy na daloy ng tubig sa cell, ay nasa namamaga na estado, bilang isang resulta kung saan ang cytoplasm ay mahigpit na pinindot sa lamad. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na bacterial cell turgor. Tinutukoy ng Turgor ang pagtitiyaga ng bakterya. Ang osmotic pressure sa bacteria ay hindi lalampas sa 6x10 Pa. Ngunit may mga mikrobyo na naninirahan sa mga dagat at karagatan, na ang osmotic pressure ay umabot sa halos 9x10 Pa.

Kapag ang bakterya ay inilagay sa isang solusyon na naglalaman ng 15-20% sodium chloride o asukal (hypertonic solution), ang matinding dehydration ng bacterial cell ay nangyayari at ang mga protoplasmic na nilalaman nito ay lumayo sa lamad. Ang kababalaghang ito ay tinatawag na plasmolysis.

Morphologically, ang plasmolysis ay nailalarawan sa pamamagitan ng hitsura ng spherical light-refracting formations sa cell body. Sa iba't ibang mga microorganism, ang plasmolysis ay hindi nagpapakita ng sarili sa parehong lawak. Ang Bacillus hay, staphylococci, at sardinas ay lalong lumalaban dito; Ang mga bakterya mula sa pangkat ng Pasteurella, Escherichia, anthrax bacillus, Vibrio cholerae, atbp. ay madaling napapailalim sa plasmolysis.

Ang kabaligtaran na proseso sa plasmolysis, plasmoptysis, ay sinusunod kapag ang bakterya ay inilagay sa isang hypotonic solution ng sodium chloride o distilled water. Kasabay nito, ang tubig ay tumagos sa bacterial cell, ang cytoplasmic substance nito ay bumubulusok sa matinding limitasyon nito, at ang cell ay may hugis ng bola. Ang Plasmoptysus, tulad ng plasmolysis, ay nangangailangan ng pagkamatay ng bacterial cell.

Mga uri ng microbial nutrition. Ang isang pagkakaiba ay ginawa sa pagitan ng carbon at nitrogen na nutrisyon ng mga microorganism. Batay sa uri ng nutrisyon ng carbon, ang mga mikrobyo ay karaniwang nahahati sa mga autotroph at heterotroph.

Ang mga autotroph, o prototroph, (Greek autos - mismo, trophe - pagkain) ay mga mikroorganismo na may kakayahang sumipsip ng carbon mula sa carbonic acid (CO2) sa hangin. Kabilang dito ang nitrifying bacteria, iron bacteria, sulfur bacteria, atbp. Ang mga autotroph ay nagko-convert ng absorbed carbon dioxide sa kumplikadong organic compound sa pamamagitan ng chemosynthesis, iyon ay, sa pamamagitan ng oxidizing chemical compounds (ammonia, nitrite, hydrogen sulfide, atbp.). Kaya, ang mga autotrophic microbes ay may kakayahang lumikha ng mga organikong sangkap mula sa mga inorganic, tulad ng carbonic acid, ammonia, nitrites, hydrogen sulfide, atbp. Dahil ang mga naturang microbes ay hindi nangangailangan ng mga organic na carbon compound, na bahagi ng mga hayop at tao, hindi sila pathogenic. Gayunpaman, sa mga autotroph mayroong mga microbes na may kakayahang sumipsip ng carbon mula sa hangin CO2 at mula sa mga organikong compound. Ang ganitong mga microbes ay tinukoy bilang mixotrophs (mixo - mixture, i.e. mixed type of nutrition). Ang ilang uri ng autotrophic microbes ay nagsasagawa ng nutrisyon, tulad ng mga berdeng halaman, sa pamamagitan ng photosynthesis. Kaya, ang mga purple sulfur bacteria ay gumagawa ng isang espesyal na chlorophyll-type na pigment - bacteriopurpurin, sa tulong ng kung saan ang liwanag na enerhiya ay ginagamit (photosynthesis) upang bumuo ng mga organikong sangkap ng kanilang katawan mula sa carbonic acid at inorganic na mga asing-gamot.

Ang mga heterotroph (heteros - iba pa), sa kaibahan sa mga autotrophic microbes, ay nakakakuha ng carbon pangunahin mula sa mga yari na organic compound. Ang mga heterotroph ay mga ahente ng sanhi ng iba't ibang uri ng fermentations, putrefactive microbes, pati na rin ang lahat ng pathogenic microorganisms: pathogens ng tuberculosis, brucellosis, listrisosis, salmonellosis, pyogenic microorganisms - staphylococci, streptococci, diplococci at isang bilang ng iba pang pathogenic pathogens para sa katawan ng hayop.

Gayunpaman, ang lahat ng pagkakaiba-iba ng pisyolohikal ng mga microorganism ay hindi umaangkop sa makitid na konsepto ng mga autotroph at heterotroph. Sa katotohanan, kapag nagbago ang mga kondisyon sa kapaligiran (halimbawa, nutrisyon), maaaring magbago ang metabolismo ng mga mikrobyo. Kung ang isang microbe ay inilagay sa ibang, hindi pangkaraniwang nutrient medium, magsisimula itong gumawa ng adaptive enzymes. Bilang halimbawa, maaari nating ituro ang nitrogen-fixing bacteria (autotrophs), na, sa rich protein nutrient media, ay huminto sa paggamit ng molecular nitrogen mula sa hangin at magsimulang mag-assimilate ng fixed nitrogen (heterotrophic na uri ng nitrogen assimilation).

Ang mga heterotroph ay kadalasang gumagamit ng carbohydrates, alcohols, at iba't ibang organic acids bilang pinagmumulan ng carbon. Ang pinaka kumpletong mapagkukunan ng carbon para sa pagpapakain ng mga microbes na ito ay mga asukal (lalo na ang mga hexoses), polyhydric alcohol (glycerol, mannitol, sorbitol, atbp.), Pati na rin ang mga carboxylic acid (halimbawa, glucuronic acid) at hydroxy acids (lactic, malic, atbp.). Ang lahat ng mga mapagkukunan ng carbon na ito ay karaniwang kasama sa artipisyal na nutrient media para sa lumalaking microorganism.

Ayon sa paraan ng asimilasyon ng mga nitrogenous na sangkap, ang mga mikrobyo ay nahahati sa apat na grupo:

1) proteolytic, na may kakayahang masira ang mga katutubong protina, peptide at amino acid;

2) deaminating, na may kakayahang mabulok lamang ang mga indibidwal na amino acid, ngunit hindi mga sangkap ng protina;

3) nitrite-nitrate, assimilating oxidized forms ng nitrogen;

4) nitrogen-fixing, pagkakaroon ng kakayahang kumain ng atmospheric nitrogen.

Ang mga peptone ay ginagamit bilang isang unibersal na pinagmumulan ng nitrogen at carbon sa nutrient media para sa mga pathogenic microbes. Ang pangangailangan ng mga microorganism para sa mga elemento ng abo ay hindi gaanong mahalaga. Ang mga mineral na asing-gamot (sulfur, phosphorus, atbp.) na kailangan para sa kanilang buhay ay halos palaging makukuha sa natural na nutrient medium. Ang asupre ay kinukuha ng bakterya pangunahin mula sa mga sulfate o mga organikong amino acid compound (cystine, cysteine). Ang sulfur bacteria, halimbawa, ay maaaring mag-assimilate sa kanilang sarili kahit sa molekular na kapaligiran. Ang kanilang katawan ay naglalaman ng hanggang 80% na asupre. Ang posporus ay bahagi ng mga nucleoprotein at phospholipid ng bacterial cell at gumaganap ng napakahalagang papel sa mga prosesong biosynthetic nito. Ang pinagmumulan ng nutrisyon ng posporus ay iba't ibang phosphate salts, halimbawa trisodium phosphate (NasPO4).

Ang mga mikroorganismo ay nakakakuha ng mahahalagang elemento - potasa, magnesiyo at bakal - mula sa iba't ibang mga asin. Ang bakal ay bahagi ng hemin (isang espesyal na organikong grupo sa cytoplasm) at nagsisilbing katalista para sa mga reaksiyong oxidative. Ang potasa ay isang mahalagang elemento sa nutrient medium, ngunit ang physiological significance nito ay hindi pa ganap na naipapaliwanag. Ang papel ng calcium sa buhay ng bacteria (maliban sa bacteria na kasangkot sa nitrogen fixation mula sa hangin) ay tila maliit. Ang magnesium ay nagpapagana ng iba't ibang bacterial enzymes, lalo na ang protease. Ang mga microelement na boron, zinc, manganese, cobalt, atbp. ay matatagpuan sa bacteria sa maliit na dami at nagsisilbing stimulators ng microbial growth.

Mga kadahilanan ng paglago ng mikrobyo. Noong 1901, natagpuan ni Vildier ang isang espesyal na sangkap sa lebadura, na tinawag niyang "bios" - sangkap ng paglago. Noong 1904, ang aming kababayan na si Nikitinsky ay nag-install ng parehong mga stimulant ng paglago sa mga kultura ng amag. Kasunod nito, ang mga katulad na sangkap ay nakilala sa mga pathogenic microorganism at protozoa. Kasabay nito, natagpuan na sa isang bilang ng mga microbes, sa ilalim ng impluwensya ng hindi gaanong halaga ng mga sangkap ng paglago, ang akumulasyon ng microbial mass ay tumataas at ang metabolismo ay nagbabago. Ang pinakabagong data ay nagpakita na sa mga tuntunin ng kanilang kemikal na istraktura at pisyolohikal na pagkilos, ang mga stimulant ay mga tunay na bitamina o mga sangkap na tulad ng bitamina.

Ang lahat ng pinag-aralan na bakterya ay nangangailangan ng mga bitamina o mga sangkap ng paglago, na pangunahing gumaganap ng papel ng mga catalyst (mga accelerator) ng mga biochemical na proseso ng bacterial cell. Sila rin ay mga yunit ng istruktura sa pagbuo ng ilang mga enzyme. Anong mga bitamina ang kailangan ng microbes? Ang mga bitamina na kinakailangan para sa pagbuo ng mga microbes ay kinabibilangan ng biotype (bitamina H), B bitamina: bitamina B1 (thiamine), B2 (riboflavin), B3 (pantothenic acid), B4 (choline), B5 (nicotinamide), Bb (pyridoxine) , B7 (hemin), - bitamina K, atbp.

Ang konsentrasyon ng mga bitamina sa nutrient medium ay ipinahayag sa micrograms (mcg), ang pangangailangan para sa kanila ay mula 0.05-40 mcg/ml. Ang sobrang bitamina ay pumipigil sa paglaki ng bakterya.

Bilang karagdagan sa mga bitamina, ang bacterial growth factor ay kinabibilangan ng purine at pyrimidine base at ang kanilang mga derivatives (adenine, guanine, cytosine, thymine, uracil, xanthine at hypoxanthine). Halimbawa, para sa hemolytic streptococcus ang growth factor ay adenine, para sa Staphylococcus aureus - uracil, ang causative agent ng tetanus - adenine o hypoxanthine.

Ang ilang mga microorganism ay gumagamit ng mga amino acid bilang mga kadahilanan ng paglago, na na-synthesize ng microbial cell mismo o matatagpuan sa medium sa handa na anyo.

Ang microbial respiration ay isang biological na proseso na sinamahan ng oksihenasyon o pagbabawas ng iba't-ibang, pangunahin organic, compounds na may kasunod na pagpapalabas ng enerhiya sa anyo ng adenosine triphosphoric acid (ATP), na kinakailangan para sa mga microbes para sa physiological na pangangailangan.

Ang proseso kung saan ang mga atomo o molekula ay nawawalan ng mga electron (e~) ay tinatawag na oksihenasyon, at ang kabaligtaran na proseso, ang pagkakaroon ng mga electron, ay tinatawag na pagbabawas. Ang prosesong ito ay maaaring ipakita sa pamamagitan ng halimbawa ng pagbabago ng bahagyang oxidized ferrous iron sa ganap na oxidized ferric iron at pabalik ayon sa scheme

Ang paglipat ng elektron ay palaging sinasamahan ng paglabas ng enerhiya, na agad na ginagamit ng cell sa tulong ng adenosine diphosphate (ADP) at adenosine triphosphate (ATP). Dito ito nag-iipon at nauubos kung kinakailangan ng microbial cell para sa mga pangangailangan nito.

Ang mga carrier ng hydrogen sa biological oxidation at reduction reactions ay pangunahing dalawang pyridine nucleotides (coenzymes of anaerobic dehydrogenases) - nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) at nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP). Ang pagkuha ng hydrogen mula sa na-oxidized na substrate, pumasa sila sa anyo ng pagbabawas (NAD*Hg at NADP#Hg) at inililipat ang hydrogen sa isa pang acceptor. Ang NAD*H2 ay naglilipat ng hydrogen pangunahin sa mga intermediate fermentation na produkto o sa respiratory chain, at ang NADP'H2 ay pangunahing kasangkot sa biosynthesis reactions ng iba't ibang substance na bahagi ng microorganism cell.

Mga uri ng biological oxidation. Mula sa isang biochemical na pananaw, ang oksihenasyon ng isang biyolohikal na substrate ng mga mikroorganismo ay maaaring makamit sa pamamagitan ng uri ng direktang oksihenasyon at hindi direktang oksihenasyon, o dehydrogenation.

Ang direktang oksihenasyon ay isinasagawa gamit ang mga oxidases sa pamamagitan ng direktang oksihenasyon ng isang sangkap na may atmospheric oxygen o sa pamamagitan ng dehydrogenation - ang pag-alis ng hydrogen, o mas tiyak, ang elektron nito, mula sa substrate. Ang direktang oksihenasyon ay naitala sa karamihan ng mga saprophytic microorganism. Halimbawa, ang Bact. Ang raetanicum, sa pamamagitan ng pag-oxidize ng methane, ay tumatanggap ng enerhiya ayon sa sumusunod na pamamaraan:

CH4 + 2O2 - CO2 + 2H2O + 946 kJ na enerhiya.

Sa ilang mga microbes na sumisipsip ng oxygen, ang mga reaksyon ng oksihenasyon ay hindi umabot sa huling produkto, i.e. hanggang sa mabuo ang carbon dioxide. Ang isang halimbawa ng hindi kumpletong proseso ng oxidative ay ang paghinga ng acetic acid bacteria, kung saan ang huling produkto ng ethyl alcohol oxidation ay hindi carbon dioxide, ngunit acetic acid:

CH3CH2OH + O2 - CH3СООН + Н2О.

Ang hindi direktang oksihenasyon sa pamamagitan ng dehydrogenation ay sinamahan ng sabay-sabay na paglipat ng dalawang electron, at dalawang proton (H) ang inalis mula sa substrate. Kapag ang enzymatic hydrogen ay inalis mula sa substrate gamit ang mga dehydrogenases, dalawang electron (enerhiya) ang pinakawalan, katulad ng pagbuo ng acetaldehyde mula sa ethyl alcohol.

Mayroong ilang mga dehydrogenases sa bakterya, pinangalanan ang mga ito sa hydrogen donor (halimbawa, alcohol dehydrogenase, lactate dehydrogenase), ngunit karamihan sa kanila ay naglilipat ng hydrogen sa isa sa dalawang coenzymes - nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) o nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP+ ). Ang parehong mga coenzymes ay madaling nahihiwalay mula sa isang dehydrogenase at nagbubuklod sa isa pang dehydrogenase, na naglilipat ng hydrogen sa isa pang acceptor. Ang NADH(+H) ay naglilipat ng hydrogen pangunahin sa mga fermentation precursor o sa respiratory chain; Ang NADPH (+H+) ay pangunahing kasangkot sa biosynthesis.

Ang aerobic dehydrogenation ay nangyayari sa pagkakaroon ng oxygen, at sa mga microbes tulad ng bacilli, ang hydrogen acceptor ay oxygen, na nagreresulta sa pagbuo ng tubig o hydrogen peroxide, depende sa hanay ng mga enzyme. Para sa layuning ito, ang aerobic bacteria ay may cytochrome oxidase at isang sistema ng hemin enzymes-cytochromes. Ang mga obligadong anaerobes ay hindi naglalaman ng catalase, na bahagyang nagpapaliwanag ng toxicity ng oxygen sa kanila.

Ang anaerobic dehydrogenation ay nangyayari sa kawalan ng molecular oxygen. Ang mga hydrogen acceptors sa kasong ito ay iba pang mga inorganic na elemento, halimbawa, mga asing-gamot ng nitric, sulfuric acid, carbon dioxide, na binago sa mas pinababang mga compound (ammonia, methane, hydrogen sulfide).

Ang pag-aari ng anaerobes upang ilipat ang mga electron sa nitrates, sulfates at carbonates ay nagsisiguro ng sapat na kumpletong oksihenasyon ng organic o inorganic na bagay nang walang paggamit ng molecular oxygen at ginagawang posible para sa kanila na makakuha ng mas maraming enerhiya kaysa sa panahon ng proseso ng pagbuburo. Sa anaerobic respiration, ang output ng enerhiya ay 10% lamang na mas mababa kaysa sa aerobic respiration. Ang mga mikroorganismo na nailalarawan sa anaerobic respiration ay may isang hanay ng mga electron transport chain enzymes, ngunit ang cytochrome oxidase ay pinapalitan ng nitrate reductase (sa kaso ng paggamit ng nitrates) o adenylyl sulfate reductase (sa kaso ng paggamit ng sulfates).

Pag-uuri ng mga mikrobyo ayon sa uri ng paghinga. Noong 1861, si L. Pasteur, habang pinag-aaralan ang mga katangian ng pagbuburo ng mga mikroorganismo, ay natuklasan na ang mga indibidwal na mikrobyo ay maaaring magparami nang walang access sa atmospheric oxygen. Ang mga bakterya at fungi na gumagamit ng oxygen mula sa hangin ay tinatawag na obligadong aerobes, at sa kawalan ng oxygen - anaerobes. Para sa aerobes, ang panghuling electron acceptor ay molekular na oxygen; para sa anaerobes, ang panghuling electron acceptor ay mga inorganikong compound tulad ng nitrates, sulfates, at carbonates.

Batay sa uri ng paghinga, ang mga mikroorganismo ay inuri sa apat na pangunahing grupo.

Ang mga obligadong (unconditional) aerobes ay lumalaki nang may libreng access ng oxygen at may mga enzyme na nagpapahintulot sa paglipat ng hydrogen mula sa oxidized substrate patungo sa huling acceptor—air oxygen. Kabilang dito ang acetic acid bacteria, pathogens ng tuberculosis, anthrax at marami pang iba.

Ang microaerophilic bacteria ay nabubuo sa mababa (hanggang 1%) na konsentrasyon ng oxygen sa nakapaligid na kapaligiran. Ang ganitong mga kondisyon ay kanais-nais para sa actinomycetes, Leptospira, at Brucella.

Ang mga facultative anaerobes ay nagtatanim ng parehong may access sa oxygen at sa kawalan nito. Mayroon silang dalawang hanay ng mga enzyme, ayon sa pagkakabanggit. Ito ay isang malaking grupo ng mga microorganism, na kinabibilangan, sa partikular, enterobacteria, ang causative agent ng erysipelas sa mga baboy.

Ang obligadong (walang kondisyon) anaerobes ay bubuo sa kumpletong kawalan ng oxygen sa kapaligiran. Ang mga anaerobic na kondisyon ay kinakailangan para sa butyric acid bacteria, ang mga sanhi ng tetanus, botulism, gas gangrene, emphysematous carbuncle, at necrobacteriosis.

Redox potensyal ng nutrient medium. Kapag naghahanda ng nutrient media, hindi lamang ang pH ng medium ang isinasaalang-alang, kundi pati na rin ang ratio ng mga sangkap na nag-donate at tumatanggap ng mga electron. Ang halaga ng potensyal na redox ay tinutukoy ng simbolo na gHg - ang negatibong logarithm ng bahagyang presyon ng hydrogen gas. Ito ay sinusukat gamit ang isang potentiometer o sa isang unibersal na ionometer sa mV at ipinahiwatig sa mga yunit. Ang hanay ng rH2 mula 0 hanggang 42.6 ay nagpapakilala sa lahat ng antas ng saturation ng solusyon na may H at O2. Kaya, ang mga mahigpit na anaerobes ay lumalaki sa isang mababang potensyal na redox - mula 0 hanggang 12, facultative microorganism - 0 hanggang 20 at aerobes - mula 14 hanggang 35. Samakatuwid, ito ay minimal kapag ang kapaligiran ay puspos ng hydrogen at maximum kapag puspos ng oxygen. Sa pamamagitan ng pagsasaayos sa antas ng potensyal na redox, lumilikha kami ng mga paborableng kondisyon para sa paglaki at pagpaparami ng mga mikroorganismo.

Mga pamamaraan para sa paglikha ng anaerobiosis. Upang ihiwalay ang mga anaerobic pathogens ng mga nakakahawang sakit, ang mga kondisyon ng anaerobic cultivation ay nilikha. Mayroong ilang mga pamamaraan para dito.

1. Pisikal na pamamaraan. Binubuo ito ng pag-alis ng hangin mula sa desiccator o anaerostat gamit ang oil air pump. Bago ang seeding, ang likidong media ay pinakuluan upang alisin ang hangin mula sa kanila, ibig sabihin, ang tinatawag na media regeneration ay isinasagawa; Upang maiwasan ang pakikipag-ugnay sa likidong daluyan ng hangin, ang isang layer ng Vaseline o paraffin oil ay inilalapat sa ibabaw nito.

2. Paraan ng kemikal. Ito ay batay sa paggamit ng oxygen absorbers, halimbawa, pyrogallol na may sodium hydroxide, potassium o sodium hydrosulfite na may sodium bikarbonate sa isang 1:1 ratio.

3. Biyolohikal na pamamaraan (Fortner method). Batay sa paglilinang ng mga anaerobes sa pagkakaroon ng mga aerobes (halimbawa, ang "miracle stick") sa isang Petri dish. Una, ang isang aerobic culture ay lumalaki, at pagkatapos, habang ang huli ay sumisipsip ng oxygen mula sa tasa, isang anaerobic na kultura ay nagsisimulang bumuo.

4. Pinagsamang pamamaraan. Kinasasangkutan ng paggamit ng iba pang dalawa, halimbawa, pisyolohikal at kemikal.

Kadalasan ay posible na pahinain o ganap na i-neutralize ang nakakapinsalang epekto ng oxygen sa bakterya sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga ahente ng pagbabawas (ascorbic acid, thioglycolate, cysteine) sa medium.

Ipadala ang iyong mabuting gawa sa base ng kaalaman ay simple. Gamitin ang form sa ibaba

Ang mga mag-aaral, nagtapos na mga estudyante, mga batang siyentipiko na gumagamit ng base ng kaalaman sa kanilang pag-aaral at trabaho ay lubos na magpapasalamat sa iyo.

Nai-post sa http://www.allbest.ru/

GBOU VPO BSMU Ministry of Health ng Russian Federation

Kagawaran ng Microbiology, Virology at Immunology

Ulo Mga Departamento: Tuigunov M.M.

Guro: Akhtarieva A.A.

Abstract na paksa: "Metabolismo ng bakterya"

Nakumpleto ni: mag-aaral l-205a

Samkova O.V.

Sinuri ni: Akhtarieva A.A.

Panimula

Ang mga prosesong biochemical na nagaganap sa cell ay pinagsama sa isang salita - metabolismo(mula sa Greek Metabole - pagbabagong-anyo). Ang terminong ito ay katumbas ng konsepto ng "metabolismo at enerhiya". Mayroong dalawang panig ng metabolismo: anabolismo at catabolism.

Anabolismo- isang hanay ng mga biochemical reaksyon na nagsasagawa ng synthesis ng mga bahagi ng cell, i.e. ang bahaging iyon ng metabolismo na tinatawag na constructive metabolism.

Katabolismo- isang hanay ng mga reaksyon na nagbibigay ng enerhiya sa cell na kinakailangan, lalo na, para sa mga nakabubuo na reaksyon ng pagpapalitan. Samakatuwid, ang catabolism ay tinukoy din bilang ang metabolismo ng enerhiya ng isang cell.

Sa nakabubuo na metabolismo, ang dalawang grupo ng mga proseso ng biosynthetic ay maaaring makilala: ang biosynthesis ng mga monomer (amino acids, nucleotides, monosaccharides, fatty acids) at ang biosynthesis ng polymers (protina, nucleic acid, polysaccharides at lipids). Ang kanilang synthesis ay nangangailangan ng humigit-kumulang 70 iba't ibang precursor monomer. Bilang karagdagan sa mga ito, ang cell ay dapat mag-synthesize ng isang bilang ng mga compound na gumaganap ng isang catalytic na papel. Ang synthesis ng anumang monomer ay nangyayari (sa pagkakaroon ng mga mapagkukunan ng carbon at enerhiya) sa pamamagitan ng isang kadena ng sunud-sunod na biochemical reaksyon na na-catalyzed ng mga tiyak na protina - mga enzyme. Sa turn, ang synthesis ng biopolymers ay nangangailangan din ng pakikilahok ng mga tiyak na protina. Samakatuwid, ang batayan ng nakabubuo na metabolismo ay ang biosynthesis ng mga protina, na nasa ilalim ng kontrol ng genetic system ng katawan.

Mga tampok ng metabolismo sa bakterya

Ang mga tampok ng metabolismo sa bakterya ay ang:

* ang intensity nito ay medyo mataas, na maaaring dahil sa isang mas mataas na ratio ng surface area sa unit mass kaysa sa mga multicellular na organismo;

* nangingibabaw ang mga proseso ng dissimilation kaysa sa mga proseso ng asimilasyon;

* ang substrate spectrum ng mga sangkap na natupok ng bakterya ay napakalawak - mula sa carbon dioxide, nitrogen, nitrite, nitrates hanggang sa mga organikong compound, kabilang ang mga anthropogenic na sangkap - mga pollutant sa kapaligiran (sa gayon tinitiyak ang mga proseso ng paglilinis sa sarili);

* Ang bakterya ay may napakalawak na hanay ng iba't ibang mga enzyme - ito ay nag-aambag din sa mataas na intensity ng mga metabolic na proseso at ang lawak ng substrate spectrum.

Ang mga bacterial enzyme ay nahahati sa 2 grupo ayon sa lokalisasyon:

* exoenzymes - bacterial enzymes na inilabas sa panlabas na kapaligiran at kumikilos sa substrate sa labas ng cell (proteases, polysaccharides, oligosaccharidases);

* Ang mga endoenzyme ay mga bacterial enzymes na kumikilos sa mga substrate sa loob ng cell (nagsisira ng mga amino acid, monosaccharides, synthetases).

Ang iba't ibang mga kemikal ay nakikibahagi sa metabolismo. Depende dito, ang metabolismo ng protina, karbohidrat, lipid at tubig-asin ay nakikilala.

Bilang resulta ng deamination, nabubuo ang ammonia, keto acid o hydroxy acid, alkohol at iba pang mga sangkap.

Ang pagkasira ng carbohydrates sa pamamagitan ng microbes ay sinamahan ng pagbuo ng mga organic acids, na maaaring mabulok sa mga huling produkto - CCL at H2O.

Ang mga pangunahing proseso ng metabolismo ng lipid ay isinasagawa sa tulong ng lipase at iba pang mga lipolytic enzyme na matatag na nauugnay sa cell cytoplasm.

Ang metabolismo ng tubig-asin kasama ang paggamit at pagpapalabas ng tubig at mga mineral na asing-gamot, pati na rin ang mga pagbabagong nangyayari sa kanila.

Mula sa iba't ibang elemento at kanilang mga compound, ang mga microorganism ay nag-synthesize ng mga protina, nucleoproteins, glucidolipid-protein complex, nucleic acid, enzymes, bitamina, atbp.

Mga uri ng biological oxidation sa bacteria

Ang synthesis ng cell bacterial biopolymers ay nangangailangan ng enerhiya. Ito ay nabuo sa panahon ng biological oxidation at nakaimbak sa anyo ng mga macroerg molecule - ATP at ADP. Ang karamihan ng mga organel sa paghinga ay mga derivatives ng cytoplasmic membrane - mesosome, ngunit kung saan ang mga espesyal na respiratory enzymes tulad ng cytochrome oxidases ay naisalokal. Ang uri ng biological oxidation ay isa sa mga pangunahing tampok na nagbibigay-daan sa pag-iiba ng iba't ibang microorganism. Batay sa tampok na ito, mayroong 3 pangkat ng bakterya:

1) Obligate aerobes - nakakakuha sila ng enerhiya sa pamamagitan lamang ng paghinga at nangangailangan ng mga molekula ng oxygen bilang panghuling pagtanggap ng elektron. Ang mga ito ay nailalarawan bilang isang uri ng mga proseso ng redox sa pamamagitan ng oksihenasyon, kung saan ang panghuling tumatanggap ng elektron ay oxygen.

2) Ang mga obligadong anaerobes ay mga bakterya na maaaring lumaki lamang sa isang kapaligiran na pinagkaitan ng oxygen; para sa kanila, ang pagbuburo ay isang uri ng ORR, kung saan ang isang electron ay inililipat mula sa donor substrate patungo sa acceptor substrate.

3) Ang facultative anaerobes ay mga bacteria na lumalaki sa parehong oxygen at oxygen-free na kapaligiran. Gumaganap sila bilang mga electron acceptors sa parehong mga molekula ng oxygen at mga organikong compound. Kabilang sa mga ito ay maaaring: A) facultative anaerobic bacteria na maaaring lumipat mula sa oxidation patungo sa fermentation, kabilang dito ang enterobacteria. B) aerotolerant facultative anaerobic bacteria na maaaring lumago sa presensya ng atmospheric oxygen, ngunit hindi ito ginagamit, ngunit nakakakuha ng enerhiya ng eksklusibo sa pamamagitan ng pagbuburo; kabilang dito ang lactic acid bacteria.

bacteria synthesis metabolism exchange

Synthesis ng protina

Synthesis ng protina ( broadcast) ay ang pinaka-kumplikado ng mga proseso ng biosynthetic: nangangailangan ito ng napakalaking bilang ng mga enzyme at iba pang tiyak na macromolecules, ang kabuuang bilang nito, tila, umabot sa tatlong daan. Ang ilan sa mga ito ay pinagsama din sa isang kumplikadong three-dimensional na istraktura ng mga ribosome. Ngunit sa kabila ng malaking kumplikado, ang synthesis ay nagpapatuloy sa napakataas na bilis (sampu-sampung amino acid residues bawat segundo). Ang proseso ay maaaring pabagalin at kahit na ihinto ng mga antibiotic inhibitor.

Noong ikalimampu ng ika-20 siglo, natagpuan na ang synthesis ng protina ay nangyayari sa mga particle ng ribonucleoprotein na tinatawag na ribosom. Ang diameter ng ribosome ng E. coli bacterium ay 18 nm, at ang kanilang kabuuang bilang ay sampu-sampung libo sa cell. Ang mga eukaryotic ribosome ay medyo mas malaki (21 nm). Ang proseso mismo ay nagaganap sa limang yugto.

1. Pag-activate ng mga amino acid. Ang bawat isa sa 20 amino acid ng protina ay konektado sa pamamagitan ng mga covalent bond sa isang tiyak na tRNA, gamit ang enerhiya ng ATP. Ang reaksyon ay na-catalyzed ng mga espesyal na enzyme na nangangailangan ng pagkakaroon ng mga magnesium ions.

2. Pagsisimula ng chain ng protina. Ang mRNA na naglalaman ng impormasyon tungkol sa protina na ito ay nagbubuklod sa isang maliit na ribosomal na particle at sa nagsisimulang amino acid na nakakabit sa kaukulang tRNA. Ang tRNA ay pantulong sa triplet na nakapaloob sa mRNA, na nagpapahiwatig ng simula ng chain ng protina.

3. Pagpahaba. Ang polypeptide chain ay pinahaba dahil sa sunud-sunod na pagdaragdag ng mga amino acid, na ang bawat isa ay inihatid sa ribosome at ipinasok sa isang tiyak na posisyon gamit ang kaukulang tRNA. Sa kasalukuyan, ang genetic code ay ganap na na-decipher, iyon ay, ang lahat ng mga amino acid ay itinalaga ng mga nucleotide triplets. Ang pagpahaba ay isinasagawa sa tulong ng mga cytosolic protein (tinatawag na mga kadahilanan ng pagpahaba).

4. Pagwawakas. Matapos ang pagkumpleto ng chain synthesis, na kung saan ay signaled sa pamamagitan ng isa pang espesyal na codon ng mRNA, ang polypeptide ay inilabas mula sa ribosome.

5. Pagtitiklop at pagproseso. Upang makuha ang normal na hugis nito, ang protina ay dapat tiklop, na bumubuo ng isang tiyak na spatial na pagsasaayos. Bago o pagkatapos ng natitiklop, ang polypeptide ay maaaring sumailalim sa pagproseso, na isinasagawa ng mga enzyme at binubuo sa pag-alis ng labis na mga amino acid, pagdaragdag ng pospeyt, methyl at iba pang mga grupo, atbp.

Ang synthesis ng protina ay nangangailangan ng malaking halaga ng enerhiya - 24.2 kcal/mol. Matapos makumpleto ang synthesis, ang protina ay inihatid sa patutunguhan nito sa tulong ng isang espesyal na pinuno ng polypeptide.

Ang synthesis ng protina ay kinokontrol mga gene ng operator. Ang hanay ng mga gumaganang gene - mga operator at istrukturang gene - ay tinatawag operon. Ang mga operon ay hindi isang independiyenteng sistema, ngunit "subordinate" mga regulator ng gene, responsable para sa pagsisimula o pagwawakas ng operon. Ang mga gene ng regulator ay gumagamit ng kanilang kontrol gamit ang isang espesyal na substansiya, na sila ay synthesize kapag kinakailangan. Ang sangkap na ito ay tumutugon sa operator at hinaharangan ito, na nangangailangan ng pagtigil ng operon. Kung ang sangkap ay tumutugon sa maliliit na molekula - inductors, ito ay magiging isang senyales upang ipagpatuloy ang pagpapatakbo ng system.

Ang modelo ng operon ay binuo sa mga microorganism, ngunit tumutugma din ito sa prinsipyo ng pagpapatakbo ng eukaryotic genome. Sa huli, ang mga gene ay bumubuo ng mga kumplikadong sistema na tinatawag na supergenes, na maaaring sabay na mag-encode ng maraming molekula ng protina na magkapareho sa isa't isa.

Mga tampok ng metabolismo ng enerhiya

Ang mga molekula ng ATP ay na-synthesize bilang resulta ng paglipat ng isang electron mula sa pangunahing donor nito patungo sa huling acceptor nito. Depende sa kung ano ang huling electron acceptor, ang aerobic at anaerobic respiration ay nakikilala. Sa aerobic respiration, ang huling electron acceptor ay molecular oxygen, at sa anaerobic respiration, iba't ibang inorganic compound ang ginagamit. Kaya, ang enerhiya ay pinakilos sa mga reaksyon ng oksihenasyon at pagbabawas. Ang oksihenasyon ay ang pagkawala ng mga electron, ang pagbabawas ay ang pagkakaroon ng mga electron. Kapag ang pag-alis ng isang pares ng mga electron o hydrogen atoms mula sa isang organikong substrate ay sinamahan ng pagbawas ng oxygen sa tubig, ito ay sinamahan ng isang makabuluhang pagbabago sa libreng enerhiya. Ito ay humigit-kumulang katumbas ng pagbabago ng enerhiya kapag sinusunog ang isang molekula ng hydrogen.

Ang paglipat ng mga electron sa kahabaan ng kadena ay nagbibigay-daan sa enerhiya na ito na mailabas sa mga bahagi at i-convert ang ilan sa mga ito sa mga bono ng ATP na mayaman sa enerhiya. Para gumana ang naturang transport chain, dapat mayroong gradient ng kakayahan sa oksihenasyon. Ang kakayahan ng isang substance na mag-donate o makakuha ng electron (ibig sabihin, ma-oxidize o mabawasan) ay binibilang bilang potensyal na redox nito.

Ang mga electron carrier sa kanilang transport chain ay nakikilahok sa mga sunud-sunod na reaksyon na may unti-unting pagtaas ng mga halaga at pagtaas ng potensyal na redox. Sa bakterya mayroong isang malawak na iba't ibang mga variant ng pangkalahatang pamamaraan na ito. Kaugnay nito, ayon sa uri ng paghinga, nahahati sila sa sumusunod na apat na grupo:

1) mahigpit na aerobes (paramihin lamang sa pagkakaroon ng oxygen);

2) microaerophiles (kailangan ng pinababang konsentrasyon ng libreng oxygen);

3) facultative anaerobes (maaaring kumonsumo ng glucose at magparami sa parehong aerobic at anaerobic na kondisyon);

4) mahigpit na anaerobes (nagpaparami lamang sila sa mga kondisyon na walang oxygen, ibig sabihin, hindi sila gumagamit ng oxygen bilang panghuling pagtanggap ng elektron).

Ang pinakamataas na pagpapakilos ng enerhiya mula sa glucose ay nangyayari sa panahon ng oksihenasyon nito sa pamamagitan ng citric acid cycle (Krebs cycle). Ang isang nunal ng glucose ay naglalaman ng humigit-kumulang 690 kcal (ang halaga ng enerhiya na ito ay inilabas kapag ang 180 g ng glucose ay nasunog). Sa unang yugto ng pagkonsumo ng glucose sa kawalan ng oxygen (sa panahon ng glycolysis), dalawang molekula ng lactic acid ay nabuo mula sa isang molekula ng glucose at dalawang molekula lamang ng ATP ang na-synthesize. Ang bawat molekula ng ATP ay may isang mayaman sa enerhiya (10 kcal) na pyrophosphate na kemikal na bono. Matapos ang pagkasira ng glucose sa lactic acid, ang huli ay na-oxidized sa pagkakaroon ng oxygen at na-convert sa pyruvic acid, na pagkatapos ay ganap na na-oxidized sa pamamagitan ng Krebs cycle. Ang bawat molekula ng lactate (pyruvate) ay nagbibigay ng 6 na pares ng mga electron. Habang ang bawat pares ng mga electron ay inililipat sa kahabaan ng transport chain, ang bahagi ng kanilang enerhiya ay ginagamit upang bumuo ng 3 ATP molecule.

Kaya, ang kumpletong oksihenasyon ng isang nunal ng glucose ay sinamahan ng synthesis ng 38 ATP molecule na may kabuuang reserbang enerhiya na 380 kcal, o mga 55% ng kabuuang enerhiya ng isang nunal ng glucose (690 kcal); ang natitirang bahagi ng enerhiya ay napapailalim sa pagwawaldas, iyon ay, walang silbi na pagwawaldas sa anyo ng init. Gayunpaman, ang ani ng kapaki-pakinabang na enerhiya ay medyo mataas. Ang ani para sa maraming bakterya ay kilala, tulad ng ani ng cell, na humigit-kumulang 10 g ng dry matter bawat 1 mol ng ATP na nabuo. Upang ipaliwanag ang mekanismo ng pagpapakilos ng enerhiya, ibig sabihin, ang synthesis ng ATP sa panahon ng paglilipat ng elektron, isang bilang ng mga pagpapalagay ang iminungkahi, kabilang ang chemo-osmotic na hypothesis ni Mitchell. Ito ay nagpapatuloy mula sa katotohanan na ang kadena ng transportasyon ng elektron, na naisalokal sa lamad (sa bakterya sa CM), ay nakatuon sa kabuuan nito, at ang mga electron ay inililipat nang sunud-sunod mula sa isang carrier patungo sa isa pa sa direksyon ng pagtaas ng potensyal na redox.

Ang oksihenasyon ng mga carrier ng elektron ay sinamahan ng sabay-sabay na paglipat ng mga proton (H+) mula sa panloob na ibabaw ng lamad patungo sa panlabas na ibabaw nito. Dahil ang lamad ay hindi natatagusan ng mga proton, isang proton concentration gradient (pH+) ang lumalabas sa pagitan ng panloob at panlabas na mga layer ng lamad, at ito ay nagiging "energized." Ang enerhiya mula sa proton gradient ay ginagamit ng cell para sa iba't ibang proseso, kabilang ang aktibong nutrient transport, flagellar rotation, at ATP synthesis.

Ang Embden-Meyerhof pathway ay pinaka-malawak na ginagamit ng iba't ibang bakterya upang kumonsumo ng glucose. Mula sa nagresultang pangwakas na produkto - pyruvic acid, pati na rin mula sa mga intermediate na produkto tulad ng erythrose-4-phosphate at ribose-5-phosphate, mayroong iba't ibang mga metabolic pathway para sa synthesis ng dalawampung amino acid. Dahil mas maraming enerhiya ang inilalabas sa ilalim ng aerobic na mga kondisyon kaysa sa panahon ng pagbuburo, ang ilang bakterya ay nagsasagawa ng isang uri ng paghinga kung saan ang hydrogen (electron) acceptor ay nakatali sa oxygen. Ang mga carrier nito ay nitrates (nitrate respiration) o sulfates (sulfate respiration). Sa kasong ito, dahil sa hydrogen ng oxidized substrate, ang mga nitrates ay nabawasan sa molekular nitrogen. Ang kakayahan ng naturang bakterya na maglipat ng mga electron sa nitrates at sulfates ay nauugnay sa pagkakaroon ng cytochromes at isang electron transfer system. Ito ay nagpapahintulot sa kanila na magsagawa ng medyo kumpletong oksihenasyon ng substrate at sa gayon ay makakuha ng mas maraming enerhiya kaysa sa panahon ng pagbuburo.

Mga sanggunian

1. "Medical microbiology, immunology at virology" A.I. Korotyaev, S.A. Babichev. Textbook para sa mga medikal na paaralan.

2. Mga lektura sa microbiology http://bsmy.ru/1593

3. http://bibliofon.ru

Nai-post sa Allbest.ru

Mga katulad na dokumento

Ang mga layered na istruktura ng bato (stromatolites) ay ang resulta ng aktibidad ng bakterya bilang ang pinakalumang grupo ng mga organismo. Ang pag-aaral ng bakterya, ang hugis at istraktura ng bakterya, ang kanilang sukat at pamamahagi. Pag-uuri ng bakterya ayon sa paraan ng nutrisyon at pagpaparami.

pagtatanghal, idinagdag noong 10/14/2011

Ang kemikal na komposisyon ng isang bacterial cell: tubig, protina, taba, carbohydrates at mineral. Mga pangunahing uri ng pagkain. Mga mekanismo ng metabolismo, mga enzyme. Paghinga: aerobes at anaerobes; potensyal na redox. Paglago at pagpaparami, pagtitiklop ng DNA. Mga di-kultura na anyo ng bakterya.

pagtatanghal, idinagdag noong 04/03/2012

Mga reaksyon ng redox na nangyayari sa pagbuo ng isang molekula ng ATP. Obligate aerobes, obligate anaerobes, facultative anaerobes. Paglago at pagpaparami ng bakterya. Mga pigment at enzyme ng bakterya. Mga pangunahing prinsipyo ng paglilinang ng mikroorganismo.

abstract, idinagdag noong 03/11/2013

Ang kasaysayan ng pag-aaral ng bakterya, ang pag-aaral ng kanilang pisyolohiya at metabolismo, ang pagtuklas ng mga katangian ng pathogen. Pangkalahatang mga prinsipyo para sa pagtukoy ng causative agent ng isang sakit (postulates ni Koch). Mga anyo, istraktura at katangian ng bakterya, ang kanilang laki, pamamahagi, nutrisyon at pagpaparami.

pagtatanghal, idinagdag noong 09/16/2011

Genetic na sistema ng bakterya. Polymerase chain reaction. Paglalapat ng mga genetic na pamamaraan sa pagsusuri ng mga nakakahawang sakit. Paraan ng molecular hybridization. Mga tampok ng genetika ng virus. Mga sistema ng pag-aayos ng bakterya. Pakikipag-ugnayan ng mga viral genome.

pagtatanghal, idinagdag noong 09/13/2015

Mga problema sa pisyolohiya ng mga microorganism. Pagsusuri ng kemikal na komposisyon ng isang bacterial cell. Mga tampok at mekanismo ng nutrisyon ng autotrophic at heterotrophic bacteria, ang kanilang mga enzyme, ang proseso ng paghinga at pagpaparami. Heredity at genetic recombination sa bacteria.

abstract, idinagdag 09/29/2009

Nutrisyon ng bacteria. Mga paraan kung saan pumapasok ang mga sustansya sa selula. Pag-uuri ng bakterya ayon sa mga uri ng pagkain, pinagkukunan ng enerhiya at mga electron. Ang propionic acid fermentation, ang mga pangunahing kalahok nito, ang kanilang mga katangian, ginagamit sa pambansang ekonomiya.

pagsubok, idinagdag noong 11/29/2010

Ang mga prokaryote ay mga prenuclear na organismo na walang tipikal na cell nucleus at chromosomal apparatus. Kasaysayan ng pagtuklas at istraktura ng bakterya. Ekolohikal na pag-andar ng bakterya. Ang mga bakterya ay ang sanhi ng maraming mapanganib na sakit. Ang kahalagahan ng bacteria sa kalikasan.

pagtatanghal, idinagdag noong 09/04/2011

Ang pag-aaral ng partikular na microbiology, systematics at pamamaraan ng pagkilala ng bacteria ng genus Listeria, causative agents ng talamak na nakakahawang sakit, mga tampok ng morphology at physiology. Ekolohiya at pamamahagi ng mga bakteryang ito, kahalagahang medikal at beterinaryo.

course work, idinagdag noong 01/23/2011

Ang DNA ay ang materyal na batayan ng bacterial heredity. Pagkakaiba-iba ng bakterya (mga pagbabago, mutasyon, genetic recombinations). Genetics ng mga virus. Mga mekanismo ng pagbuo ng paglaban sa gamot sa bakterya. Pagkuha at paggamit ng bakuna at suwero.