Фізіологія мікроорганізмів. Живлення, дихання, ріст і розмноження бактерій

1.

Фізіологія
мікроорганізмів.
Живлення, дихання,
ріст і розмноження
бактерій.
МК
ВНМУ ім. М.І.Пирогова
Кафедра мікробіології

2.

Фізіологія
мікроорганізмів
вивчає біохімічні процеси, що
відбуваються в клітині і
забезпечують її енергетичні
потреби та відтворення
структурного матеріалу, що
йдуть на ріст і розмноження.

3. Живлення бактерій

Бактеріям притаманний
голофітний тип живлення
– вони утилізують
поживні речовини із
водних розчинів всією
поверхнею клітини

4. Анатомія та хімічний склад бактеріальної клітини є рамками і матеріалом за рахунок якого розвиваються життєві процеси

Хімічний склад бактерій
Вода – 80-90%
Сухий залишок із суміші органічних і
мінеральних речовин – 10-20%
Основні органогени: C, N, O, H, P
Основні мінерали: Na, Mg, K, Ca, Fe, S
Мікроелементи: Mn, Mo, Zn, Cu, Co, Ni

5. Шляхи проникнення речовин в бактеріальну клітину

Пори в клітинній стінці
(затримуються лише великі
молекули)
Цитоплазматична мембрана (є
істинним бар’єром, через який
певні речовини проникають
вибірково)

6. Механізми проникнення поживних речовин в клітину

Енергонезалежні
1)Проста дифузія:
– відбувається за рахунок різниці
градієнту концентрації
(проникнення мілких молекул)
– відбувається проникнення
середніх ліпофільних молекул
також і при вирівнюванні
градієнту концентрації

7.

2) Полегшена дифузія –
відбувається за участю
мембранних білків-пермеаз,
постійно локалізованих в
порах

8. Механізм полегшеної дифузії

9. Механізми проникнення поживних речовин в клітину

Енергозалежні
1)Активний транспорт –
відбувається за участю специфічних
для речовин ферментівперенощиків, локалізованих в ЦПМ,
проти градієнту концентрації

10. Механізм активного транспорту

11.

2)Транспорт, обумовлений
фосфорилюванням –
забезпечується фосфорильованим
мембранним ферментом.
Відбувається як за градієнтом
концентрації, так і проти нього

12. Класифікація бактерій за типом живлення

Залежно від джерела вуглецю та
азоту
1)Аутотрофи (аміноаутотрофи)
джерелом є неорганічні сполуки
вуглецю і азоту
2)Гетеротрофи (аміногетеротрофи)
джерелом є органічні сполуки
вуглецю та азоту

13. Гетеротрофи класифікуються:

Сапрофіти – засвоюють
органічні речовини
відмерлих організмів
Паразити – засвоюють
органічні речовини живих
організмів

14. Паразитизм

Умовний (необлігатний) – бактерії
можуть засвоювати органічні
речовини зі штучних середовищ
Обов’язковий (облігатний) –
бактерії засвоюють органічні
речовини живого організму,
розвиваються лише
внутрішньоклітинно (рикетсії,
хламідії)

15.

Для відтворення метаболічних
процесів бактерії використовують
ферменти.
Їх набір – генетично
детермінована ознака.
Вивчення ферментативної
активності збудників проводять
з метою ідентифікації.

16. Класифікація ферментів

За механізмом дії:
оксидоредуктази
трансферази
гідролази
ліази
лігази
ізомерази

17. За місцем локалізації:

ендоферменти – локалізуються
в цитоплазмі, ЦПМ або
периплазматичному просторі
екзоферменти – виділяються в
зовнішнє середовище

18. За генетичним контролем:

Конститутивні – постійно
синтезуються клітиною
Індуктивні – синтезуються в
присутності субстрату
Репресивні – їх синтез пригнічується
надмірним накопиченням продуктів
метаболізму реакції, яка ними
каталізується

19. За субстратом:

протеолітичні
цукролітичні
ліполітичні
Окрема група - ферменти
захисту та агресії

20. Ферментація карбогідрату до кислоти і газу: зліва – позитивна справа – слабкопозитивна в центрі - негативна

21. Продукція уреази на середовищі Крістенсена (гідроліз сечовини до амонію): 1 - контроль, 2 - слабкопозитивна, 3 - різкопозитивна, 4 - негативна

1 - контроль, 2 слабкопозитивна,
3 - різкопозитивна, 4 негативна

22. Експрес-тест API 20E для біохімічної ідентифікації бактерій: верхня – позитивна нижня – негативна

біохімічної ідентифікації
бактерій:
верхня – позитивна
нижня – негативна

23. Практичне значення

Ферменти використовують:
з метою ідентифікації збудників
інфекційних хвороб
як лікувальні препарати:
- фібринолізин – для попередження
тромбоемболій при свіжих
інфарктах
- пеніциліназа – для профілактики
анафілаксії на пеніцилін

24.

стрептодорназа – для розрідження
гною і полегшення дренажування
в промисловості їх використовують у
виробництві біологічних препаратів
(вітаміни групи В, аскорбінової
кислоти, амінокислот, генній
інженерії )

25. Енергетичний обмін

Фотосинтез – джерелом енергії є
сонячне світло (фототрофи)
Хемосинтез – джерелом енергії є
окисно-відновні реакції
розщеплення хімічних сполук
(хемотрофи)

26. Типи окисно-відновних реакцій

Окисне фосфорилювання
(дихання) – відбувається за участю
дихального ланцюга, по якому
переноситься електрон до кінцевого
акцептора (молекулярний кисень,
сульфати, карбонати, нітрати,
піруват тощо). Утворюється енергія
у вигляді АТФ

27.

Субстратне фосфорилювання
(бродіння) – відбувається
шляхом дегідрування
субстратів, вивільненням
енергії в формі фосфату, який
переноситься на АДФ з
утворенням АТФ

28. Класифікація бактерій за типом дихання

1) Аероби – використовують
як кінцевий акцептор кисень
облігатні – парціальний тиск
кисню 20%
мікроаерофіли –
парціальний тиск кисню 5%

29.

2) Анаероби – використовують
сульфати, карбонати, нітрати,
піруват
факультативні – можуть
використовувати кисень
облігатні – гинуть в кисневих
умовах

30. Ріст та розмноження бактерій

Ріст – процес збільшення
біомаси клітини внаслідок
синтезу нових речовин
Розмноження – процес
відтворення подібних собі
особин, який забезпечує
існування виду

31. Механізми розмноження

бінарний поділ
дроблення і
спороутворення (у
актиноміцетів)
брунькування

32. Бінарний поділ

33. Фази розмноження бактерій в ізольованому середовищі

Лаг-фаза – адаптація до
нових умов
Експоненціальна фаза –
інтенсивне розмноження
(збільшення кількості
особин в геометричній
прогресії)

34. Крива росту мікроорганізмів в поживному середовищі

35.

Стаціонарна фаза – кількість
відмерлих особин дорівнює
кількості живих, що
розмножуються
Фаза відмирання – інтенсивне
відмирання (кількість
відмерлих збільшується в
геометричній прогресії)

36. Умови культивування бактерій

Оптимальне поживне
середовище (до складу входять
органічні речовини, мінерали,
фактори росту)
Фактори росту
Вітаміни
Пурини
Піримідини
Жирні кислоти, гліцериди,
незамінні амінокислоти

37. Класифікація бактерій в залежності від потреби в факторах росту

Бактерії-ауксотрофи (гр. auxilium
– допомога) потребують ці
речовини в готовому вигляді
Бактерії-прототрофи самостійно
синтезують ці сполуки

38.

Оптимальне рН середовища
(7,6)
Оптимальна температура
розвитку (37°С)
Аеробні або анаеробні
умови (залежно від типу
дихання)

39. Класифікація поживних середовищ

за походженням (природні,
синтетичні,
напівсинтетичні)
за консистенцією
(рідкі,напіврідкі, щільні)

40.

за призначенням
- універсальні
- спеціальні(селективні,
диференційно-діагностичні,
транспортні, консервуючі,
середовища накопичення

41. Ріст бактерій на диференційно-діагностичних середовищах

Ріст бактерій на диференційнодіагностичних середовищах

42. Способи створення анаеробних умов

Анаеростат – апарат, з якого
відкачують повітря і
заповнюють інертним газом
Хімічний спосіб –
культивування в ексикаторі
з поглиначами кисню
(лужний р-н пірогалолу)

43.

44.

Газовий пакет з
регенератором
Біологічний спосіб –
одночасне культивування в
герметизованій чашці Петрі
облігатних аеробів з
анаеробами
Культивування в товщі
середовища

45. Культуральні властивості бактерій

На рідких середовищах бактерії
утворюють:
-помутніння
-плівку
-осад
-їх комбінації
На твердих середовищах утворюють
колонії

46. Ріст мікроорганізмів на рідких поживних середовищах

47.

Колонія – це видиме
неозброєним оком скупчення
біомаси бактеріальних
клітин на поверхні або в
товщі щільного поживного
середовища

48. Характеристика колонії

Розмір (карликові, малі,
середні, великі, гігантські)
Колір (залежить від кольору
пігментів бактерій)

49.

Характер краю (рівний,
хвилястий, волокнистий
тощо)
Форма (кругла, овальна,
розеткоподібна тощо)
Консистенція (м’яка, в’язка,
крихка)

50. Колонії мікобактерій туберкульозу на середовищі Левенштейна-Йенсена

51. Колонії мікоплазм пневмонії

52. Колонії дифтерійної палички: зліва – R-форма (біовар gravis) справа – S-форма (біовар mitis)

53.

Різні
види
колоній