Шпаргалка по "Микробиологии"

Сложные белки входят в состав ядра, цитоплазмы, рибосом, митохондрий, поэтому  они имеют важное значение при размножении, обмене веществ и росте клеток. Белки образуют с водой вязкие растворы — коллоиды. Под воздействием высоких температур, кислот, щелочей, излучений и других факторов белки свертываются (денатурируют).

Углеводы. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. Углеводы разделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, ксилоза и другие) и полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген и др.). Две молекулы моносахаридов, соединяясь между собой, образуют дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза).

Непосредственно усваиваются только моносахариды глюкоза и фруктоза. Сахароза и мальтоза предварительно гидролизуются ферментами дрожжей  на простые сахара. Лактоза и полисахариды дрожжами не усваиваются. Углеводы являются источником энергии клетки, а также  используются для синтеза белков клетки как строительный материал.

Жиры. Жиры состоят из углерода, кислорода  и водорода. Они представляют собой  сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот.

Жиры и жироподобные вещества (липиды) входят в состав цитоплазматической и других мембран. Они являются запасными веществами и используются клеткой для получения энергии. Жиры участвуют в построении и поддержании структуры клетки.

Ферменты. Ферменты — это сложные  органические вещества белковой природы, которые увеличивают скорость химических реакций, т. е. являются катализаторами. В настоящее время известно более 1000 ферментов. Ферменты осуществляют превращения  веществ в клетках, связанные с обменом веществ

13. типы питания микроорганизмов.

В зависимости от используемых источников углерода микроорганизмы делятся на две группы: автотрофов и гетеротрофов.

1. Автотрофы (от греч, autos — сам, trophe — пища) способны в качестве единственного источника углерода использовать углекислоту или карбонаты и из этих простых неорганических соединений синтезировать сложные биополимеры своего тела. Среди автотрофов большинство составляют водоросли и цианобактерии. К автотрофному образу жизни способны также некоторые виды бактерий и окрашенных жгутиковых.

2. Гетеротрофы (от греч. heteros — другой) нуждаются в органических соединениях углерода. В свою очередь гетеротрофный микроорганизмы подразделяются на сапрофитов (от греч. sapros — гнилой, phyton — растение) и паразитов.

Сапрофита питаются мертвой органикой. Число органических соединений, используемых ими в качестве источников углерода, чрезвычайно велико — это углеводы, спирты, органические кислоты, аминокислоты и т.д. Практически любое природное  соединение может быть использовано тем или иным видом микроорганизмов  в качестве источника питания  или энергии. Некоторые сапрофиты  способны усваивать разнообразные  вещества, другие используют углерод  только совершенно определенных соединений. Например, клетчатка служит единственным источником углерода для целлюлозных  бактерий, а углеводороды — для  бактерий, населяющих нефтяные залежи.

Паразиты развиваются в живых  организмах, питаясь органическими  веществами, выходящими в состав тела хозяина. Паразиты нарушают равновесие биохимических процессов в организме, т.е. вызывают его заболевание. Микробов, ведущих паразитический образ жизни, называют болезнетворными или патогенными. Некоторые из патогенных микроорганизмов в зависимости от условий могут существовать либо как паразиты, либо как сапрофиты. Их называют условными или факультативными паразитами. К их числу относятся возбудители многих кишечных инфекций. Другие, например вирусы, могут развиваться только в живых клетках — это строгие, или облигатные, паразиты.

Некоторые виды микроорганизмов способны переключаться с автотрофного типа питания на гетеротрофный, и наоборот. Например, эвглена зеленая питается на свету как растение, т.е. ведет автотрофный образ жизни, а в темноте начинает интенсивно поглощать органические вещества, т.е. существует как гетеротрофный организм.

Азот — элемент, входящий в состав белков. По отношению к источникам азотного питания среди микроорганизмов  также можно выделить автоаминотрофы и гетероаминотрофы.

Первые способны использовать азот неорганический (аммонийный, нитратный, молекулярный) или простейшие формы  органического азота (мочевина) и  из этих соединений строить разнообразнейшие белки своего тела. При этом все  формы азота сначала переводятся  в аммонийную. Эта наиболее восстановленная форма азота легко трансформируется в аминогруппу.

Гетероаминотрофы нуждаются в  органических формах азота — белках и аминокислотах. Некоторым из них  требуется полный набор аминокислот, другие способны из одной-двух аминокислот  путем их преобразования создавать  необходимые белковые соединения.

Многие гетеротрофные по отношению  к углероду микроорганизмы являются автоаминотрофами. К ним относятся  и бактерии, участвующие в очистке  сточных вод.

14. рост и размножение микробной клетки.

Рост бактерий – увеличение бактериальной клетки в размерах без увеличения числа  особей в популяции.

Размножение бактерий – процесс, обеспечивающий увеличение числа особей в популяции. Бактерии характеризуются высокой  скоростью размножения.

Абсолютное  большинство микроорганизмов размножаются бесполым путем. Размножение проходит прямым делением клетки пополам – удваивается количество генов хромосоме – цитоплазма разрывается и образуются две дочерние клетки. Микроорганизмы не стареют. Одна материнская делит две дочерние клетки. Некоторые микроорганизмы размножаются почкованием. Отпочковывается клетка и превращается в самостоятельный организм. Некоторые более совершенные микроорганизмы способны размножаться с помощью спор. На гифах специальных структур элементов – экзоспоры – отделяются от гифа и самостоятельно прорастают и прорастают в вегетативную клетку гриба.

15. типы дыхания микроорганизмов.

Дыхание – процесс биологического окисления, который необходим организму  для получения энергии. Полученная  в результате окисления энергия  может выделяться в виде тепла. Большая  часть энергии аккумулируется в организме в виде АТФ, они синтезируют из АДФ. По типам дыхания подразделяются на: анаэробный – бескислородный тип дыхания. При анаэробном типе дыхания происходит окисление углерода – получается углекислый газ, вода и выделяется много энергии. При полном окислении образуется много энергии, выделяется вода и углекислый газ. При неполном окислении – промежуточные продукты – спирты, альдегиды и выделяется меньшее количество энергии.

Анаэробный – когда акцептором водорода выступают другие вещества, т. е. азот или сера. Нейтральный и  сульфатный тип дыхания. При нейтральном  типе, нитраты превращаются в нитриты и выделяется энергия. При сульфатном – сульфаты в сульфиты, затем в сероводород.

Брожение – расщепление углеводов  в анаэробных условиях с помощью  ферментов. Как в аэробных, так и в анаэробных – факультативные анаэробы. Те микроорганизмы могут расти только в присутствии кислорода – облигатные аэробы, а те микроорганизмы, которые могут развиваться без кислорода – облигатные анаэробы.

16. питательные среды. Классификация. Требования, предъявляемые к ним и методы их стерилизации.

ПИТАТЕЛЬНЫЕ СРЕДЫ

Известно очень много питательных  сред для культивирования микроорганизмов (более двух тысяч наименований было классифицировано Левином и Шёнлейном еще в 1930 г.), но число ингредиентов, являющихся их неотъемлемыми компонентами, относительно невелико. Однако качественный диапазон этих сред весьма широк — от растворов неорганических солей, на которых могут расти автотрофы, до сложных питательных сред, приготавливаемых из мясных гидролизатов, обогащенных кровью или сывороткой; ими обычно пользуются для выделения патогенных микроорганизмов типа стрептококков, отличающихся высокой требовательностью к составу питательной среды. Различают два основных типа питательных сред: так называемые синтетические среды, главные составные части которых точно известны (например, глюкозо-солевая питательная среда), и эмпирически подобранные питательные среды природного происхождения, состав которых точно неизвестен (к ним относятся пептоны, приготавливаемые из частично гидролизованного белка).

Выбор питательной среды зависит  в значительной степени от цели эксперимента. Герберт настойчиво высказывался за повсеместное использование синтетических питательных сред. Однако следует признать, что они обладают рядом практических неудобств. Микроорганизмы, выращенные на таких питательных средах, обычно фенотипически отличаются от выращенных на питательных средах естественного происхождения типа бульона (например, по составу и по скорости деления). Размножение микроорганизмов на таких средах обычно легче подавляется избыточной аэрацией или токсическими катионами; они также более чувствительны к нарушениям баланса между некоторыми составными частями питательной среды, особенно аминокислотами. Многие бактерии нуждаются в большом числе факторов роста, и для некоторых из них до сих пор не найдены искусственные среды, на которых они могли бы размножаться. Возможно, что все эти неудобства ее временем будут преодолены, но пока среды неизвестного состава типа бульонов, приготовленных из перевара, используются весьма широко, хотя они и вносят в эксперимент неконтролируемые факторы.

В состав сред, применяемых для  выращивания бактерий, входят необходимые для построения белков цитоплазмы органогены: азоты, углерод, водород, кислород, неорганические соединения, содержащие фосфор, калий, серу, натрий, магний, железо, микроэлементы: кобальт, йод, марганец, бор, цинк, молибден, медь и др. Все перечисленные элементы должны находиться в питательной среде в удобоусвояемом для данного микроорганизма соединении, причем требования различных микробов в этом отношении неодинаковы. Потребность в кислороде и водороде бактерии удовлетворяют главным образом за счет поступающей в клетку воды. По характеру усвоения азота патогенные микроорганизмы делятся следующим образом: одни из них извлекают азот из простых аммонийных соединений, другие нуждаются в аминокислотах, третьи расщепляют высокомолекулярные вещества — пептоны, представляющие собой продукты неполного ферментативного переваривания белков. Строго паразитические виды бактерий размножаются только в присутствии нативного, т. е. неизмененного, белка. Источником углерода для  бактерий являются главным образом различные углеводы: сахар, многоатомные спирты, органические кислоты и их соли. Потребность бактерий в неорганических элементах удовлетворяется прибавляемыми к питательной среде солями: NaCI, KH₂P0₄, K₂HP0₄ и т. д. Микроэлементы, выполняющие роль катализаторов химических процессов, необходимы в ничтожно малых количествах и поступают в питательную среду с пептоном, неорганическими солями и водой. Наряду с перечисленными органическими и неорганическими элементами бактерии нуждаются в ростовых факторах, которые по своей роли соответствуют витаминам для животных. Источником факторов роста являются прибавляемые к питательной среде продукты растительного и животного происхождения, содержащие в своем составе никотиновую, пантотеновую, парабензойную кислоты, витамины. Питательные вещества могут усваиваться микробами только при определенной реакции питательной среды, так как проницаемость оболочек микробных клеток изменяется в зависимости от рН среды. Потребность в питательных веществах и физических условиях у различных видов микробов неодинакова и этим исключается возможность создания универсальной питательной среды.

По консистенции различают плотные и жидкие питательные среды. Плотные питательные среды готовят из; жидких питательных сред посредством прибавления к ним клеевых веществ агара или желатина. Агар-агар (по-малайски желе) - продукт растительного происхождения, добываемый из морских водорослей. В воде агар-агар растворяется при температуре 80 - 86° С, застудневает при 36 - 40° С. Применение агаровых сред благодаря их способности сохранять плотность при температуре 37°С дало возможность выращивать патогенных микробов при оптимальной для большинства из них температуре на плотных средах. Желатин—вещество белковой природы животного происхождения. В теплой воде при температуре 32—34°С он набухает и растворяется, а при более низкой температуре превращается в студень. Однако при рН ниже 6,3 и выше 7,0 плотность желатина уменьшается, и он плохо застывает.

Требования, предъявляемые  к питательным средам. Питательные среды должны:1. Содержать необходимые для питания микроба питательные вещества. 2. Иметь реакцию рН, оптимальную для выращиваемого вида микроба. 3. Иметь достаточную влажность, так как микробы питаются по законам диффузии и осмоса. 4. Обладать изотоничностью. 5. Быть стерильными, обеспечивая тем самым возможность выращивания чистых культур микробов.

Питательные среды  подразделяются на среды общего назначения и специальные. К первой группе относятся мясопептонные: агар, бульон, питательный желатин. Среды общего назначения используют для выращивания многих патогенных микробов и применяют в качестве основы для приготовления специальных сред, добавляя к ним кровь, сахар, молоко, сыворотку и другие ингредиенты, необходимые для размножения того или иного вида микроба. К специальным питательным средам относятся элективные (избирательные) и дифференциально-днагностическне.

Элективные (избирательные) среды. Принцип создания элективных питательных сред основан на удовлетворении основных биохимических и энергетических потребностей того вида микроба, для культивирования которого они предназназначены. Определенный состав и концентрация питательных микроэлементов, ростовых факторов при строго значении рН обеспечивают оптимальные условия для выращивания одного или нескольких видов микроорганизмов. При посеве на них материала, содержащего смесь различных микроорганизмов, раньше всего будет проявляться рост того вида, для которого данная среда будет элективной. Дифференциально-диагностические среды. Дифференциально-диагностические питательные среды используют для определения видовой принадлежности исследуемого микроба, основываясь на особенностях его обмена веществ. По своему назначению дифференциально-диагностические питательные среды подразделяются следующим образом: 1. Среды для выявления протеолитической и гемолитической способности микробов, содержащие в своем составе белковые вещества: кровь, молоко, желатин и т. п. 2. Среды с индифферентными химическими веществами, которые служат источником питания для одних видов микробов и не усваиваются другими видами. 3. Среды с углеводами и многоатомными спиртами для обнаружения соответствующих ферментов. 4. Среды для определения редуцирующей способности микробов. В состав дифференциально-диагностических сред, предназначенных для выявления сахаролитических и окислительно-восстановительных ферментов, вводят индикаторы: нейтральную красную, метиленовый синий, лакмусовую настойку, кислый фуксин, бромтимоловый синий, водный голубой краситель и розоловую кислоту. Изменяя свою окраску при различных значениях рН, индикатор указывает на наличие или отсутствие расщепления, окисления или восстановления введенного в среду ингредиента. Однако индикатор не является обязательной составной частью сред, предназначенных для выявления ферментов. Так, наличие желатиназы и других протеолитических ферментов в культуре определяют по разжижению желатина, свернутого яичного или сывороточного белка.