Рост и размножение бактерий.

ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

План

Физиология бактерий.

Физиология вирусов.

Методы исследования бактерий и вирусов.

Физиология бактерий.

Физиология изучает жизненные функции микроорганизмов: питание, дыхание, рост и размножение.

Бактерии различаются по химическому составу, типу питания, способам получения энергии и размножения, обладают высокой приспособляемостью и устойчивостью ко многим факторам окружающей среды.

Химический состав бактерий.

В состав бактерий входят белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, минеральные вещества.

Вода – основной компонент бактериальной клетки. Ее содержание в ней около 80% массы. В спорах количество воды уменьшается до 18-20%. Удаление воды из клетки (высушивание) приостанавливает процессы метаболизма и размножения, но не убивает бактериальную клетку.

Белки – составляют 40 – 80% сухой массы бактерий и определяют их важнейшие биологические свойства. Белки участвуют в процессах метаболизма, большая их часть обладает ферментативной активностью. Видовая специфичность микроорганизмов зависит от количественного и качественного состава белковых веществ.

Нуклеиновые кислоты бактерий составляют 10-30% сухой массы клетки. Молекула ДНК в виде хромосомы определяет наследственность, молекулы РНК участвуют в биосинтезе белка.

Углеводы бактерий в виде простых веществ (моно- и дисахаридов) и комплексных соединений составляют 12-18% сухой массы. Полисахариды часто входят в состав капсул. Некоторые внутриклеточные полисахариды в качестве включений являются запасными питательными веществами клетки.

Липиды входят в структуру цитоплазматической мембраны и ее производных, а также клеточной стенки бактерий. Они могут выполнять в цитоплазме роль запасных питательных веществ. Липиды бактерий представлены фософолипидами, жирными кислотами и глицеридами.

Минеральные вещества бактерий обнаруживают в золе после сжигания клеток в количестве 2-14% их сухой массы – это фосфор. Калий, натрий, сера, железо, кальций, магний, а также микроэлементы (цинк, медь, кобальт, барий, марганец и др). Они участвуют в регуляции осмотического давления, рН среды, окислительно-восстановительного потенциала, активируют ферменты и входят в состав витаминов и структурных компонентов микробной клетки.

Питание бактерий.

По типу питания микробы делятся на автотрофы и гетеротрофы. Первые способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических соединений (хлористого натрия, солей различных кислот).

Гетеротрофы для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях: белках, жирах, углеводах. Гетеротрофы представляют обширную группу микроорганизмов, среди которых различают сапрофитов и паразитов.

Большинство микробов, вызывающих заболевание у человека, являются гетеротрофами. В их число входят патогенные и условно-патогенные виды. Среди них выделяют облигатные и факультативные паразиты.

Облигатные паразиты способны существовать только внутри живой клетки (риккетсии, хламидии, микоплазмы, вирусы, некоторые простейшие). Факультативные паразиты могут жить как вне, так и внутри живой клетки (микробы дизентерии, гонококк и др.)

По характеру источника использования энергии микроорганизмы делятся на фототрофы (используют энергию солнечного света) и хемотрофы (используют энергию за счет окисления неорганических веществ) (патогенные для человека микроорганизмы).

 

Тип питания микробов

 

 

Автотрофы Гетеротрофы

(патогенные и условно-патогенные микроорганизмы)

 

 

Сапрофиты Паразиты

 

 

Факультативные Облигатные

Механизм питания. Проникновение различных веществ в бактериальную клетку зависит от величины и растворимости их молекул, рН среды, концентрации, проницаемости мембран и др. Основным регулятором поступления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана. Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.

Проникновение питательных веществ в микробную клетку происходит различными способами. Пассивная обеспечивает перемещение веществ из места с высокой концентрацией в сторону низкой концентрации. Она осуществляется без затрат энергии. Активный транспорт питательных веществ осуществляется с помощью специальных ферментов – пермеаз. Которые перемещают вещества от меньшей концентрации в сторону большей концентрации (как бы против течения). Этот процесс требует затрат энергии.

 

Дыхание микроорганизмов.

Дыхание (или биологическое окисление) – сложный процесс, сопровождающийся выделением энергии, необходимой для жизнедеятельности микробов. Бактерии, как и высшие животные, для дыхания используют кислород. Однако Л.Пастером было доказано существование таких бактерий. Для которых наличие свободного кислорода является губительным.

Все микробы по типу дыхания можно разделить на три основные группы:

- облигатные (строгие) аэробы (микрококки, туберкулезные бактерии и др.). Они могут расти только при наличии кислорода;

- облигатные (строгие) анаэробы (возбудители газовой гангрены, столбняка и ботулизма). Они могут расти только при полном отсутствии кислорода;

- факультативные анаэробы (большинство сапрофитов и патогенных микробов). Они растут как в присутствии, так и в отсутствии кислорода.

Аэробное дыхание протекает при наличии кислорода. Анаэробное – при его отсутствии.

 

Рост и размножение бактерий.

Рост – это увеличение размеров отдельной особи. Размножение – это увеличение числа особей в популяции. В результате роста и размножения микробов происходит увеличение их биомассы. Бактерии размножаются делением. Актиномицеты и грибы размножаются спорами. Дрожжи размножаются почкованием.

Быстрота размножения микробов различна. Для большинства бактерий период генерации (удвоения) в среднем равен 15-30 минут, например, для кишечной палочки 15-17 минут. Некоторые микробы делятся медленнее, например спирохеты один раз в 10 часов.

На жидких средах рост бактерий характеризуется образованием пленки на поверхности, равномерного помутнения, либо осадка.