Многие палочковидные бактерии способны образовывать в определенных условиях споры. Такие бактерии, в отличие от всех остальных, называются бациллами.
Форма спор может быть овальной, шаровидной; расположение в клетке – терминальное, т. е. на конце палочки (у возбудителя столбняка), субтерминальное – ближе к концу палочки (у возбудителей ботулизма, газовой гангрены) и центральное (у сибиреязвенной бациллы).
Размеры спор, как правило, меньше размеров вегетативных клеток. В некоторых случаях, однако, диаметр споры может превышать диаметр вегетативной клетки, вследствие чего форма самой клетки при спорообразовании изменяется. Когда спора образуется в центре клетки, то эта клетка по форме напоминает веретено (клостридиум); в случае образования споры в конце клетки она приобретает форму барабанной палочки (плектридиум).
Спора долго сохраняется из-за наличия многослойной оболочки, дипиколината кальция, низкого содержания воды и вялых процессов метаболизмов. В благоприятных условиях споры прорастают, проходя три последовательные стадии: активация, инициация, прорастание.
Спорообразование как свойство бактерий (бацилл) с точки зрения переработки и хранения пищевых продуктов является крайне нежелательным, так как затрудняет и усложняет борьбу с этими микроорганизмами. Чтобы уничтожить споры, например, в консервах, их приходится стерилизовать, т. е. подвергать нагреванию до температуры 120°С, а такой нагрев отрицательно сказывается на качестве консервированных продуктов. Стерилизация молока существенно изменяет его первоначальные свойства, приводит к потере витаминов. А если молоко не нагревать до такой высокой температуры, то его невозможно будет долго сохранить. Так, пастеризованное молоко, которое нагревается только до температуры 80-90°С с целью сохранения питательных веществ, портится при комнатной температуре очень быстро, потому что в процессе пастеризации уничтожаются лишь вегетативные формы микробов, а споры не погибают. В нагретом до комнатной температуры молоке они прорастают и быстро размножаются, вызывая порчу этого продукта.
Свойством образовывать споры обладают многие бациллы, вызывающие опасные заразные болезни, а также отравления. К их числу относятся, например, бациллы сибирской язвы и бациллы ботулизма.
2. По типу питания микроорганизмы делятся на:
-
автотрофы – синтезируют все углеродсодержащие вещества из СО2;
-
гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества;
-
сапрофиты – питаются органическими веществами отмерших организмов;
-
паразиты – живу за счет органических веществ живой клетки.
Различают голозойный (поглощение питательных веществ в виде твердых частиц, переваривание в специальных пищеварительных органах, у животных) и голофитный (всасывание через поверхность в виде растворов, у растений, грибов и бактерий) способы питания. Затем питательные вещества должны поступить в клетки.
Механизмы поступления питательных веществ в клетку могут быть следующими.
1. Пассивная (простая) диффузия – за счет разности концентраций веществ в клетке и в среде (
очень редко, только вода, кислород и некоторые ионы, чаще другой механизм – облегченная диффузия).2.Облегченная диффузия – тоже за счет разности концентраций, но с использованием специальных ферментов-переносчиков в мембране (транслоказ), выход продуктов метаболизма осуществляется так же.
3. Активный транспорт (АТ) - против градиента концентраций, с использованием ферментов-переносчиков и затратой энергии,. Различают первичный АТ с использованием химической энергии и вторичный АТ с использованием энергии протонного потенциала (симпорт, антипорт)
В зависимости от источников энергии природы доноров электронов:
фототрофы (фотосинтезирующие), способные использовать солнечную энергию – сапрофиты; хемотрофы (хемосинтезирующие), способные использовать энергию за счет окислительно-восстановительных реакций – патогенные микробы.
В зависимости от доноров электронов хемотрофы подразделяют: хемолитотрофы (хемоавтотрофы) хемоорганотрофы (хемогетеротрофы)
Факторы роста:
Аминокислоты. Многие микроорганизмы нуждаются в тех или иных аминокислотах (одной или нескольких), поскольку они не могут их самостоятельно синтезировать, например, клостридии – в лейцине, тирозине; стрептококки – в лейцине, аргинине и др.
Пуриновые и пиримидиновые основания и их производные. (аденин, гуанин, цитозин, урацил, тимин и др.) являются факторами роста для разных видов стрептококков; некоторые азотистые основания нужны для роста стафилококков и других бактерий.
Липиды (жирные кислоты – компоненты фосфолипидов) нужны для роста некоторых стрептококков и микоплазм.
Витамины, главным образом группы В, входят в состав коферментов. Например: Коринебактерии дифтерии, шигеллы нуждаются в никотиновой кислоте или ее амиде, который входит в состав НАД и НАДФ;
Золотистый стафилококк, пневмококк, бруцеллы –в тиамине (витамин В1), входящего в состав пирофосфата;
Стрептококки некоторые виды, бациллы столбняка –пантотеновой кислоте, являющейся составной частью кофермента КоА и т.д.;
Для многих бактерий факторами роста является фолиевая кислота, биотин, гемы –компоненты цитохромов (гемы необходимы гемофильным бактериям, МКБtbc
2) Особенности метаболизма бактерий: интенсивность обмена веществ, разнообразие типов метаболизма, метаболическая пластичность. Питание бактерий. Классификация бактерий по типам питания. Понятие об аутотрофах, гетеротрофах, сапрофитах, абсолютных и факультативных паразитах, прототрофах, ауксотрофах.
Метаболизм (обмен веществ) - это совокупность биохимических
реакций, протекающих в микробной клетке и направленных на построение ее компонентов и обеспечение ее энергией. Клеточный метаболизм состоит их двух потоков реакций, тесно связанных между собой и лротекающих одновременно: энергетического и конструктивного.
Конструктивный метаболизмом (анаболизмом) - называют поток реакций, направленный на построение вещества клетки (биосинтез) из мелких и простых молекул, в том числе и из поступивших извне с использованием запасенной энергии.
Энергетический метаболизм (катаболизм) - это поток реакций, сопровождаюициися распадом крупных молекул на более мелкие с выделением энергии и запасанием получаемой энергии в форме макроэргических молекул - АТФ, АДФ. ЦТФ (цитидинтрифосфат). УТФ
(уридинтрифосфат) и других, главными из них являются АТФ, которые в дальнейшем расходуются для биосинтеза, для активного движения. осморегуляции и других энергозатратных процессов.
Основными способами получения энергии для большинства микробных клеток являются дыхание (окислительное фосфорилирование) и брожение (субстратное фосфорилирование). При этом в обоих случаях происходит перенос фосфорильной группы от фосфорной кислоты на АДФ с образованием АТФ.
Дыхание по энергетической эффективности во много раз превосходит брожение. В процессе дыхания при полном окислении одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ, А, например, при молочнокислом брожении одна молекула глюкозы даст только 2 молекулы АТФ.
Типы питания. Микроорганизмы нуждаются в углеводе
, азоте, сере, фосфоре, калии и других элементах. В зависимости от источников углерода для питания бактерии делятся на аутотрофы, использующие для построения своих клеток диоксид углерода С02 и другие неорганические соединения, и гетеротрофы, питающиеся за счет готовых органических соединений. Аутотрофными бактериями являются нитрифицирующие бактерии, находящиеся в почве; серобактерии, обитающие в воде с сероводородом; железобактерии, живущие в воде с закисным железом, и др.
Гетеротрофы, утилизирующие органические остатки отмерших организмов в окружающей среде, называются сапрофитами. Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека или животных, относят к патогенным и условно-патогенным. Среди патогенных микроорганизмов встречаются облигатные и факультативные паразиты (от греч. parasitos — нахлебник). Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки, например риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.
В зависимости от окисляемого субстрата, называемого донором электронов или водорода, микроорганизмы делят на две группы. Микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода неорганические соединения, называют литотрофны-ми (от греч. lithos — камень), а микроорганизмы, использующие в качестве доноров водорода органические соединения, — органотрофами.
Учитывая источник энергии, среди бактерий различают фототрофы, т.е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые водоросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуждающиеся в химических источниках энергии.
3) Физиология бактерий: рост и размножение. Пути реализации генетической информации у бактерий (особенности процессов репликации; биосинтез белка, как реализация первичной генетической информации).
Жизнедеятельность бактерий характеризуется ростом — формированием структурно-функциональных компонентов клетки и увеличением самой бактериальной клетки, а также размножением — самовоспроизведением, приводящим к увеличению количества бактериальных клеток в популяции.
Бактерии размножаются путем бинарного деления пополам, реже путем почкования. Актиномицеты, как и грибы, могут размножаться спорами. Актиномицеты, являясь ветвящимися бактериями, размножаются путем фрагментации нитевидных клеток.
Рост
– это согласованное увеличение всех компонентов клетки. Результатом роста является размножение бактерий.
Размножение бактерий – увеличение числа бактерий, популяции. В процессе роста бактериальная клетка увеличивается в 2-3 раза, она интенсивно окрашивается и накапливается РНК. В благоприятных условиях рост заканчивается размножением. У бактерий размножение происходит делением пополам – бинарное деление. Это основной способ размножения у бактерий.
Размножение бактерий. Начинается с репликации - удвоения генома, а затем происходит деление. У бактерий вегетативная репликация т.е. информация передается от родительской клетки к дочерней.
У бактерий репликация саморегулируемая, так в геноме имеются гены, ответственные за репликацию, т.е. саморегулиремый процесс.
Репликация носит полуконсервативный характер. То есть дочерние клетки получают равномерно распределяющийся генетический материал. Репликация начинается с определенной точки – локус ДНК. От этой точки происходит раскручивание нитей ДНК, образуется репликационная вилка, синтезируется SSB белок, который препятствует повторному скручиванию нитей. Процесс осуществляется ДНК полимеразой, которая способна присоединять комплиментарные нуклеотиды к свободному 3”концу. Синтез комплиментарных участков запускается заправкой праймером. Это участок РНК, комплиментарный матричной ДНК и у праймера имеется свободный 3’ конец. Заправка праймером запускает синтез ДНК, на матрице строятся фрагменты ДНК(оказаки), которые сшиваются в единую нить ДНКлигазами. В бактериальной клетке образуются 2 идентичные нити ДНК, которые растаскиваются по полюсам клетки и после репликации запускается деление бактерий. Оно начинается с удлинения цитоплазматической мембраны, она удлиняется, формируется межклеточная перегородка по экватору, по которой бактерия бинарно делится и образуются 2 идентичные дочерние клетки
3 Консервирование плодов и овощей квашением и солением основано на молочнокислого использовании и отчасти спиртового брожения для подавления роста микроорганизмов — потенциальных возбудителей порчи (гнилостных бактерий, маслянокислых и др.). Одновременно продукт приобретает новые вкусовые и пищевые качества.
Брожение возникает в перерабатываемом сырье (капусте, огурцах, помидорах и др.) обычно самопроизвольно (спонтанно) и вызывается находящимися на нем молочнокислыми бактериями и дрожжами.