13. Анаэробное дых. С использованием нитратов и сульфатов.

Св-во м/о переносить электроны на нитраты, сульфаты и карбонаты обеспеч. полное ок-ние орг. или неорг. в-ва без использования молекулярного О и обусловливает возможность получения большего кол-ва энергии, чем при брожении. При анаэробном дыхании выход энергии только на 10% ниже, чем при аэробном. М/о, для котор. хар-но анаэробное дыхание, имеют набор ферментов электронтранспортной цепи, но цитохромоксидаза в них заменяется нитратредуктазой (при использовании в кач-ве акцептора электронов нитрата) или аденил- сульфатредуктазой (при использовании сульфата) или др. ферментами. М/о, способные осуществлять анаэробное дыхание за счет нитратов, — факультативные анаэробы, роды Pseudomonas и Bacillus. М/о, использующие сульфаты в анаэробном дыхании, относятся к анаэробам и принадлежат к родам Desulfovibrio, Desulfomonas и Desulfotomaculum.

14. Gracilicutes

К отделу Gracilicutes относят бактер. (кокки, палочки или нити), имеющих грам- тип клет. стенки. Подвижн. и неподвижн., эндоспор не образуют. Миксобактерии - образование плодовых тел и миксоспор. Размнож. бинарным делением, почкованием. Фототрофные и нефототрофные бактерии, аэробы, анаэробы и факультативные анаэробы. Некотор. виды - облигатные внутриклеточные паразиты. Класс— Scotobacteria. Грам- отрицат., нефотосинтезир. бактер.

Гр. 1 — спирохеты. М/о порядка Spirochaetales, сем. Spirochaetaceae и Leptospiraceae. Гр.2 — анаэробные спиральные и вибриоидные грам- бактерии. Сем. Spirillaceae. Обнаруживают в пресной, морской воде, почве. Гр.3 — аэробные грам- палочки и кокки. 7 сем. три из которых вкл. виды, имеющие существенное значение для плодородия почвы. Гр.4 — факультативно-анаэробные грам- палочки. Сем. — Enterobacteriaceae и Vibrionaceae, многие представители - возбудители инфекцион. болезней чел. и животн.

Гр.5 — анаэробные грам- прямые, изогнутые и спиральные палочки — сем. Bacteroidaceae, рода — Bacteroides, Fusobacterium и Leptotrichia. Обитают в кишечнике чел. и животн., могут вызывать заболевания желудочно-кишечн. тракта.

Гр.6 — грам- хемолитотрофные бактер. Сем. Nitrobacteriaceae – м/о с палочковидными, эллипсоидальными, сферическими и спиральными к-ками, не образующие спор, подвижные или неподвижные.

15. Разложение белковых в-в и нуклеопротеидов. Значение.

На долю белков в клет. стенке приходится 50% сухой массы к-ки. Белки попадают в почву с остатками отмерших растений, животн. и м/о. При разлож. белков в почве при участии м/о азот освобождается в виде аммиака – процесс аммонификации. Белки подвергаются разлож. аэробными, анаэробными бактериями, актиномицетами и грибами. Представители: Pseudomonas fluorescens, Bacillus mycoides, Bacillus subtilis, Clostridium sporogenes, С. Putrificus, Proteus vulgaris. В состав белков входит 20 аминок-т. Аминок-ты в полимерной цепи белка располаг. так, что конец одной аминок-ты связан с началом другой пептидной связью.

Мол-лы белков и большинства пептидов велики и не могут проходить через цитоплазматич. мембр. м/о, они расщепляются экзоферментами. Протеазы, выделяемые к-ками м/о в окр. среду, осущ. гидролиз пептидных связей в молек. белков. Образующиеся полипептиды и олигопептиды поступают внутрь к-к м/о, где разрушаются внутриклет. протеолитическими ферментами — пептидазами до свободных аминок-т. Последние используются для синтеза белков к-ки или подвергаются дальнейшему расщеплению. Внутриклет. или внеклет. расщепление аминок-т:

Аэробный распад белка, конечные прод. - СО2 , аммиак, сульфаты и вода. Анаэробный распад - аммиак, амины, СО2 , орг. к-ты (бензойная, ферулиновая и др.), меркаптаны,индол, скатол,H2S.

Нуклеин. к-ты входят в сост. нуклеопротеидов, котор. много в клеточных ядрах. Нуклеин. к-ты — РНК и ДНК — орг. в-ва большой молек. Массы - полимеры. При их гидролизе освобождаются пуриновые и пиримидиновые соедин., сахар и фосфорная к-та. Сахар в РНК представлен рибозой, в ДНК — дезоксирибозой. Пурины — аденин и гуанин найдены в мол-лах РНК, и в мол-лах ДНК. Из пиримидинов — цитозин обнаружен в РНК и ДНК, урацил только в РНК, а тимин — только в ДНК.

В зависимости от типа обмена в-в м/о сахар может ок-ться кислородом до СО2 и Н2О или подвергаться брожению с образованием орг. к-т и спиртов. Азотсодержащие основания разлагаются до мочевины и аминок-т и в конце до аммиака и орг. к-т.

16. Споры (эндоспоры) бактерий. Процесс спорообразования. Свойства спор. Другие покоящиеся формы бактерий.

Споры – внутриклет. тельца сферической или эллиптической формы. Это покоящиеся к-ки, окруженные плотными оболочками, образующиеся внутри бактериальных к-к. Споры преломляют свет и четко видны в световом микроскопе. Как правило внутри бактериальн. к-ки образуется одна спора. Споры появляются когда бактер. испыт. недостаток пит. в-в или в среде их обитания в большом кол-ве накапливаются продукты обмена в-в. Споры представляют собой стадию покоя и приспособлены для выживания в неблагоприятных условия среды.

У бактерий существует два типа спор: эндоспора и экзоспора.

Эндоспора - покоящаяся форма бактериальной к-ки, позволяющая ей сохранять свою наследственную инфу в неблагоприятных условиях внеш. среды. Эндоспору чаще называют просто спорой. В процессе образования споры выделяют пять стадий:

1 вокруг нуклеоида образуется уплотнённый участок цитоплазмы, формируя так называемую спорогенную зону.

2 происходит изолирование спорогенной зоны от остальной части цитоплазмы врастающей внутрь к-ки цитоплазматич. мембр., в рез-те чего образуется проспора.

3 формируется кортекс.

4 появляется внеш. оболочка, содерж. дипиколиновую к-ту.

5 вегетативная часть к-ки отмирает.

Экзоспора – размножение. Возникают путем почкования материнской к-ки. Отличия от эндоспор: 1 Экзоспора менее устойчива во внешней среде; 2 Образуется вне бактериальной к-ки; 3 Одна бактериальн. к-ка образует много экзоспор.

Споры сохраняют жизнеспособность в условиях когда вегетативные к-ки, т.е. не образование спор, погибают. Большинство спор хорошо переносят высушивание, многие споры нельзя убить даже кипячением в теч. неск-ких часов. Для их уничтожения требуется t 120 гр. В теч. 20 мин. Споры содержат хромосому, обычной рибосомы и различн. ферменты. Считают что белки сердцевины споры образуют комплексы ДНК, что приводит к изменению стр-ры ДНК и обеспеч. термо и радио устойчивость. Споры способны выдерживать также воздействие t, радиаций, давлений, агрессивных хим. соедин., ферментов, антибиотиков, высушивание. Достаточно высока устойчивость спор к ферментам, это объясняется барьерной ролью белковых покровов споры.

Известны и др. группы покоящихся к-к (миксоспоры - цисты миксобактерий; акинеты - покоящиеся к-ки  цианобактерий с утолщенной оболочкой; эндоспоры актиномицетов и др.).

Цисты — относительно устойчивые к неблагоприятным условиям среды (t, кислотность, аэрация и др.) покоящиеся к-ки.

17. Ацетоно-бутиловое брожение. Возбудители и ход процесса. Значение процесса в природе, с/х и промышленности.

Ацетонобутиловое брожение — тип брожения, хар-щийся превращением у-в ацетонобутиловыми бактериями с образованием ацетона и бутилового спирта.

Ацетонобутиловое брожение представляет большой практический интерес, в рез-те этого проц. в кач-ве основных конечн. прод. трансформации уГЛЕВОДОРОДв получ. ряд ценных в-в: бутиловый СН3СН2СН2СН2ОН и этиловый СН3СН2ОН спирты, ацетон СН3СОСН3, изопропиловый спирт СН3СНОНСН3, а также уксусную и масляную к-ты. Возбудитель брожения — Clostridium acetobutylicum.

Проц. имеет двухфазный хар-ер: первая фаза — кислотная — вначале при сбраживании глюкозы выделяются масляная и уксусная к-та. Вторая фаза — ацетонобутиловая — в котор. по мере подкисления среды (до рН ниже 5) и повышения в ней конц. жирных к-т индуцируется синтез ферментов, приводящих к накоплению нейтральных продуктов - н-бутанола и ацетона. Также образуется некотор. кол-во этанола и др. в-в. Суммарная схема брожения:

C6H12О6 СН3СН2СН2СН2ОН + СН3СОСН3 + СН3СН2ОН + СН3СНОНСН3 +Н2+СО2.

Это брожение широко используют в пром. произв-ве ацетона и бутилового спирта из кукурузной муки или др. крахмалистого сырья. Ацетон применяют для произв-ва искусственного шелка и кожи, фотографических пленок, искусственного цемента и др. прод. Бутиловый спирт используют в произв-ве лаков. Газы, образующиеся при ацетонобутиловом брожении, идут на синтез метилового спирта СН3ОН.

18. Свободноживущие бактерии, фиксирующие молекулярный азот. Особенности этих бактерий и химизм процесса азотфиксации. Азотобактерин, его применение и эффективность.

Свободноживущие бактерии - м/о, обитающие в почве самостоятельно и способн. использовать молекулярн. N атмосферы для построения своего орг. в-ва.

Свободноживущие азотфиксаторы – те, котор. обитают в почве, не связаны непосредственно с корнями высших растений. (небольшой вклад в азотный баланс, не специфичны) - эффективны на плодородных почвах, в парниках и теплицах.

После их отмирания в почве происходит минерализация орг. азота до аммиака, доступного для пит. растен. 

Делятся на анаэробные и аэробные.

Анаэробные-  Clostridium pasteurianum

(открыт в 1893 г. С.Н. Виноградским)

Аэробные - Азотобактер (Azotobacter chroococcum)

(ученым М. Бейеринком в 1901 )

Химизм: Процесс усвоения азота происходит по восстановительному пути:

 NH2

2[H] 2[H] 2[H]

N ≡ N NH=NH NH2 – NH2 2NH3 R—CH 2—COOH

Азот диимид гидразин аммиак аминок-та

АТФ АТФ АТФ

Аммиак используется для аминирования кеток-т с образованием аминок-т. Процесс идет с использованием восстановит. эквив-тов (НАДФ•H2) и энергии АТФ. Для восст. 1 м-лы N2 до аммиака затрачивается 12 м-л АТФ.

Способность к фиксации атмосферного азота обусловлена наличием сложной системы ферментов – Нитрогеназой.

Азотобактерин (азотоген) содержит в себе культуру азотобактера.

Основные методы применения:

• обработка посевных семян в сухом виде;

• смачивание семян, корней рассады и клубней высаживаемых к-тур в водном р-ре (агаровый);

• непосредственное внесение в почву при посевных работах (почвенно-торфяной).

Зерновые к-туры дают урожай на 10–15% выше обычного. Клубневые до 35–40%. Внесение этого препарата в почву вместе с высеваемыми семенами усиливает развитие азотобактера в корнеобитаемом слое, котор. обогащается усваиваемыми формами азота.

Азотобактерин применяют при культуре небобовых растений на окультуренных почвах минеральных земель.

19. Вирусы, их строение, функции, значение в сельском хозяйстве.

Вирусы — это неклеточные формы жизни, различимые только под электронным микроскопом. Это внутриклеточные паразиты. За пределами к-ки они не проявляют своих св-в и имеют кристаллическую форму.

Вирусы представляют собой нуклеопротеид, сост. из нуклеин. к-ты (ДНК или РНК) и белковой оболочки (капсида).

Строение вируса:

1 - сердцевина (однонитчатая РНК);

2 - белковая оболочка (капсид);

3 - дополнительная липопротеидная оболочка;

4 - капсомеры (структурные части капсида).

Строение бактериофага:

1.головка – нуклеин. к-та (ДНК)

2.отросток, отделенный от головки воротничком

в отростке полый стержень и сократительный чехол

отросток заканчивается базальной стр-рой (пластиной) с хвостовыми нитями (фибриллы) или шипами белковой природы

Вирусы вносят в к-ку свою генетическую инфу, и к-ка начинает производить подобные вирусы. Внутри к-ки начинает синтезироваться ДНК или РНК вируса и образуется множество вирусов. В результате к-ка гибнет, и вирусы выходят наружу, заражая новые к-ки. Встроенный в геном к-ки геном вируса может сущ. в таком виде долгое время. Вирусы вызывают табачную мозаику у растений, оспу, грипп, полиомиелит, гепатит, СПИД у чел.

Вирусы играют важную экологическую роль. Как возбудители заболеваний они явл. регуляторами численности популяций и не допускают чрезмерного возрастания в них кол-ва особей.

21. Симбиотические фиксаторы азота, развивающиеся на корнях, не относящиеся к бобовым. М/о-симбионты этих растений.  Симбиотические азотфиксаторы усваивают молекулярн. N, находясь только в симбиозе с растением.  У древесной и кустарниковой растительности клубеньки чаще всего образуются азотфиксирующеми актиномицетами, у травянистых – бактериями. В большинстве случаев симбионтами деревьев и кустарников служат акциномицеты рода Frankia (аэробные организмы с септированным мицелием, образующий споранглии).  Корневые клубеньки древесных растений довольно крупные, обычно формируются на боковых корнях. Клубеньки бывают двух типов — коралловые (густые сплетения корней, разветвленных наподобие кораллов - у Ольги и облепихи) и с прорастающими через дольки клубенька корнями (рыхлый пучок утолщенных корней - у казуарины), направленными вверх.  Актиномицеты-симбионты, способны инфицировать только паренхимные к-ки коры корня. В клубеньках образуется в-во, подобное леггемоглобину бобовых растений. При симбиозе с небобовыми растениями энергия азотфиксации актиномицетами рода Frankia больше, чем у клубеньковых бактерий бобовых растений.  Клубеньки обнаружены у большой группы травянистых растений (злаковых, осоковых, лютиковых и др). В них выявлены микробные ассоциации, сост. из двух-трех видов м/о (грам+ и грам- бактериями). Также выделены бактерии тропических кустарников, близкие к клубеньковым бактериям бобовых (род Rhizobium).

22. Аэробное дыхание, химизм и использование энергии м/о.

Дыхание -  ступенчатый, ферментативный, ок-восст. проц. расщепления у-в, ок-лем котор. явл. свободный или связанный О. Если в качестве ок-ля выступает молекулярный кислород воздуха, дыхание называется аэробным.

Выделяют аэробное дыхание: с полным ок-нием и с неполным ок-нием орг. субстратов

Процесс аэробного дыхания:

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + 38ATФ

Хар-ка аэробного дыхания с полным ок-нием орг. субстратов:

1.Субстраты дыхания – орг. в-ва (углеводы, к-ты, жиры);

2.Продукты дыхания – мин. в-ва (Н2О, CO2);

3.Биологический смысл – получение энергии;

4.Условия – аэробные (наличие молек-ного) О

5.Механизм аэробного дыхания.

Выделяют 2 фазы:

1)-р-ции, благодаря котор. орг. субстрат ок-тся до СО2, а освобождающиеся атомы Н перемещаются к акцепторам. (гликолиз –приводящий к образованию пирувата + цикл Кребса)