Bacteriocine - sunt substanțe care posedă activitate antibacteriană. A.Gratsiya au fost descoperite în E. coli în 1925. Capacitatea de sinteză a bacteriocine găsite în diferite specii de bacterii atât pozitive, Gram-negative și Gram.
Bacteriocins provoca moartea bacteriilor din aceeași specie sau înrudite, facilitând competiția pentru substraturi vitale din cadrul unui singur sau strâns legate de specii. Diversitatea mare a acestora, precum și o serie de acțiuni de la antimicrobiene foarte îngust la foarte larg.
Spre deosebire de antibiotice, secreție (sinteza) este însoțită de o pierdere de celule producătoare de bacteriocine. Numărul populațiilor de bacterii care produc bacteriocine ușor (medie 1: 1000 bacterii), numărul acestora poate crește dramatic, dacă este necesar. Bacteriocine sunt implicate în formarea și menținerea unor comunități stabile bacteriene (de exemplu E. coli bacteriocine umane provoca intestin moartea enterobacterii patogene - Shigella și Salmonella).
Bacteriocine - o substanță de natură sau proteină furnizate în complex cu LPS, dar în orice caz, pentru activitatea antibacteriană a bacteriocine este proteina responsabilă. Bacteriocine sunt diferite de spectrul de acțiune asupra proprietăților fizico-chimice, morfologice și alte proprietăți.
Conform clasificării mai acceptat D. Bradley (1967), bacteriocine sunt împărțite în funcție de natura chimică și proprietățile în trei grupe:
1) bacteriocine cu greutate moleculară mică; care nu sunt precipitate prin ultracentrifugare; sensibile la tripsina enzimă proteolitică, sub acțiunea care sunt descompuse în aminoacizi; stabil termic și sunt identice în microscopul electronic;
2) bacteriocine cu greutate moleculară ridicată, care sunt ușor de depozitat prin ultracentrifugare; rezistente la enzimă tripsină; termolabilă (adică, sunt expuse la temperaturi); detectat la microscop electronic ca structuri de fagopodobnye sau componente ale acestora;
3) bacteriocine, care arată în mod clar activitatea enzimatică.
Mecanismul de acțiune asupra bacteriocins celulelor bacteriene sunt împărțite în patru grupe principale:
1) inhiba fosforilarea oxidativă în membrană citoplasmatică;
2) perturba ADN;
3) blocarea sintezei proteinelor;
4) rupe membrana citoplasmatică este semipermeabilă.
Se arată că majoritatea bacteriocine sunt active, nu pătrunde în celulă. Ele transmit un semnal la țintă prin acțiunea membranei citoplasmatice.
Sa constatat că sinteza majorității bacteriocine este determinată de plasmid specială numite factori bakteriotsinogennymi. Unele dintre aceste plasmide sunt transferate în timpul conjugare, dar majoritatea datelor face parte din categoria de plasmide nekonyugativnyh.
In plus, sinteza unor bacteriocine, de asemenea, determinate de gene localizate în cromozomul bacterian. Aceasta este o caracteristică a unor bacterii gram-negative, de exemplu, Pseudomonas aeruginosa. Erwinia chrysanthemi și altele.
bacteriocine biosinteză influențează producerea de condiții de cultură: compoziția mediului de cultură, pH, temperatură, timp de incubare și producătorul.
Bakteriotsinogennost (capacitatea de sinteză a bacteriocine) este de mare importanță pentru dezvoltarea populațiilor bacteriene. In vivo sinteza populației de celule bakteriotsinogennoy singur bacteriocin uciși, în timp ce majoritatea celulelor păstrează imunitatea la acțiunea și deplasează alte tipuri de microorganisme susceptibile la aceasta. Astfel se formează o anumită cenozei microbiană. Este necesar să se sublinieze importanța coenosis microbiene în patologia infecțioasă. Abilitatea de a sintetiza un număr de bacterii bacteriocine și alți agenți antimicrobieni conferă acestor tulpini un avantaj selectiv în dezvoltarea. Cu un astfel de avantaj, bacteriile patogene, de exemplu, Vibrio cholerae poate suprima microflorei normale și proliferează activ în intestinul oamenilor și animalelor. Probabil, aceste bacterii pot elibera bacteriocine toxice.
Aplicarea practică bakteriotsinogennyh tulpini bacteriene:
1) Pentru bacteriocine, conservanți, care sunt utilizate în prepararea alimentelor și conservelor. De exemplu, în fiecare an în întreaga lume, cu tone de produse nisin, produse de lactobacili.
2) Folosind tulpinile bacteriogenous ca cultura starter pentru diferite industrii alimentare. bacteriocin Sintetizat este dorită dominanța microflora și suprimarea microflorei străine, care asigură un flux sigur al proceselor microbiologice. De exemplu, în producția de cârnați uscate, unele soiuri de salam ca o cultură starter utilizat inclusiv tulpina bakteriotsinogenny Lactobacillus curvatus. formând bacteriocin kurvatsin. care inhibă creșterea lactobacililor strâns legate și bacterii condiționat patogene și acest lucru oferă o cale sigură de procese biochimice în timpul coacerii cârnați uscat.
3) tulpini Bakteriotsinogennye microorganisme utilizate în practica medicală pentru tratamentul bolilor tractului gastro-intestinal. De exemplu, medicamentele sunt eliberate bakteriotsinogennye: kolibakterin (suspensie uscată de bacterii vii tulpina antagonistically activă E. coli M-17), bifidumbakterin (uscat pastă antagonistically activ bifidobacteriilor vie) bifikol (pastă uscată tulpinile vii bifidobacteria antagonistically active și bacterii E. coli M-17 ) și altele. Aceste preparate sunt utilizate în acele cazuri în care antibioticele în utilizarea excesivă a le duce la echilibru încălcări ale vitaminei, disbacterioza (perturbarea compoziției microflorei naturale ishechnika) și m. p.
4) microorganisme Bakteriotsinogennye utilizate în investigațiile de cercetare și de laborator pentru tipizarea tulpinilor de bacterii.
Bacteriocins - este o nouă direcție în microbiologie, biotehnologie, agricultura, industria alimentară și medicină. Această direcție intensivă dezvoltare în țările dezvoltate din Europa, Asia și America.
Ca argumente în favoarea utilizării bacteriocine pentru persoana sunt următoarele fapte:
1) Persoana bacteriocine consumă din naștere - laptele matern și produse din lapte fermentat.
2) a relevat bacteriocine, care produc bacteriile intestinale.
3) Si cel mai important lucru. Orice bacteriocine, spre deosebire de antibiotice, complet defalcate în organism și riscul complicațiilor legate de bacteriocine, aparent minimă. Utilizarea antibioticelor, așa cum deja este totul bine știm, este adesea plină de consecințe negative umane.
Curs 3. Legile de creștere a culturilor pure de la cultivare periodică. Curba de creștere, caracteristica fazelor individuale (lag, logaritmică, staționare, pe moarte). metaboliți primari și secundari. apoptoza
* Creștere - o creștere consistentă a numărului de componente chimice care formează structura celulei.
In laborator si mediile industriale folosesc două moduri de bază cultivarea microorganismelor: discontinuu și continuu.
Dependența concentrației de celule viabile într-un lot de cultură pe durata incubării descrisă curba caracteristică, care este în formă de S (Fig.). Pe curba putem distinge mai multe faze majore de creștere succesive reciproc în secvență: lag fază; faza logaritmică; fază staționară; faza de moarte.
Fig. 1 - Fazele principale ale curbei de creștere culturi de microorganisme periodice
Log-phase acoperă timpul dintre bacteriile de inoculare (a face un anumit număr de inocul bacterian în mediu lichid) și atingerea vitezei maxime de fisiune. Celulele bacteriene în această perioadă sunt în principal procesele legate de atașamentul lor față de condițiile de cultură. Există o creștere rapidă a cantității de ARN (8-12 ori).
Durata fazei este determinată de:
1) condițiile de cultură inițiale au contribuit sămânță;
2) vârsta seminței: cultura veche care a folosit pentru a inocula un nou mediu de cultură, mai este nevoie de o fază de latență.
In timpul fazei diviziunii celulare lag apare sunt indicate doar procesele care pregătesc celula pentru a se reproduce. Log-fază se transformă în faza de propagare inițială, atunci când celulele încep să se împartă cu o viteză crește treptat.
logaritmică de creștere (exponențială) Faza se caracterizează printr-o rată maximă constantă a diviziunii celulare și rata de creștere. Pentru diferite tipuri de bacterii, aceste valori pot varia în limite largi. De exemplu, E. coli bacterii la 37 ° C împărțită aproximativ la fiecare 20 de minute, iar bacteriile din genurile Nitrosomonas și Nitrobacter -. 5-10 h up culturi de bacterii E. coli intra în faza staționară la o concentrație celulară de 2-5. × 10 9 / ml.
Caracteristicile celulelor în timpul fazei logaritmice:
1) Toate celulele din populație sunt de aproximativ aceeași mărime;
2) conțin cantitatea maximă de ARN, proteine și numărul lor este constant;
3) celulele cele mai viabile;
4) au o activitate biochimică ridicată.
Faza staționară apare atunci când numărul de celule viabile ajunge la maxim și nu crește, deoarece rata de creștere bacteriană este rata de moarte lor. Datorită faptului că rata de creștere este determinată de concentrația substratului, atunci înainte de a începe să scadă utilizarea completă și rata de creștere și, prin urmare, trecerea de la faza logaritmică la staționare are loc treptat.
Compoziția chimică a celulelor depinde de factori de limitare creștere. Comparativ cu culturile de fază logaritmică de creștere, celulele din faza staționară sunt mai mici, conțin mai puține ARN, sunt mai rezistente la diferite tipuri de stres. În această perioadă, celulele sau mediul de cultură se acumulează adesea produse ale metabolismului secundar.
Durata acestei faze poate fi de la câteva ore la câteva zile, în funcție de microorganism.
În faza staționară a comportamentului de creștere a celulelor în populația de bacterii poate reglementa un fenomen care a devenit cunoscut sub numele de apoptoza. Esența ei se reduce la faptul că epuizarea substratului nutritiv înfometat populația de bacterii se divide în două subpopulații, unul dintre ei moare și supus autoliza, populațiile de celule ale celuilalt, folosind produsele autoliza ca substrat, continuă să se înmulțească.
Faza pe moarte declinul logaritmică a numărului de celule vii. bacterii mor viteza variază foarte mult în funcție de condițiile de mediu și caracteristicile fiziologice ale unui organism. De exemplu, enterobacteriile mor încet, spre deosebire de unele tipuri de bacterii din genul Bacillus. viteza de care decesul se produce rapid. Cauzele morții celulelor pot fi diferite: acumularea în compoziția de nutrienți mediu acizi organici nakoantibiotikov, bacteriocine autoliză (autoliza - celule autodigestia) și altele.
Luați în considerare formarea metaboliților în diferite stadii de creștere a celulelor.
Faza log pentru a produce produse care sunt vitale pentru creșterea microorganismelor: aminoacizi, nucleotide, proteine, acizi nucleici, glucide, etc. Acestea se numesc metaboliți primari. metaboliți primari sintetizate de organisme naturale în cantități necesare doar pentru a satisface nevoile lor. Prin urmare, problema microbiologi industriale este de a oferi un mutant microorganisme formă superproducer.
În faza de decelerare a creșterii și a fazei staționare în unele microorganisme sintetiza substanțe, care nu au format în faza logaritmică și nu joacă nici un rol aparent in metabolismul. Aceste materiale sunt numite metaboliți secundari. Ele sunt sintetizate, nu toate microorganismele, dar mai ales actinomicete, fungi și bacterii formatoare de spori. Producția industrială a metaboliților secundari de mare interes, deoarece acești metaboliți - substanță biologic activă: de exemplu, antibiotice, hormoni, bacteriocine, etc. metaboliti secundari pot defini în mod substanțial mediul microorganismelor.
Declarațiile privind metaboliții primari și secundari indică importanța dobândirii de cunoștințe despre particularitățile fazelor individuale dintr-o șarjă de cultură. O astfel de cunoaștere permite dezvoltarea eficientă a microbiologiei industriale.