Glowing și aroma-formarea de bacterii
Creșterea și reproducerea bacteriilor
Fiziologia studiază funcțiile vitale ale microorganismelor: nutriție, respirație, creștere și reproducere. Baza funcțiilor fiziologice este metabolismul continuu (metabolismul).
Nutrienții sunt necesari pentru ca toate microorganismele să efectueze procese de nutriție, respirație și reproducere.
Ca substanțe nutritive și surse de energie, microorganismele utilizează diverse compuși organici și anorganici, pentru viața lor normală necesită, de asemenea, oligoelemente și factori de creștere.
Procesul de hrănire a microorganismelor are o serie de particularități.
furnizarea de nutrienți apare pe întreaga suprafață a celulei;
Celulele microbiene posedă o rapiditate excepțională a reacțiilor metabolice;
Microorganismele sunt capabile să se adapteze rapid la condițiile în schimbare ale mediului.
Varietatea condițiilor existenței microorganismelor determină diferitele tipuri de nutriție.
Tipurile de nutriție sunt determinate de natura asimilării carbonului și a azotului. Sursa altor organogeni, hidrogen și oxigen este apa. Apa este necesară pentru microorganisme și pentru dizolvarea substanțelor nutritive, deoarece acestea pot pătrunde în celulă numai sub formă dizolvată.
Carbonace microorganismele sunt împărțite în două tipuri: autotrofe și heterotrofe.
Autotrofii sunt capabili să sintetizeze substanțe organice complexe din compuși anorganici simpli. Aceștia pot folosi dioxidul de carbon și alți compuși anorganici de carbon ca sursă de carbon. Autotrofii sunt multe bacterii din sol (nitrificatoare, bacterii cu sulf, etc.).
Heterotrofele pentru creșterea și dezvoltarea lor necesită compuși organici gata preparați. Aceștia pot metaboliza carbonul din carbohidrați, alcooli polihidrici, acizi organici, aminoacizi și alte substanțe organice.
Heterotrofii reprezintă un grup vast de microorganisme, printre care saprofite și paraziți.
Saprofitele produc compuși organici gata preparați din organisme moarte. Ele joacă un rol important în descompunerea rămășițelor organice moarte, de exemplu, degradarea bacteriilor etc.
Paraziții trăiesc și se reproduc în detrimentul substanțelor organice ale celulelor vii ale plantelor, animalelor sau oamenilor. Astfel de microorganisme includ rickettsia, viruși și unele protozoare.
Conform capacității de asimilare a azotului, microorganismele sunt de asemenea împărțite în două grupe: aminoautotrofe și aminoheterotrofe. Aminoautotrofele pentru sinteza proteinelor moleculare utilizează azot molecular de aer (bacterii nodule, Azotobacter) sau asimilază-le din săruri de amoniu. Aminoheterotrofele produc azot din compuși organici - aminoacizi, proteine complexe. Acestea includ toate microorganismele patogene și cele mai multe saprofite.
Sursele de energie includ microorganisme diferite chayut-phototrophs, pentru reacțiile de biosinteză care utilizează energia luminii solare (magenta serobakte-RII) și chemotroph. care primesc energie din oxidarea compușilor anorganici (bacterii nitrificatoare, etc.) și compuși organici (cele mai multe bacterii, inclusiv specii patogene pentru om).
Cu toate acestea, nu există o limită severă între tipurile de hrănire a microbilor, deoarece există astfel de tipuri de microorganisme care pot trece de la heterotrofe la autotrofe și invers.
În prezent, pentru a caracteriza tipuri de alimente introduse noi terminologie: numit heterotrophs op-ganotrofami și autotrophs - lithotrophs, deoarece astfel de microorganisme sunt capabile să crească în mediu mineral pur.
Factori de creștere. Microorganismele pentru creșterea și reproducerea lor necesită materiale speciale, care nu poate sintetiza și trebuie să le primească în formă finită. Aceste substanțe numite factori de creștere și celulele microbiene au nevoie de ele în cantități mici. Acestea includ diferite vitamine, unele loturi aminokis (pentru sinteza proteinelor), purina si baze pirimidinice (mers pe construcția acizilor nucleici) și altele. Mulți factori de creștere sunt membri ai diferitelor enzime și acționează ca catalizatori în procesele biochimice.
Cunoașterea nevoilor microorganismelor în nutrienți și factori de creștere este foarte importantă, în special, pentru crearea de medii nutritive utilizate pentru creșterea lor.
Transportul nutrienților
Substanțele nutritive pot pătrunde în citoplasma celulelor microbiene numai sub formă de molecule mici și într-o formă dizolvată.
Substanțele organice complexe (proteine, polizaharide etc.) sunt expuse preliminar la enzime eliberate de o celulă microbiană și apoi devin disponibile pentru utilizare. Transportul nutrienților în celulă și eliberarea de produse metabolice din acesta se efectuează în principal prin membrana citoplasmatică.
Nutrienții penetrează celula în mai multe moduri:
1. Difuzie pasivă. adică mișcarea substanțelor prin grosimea membranei, în urma căreia se egalizează concentrația de substanțe și presiunea osmotică de pe ambele părți ale cochiliei. În acest fel, nutrienții pot pătrunde atunci când concentrația în mediu este mult mai mare decât concentrația de substanțe din celulă.
2. Difuzia de lumină - penetrarea substanțelor nutritive în celulă prin intermediul transferului activ cu moleculele lor purtătoare speciale, numite permeaze. Acestea sunt substanțe enzimatice care sunt localizate pe membrana citoplasmatică și au specificitate. Acest proces are loc fără utilizarea energiei, deoarece mișcarea substanțelor are loc de la o concentrație mai mare la una mai mică.
3. Transportul activ al nutrienților se efectuează și cu permeaze, însă acest proces necesită cheltuieli de energie. În acest caz, nutrientul poate intra în celulă dacă concentrația sa în celulă este mult mai mare decât concentrația în mediu.
substanțe Yield din celule microbiene sau transportate ca difuziune pasivă, facilitată sau difuziune implicând permeases.
Enzimele sunt substanțe de natură proteică, exprimate de o celulă vie. Acestea sunt catalizatori biologici și joacă un rol important în metabolismul microorganismelor.
Pe structura chimică, proprietăți, și mecanismul de acțiune al enzimelor microbiene similare enzimei din celule și țesuturi de animale și plante. Enzime de celule microbiene sunt localizate în principal în citoplasmă, unele sunt conținute în nucleu și membrana celulei. Micro-organisme pot sintetiza o varietate de enzime legate de șase izve clase stnym: Oxidoreductazele, transferaze, hidrolaze, liaze, izomeraze, ligazele.
O caracteristică caracteristică a enzimelor este specificitatea acțiunii, adică fiecare enzimă reacționează cu un anumit compus chimic sau catalizează una sau mai multe reacții chimice strâns legate.
Activitatea enzimelor depinde de temperatura mediului, de pH și de alți factori. Pentru multe microorganisme patogene, pH-ul optim este de 7,2-7,4, iar temperatura optimă este în intervalul 37-50 ° C.
Enzimele microorganismelor sunt clasificate în eco-enzime și endoferme.
Exoenzymes. izolate în mediul extern, descompun macromoleculele nutrienților la compuși simpli, care pot fi asimilați de o celulă microbiană.
Endoenzimele participă la reacțiile metabolice care au loc în interiorul celulei.
De asemenea Distingem microorganismele enzime constitutive și induse. Constitutiv Fermi vă sunt în mod constant într-o celulă microbiană, indiferent de condițiile de existență. Aceasta este, în principal de enzime celulare ale metabolismului :. Proteaze, lipaze, carbohidraze etc. inductivă (adaptive) Enzimele sunt sintetizate în celulă sub influența numai substratul prezent corespunzător în mediu, iar când mikroorga-NISM este forțat să-l absoarbă. Astfel, inductive micro-enzime permit bnoy celulei se adapteze la condițiile schimbătoare ale existenței.
Împreună cu enzimele metabolismului, multe bacterii patogene produc, de asemenea, enzime de agresiune. care servesc la depășirea barierelor naturale de protecție ale macroorganismului și sunt factori de patogenitate. Astfel de enzime includ hialuronidază, deoxiribonuclează, lecitinază.
Respirație (sau biologică oxidare) mikroorganiz-mov reprezintă un set de procese pro-biochimice care au ca rezultat eliberarea de energie necesară pentru viața celulelor microbiene.
În funcție de tipul de respiratie toate microorganismele divizate în obligatorii (strict) aerobi si anaerobi facultativi anaerobi obligã (opțional).
Obligatnye aerobes - trăiesc și se dezvoltă cu acces liber al oxigenului, adică reacțiile de oxidare se efectuează în ele cu participarea oxigenului molecular cu eliberarea unei cantități mari de energie. Un exemplu este oxidarea glucozei în condiții aerobe:
Există, de asemenea, microaerofili, care au nevoie de cantități mici de oxigen.
Anaerobii obligați - sunt capabili să trăiască și să se înmulțească numai în absența oxigenului liber al aerului. Respirația în anaerobi are loc prin fermentarea substratului cu formarea unei cantități mici de energie:
Prezența oxigenului liber pentru anaerobii obligați este fatală. Acest lucru se datorează faptului că, în prezența oxigenului, produsul final de oxidare a compușilor organici este peroxidul de hidrogen. Și deoarece anaerobii nu au capacitatea de a produce catalază enzimatică, care descompune peroxidul de hidrogen, se acumulează și are un efect toxic asupra bacteriilor.
Anaerobii opționali se pot multiplica atât în prezența oxigenului molecular, cât și în absența acestuia. Acestea includ majoritatea bacteriilor patogene și saprofite.
Procesele de descompunere a substanțelor organice în condiții neoxidante, însoțite de eliberarea energiei, se mai numesc și fermentație. În funcție de participarea anumitor microorganisme și produse ale disocierii finale carbohidrații sunt de mai multe pansament teu fermentație: alcool, efectuată de drojdie; Acid lactic, cauzat de bacterii de acid lactic; pe bază de ulei, cauzate de bacterii oleaginoase etc.
Unele microorganisme (bacterii, ciuperci) în procesul metabolismului formează coloranți-pigmenți. Compoziția chimică și proprietățile pigmenților nu sunt uniforme. Ele sunt împărțite în:
- solubil în apă;
- solubil în alcool și insolubil în apă;
- insolubil în apă sau în alcool.
Pigmenții insolubili în apă (lipochromii), de obicei, pătrund bacteriile coloniale și pată solubilă în mediul nutritiv.
Formarea pigmenților în celulele microbiene are loc în lumina cu acces suficient la oxigen și la o anumită compoziție a mediului nutritiv.
Pigment, în unele cazuri, un semn este microorganisme rezistente, poate fi folosit ca un test pentru identificarea anumitor bacterii (de exemplu, stafilococi, Pseudomonas aeruginosa).
Pigmenții protejează celula microbiană de radiațiile ultraviolete naturale, iau parte la procesele de respirație, unele au un efect antibiotic.
Glowing și aroma-formarea de bacterii
Printre microorganisme există acelea care au capacitatea de a străluci (luminesce). Stralucirea bacteriilor apare ca urmare a proceselor intensive de oxidare, însoțite de eliberarea energiei. Toate bacteriile luminoase aparțin aerobilor. O mare parte din speciile lor trăiesc în apă de mare, deoarece se reproduc mai bine cu o concentrație crescută de sare.
S-au identificat microorganisme capabile să producă substanțe aromatice, de exemplu, esteri acetic-etil, uks-succinamilici. Mirosurile unor microbi determină proprietățile aromatice ale vinurilor, laptelui, untului, slick-urilor, brânzeturilor etc. Bacteriile care formează arome sunt utilizate pe scară largă în prepararea diferitelor produse alimentare.
Unele microorganisme în timpul substanțe cu miros neplăcut de formă zhiznedeyatel suprafață (indol, scatol, hidrogen sulfurat), care este asociată cu descompunerea substanțelor organi-ically.
Creșterea și reproducerea bacteriilor
Una dintre cele mai importante manifestări ale activității de viață a microbilor este creșterea și multiplicarea acestora.
Creșterea este definită ca o creștere a mărimii unui singur individ și reproducerea ordonată a tuturor componentelor și structurilor celulare.
Prin reproducere înțelegem capacitatea microorganismelor de a se reproduce singure, ca urmare a creșterii numărului de indivizi din populație. Principala metodă de reproducere în bacterii este secțiunea transversală. Înainte de a diviza celulele bacteriene care au atins o anumită vârstă, moleculele ADN sunt dublate. Fiecare celula fiica primește o copie a ADN-ului matern. Procesul de diviziune este considerat complet atunci când citoplasma celulelor fiice este împărțită printr-o partiție. Membrana citoplasmatică și peretele celular participă la formarea septului.
Împărțirea cocilor poate să apară în diferite planuri cu formarea diverselor combinații celulare. Formele în formă de tijă și tortuoase sunt împărțite transversal și numai într-un singur plan.
Reproducerea bacteriilor într-un mediu nutritiv lichid are o serie de caracteristici și are loc în mai multe faze succesive.
Faza 1- inițială: celulele microbiene se adaptează la mediul nutritiv, în timp ce intensitatea proceselor metabolice crește, mărimea celulelor crește. Bacteriile încep să se înmulțească numai până la sfârșitul primei faze.
Faza 2 - creșterea logaritmică: bacteriile se multiplică puternic, rezultând numărul de celule care cresc exponențial. În această fază, bacteriile au cea mai mare activitate biochimică și biologică.
Faza 3 - staționară: concentrația celulelor bacteriene în mediu rămâne constantă. Acest lucru se datorează faptului că numărul de bacterii nou apărute este aproape egal cu numărul de celule moarte. Durata acestei faze este diferită pentru diferite bacterii.
Faza 4 - moartea: celulele viabile ale bacteriilor devin mai puțin și, treptat, ele dispar. Cauzele moartea celulară pot fi epuizarea mediului nutritiv, acumularea de produse metabolice dăunătoare în acesta.
Creșterea numărului de bacterii care se înmulțește în medii nutritive lichide poate fi observată după 18-24 ore. Apare fie turbiditatea mediului, fie formarea unui film sau a unui precipitat.
Când se înmulțesc pe medii nutritive dense, bacteriile se formează pe suprafața mediului și în interiorul acestuia o colonie tipică pentru fiecare specie microbiană. Fiecare colonie este o populație de microorganisme care a evoluat dintr-o singură celulă dintr-un anumit tip de bacterie. Coloniile de bacterii diferă în funcție de dimensiune, formă, structură, consistență și culoare. Apariția coloniilor în unele bacterii este atât de caracteristică încât poate servi ca un semn diferențial pentru identificarea microorganismelor.
Spirochetele și rickettsia se reproduc și prin diviziune transversală.
Listați tipurile de nutriție ale microorganismelor.
Denumiți grupele de microorganisme după tipul de respirație.
Care sunt diferențele dintre fiziologia virusurilor și a bacteriilor?