Материал: Физиология бактерий
Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
“Уральский государственный медицинский университет” Министерства здравоохранения Российской Федерации
Кафедра микробиологии, вирусологии и иммунологии
Литусов Н.В.
ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ
Иллюстрированное учебное пособие
Екатеринбург
2015
2
УДК 579
Рецензент: профессор кафедры эпидемиологии ГБОУ ВПО УГМУ доктор медицинских наук профессор Слободенюк А.В.
Литусов Н.В. Физиология бактерий. Иллюстрированное учебное пособие. – Екатеринбург: Изд-во УГМУ, 2015. – 43 с.
Иллюстрированное учебное пособие “Физиология бактерий” подготовлено в качестве информационного сопровождения самостоятельной работы студентов, осваивающих дисциплины “Микробиология”, “Микробиология, вирусология”, “Микробиология, вирусология, иммунология”.
В иллюстрированном учебном пособии приводятся сведения по химическому составу, питанию, дыханию, росту и размножению бактерий, а также сведения об основных питательных средах, используемых в лабораторной практике.
Пособие содержит вопросы для самоконтроля усвоения материала и тренировочные тестовые задания.
Иллюстрированное учебное пособие предназначено для внеаудиторной подготовки студентов, обучающихся по специальностям 060101 (лечебное дело), 060103 (педиатрия), 060105 (медико-профилактическое дело), 060201 (стоматология) и 060301 (фармация).
© ГБОУ ВПО УГМУ, 2015
© Литусов Н.В.
|
3 |
Содержание |
|
Введение ............................................................................................................................... |
4 |
Химический состав бактерий ............................................................................................. |
4 |
Ферменты бактерий и их выявление ................................................................................. |
6 |
Механизмы транспорта веществ внутрь бактериальной клетки .................................. |
13 |
Метаболизм бактерий ....................................................................................................... |
16 |
Энергетический метаболизм бактерий............................................................................ |
19 |
Конструктивный метаболизм бактерий .......................................................................... |
23 |
Транспорт веществ из бактериальной клетки ................................................................ |
24 |
Рост и размножение бактерий .......................................................................................... |
29 |
Питательные среды ............................................................................................................ |
32 |
Вопросы для контроля усвоения материала ................................................................... |
37 |
Тренировочные тестовые задания ................................................................................... |
37 |
Список учебной литературы ............................................................................................ |
41 |
4
Введение
Физиология микробов - это раздел микробиологии, изучающий химический состав микробных клеток, механизмы поступления питательных веществ внутрь клетки, энергетический и конструктивный метаболизм, системы секреции веществ из бактериальной клетки, рост и размножение бактерий.
Изучение физиологии микроорганизмов началось с работ французского ученого Л. Пастера и немецкого ученого Р. Коха, положивших начало физиологическому периоду развития микробиологии. Л. Пастер первым установил роль бактерий в спиртовом, молочнокислом и уксуснокислом брожении. Р. Кох предложил использовать для выращивания бактерий плотные питательные среды на основе желатина и агара, разработал метод выделения чистых культур бактерий на плотных питательных средах.
Химический состав бактерий
Бактерии имеют сложное химическое строение. 70% общей массы бактериальной клетки составляет вода. Часть воды находится в свободном состоянии, а часть - в связанном состоянии (входит в состав компонентов клетки). Сухое вещество составляет 30% массы клетки. В составе сухого вещества на долю белков приходится 52%, углеводов – 17%, липидов – 9%, РНК – 16%, ДНК – 3%, минеральные вещества – 3% (рисунок 1).
|
|
|
Состав сухого вещества |
|
||||
Вода |
Сухое |
Белки |
Углеводы Липиды |
РНК |
ДНК |
Минеральные |
||
52% |
17% |
9% |
16% |
3% |
вещества |
|||
70% |
вещество |
|||||||
3% |
||||||||
|
|
|
|
|
||||
|
30% |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1 – Химический состав микробной клетки. |
||||||||
Из числа химических элементов в составе микроорганизмов имеются (по отношению к сухому веществу): азот – 8 - 15%, углерод – 45 - 55%, кислород – 25 - 30%, водород – 6 – 8%, минеральные вещества – 2 - 15% (рисунок 2).
5
Химические элементы микробной клетки
Азот 8-15% |
Кислород 25-30% |
|
Углерод 45-55% |
|
|
|
|
|
|
|
Водород 6-8% |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Минеральные |
|
|
|
||||
|
|
вещества 2-15% |
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 2 – Химические элементы микробной клетки.
Азот, углерод, кислород и водород принято называть органогенами, так как
восновном из них состоят органические вещества.
Кминеральным веществам относятся макроэлементы (сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо, кремний, хлор) и микроэлементы (марганец, молибден, кобальт, цинк, медь, никель, ванадий, бор). Фосфор входит в состав нуклеиновых
кислот, липидов, фосфолипидов. Сера содержится в составе некоторых аминокислот (цистина, цистеина). Магний обеспечивает активность ряда ферментов, например, протеазы. Железо является необходимым элементом для осуществления процессов дыхания и энергетического обмена. Химические элементы образуют в микробных клетках различные органические вещества: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы, липиды, витамины и др.
Белки представлены простыми белками - протеинами и сложными белками
– протеидами. Простые белки состоят из аминокислот, а сложные белки, кроме протеина, содержат еще небелковую простетическую группу. Простетическая группа может быть представлена жироподобными веществами — липоидами (липопротеиды), нуклеиновыми кислотами (нуклеопротеиды).
Функции белков:
-структурная (определяют структуру клетки);
-каталитическая (часть белков являются ферментами);
-двигательная (белок флагеллин – белок жгутиков);
-транспортная (белки - переносчики);
-защитная (белки, входящие в состав клеточной стенки);
-резервная (белки, находящиеся в составе запасных веществ).
Углеводы (в основном, полисахариды) выполняют энергетическую роль в бактериальной клетке. Углеводы представлены многоатомными спиртами (сорбит, маннит, дульцит); полисахаридами (гликоген, декстрин, целлюлоза), моносахаридами (глюкоза и др.).
Липиды - истинные жиры, липоиды - жироподобные вещества. Одни бактерии содержат небольшое количество липидов (3-7%), другие бактерии содержат значительное количество липидов (до 40%). Бактериальные липиды состоят из свободных жирных кислот, нейтральных жиров, восков, фосфолипидов.