Введение в микробиологию. Основные этапы становления микробиологии. Значение работ Р. Коха и Л. Пастера

30. Микробиологические питательные  среды в лабораторной практике.  Краткие сведения о питательных  средах и их классификация. 

Питательная среда является сложной  трехфазной системой, содержащей жидкие, твердые и газообразные компоненты. Классификация: по составу: 1. Естественными называют среды, которые состоят из продуктов животного и растительного происхождения и имеют сложный неопределенный химический состав. Их основа – различные части растений, животные ткани, солод, дрожжи, навоз, почва, вода морей, озер, минеральных источников. Большинство таких сред используют в виде экстрактов или настоев. На естественных средах хорошо развиваются многие микроорганизмы, поскольку в них имеются все компоненты, необходимые для роста и развития. Однако среды с неопределенным составом малопригодны для изучения физиологических особенностей бактерий, поскольку не позволяют учесть потребление компонентов среды и выяснить какие вещества синтезируются микроорганизмами. 2. Синтетические питательные среды – это такие, в состав которых входят в точно указанных концентрациях только известные химически чистые соединения. Данные среды по составу часто бывают многокомпонентными и содержат сложный набор химических веществ. Синтетические среды широко используют для исследований, связанных с изучением обмена веществ микроорганизмов. 3. полусинтетические среды, относящиеся к средам с неопределенным составом. Полусинтетические среды широко используют в микробиологической практике для получения витаминов, антибиотиков, аминокислот и других продуктов жизнедеятельности микроорганизмов. 4. элективные, или избирательные, среды, предназначенные для определенных групп микроорганизмов. Зная физиологические особенности соответствующей группы микробов, можно подобрать такие условия культивирования (состав, кислотность среды, температура, аэрация и т.д.), при которых будут развиваться представители лишь данной группы. Элективные среды позволяют вести биологические процессы в лаборатории и на производстве без предварительной стерилизации среды. Эти смеси применяются главным образом для выделения микроорганизмов из мест их естественного обитания. По консистенции: 1. Жидкие среды представляют водные растворы питательных веществ в определенной концентрации. Они применяются для выращивания биомассы микроорганизмов глубинным методом.2. полужидких сред, применяемых для определения физиологических особенностей микроорганизмов. 3. Плотные питательные среды используют для учета количества бактерий, выделения чистой культуры и других целей. Такие среды готовят из жидких, добавляя 1,5-2,5% агар-агара или 10-15 % желатины. Агар-агар – это растительный коллоид, получаемый из некоторых морских водорослей. В его состав входят главным образом полисахариды. Желатина – кислый азотсодержащий продукт, получаемый при выварке костей и хрящей животных. Плотными средами могут служить также гелевые пластины. 4. Сыпучие среды обычно используют для хранения посевного материала, культур-продуцентов в микробиологической и медицинской промышленности. К ним относятся, например, разваренное пшено, отруби, кварцевый песок, пропитанные питательным раствором. 5. Сухие питательные среды представляют собой порошки или гранулы с влажностью, не превышающей 10% и легко растворимые в воде. Они выпускаются по соответствующим технологиям на производствах в различных масштабах, удобны для хранения, транспортировки и приготовления готовых к употреблению сред.

Метод чистой культуры – метод  выделения чистых культур на плотных  питательных средах –Роберт Кох.

Классификация:

1. По назначению (среды консервирования, обогащения, культивирования, элективные среды, дифференциально-диагностические)
2. По загрязнённости материала:

Простые среды

Специальные сред

3)По составу

-натуральные препараты животного  и растительного происхождения. Для наполнения клеточной биомассы.

-синтетические. В состав их  входит определенные хим.в-ва  строгой концентрации.

- полусинтетические.  Среды содержащие  известные и не известные вещества(пример-мясной  бульон)

4)По консистенции:

-жидкие- водные растворы пит.веществ.

-плотные-нужны для учёта кол-ва  микроорганизмов, выведения чистой  культуры.

-полужидкая- нужна для исследования  функциональных особенностей микроорганизмов.

31. Используемые основы  и общие принципы приготовления  питательных сред.

Основу питательных сред для  культивирования микроорганизмов  составляют источники углерода. Кроме  углерода клетки микроорганизмов в  процессе роста испытывают потребность  в азоте, фосфоре, макро- и микроэлементах. Все вещества этого рода находятся  в питательных средах в виде солей, исключение составляют среды, где азот и фосфор могут усваиваться растущими  культурами из органических источников, например автолизатов или гидролизатов микробного или животного происхождения. Питательные среды должны содержать различные компоненты в строго определенной концентрации. Соотношение отдельных компонентов оптимально в том случае, если оно совпадает с относительным их содержанием в бактериальной клетке. Если одно и то же соединение одновременно служит источником углерода и энергии, его содержание в субстрате должно покрывать и энергетические затраты, и потребности процессов биосинтеза. Приготовление и хранение питательных сред. Растворы макро- и микроэлементов готовят более концентрированными ( макросоли- в 10-20 раз, микросоли- в 100-1000 раз и витамины – в 1000 раз). Маточные растворы хранят в холодильнике, причем витамины – при отрицательной температуре. Регуляторы роста также используют в виде маточных растворов. Приготовленные среды желательно хранить в холодильнике в темноте при температуре 5 0 С. На свету может происходить потеря активности некоторых фитогормонов ( ИУК, кинетин).

32. Стимуляторы и ингибиторы  роста микроорганизмов. Механизм  действия.

Факторы, ускоряющие рост называют стимуляторами. Стимулирующее влияние может  оказывать ПАВ. В этом случае ПАВы улучшают проницаемость клеточных  мембран и увеличивает транспорт  кислорода к субстрату. В начале культивирования накапливаются  стимулирующие метаболиты. А к  нему наоборот накапливаются ингибирующие соединения. Ингибиторы делятся на: 1) Специфические: синтезирующие биомолекулы, которые оказывают отриц. влияние  на рост культур; 2) неспецифические: обусловлены  некоторыми изменениями питательной  среды, pH.

33. Методы и режимы  стерилизации питательных сред  и их компонентов.

Режимы: 1)Прокаливание (бактериологические петли, иглы, шпатели и т.д); 2)сухим жаром(для обработки посуды и сухих материалов, например, мела, крахмала. Нагревание проводят в течение 2 часов при 170 ºС в сухожаровых или электросушильных шкафах); 3) Текучим паром(100 С); 4) Пастеризация (представляет собой неполную, или частичную, стерилизацию, что означает нагревание при 65-80ºС в течение 30 минут с последующим быстрым охлаждением до 10-11ºС).

Методы стерилизации: 1) Термический: а) острым паром (Пропускание струи пара в агрегат со средой); б) глухим паром (Пар изолирован от стерилизуемых сред металлическими стенами); в) паром генерируемым в сосуде (Используются электронагреватели, которые вводят в стерилизуемый объект); г) в автоклаве (Паром под давлением); 2) Химический (с применением дезинфицирующих агентов); 3) Фильтрационный (пропускание газов или жидкостей через мелкопористые или волокнистые фильтры, задерживающие микроорганизмы); 4) Радиационный (обработка УФ- и ионизирующими излучениями).

34. Физико-химические и  биологические показатели качества  питательных сред.

Пробирки наполняются сахарозой(?) и … ,помещаются в сухожарые шкафы. Присоединение среды подчиняется(?) обязательному контролю по следующем  показателям: 1) прозрачность, уве..ность, влажность, зольность, содержание белка, содержание пептидов, аминокислотный состав, содержание общего азота(?) в  мг, %; содержание аминного азота NH2,мг,%; степень расщепления белка, выраженное отношением аминного азота к общему, содержание пептонов, кларидов(?), окислительно-восстановительный потенциал (мВ); pH; буферная емкость; витаминный состав. Липиды, ионы отр. и пол., Ме, определение углеводов. На конечном этапе проводят контроль по биологическим показателям: 1) чувствительность среды определяют путем посева минимального количества пленок 10кл. 2) показатель прорастания (100 – 1000 кл. высевают); 3)  скорость роста; 4) урожайность культуры.

35. Метаболизм микроорганизмов

Это совокупность протекающих в  клетке биохимических процессов, обеспечивающихся за счет питания и дыхания. Метаболизмы  включают 2 процесса: 1) катаболизм (диссимиляция); 2) анаболизм (ассимиляция). При катаболизме  происходит расщепление и превращение  сложных органических веществ в  более простые. сопровождающиеся высвобождения  большого количества энергии. процесс  К сопровождаются синтезом АТФ( АДФ + неорг. фосфор ). При анаболизме происходит синтез основных частей клетки. Сопровождается затрачиванием энергии (гидролиз АТФ) АТФà АДФ. Реакции полимеризации и конденсации играют роль в образовании сложных молекул из простых. Все процессы, протекающие в клетках, обеспечиваются за счет ферментов (синтез и распад).

36. Ферменты бактерий, общая  характеристика, классификация, строение  и роль в обмене веществ  бактерий.

Ферменты – обычно белковые молекулы или молекулы РНК, или их комплексы, ускоряющие хим. реакции в живых  системах. Реагенты в реакции, катализируемой ферментами, называются субстратами, а  получающиеся в-ва – продуктами.

Классификация:

1)  оксидоредуктазы – катализируют  окисление или восстановление. Пример: каталаза разлагает образующиеся  в процессе биохимического окисления  перекись водорода на воду  и молекулярный кислород 2Н202à2Н2О+О2, а также окисляет в присутствии Н2О2 низкомолекулярные спирты и нитриты. Участвует в тканевом дыхании.

2) трансферазы – катализируют  перенос химических групп с  одной молекулы субстрата на  другую. Киназы переносят фосфорную  группу с молекулы АТФ. 

3) гидролазы -  катализирует гидролиз  хим. связей. Эстеразы, пепсины, амилаза,  липопротеиновые липазы. Пепсин  – вырабатывается главными клетками  слизистой оболочки желудка, осуществляет  расщепление белков пищи до  пептидов.

4) лиазы - катализируют разрыв  хим. связей без гидролиза с  образованием двойной связи в  одном из продуктов. 

5) изомеразы – ферменты, катализирующие  структурное превращение изомеров. А -->В, где В – является  изомером А. 

Экзоферменты – выделяющиеся в  окружающую среду и играющие роль в расщепление в-в. выполняют защитную функцию.

Эндоферменты – ферменты, действующие  в пределах клетки в которой образовались. Кон..вные ф-ты – синтезируются постоянно. Инду… ф-ты – адаптивные, вырабатывающиеся только при наличии соответствующего субстрата . Играют важную роль, позволяет(?) бактериям приспосабливаться.

37. Пути окисления амфиболитов  на примере глюкозы.

Существуют промежуточные реакции - р-ии амфиболизма. Продукты амфиболиты. Они используются в L-x процессах. Поступающие в клетку питательные в-ва, распадаются на небольшие ферменты, а затем они превращаются в органические кислоты и фосфорные эфиры. Эти эфиры являются основой для создания строительных белков (фосфолирированные сахара и т.д). Из этих метобилинов строятся макромолекулы (из аминокислот – белки; из нуклеотидов – нуклеиновые кислоты). Обычно, центральным амфиболитом считается глюкоза, окисление которой осуществляется по 3-м путям:

1) гликолиз;

2) пентозофосфатный;

3) кетодезоксифосфоглюконатный КДФГ.

Это приводит к образованию 1 молекулы АТФ и 1 молекулы НАДФ; пировиноградной  к-ты. Глюкоза, после ряда этапов расщепляется. Продукты расщепления превращаются в  пировиноградную к-ту 2СН3-(СО)-СООН. Пируват в процессе декарбоксилирования  образуют С2 – соединения и они  в дальнейшем присоединяют акцепторную  молекулу щавелевой кислоты. Конечный продукт окислении – СО2. Глюкоза  →..→пируват→(под стрелочкой –  СО2)С2 – соединение (АцКоА) активированная уксусная кислота + оксалоцетат →(над  стрелочкой ЦТК) СО2

38. Дыхание микроорганизмов.  Окисление субстратов и дегидрирование.

Процессы жизнедеятельности клетки связанны с затраченной энергии, которая должна восстанавливаться. Возобновление энергии осуществляется за счет экзотермических реакций  окисления органических и неорганических в-тв . Эти процессы энергитического  обмена (катаболизма) обусловлены дыханием. При этом потребляются те же соединения, которые идут на построение клетки (спирты, сахара, орг. кислоты). Окисление  в-в может происходить разными  путями :

1)прямой – к в-ву присоединяется  О2. В этом случаи при помощи  оксидаз происходит  непосредственное  окисление кислородом . Окисление  молекулярного Н2 окисью углерода  Со или серы S. Такое окисление у большинства сапрофитов, т.е. у непатогенных организмов.

2) не прямой путь окисления,  который заключается отнятием  от субстрата 2-х атомов Н  – дегидрирование. В этом случаи  Н переноситься на другое в-во, которое восстанавливается. Процесс  переноса Н сопровождается выделением  энергии. В процессе дегидрирования  принимают участие белки –дегидрогеназы. Н перемещается на один из  двух Ко-ферментов – НАД и  НАДФ. Эти Ко-ферменты легко отделяются  от дегидрогеназы и переносят  Н на другой акцептор.