Механизм аноксигенного фотосинтеза пурпурных и зеленых бактерий.

Тип транспорта электронов:

Замкнутая (циклическая цепь) - пурпурные, зеленые бактерии, энергетический выход –АТФ.

Разомкнутая (нециклическая цепь) - у зеленых бактерий, э.в. – АТФ, NADH.

у пурпурных бактерий первичный акцептор электронов – хинон+Feу зеленых бактреий первичный акцептор электронов – Fе-S-белок.

Электронные дырки заполняются электронами, полученными от цитохрома, который получил их от экзогенного субстрата.

Экзогенный донор электронов (органический, неорганический) представляет собой восстановленные соединения серы – S, H₂S, SO₄, тиосульфат, тетратионат, тиогликолят и молекулярный кислород.

 

Аэробное дыхание с использованием неорганических веществ в качестве источников энергии (дыхательная литотрофия).

Хемолитотрофия - способ существования, обнаруженный только у прокариот, при котором источникомэнергии служат реакции окисления неорганических соединений. Минеральные в-ва – H2, NH4⁺, NO2^-, Fe³⁺, H2S, S, SO₃^2-, S₂O₃, CO. нитрифицирующие бактерии окисляют восстановленные неорганические соединения азота Nitrobacteriaceae;

бактерии, окисляющие серу, используют H2S, молекулярную серу (S0) или ее окислы. Bacillus, Pseudomonas и др. В эту группу входят и хемолитотрофные бактерии такие как тионовые бактерии (4 рода: Thiobacillus, Thiomicrospira, Thiodendron и Sulfolobus) и бесцветные серобактерии (роды Achromatium, Thiovulum, Тhiospira, Thiobacterium, Thiothrix, Beggiatoa);

железобактерии окисляют восстановленное железо или марганец (Thiobacillus ferrоoxidans);

водородные бактерии используют в качестве источника энергии молекулярный водород (род: грам-: Alcaligenes, Pseudomonas, Rhizobium; грам+: Nocardia, Mycobacterium, Bacillus);

у карбоксидобактерий единственный источник углерода и энергии – СО2 (Pseudomonas, Achromobacter, Comamonas).

 

Аэробное дыхание, с использованием высокомолекулярных органических веществ в качестве источников энергии (дыхательная хемоорганотрофия).

Если источником энергии служит органическое вещество, то такой вариант хемотрофии называется хемоорганотрофией.

Окисляемый субстрат в дыхании бактерий:

Орг. Вещества. (Хемоорганотрофы):

1.моносахариды

– полное окисление C2H12O6+6O2->6CO2+6H2O+E

- неполное ок-е 2C2H12O6+3O2->2C6H8O7+4H2O+E

2. Органические к-ты, спирты, аминокислоты, непригодные для др. организмов углеводороды:

CH4+2O2->CO2+2H2O+E

Это тип питания, характерный для микроорганизмов, получающих необходимую энергию и углерод из органических соединений. Это самая разнообразная и весьма многочисленная группа микроорганизмов. Они широко распространены в природе и играют огромную роль в разложении органических веществ. В качестве источников углерода хемоорганотрофы используют готовые органические соединения самой различной химической структуры. Наиболее подходящими являются соединения, содержащие альдегидные и кетонные группы, а также насыщенные связи.

В глобальном масштабе хемоорганотрофия представляет собой консументный процесс, при котором используются неогенные, и ископаемые продукты фототрофной иили емолитотрофной ассимиляции неорганического углерода.

 

Бактериальная культура. Накопительные культуры и принцип элективности. Чистые культуры, методы их получения и значение. Смешанные культуры. Культивирование аэробных и анаэробных прокариот. Принципы составления сред для культивирования микроорганизмов. Основные типы питательных сред. Стерилизация и хранение сред.

Бактериальная культура - искусственно выращенные бактерий на питательных средах. Элективной (накопительной) культурой называется культура, в которой из большого числа форм,имеющихся в посевном материале, растѐт преимущественно один вид. Принцип элективности заключается в подборе строгоизбирательных условий — питательной среды и других факторов — для выделения и культивирования определенных видов микроорганизмов с учетом их природных физиологических особенностей.

Чистая культура - совокупность микроорганизмов одного вида, имеющих одинаковые морфологические и биохимические свойства и одинаковые свойства их культур.

Для получения чистых культур дрожжей, микроскопических грибов и микроорганизмов используются:

капельный метод Линднера (англ. Lindner's hanging drop);

микроманипуляторный метод;

выращивание из единственной колонии на агаре или желатине;

методвлажной камеры Ганзена. Чистые культуры используются при: изучении систематики и изменчивости микроорганизмов; диагностике для идентификации возбудителей порчи пищевых продуктов; диагностике инфекционных болезней; в микробиологической промышленности в качестве исходного материала для получения ферментов, вакцин, антибиотиков, витаминов, стероидных гормонов и других продуктов; в пищевой промышленности: в виноделии, пивоварении, производстве молочнокислых продуктов и хлеба.

Смешанная культура – культура клеток, первично выделенная из природных источников (воды, воздух, почва), состоит из нескольких видов микроорганизмов.

Культивирование аэробных микроорганизмов проводят следующим образом:на поверхности плотных сред или в тонком слое жидких сред, когда микроорганизмы получают кислород непосредственно из воздуха; в жидких средах (глубинное культивирование). В этом случае микроорганизмы используют растворенный в среде кислород. В связи с низкой растворимостью кислорода, для обеспечения роста аэробных бактерий в толще среды, требуется постоянное аэрирование.

Культивирование анаэробных микроорганизмов более сложно, чем выращивание аэробов, так как здесь должен быть сведен до минимума контакт микроорганизмов с молекулярным кислородом. Для создания анаэробных условий используют различные приемы. Их подразделяют на физические, химические и биологические. Все они основаны на том, что микроорганизмы культивируют в каком-то замкнутом пространстве. К физическим методам создания анаэробных условий относится культивирование в микроанаэростате - вакуумном аппарате для выращивания микроорганизмов, в котором воздух замещен газовой смесью. Наиболее часто используемая смесь имеет следующий состав: азот с 5% СО2 и 10% Н2.

К химическим методам относится:

- Использование химических веществ, поглощающих молекулярный кислород - в качестве поглотителей молекулярного кислорода в лабораторной практике используют щелочной раствор пирогаллола, дитионит натрия (Na2S2O4), металлическое железо, хлорид одновалентной меди и некоторые другие реактивы.

Использование восстанавливающих агентов, которые добавляют в большинство сред для снижения окислительно-восстановительного потенциала среды: тиогликолат натрия, цистеин, аскорбиновая кислота.

Как пример биологического способа создания анаэробных условий - выращивание совместно с аэробными или факультативно-анаэробными бактериями.Например, питательную среду в чашке Петри разделяют желобком на две половины, на одну половину засевают какой-либо аэробный микроорганизм, на другой - анаэроб. Края чашки заливают парафином. Рост анаэробного микроорганизма начнется только после полного использования кислорода аэробом.

 

Для культивирования анаэробных бактерий используют и другие методы, ограничивающие доступ воздуха

к растущей культуре:

- выращивание в высоком слое среды;

- выращивание в толще плотной среды;

- культивирование в вязких средах, в которых диффузия молекулярного кислорода в жидкость уменьшается с увеличением ее плотности;

- заливка среды с посевом высоким слоем стерильного вазелинового масла или парафина.

В лабораторных условиях микроорганизмы культивируют на питательных средах, поэтому питательная среда должна содержать все вещества, необходимые для их роста. Предложены сотни различных сред для культивирования микроорганизмов, состав которых определяется потребностями микроорганизмов в соединениях, необходимых для биосинтеза и получения энергии. Конструктивные и энергетические процессы у микроорганизмов крайне разнообразны, поэтому столь же разнообразны их потребности в питательных веществах. Из этого следует, что универсальных сред, одинаково пригодных для роста всех без исключения микроорганизмов, не существует. Основными компонентами любой питательной среды для культивирования микроорганизмов являются соединения углерода и азота. И именно эти соединения определяют специфичность подавляющего большинства питательных сред. Наиболее требовательные микроорганизмы культивируют на питательных средах, содержащих белки или продукты их неполного расщепления — пептоны, представляющие собой смесь поли-и олигопептидов, аминокислот, органических азотных оснований, солей и микроэлементов. Многие микроорганизмы требуют наличия в среде так называемых факторов роста, к которым относятся витамины, пурины, пи-римидины и аминокислоты. Кроме источников углерода, азота и факторов роста микроорганизмам для построения веществ клетки необходимы сера, фосфор и ряд других элементов. Все они должны содержаться в питательной среде в доступной для микроорганизмов форме. Питательные среды для культивирования микроорганизмов кроме соединений, необходимых для процессов биосинтеза, должны включать и энергетический материал.