Метаболизм микроорганизмов. Механизмы поступления веществ. Классификация и состав питательных сред.

Метаболизм микроорганизмов.

Для роста и размножения микроорганизмы нуждаются в веществах, используемых для построения структурных компонентов клетки и получения энергии. Метаболизм (т.е. обмен веществ и энергии) имеет две составляющих- анаболизм и катаболизм. Анаболизм- синтез компонентов клетки (конструктивный обмен). Катаболизм- энергетический обмен, связан с окислительно- восстановительными реакциями, расщеплением глюкозы и других органических соединений, синтезом АТФ. Питательные вещества могут поступать в клетку в растворимом виде (это характерно для прокариот)- осмотрофы, или в виде отдельных частиц- фаготрофы.

Основным регулятором поступления веществ в бактериальную клетку является цитоплазматическая мембрана.

Существует четыре основных механизма поступления веществ:

-пассивная диффузия- по градиенту концентрации, энергонезатратная, не имеющая субстратной специфичности;

- облегченная диффузия- по градиенту концентрации, субстратспецифичная, энергонезатратная, осуществляется при участии специализированных белков пермеаз;

- активный транспорт- против градиента концентрации, субстратспецифичен (специальные связывающие белки в комплексе с пермеазами), энергозатратный (за счет АТФ), вещества поступают в клетку в химически неизмененном виде;

- транслокация (перенос групп)- против градиента концентрации, с помощью фосфотрансферазной системы, энергозатратна, вещества (преимущественно сахара) поступают в клетку в форфорилированном виде.4

Основные химические элементы- органогены, необходимые для синтеза органичеких соединений- углерод, азот, водород, кислород.

В зависимости от источника потребляемого углерода микробы подразделяют на аутотрофы (используют CO2) и гетеротрофы (используют готовые органические соединения). В зависимости от источника энергии микроорганизмы делят на фототрофы (энергию получают за счет фотосинтеза- например, цианобактерии) и хемотрофы (энергия добывается за счет химических, окислительно- восстановительных реакций). Если при этом донорами электронов являются неорганические соединения, то это литотрофы, если органические- органотрофы. Если бактериальная клетка в состоянии синтезировать все необходимые для жизнедеятельности вещества, то это прототрофы. Если бактерии нуждаются в дополнительных веществах (факторах роста), то это ауксотрофы.

Основными факторами роста для труднокультивируемых бактерий являются пуриновые и пиримидиновые основания, витамины, некоторые (обычно незаменимые) аминокислоты, кровяные факторы (гемин) и др.

КЛСФ ПИТАТЕЛЬНЫХ СРЕД:

По консистенции:

Жидкие (МПБ, желчный и сахарный бульоны, пептонная вода …)

Полужидкие (полужидкий агар…)

Плотные (МПА, свёрнутая сыворотка крови …)

Сухие (Левина, Плоскирева…)

По происхождению:

Искусственные: а) животные (МПА, МПБ, МПЖ)

б) растительные (настои сена, отвары злаков, дрожжей, фруктов…)

Естественные: а) животные (кровь, сыворотка, жёлчь)

б) растительные (кусочки овощей или фруктов)

По составу:

Простые (МПА, МПБ)

Сложные (кровяные, сахарные, сывороточные питательные среды…)

По назначению:

· Среды консервирования (для первичного посева и транспортировки) – предупреждают отмирание патогенов и подавляют рост сапрофитов: гипертонический р-р, глицериновая смесь… Среды обогащения – для накопления опред группы бактерий за счёт создания условий, оптимальных для одних и неблаг для др видов: селенитовая среда, пептонная щелочная вода, солевой и жёлчный бульоны…)

· Элективные, селективные среды – для отдельных видов, готовятся с учётом биохимических и энергетических потребностей мкÒ. Выделяют кровяные и сывороточные (Борде–Жангу), яичные (Левенштайна–Йенсена, ЖСА…) и др. среды (ЖСА, УКА, Эндо, Плоскирева…).

· Дифференциально-диагностические среды– для изучения и идентификации отдельных групп, видов, типов б!! В основе различные в-ва, при расщеплении к/х происходит сдвиг рН в кислую (углеводы, спирты, липиды) или щелочную (белки, мочевина…) сторону. В них часто вносят индикаторы → визуально оценить изменение рН. Напр, сдвиг в КИСЛУЮ сторону вызывает покраснениеиндикатора Андреде (в основе фуксин) или пожелтение при использованиибромтимолового синего, а при сдвиге в ЩЕЛОЧНУЮ сторону они не меняют окраски.

Для выделения чистых культур применяют оптимальные питательные среды с фиксированным рН. Большинство б! способны расти на разл пит средах, за исключением хламидий и риккетсий, к/е не растут вне ##.

Дифференциально-диагностические среды используются для изучения и идентификации отдельных групп, видов, типов б!!.

В их основе различные органические и неорг в-ва, при их расщеплении происходит сдвиг рН в кислую (углеводы, спирты, липиды) или щелочную (белки, мочевина…) сторону.

В эти среды часто вносят разл индикаторы, позволяющих визуально оценить изменение рН.

Напр, сдвиг в КИСЛУЮ сторону вызывает покраснение индикатора Андреде (в основе фуксин) или пожелтение при использовании бромтимолового синего, а при сдвиге в ЩЕЛОЧНУЮ сторону они не меняют окраски.

Дифф.-диагн. среды Эндо, Левина, Плоскирева прм для диагностики кишечных заболеваний (шигеллёзов, сальмонеллёзов). Готовятся они в чашках Петри, в основе МПА + лактоза (ферментируется только E.coli, но не патогенными мкÒ) + индикатор.

ЭНДО. Индикатор по типу индикатора Андреде, лучше держать в тёмном месте. Растущая колония E.coli вырабатывает конечные продукты → окраска красная, часто с металлическим блеском; Shigella и Salmonella → бесцветные колонии.

ЛЕВИНА. Индикатор - эозин-метилениовая синь, при рН ³ 7 имеет цвет эозина (розовый), в кислой среде – восстанавливается метиленовый синий (цвет тёмно-синий). Колнии E.coli → окраска тёмно-синяя, Shigella и Salmonella → бесцветные колонии (под цвет среды).

ПЛОСКИРЕВА. Индикатор – нейтральный красный; рН=7 бесцветный (патогенный б!), рН<7 розово-красный (E.coli). И ещё присутствуют 2 добавки: бриллиантовый зелёный и соли жёлчных кислот. На т/й среде угнетается рост воздушной мкФ, к тому же на ней не растут многие (но не все) штаммы E.coli.

РЕССЕЛЯ. Эта среда комбинированная, готовится в пробирке, половина –скошенная часть, другая – столбик. В среду входят МПА (среда полужидкая), лактоза (1%), глюкоза (0,1%), индикаторы (розоловая к-та и водно-голубой).

При рН=7 среда окрашивается в розовый цвет (за счёт розоловой к-ты), рН<7 – в синий. Иногда добавляютбром-тимоловый синий, рН=7 – сине-зеленовытый, рН<7 – бесцветный. Рассев производят по поверхности скошенной части и уколом в глубину столбика. E.coli → среда обсцвечивается и появляются пузыри газа, Shigella и Salmonella → цв изм-ся только в столбике, а скошенная часть останется без изменений, т.к. наилучшие условия для ферментации глюкозы – анаэробные, наиболее активно она будет распадаться в столбике, образуя кисл продукты, газа не будет. У Salmonella paratyphi → то же плюс газ.

Также с дифф-диагн. целью используют другие ферментативные свойства. Напр, «пёстрый» (цветной)

РЯД ГИССА – пептонная вода и различные углеводы + индикатор (Андреде = кислый фуксин + щёлочь) и стеклянный поплавок для улавливания газа.

Из углеводов наиболее часто применяют

· моносахариды (глюкоза, ксилоза, арабиноза, фруктоза, манноза, галактоза),

· дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза),

· полисахариды (крахмал, гликоген, инулин, декстрин) и

· гликозиды.

Среды засевают, и если мк имеет соответствующий фермент, то образуются кислоты, они восстанавливают фуксин и среда приобретает красный цвет. Если при окислении углеводов выделяется СО₂, то он скапливается в поплавке.

Белки расщепляются протеолитическими ферментами до АК, а они в свою очередь распадаются до простых соед-й (СО₂, NН₃ и др). На практике для определения этих ферментов опред-ют индол (+щавелевая кислота → краснеет) и сероводород (H₂S) (+ уксусно-кислый Pb → чернеет).

Также определяют наличие плазмокоагулазы (по свёртыванию плазмы крови), гиалуронидазы (по р-рению сгустка гиалуроновой кислоты в пробирке в жидкой среде), лецитиназы (лецитин входит в состав # стенок, при добавлении в среду и его разрушении – ЖСА – скапливаются продукты обмена Þ помутнение; этот фермент есть у Staphylococcus aureus, а у St. epidermidis – нет).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: