Зміст теми.

Живлення мікроорганізмів. Для росту і розмноження мікробів необхідне надходження в клітину поживних речовин. Тип живлен­ня мікробів голофітний, тобто поживні речовини надходять у клі­тину через оболонку шляхом дифузії в молекулярній формі. Процес проникнення поживних речовин у мікробну клітину контролюється цитоплазматичною мембраною завдяки її вибірковій напівпроникності. Складні речовини (білки, полісахариди) спочатку розщеплю­ються до низькомолекулярних під впливом ферментів, які виділя­ють мікроби, і стають доступними для споживання.

Основні елементи, що необхідні для синтезу органічних сполук, — це карбон (вуглець), гідроген (водень), оксиген (кисень) і нітро­ген (азот). Потребу в кисні і водні мікроби задовольняють за рахунок води. Типи живлення визначають за характером засвоєння вуглецю й азоту. Залежно від цього мікроби поділяють на дві групи: автотрофи і гетеротрофи.

Автотрофи — мікроорганізми, які самі перетворюють неорганічні сполуки на органічні, а діоксид вуглецю для них є єдиним джерелом вуглецю. До них належать мікроорганізми, що населяють ґрунт, водойми.

Гетеротрофи — мікроорганізми, які не здатні використовувати діоксид вуглецю як єдине джерело вуглецю. Для їх розвитку потрібні готові органічні сполуки. Гетеротрофи, в свою чергу, також поділяють на дві групи: сапрофіти, які жив­ляться відмерлими організмами, і паразити — живляться за рахунок живих рослинних і тваринних організмів. Сапрофіти виконують велику роль в очищенні довкілля від залишків рослин, трупів тварин, а паразити спричинюють ін­фекційні хвороби.

Тип живлення мікроорганізмів враховують під час виготовлення поживних середовищ для культивування їх у лабораторних умовах.

Для життєдіяльності мікробів потрібна енер­гія, яку вони акумулюють у молекулах АТФ. Залежно від джерела енергії мікроби поділяють на дві групи: фототрофи і хемотрофи.

Фототрофи (від грец. світло і живлення) ви­користовують енергію сонячного світла; хемотрофи — енергію, що виділяється під час окисно-відновних реакцій.

Дихання мікробів. За відношенням до вільного кисню мікроби поділяють на 4 групи:

1. облігатні (від лат. обов'язковий) аероби (від грец. повітря) розвиваються за наявності вільного кисню (мікобактерії туберкульозу, бордетели, бруцели); вони витримують концентрацію кисню таку (21 %) або більш високу, ніж в атмосферному повітрі, і мають чисто дихальний тип метаболізму;

2. мікроаерофіли (від грец. малий, повітря, люблю) потребують зменшеної кількості кисню порівняно з його вмістом в атмосферному повітрі (актиноміцети, лептоспіри);

3. факультативні (від лат. можливий, необов'язковий) аероби розвиваються як за наявності кисню, концентрація якого дорівнює його концентрації в атмосферно­му повітрі, так і за його відсутності (ешерихії, сальмонели);

4. облігатні анаероби (від грец. частка заперечення) розвиваються тільки за відсутності кисню (клостридії, бактероїди). Для них характерний бродильний тип метаболізму. Кисень на анаероби діє згубно. Для лікування хвороб, які спричинюють облігатні анаероби, використовують барокамери, в які подають кисень під тиском 1—3 атм.

Ферменти мікроорганізмів. Роль каталізатора в процесах метаболізму виконують ферменти (від грец. закваска). Для нормальної життєдіяльності клітини потрібно від 1000 до 4000 ферментів. Функціональна активність ферментів і швидкість ферментативних реакцій залежать від умов, в яких перебуває мікроорганізм. Особливе значення має рН середовища і температура. Для більшості патогенних мікроорганізмів оптимальними є рН 7,2—7,4 і температура 37 °С. Це враховується під час культивування мікроорганізмів у лабораторії. Біосинтез ферментів будь-якого мікроорганізму кодується його геномом і є досить постійною ознакою. Тому виявлення ферментів використовують для ідентифікації (біохімічні ознаки) мікробів. Крім того, вивчення ферментів необхідне для розуміння патогенезу інфекційних хвороб.

У мікроорганізмів виявлені всі 6 класів ферментів:

1. оксидоредуктази — ферменти бродіння, які каталізують окисно-відновні реакції (оксидаза, каталаза та ін.);

2. трансферази — каталізують реакції переносу груп атомів від одних молекул органічних сполук до інших; завдяки цим фер­ментам у живих клітинах відбуваються процеси алкілування (перенос радикалів), біосинтез білків, нуклеїнових кислот (РНК- і ДНК-полімерази);

3. гідролази — каталізують реакції гідролізу молекул (протеази каталізують реакції гідролізу білків до пептонів і амінокис­лот, карбогідрази — гідроліз полісахаридів; деякі гідролази спричиняють патогенну дію на макроорганізм: стрептокіназа каталізує реакцію гідролізу фібрину, дезоксирибонуклеаза — гідроліз ДНК);

4. ліази — каталізують реакції негідролітичного відщеплення хімічної групи атомів (С02, Н20, —NN2) від молекули з утворенням подвійного зв'язку або приєднання групи атомів до подвійного зв'язку (дезамінази, декарбоксилази);

5. ізомерази — каталізують внутрішньомолекулярне перетворення, в тому числі взаємне перетворення ізомерів органічних сполук у живій клітині;

6. лігази, або синтетази — каталізують сполучення різних моле­кул за рахунок енергії АТФ (зшивання нуклеотидів у молекулу ДНК тощо).

Залежно від особливостей генетичного контролю розрізняють екзоферменти і ендоферменти.

Екзоферменти (від грец. зовні, поза) виділяються з мікробної клітини через оболонку в навколишнє середовище, в тому числі і в організм людини. Ці ферменти зумовлюють біохімічну активність мікроорганізмів.

Ендоферменти (від грец. внутрішній) локалізуються в цитоплазмі, цитоплазматичній мембрані та периплазматичному просторі. Вони вивільняються з мікробної клітини і потрапляють у навколишнє середовище, в тому числі і в організм людини, у разі руйнування мікробної клітини.

Екзо- і ендоферменти поділяють на конститутивні (конструктивні) та адаптивні (індуктивні). Конститутивні (від лат. постійний) ферменти постійно синтезуються в клітині, адаптивні (від пізньолат. пристосування) — за наявності відповідного субстрату. Останні забезпечують пристосування мікроорганізмів. Так, пеніциліназа синтезується за наявності пеніциліну і забезпечує стійкість мікробів до даного антибіотика.

Під час ідентифікації мікроорганізмів найчастіше визначають такі ферменти:

— протеолітичні — розщеплюють пептон до індолу, сірководню та аміаку, розріджують желатин, розщеплюють казеїн;

— сахаролітичні — розщеплюють вуглеводи до кислоти або до кислоти і газу;

— уреазу — розщеплює сечовину до аміаку і вуглекислого газу;

— лецитиназу — руйнує лецитин (ліпід, що входить до складу клітинних мембран макроорганізму) оболонки клітин;

— плазмокоагулазу — спричинює згортання плазми крові;

— декарбоксилазу — відщеплює карбоксильну групу від моле­кул амінокислот і перетворює їх на органічні аміни, які ток­сичні для макроорганізму;

— дезаміназу — відщеплює аміногрупу від молекули амінокис­лоти;

— а також токсин гемолізин, який руйнує еритроцити крові.

Залежно від дії на макроорганізм розрізняють ферменти агресії та захисту мікроорганізмів, вони є фактором патогенності.

Одні з них безпосередньо руйнують слиз, клітини, волокна, тка­нини і тим самим сприяють інвазії мікроорганізмів (гіалуронідаза, нейрамінідаза) або пригнічують захисні реакції макроорганізму (плазмокоагулаза захищає мікробну клітину від фагоцитозу і антитіл, протеази руйнують антитіла). Інші зумовлюють утво­рення продуктів розпаду, які токсично діють на макроорганізм. Так, у разі дії мікробної уреази утворюються токсичні продукти, зокрема аміак, який спричинює запалення тканин. Біохімічна активність у різних мікробів різна, що враховується під час ідентифікації культури.

Ріст і розмноження мікроорганізмів.

Ріст — це збільшення розмірів і формування структур мікробної клітини.

Розмноження — це збільшення кількості клітин в популяції (від лат. населення).

Популяція — це сукупність особин одного виду, які трива­лий час займають певний простір і відтворюють себе протягом бага­тьох поколінь.

Механізм розмноження бактерій полягає в тому, що ДНК нуклеоїду деспіралізується, її нитки розходяться і на кожній одразу ж починає синтезуватись її копія за законом комплементарності (реплікація ДНК). Так відбувається поділ генетичного матеріалу материнської клітини між двома дочірніми. За рахунок цитоплаз­матичної мембрани утворюється перегородка і синтезуються інші структури оболонки — формуються дві дочірні клітини.

Мікроорганізми характеризуються великою швидкістю розмноження. У більшості видів бактерій клітина поділяється кожні 20—30 хв, що визначає їх патогенність. Але на швидкість розмноження мікробів впливають різні фактори середовища: температура, рН, аерація, наявність поживних речовин тощо. Це враховують під час культивування мікроорганізмів.

Після внесення мікробів у поживне середовище відбувається ріст культури за певними законами. Термін росту культури насамперед залежить від виду мікроорганізмів. Так, культура кишкової палич­ки виростає за 18—20 год, патогенних грибів (залежно від виду) — за 5—10 діб, туберкульозної палички за 3—5 тижнів і більше.

Під час культивування в рідкому поживному середовищі спосте­рігають поступову зміну фаз розвитку культури, які умовно можна розділити на чотири основні:

1) початкова — мікроорганізми адаптуються до поживного середовища, не розмножуються. Тривалість кожної фази у різних видів мікробів різна і залежить від часу генерації (терміну, протягом якого відбувається поділ клітини). Для більшості бактерій тривалість фази становить 1 — 2 год;

2) фаза логарифмічного росту — експоненціальна (від лат. — той, що показує, відображає) — мікроорганізми енергійно ростуть і розмножуються, споживають із середовища поживні речовини і починають накопичувати продукти обміну (5—8 год). У цій фазі мікроби найбільш біологічно і біохімічно активні, тому в цей час слід вивчати властивості культури;

3) фаза стаціонарного росту — кількість живих клітин у куль­турі залишається постійною, тобто настає рівновага між жи­вими і відмерлими клітинами. У середовищі кількість пожив­них речовин зменшується, кількість токсичних продуктів обміну зростає. Умови для розвитку культури мікробів погір­шуються. Тривалість фази для більшості бактерій становить 6—7 год;

4) фаза відмирання — кількість живих клітин у культурі значно зменшується. Виснаження поживного середовища і накопичення токсичних продуктів обміну призводить до того, що культура мікробів з часом гине. Ця фаза може тривати від 10 год до декількох тижнів і навіть місяців.

У фазі стаціонарного росту і фазі відмирання порушуються процеси метаболізму, у мікробній клітині можуть виникати морфоло­гічні, тинкторіальні і біохімічні зміни (змінюється форма клітини, втрачаються джгутики, капсули, змінюється відношення до барвників, зменшується здатність синтезувати ферменти, токсини тощо). Це слід враховувати під час ідентифікації культури.

Поживні середовища

Густина Склад Вихідні компоненти Призначення

---

Дата добавления: 2015-08-18