9.Метаболизм бактерий.Ферменты и их роль в обмене веществ. Конститутивные и индуцибельные, экзо и эндо ферменты. Практическое использование биохим.Активности ферментов

Метаболизм – совокупность двух противоположных, но взаимосвязанных процессов – катаболизма (энергетич. обмена) и анаболизма (пластического обмена)

У прокариот, также как и у эукариот, в процессе ферментативных катаболических реакций происходит выделение энергии, кот. Аккумулируется в молекулах АТФ. В процессе ферментативных анаболич. реакций эта энергия расходуется на синтез макромолекул орг.соединений, из кот.монтируются биополимеры – составные части микробной клетки.

Микроорганизмы синтезируют многочислен.ферменты, кот принадлежат ко всем известным классам: оксидоредуктазы, трансферазы, лиазы, гидролазы, изомеразы, лигазы.

Ферментный состав любого микроорганизма определяется его геномом. Определение сахаролитических, протеолитических и др.ферментов применяется для идентификации бактерий.

Эндоферменты локализуются в цитоплазме, цитоплазм.мембране, и периплазматическом пространстве.

Экзоферменты выделяются в окруж.среду, где они расщепляют макромодекулы до простых соединений, кот.затем транспортируются с микробную клетку (напр, гидролазы)

Конститутивные ферменты постоянно синт-ся в микробн.клетках в определенных концентрациях (напр, ферменты гликолиза)

Индуцибельные – их концентрация резко увелич-сяв зависимоти от наличия субстрата (напр, ферменты транспорта и катаболизма лактозы)

11.Дыхание бактерий. Основные типы биологического окисления субстрата. Аэробы, анаэробы, факультативные анаэробы, микроанаэрофилы.

Для синтеза структурных компонентов микробной клетки и поддержания процессов жизнедеятельности наряду с питательными веществами требуется достаточное количество энергии.Эта потребность удовлетворяется за счет биологического окисления, в результате которого синтезируются молекулы АТФ.Подавляющее большинство прокариот получает получает энергию путем дегидрогенирования.Аэробы для этой цели нуждаются в свободном кислороде.Облигатные аэробы (например некоторые виды псевдомонат) не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, поскольку они используют его в качестве акцептора электронов.Моглекулы АТФ образуются ими при окислительном фосфорилировании с участием цитохромоксидаз, флавинзависимых оксидаз и флавинзависимых дегидрогеназ.При этом, если конечным акцептором электронов является О2, выделяются значительные количества энергии.

Анаэробы получают энергию при отсутствии доступа кислорода путем ускоренного, но не полного расщепления питательных веществ.Облигатные анаэробы (например, возбудители столбняка, ботулизма) не переносят даже следов кислорода.Они могут образовывать АТФ в результате окисления углеводов, белков и липидов путем субстратного фосфорилирования до пирувата (пировиноградной кислоты). При этом выделяется сравнительно небольшое количество энергии.

Существуют факультативные анаэробы, которые могут расти и размножаться как в присутствии кислорода воздуха, так и без него.они образуют АТФ при окислительном и субстратном фосфорилировании.

У всех аэробных и факультативно-анаэробных бактерий дыхательная цепь локализована на цитоплазматической мембране. Перенос электронов на молекулярный кислород осуществляется комплексом никотинамидных дегидрогеназ либо хинонов и цитохромов.При этом дыхательная цепь в зависимости от видовой принадлежности бактерий различается по составу промежуточных переносчиков и природы конечного акцептора электронов

.20. Морфология и ультраструктура вирусов бактерий – бактериофагов. Стадии взаимодействия вирулентного и умеренного фага с бактериальной клеткой. Лизогения. Фаговая конверсия. Практическое применение фагов. БАКТЕРИОФАГИ (фаги), вирусы бактерий; способны поражать бактериальную клетку, репродуцироваться в ней и вызывать ее лизис. Феномен бактериофагии – действие бактериофага, заканчивающееся лизисом.Структура. Большинство фагов имеют сперматозоидную форму. Они состоят из головки, которая содержит нуклеиновую кислоту, и отростка. Различают несколько морфологических типов бактериофагов. К 1 типу относятся нитевидные ДНК-содержащие фаги, которые лизируют клетки бактерий, несущих F-плазмиду. 2 тип составляют мелкие РНК-содержащие фаги с однонитевой ДНК с аналогом отростка. К 3 типу – фаги с коротким отростком, к 4- фаги с несокращающимся чехлом отростка и двунитевой ДНК. 5 тип представляют ДНК-содержащие фаги с сокращающимся чехлом отростка, заканчивающимся базальной пластинкой разной формы.Химический состав. Фаги состоят из нуклеиновой кислоты и белка. Большинство из них содержат двунитевую дНК, которая замкнута в кольцо, но существуют и однонитевые фаги. Капсид головки фага и чехол отростка построены из полипептидных субъединиц по кубическому (головка) и спиральному (отросток) типу симметрии. Фаги более устойчивы к действию физических и химических факторов, чем многие вирусы человека. Взаимодействие фагов с бактериальной клеткой характеризуется последовательной сменой 7 стадий: 1. Адсорбция, 2. Проникновение вируса в клетку хозяина, 3. Транспорт вируса внутри клетки, 4. «Раздевание» вириона, 5. Эклипс-фаза, 6. Сборка вириона, 7. Выход вирусных частиц из клетки. Особенности.Адсорбция фага на бактериальной клетке происходит только при соответствии фаговых рецепторов, расположенных на конце отростка, с рецепторами бактериальной клетки, связанными с клеточной стенкой. На адсорбцию фагов большое влияние оказывают состав и рН среды, температура, наличие некоторых аминокислот и других соединений.Проникновение фага происходит путем инъекции нуклеиновой кислоты через канал отростка. При этом капсидные белки головки и отростка остаются вне клетки.Репликация фаговой нуклеиновой кислоты и синтез фагоспецифических ферментов транскрипции и репликации происходят так же как при репродукции других вирусов. Но время для образования фагового потомства короче.Сборка фаговых частиц (морфогенез) заключается в заполнении фаговой ДНК пустотелых капсидов головки.Выход зрелых фагов из бактериальной клетки происходит путем «взрыва», во время которого зараженные бактерии лизируются. Лизис происходит при участии фагового лизоцима. ЛИЗОГЕНИЯ (интегративная инфекция), своеобразный симбиоз бактерий с некоторыми бактериофагами, присутствующими в клетке в виде особой, неинфекционной формы — профага. Фаги, вызывающие данный тип инфекции, называются умеренными. Они встраивают свою ДНК в геном бактерии, с которым реплицируются. Профаг - фаговая ДНК, ассоциированная с геномом своего хозяина. Лизогенизация лежит в основе фаговой (лизогенной) конверсии. Она заключается в изменении свойств у лизогенных бактерий (бактерий, содержащих профаг), например в приобретении способности продуцировать токсин, изменять морфологию, антигенные свойства и другие признаки.Практическое применение фагов:1) для фаготипирования и дифференцировки бактериальных культур – позволяет определить видовую принадлежность и фаготип исследуемой культуры;2) для индикации во внешней среде – можно судить о содержании в ней соответствующих бактерий, представляющих опасность для человека;3) с лечебной целью (редко) - препараты бактериофагов для лечения дизентерии, сальмонеллеза, гнойной инфекции, вызванных антибиотико-резистентными бактериями.