Биосинтез углеводов, аминокислот и липидов.
Микроорганизмы синтезируют моно-, олиго-, полисахариды и другие соединения, в состав которых входят углеводы.
Автотрофы синтезируют глюкозу из углекислого газа – СО2 – атмосферного воздуха.
Гетеротрофы синтезируют глюкозу из углеродсодержащих соединений с длинной цепи С2 – С3. Используется реакция гликолиза, идущая в обратном направлении.
Большинство прокариот способны синтезировать все аминокислоты из пирувата. Источником энергии являются молекулы АТФ.
Многие микроорганизмы могут получать аминокислоты из молекул белка, которые предварительно расщепляются ими с помощью протеаз и пептидаз.
Ряд патогенных бактерий, микоплазмы, спирохеты потребляют их в готовом виде в организме хозяина.
Липиды микроорганизмов представлены жирными кислотами, фосфолипидами, воском, терпенами каротиноидами, которые содержат длинноцепочечные насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты.
Важную роль в биосинтезе жирных кислот у микоорганизмов играют ацилпереносящие белки.
Многие микроорганизмы синтезируют ненасыщенные жирные кислоты с двойными связями, которые формируются из соответствующих насыщенных кислот.
У аэробов этот процесс требует присутствие кислорода.
Микоплазмы получают жирные кислоты в готовом виде из клеток хозяина или из питательной среды.
Центральную роль в биосинтезе фосфолипидов играет цитидинфосфатглицерид.
Остальные фосфолипиды образуются путем ферментативных превращений этих соединений.
Рост и размножение микроорганизмов. Рост
Для роста и размножения микроорганизмов необходимы: минеральные соединения, содержащие ионы NH+4, K+, Mg2+ , Fe3+ .
Ионы аммония - NH+4 - используются для синтеза аминокислот,
Ионы калия - K+ - для связывания т- РНК с рибосомами. Благодаря высокой внутриклеточной концентрации ионов калия поддерживается высокое осмотическое давление.
Ионы магния - Mg2+ - выполняют роль кофактора в ряде ферментативных процессов.
Ионы трехвалентного железа - Fe3+ - входят в состав цитохромов и других гемопротеинов. Для ряда патогенных и условно-патогенных бактерий – эшерихии, шигеллы – потребление трехвалентного железа в организме хозяина затруднено из-за нерастворимости его соединений при нейтральных и слабощелочных значениях ph.
Некоторые микроорганизмы вырабатывают особые вещества – сидерофоры – которые связывают трехвалентное железо и делают его соединения растворимыми и транспортабельными.
Размножение
Бактерии обычно размножаются бесполым путем – делением.
Из одной клетки образуются две, каждая из которых делится вновь. Это может продолжаться бесконечно долго.
Грамположительные бактерии делятся посредством образования перегородки, вырастающей от клеточной стенки к центру.
У микобактерий перегородка образуется внутри клетки, затем расщепляется на два слоя и разделяет клетку на две.
Грамотрицательные бактерии истончаются в центре и разделяются перегородкой на две клетки.
Скорость размножения зависит от:
состава среды,
температуры,
условий питания,
влажности и др.факторов.
При благоприятных факторах – через 20 – 30 минут.
Процесс размножения бактерий в свежей питательной среде включает в себя этапы:
Стационарная фаза – период задержки размножения – 1-2 часа. Бактерии не размножаются.
Лаг – фаза – приспособление бактерий к новой среде и к последующему размножению в ней. К концу лаг-фазы объем клеток увеличивается. Длительность лаг-фазы зависит от возраста и видовой специфичности бактерий. Размножение идет с максимальной скоростью, число клеток увеличивается.
Стадия уменьшения количества жизнеспособных бактерий – в следствие истощения источников энергии, накопления продуктов метаболизма и других факторов.
Культура бактерий в ограниченном объеме называется периодической. И данные фазы роста характерны именно для этих культур.
Если благоприятные условия поддерживать, убирать продукты распада, то их культивирование станет непрерывным – что используется при различных биотехнологических процессах.
Риккетсии ( грам - ). По типу дыхания аэробы.
Их характерные метаболические признаки:
полное окисление глютаминовой кислоты,
отсутствие утилизации глюкозы.
Риккетсии имеют белковые эндотоксины, чувствительные к формалину.
Риккетсии размножаются:
Путем обычного деления кокковидных и палочковидных форм с последующей фазой гомогенных популяций.
Мицеллярное (как у грибов) дробление нитевидных форм.
Размножаются медленнее бактерий.
Микоплазмы размножаются только при участии стерола, холестерина, жирных кислот, нативного белка.
Микоплазмы проникают через водную пленку и адсорбируются агаром.
Через 18 часов внутри агара формируются маленькие сферические колонии. Через 48 часов эта колония достигает поверхности водной пленки агара.
Колонии микоплазм имеют вид яичницы-глазуньи.
Хламидии ( грам - ) существуют в двух формах, различающихся по морфологическим и бактериологическим свойствам.
Инфекционной внеклеточной формой является элементарное тельце –ЭТ.
Вегетативной внутриклеточной формой – ретикулярное тельце – РТ (способное к росту и делению).
Первый этап инфекционного процесса – адсорбция ЭТ на плазме клетки хозяина. Важную роль играют электростатистические силы.
Внедрение хламидий происходит путем эндоцитоза с образованием фагоцитарной вакуоли. Эта фаза длится 7 – 10 часов. Затем происходит в течение 6 – 8 часов реорганизация в РТ, способное к росту и делению.
Размножение хламидий приводит к формированию включений, известных под названием телец Провачека. В течение 18 – 24 часов они локализованы в цитоплазматическом пузырьке, образованном из мембраны клетки-хозяина. Во включении может содержаться до 500 хламидий. Остановка на этой стадии ведет к персистенции хламидийной инфекции.
Затем начинается процесс созревания РТ в течение 36 – 42 ч. развития в ЭТ следующего поколения.
Полный цикл репродукции хламидий равен 48 – 72 ч и завершается разрушением пораженной клетки.
Хламидии могут высвобождаться из инфицированной ими клетки через узкий ободок цитоплазмы. При этом клетка может сохранять жизнеспособность – этим объясняется бессимптомное течение хламидийной инфекции.
Грибы размножаются половым и бесполым (с помощью простого митоза) способом.
Основные способы размножения грибов:
Фрагментация гифов, в результате образуются отдельные клетки-артоспоры. Если гифы образуют толстостенную оболочку, то называются хламидоспорами.
Почкование, в результате образуются бластоспоры.
Образование бесполых спор, которое у одних грибов происходит в специальных вместилищах – спорангиях – спорангиоспоры (эндоспоры); у других – на специализированных гифах-конидиеносцах- экзоспоры (или конидии).
Число, форма, размер конидий имеет особую организацию.
Одноклеточные конидии – называются микроконидии
Многоклеточные – макроконидии.
Бесполые структуры грибов – анаморфы.
Половые – телеоморфы. Обнаруживаются у совершенных грибов. Процесс созревания половых спор у происходит в специальных структурах – в асках или на плодовых телах.
У представителей Zygomycetes продуктом полового процесса являются одноклеточные образования – зигоспоры.
Несовершенные грибы размножаются только бесполым путем.
Вирусы не способны к росту и бинарному делению.
Их размножение тесно связано с клеткой – хозяином.
Процесс взаимодействия вирусов с клеткой –хозяином называется репродукцией.
Выделяют фазы:
1 .Раннюю- адсорбция вириона на чувствительной клетке – хозяине.
2. Позднюю – проникновение в клетку ( пенетрация)