Мікробіологія

1.Поверхневі структури бактеріальної клітини, їх організація та функції.

2. Дихальний та бродильний тип метаболізму у мікроорганізмів.

3. Поняття популяції.

4. Розклад азотовмісних сполук (амоніфікація, нітрифікація, денітрифікація, азотфіксація).

5. Модифікаційна мінливість та її значення.

6. Типи живлення прокаріот.

Список використаної літератури.

2.Поверхневі структури бактеріальної клітини, їх організація та функції

Бактерії, не зважаючи на їх очевидну простоту, мають добре розвинену структуру клітини, яка відповідає за багато їх унікальних біологічних властивостей. Багато конструктивних деталей унікальні для бактерій і не знайдені серед архей або еукаріотів. Проте, незважаючи на відносну простоту бактерій і легкість вирощування окремих штамів, багато бактерій не вдається виростити в лабораторних умовах, а їх структури часто занадто малі для вивчення. Тому, хоча деякі принципи будови бактеріальної клітини добре вивчені та навіть застосовуються для інших організмів, більшість унікальних рис та структур бактерій все ще невідомі.

Як будь-який подвійний шар фосфоліпідів, зовнішня мембрана досить непроникна для всіх заряджених молекул. Проте, білкові канали (поріни) присутні в зовнішній мембрані, дозволяють пасивний транспорт багатьох іонів, цукру і амінокислот через зовнішню мембрану. Таким чином, ці молекули присутні у периплазмі, шарі між зовнішньою і цитоплазматичною мембранами. Периплазма містить шар пептидоглікану і багато білків, що відповідають за гідроліз і прийом позаклітинних сигналів. Вважається, що перівлазма гелеподібна, а не рідка, через високий вміст білків і пептидоглікану. Сигнали та живильні речовини з периплазми попадають до цитоплазми клітини використовуючи транспортні білки в цитоплазматичній мембрані.

Поверхневі структури бактерій:

Ворсинки і фімбрії (pili, fimbriae) — східні за будовою поверхневі структури бактерій. Спочатку ці терміни були введені окремо, але зараз подібні структури класифікуються як ворсинки I, IV типів та статеві ворсинки, але багато інших типів залишаються некласифікованими.

Статеві ворсинки — дуже довгі (5-20 мікрон) і присутні на бактеріальній клітині в невеликій кількості. Вони використовуються для обміну ДНК під час бактеріальної кон'югації.

Ворсинки або фімбрії I типу — которші (1-5 мікрон), тягнуться від зовнішньої мембрани в багатьох напрямках, мають трубчасту форму, присутні у багатьох членах типу Proteobacteria. Ці ворсинки звичайно використовуються для прикріплення до поверхонь.

Ворсинки або фімбрії IV типу — середньої довжини (біля 5 мікрон), розташовані на полюсах бактерій. Ворсинки IV типу допомагають прикріплятися до поверхонь (наприклад, при формування біофільмів), або до інших клітин (наприклад, тваринних клітин протягом патогенезу)). Деякі бактерії (наприклад, Myxococcus) використовують ворсинки IV типу як механізм руху.

S-шар. На поверхні, поза слоєм пептидіглікану або зовнішньою мембраною, часто розташовується білковий S-шар. Хоча функція цього шару до кінця не відома, вважається, що цей шар забезпечує хімічний і фізичний захист поверхні клітини і може служити макромолекулярним бар'єром. Вважається також, що S-шари можуть мати і інші функції, наприклад, вони можуть служити факторами патогенності в Campylobacter і містять зовнішні ферменти у Bacillus stearothermophilus.

Капсули і слиз. Багато бактерій виділяють позаклітинні полімери за межами своїх клітинних стінок. Ці полімери зазвичай складені з полісахаридів і іноді білків. Капсули — відносно непроникні структури, які не можуть бути фарбовані багатьма фарбниками. Вони загалом використовуються для до прикріплення бактерій до інших клітин або неживих поверхонь при формуванні біофільмів. Вони мають різну структуру від неорганізованого слизистого шару з клітинних полімерів до надзвичайно структурованих мембранних капсул. Інколи ці структури залучені у захист клітин від поглинення клітинами еукаріотів, наприклад, макрофагами. Також виділення слизу має сигнальну фінкцію для повільно-рухомих бактерій та, можливо, використовується беспосередньо для руху бактерій.

Джгутики. Типи розтажування джгутиків: A-монотрихи B-лофотрихи C-амфітрихи D-перитрихи

Можливо, найбільш легко розпознаваємими позаклітинними структурами бактеріальної клітини є джгутики. Бактеріальні джгутики — це нитчасті структури, які активно обертаються навколо своєї осі за допомогою джгутикового мотора і відповідають за рух багатьох бактерій у рідкому середовищі. Розташування джгутиків залежить від виду бактерій та буває кількох типів (див. зображення). Джгутики клітини — складні структури, які складені з багатьох білків. Сам філамент складений з включають флажеліну (FlaA), який формує філамент трубчастої форми. Джгутиковий мотор — це великий білковий комплекс, який охоплює клфтинну стінку і обидві її мембрани (якщо вони є), формуючи обертальний мотор. Цей мотор рухається за рахунок електричного потенціалу на цитоплазматичній мембрані.

Системи секреції. Крім того, у цитоплазматичній мембрані та клітинній оболонці розташовані спеціалізовані системи секреції, структура яких залежить від виду бактерії.

2. Дихальний та бродильний тип метаболізму у мікроорганізмів

Найважливішою ознакою живої матерії є постійний обмін речовин між організмом і середовищем. Сукупність процесів, які гармонійно поєднані і перебігають у клітині в певній послідовності, забезпечуючи відтворення її біомаси, називають обміном речовин, або метаболізмом.

Існують два напрями метаболізму: анаболізм, або конструктивний обмін, який об'єднує процеси синтезу складових частин тіла організму за рахунок надходження поживних речовин із довкілля, і катаболізм, або енергетичний обмін, що включає процеси розпаду органічних речовин із одночасним вивільненням енергії та акумуляцією її в АТФ та інші високо енергетичні сполуки. У мікроорганізмів розрізняють дві форми катаболізму — дихання і бродіння.

Конструктивний і енергетичний процеси перебігають у клітині водночас. У більшості прокаріотів вони тісно пов'язані між собою і їх важко розділити. Разом з цим, слід наголосити, що анаболізм і катаболізм мікробів характеризуються надзвичайною різноманітністю, яка є результатом здатності цих форм життя використовувати — як джерела енергії і як вихідні субстрати для побудови речовин тіла — найширший набір органічних і неорганічних сполук. В основі метаболічної різноманітності також лежать властиві мікроорганізмам різні шляхи метаболізування вихідних субстратів, тобто один вихідний субстрат може перетворюватися, залежно від умов, різними шляхами. Отже, основними процесами метаболізму живої матерії є живлення і дихання. Для вивчення обміну речовин у мікробів, зокрема потреби їх у живленні, насамперед доцільно ознайомитися з хімічним складом їхнього тіла.

Дихання, під час якого відбувається окислення органічних речовин за допомогою кисню повітря, називається аеробним. Аеробні мікроорганізми (як і тварини або вищі рослини) в процесі дихання можуть окислювати різні органічні сполуки: вуглеводи, жири, білки, органічні кислоти тощо.

Аеробне дихання — найдосконаліший спосіб утворення енергії організмом. У бактерій воно у багатьох відношеннях подібне до аеробного дихання вищих організмів. Хімізм аеробного дихання мікроорганізмів складається з двох фаз. Перша включає серію послідовних реакцій, завдяки яким органічні сполуки окислюються до СО2, а атоми водню, які звільняються внаслідок цих реакцій, переміщуються до відповідних акцепторів. У першій фазі здійснюється цикл реакцій трикарбонових кислот, який ще має назву циклу Кребса.

Дихання в анаеробів відбувається шляхом ферментації субстрату з утворенням невеликої кількості енергії. Найчастіше в процесах бродіння мікроби використовують вуглеводи, зокрема глюкозу. Полісахариди, зазвичай, перед бродінням гідролізуються до моносахаридів.

Кожен тип бродіння спричинюється особливою групою мікроорганізмів, і при цьому утворюються специфічні кінцеві продукти. Поряд з цим будь-який вид бродіння можна розглядати як двостадійний процес. Перша стадія включає перетворення глюкози до піровиноградної кислоти. При цьому відбувається розрив ланцюга глюкози і відщеплення двох пар атомів водню.

На другій стадії атоми водню використовуються для відновлення піровиноградної кислоти або утворення з неї сполук.

2. Поняття популяції

Популяція - це сукупність особин одного біологічного виду з однаковим генофондом, яка живе на спільній території (ареалі) протягом багатьох поколінь.

Розвиток популяційної екології базувався на формуванні нового підходу аналізу польового та експериментального матеріалу спостереження за сукупностями організмів. Було виявлено, що ці сталі сукупності особин одного біологічного виду володіють рядом специфічних властивостей, які не спостерігають в окремих організмах, тобто мають надорганізменне походження.

Популяції характеризують параметрами:

1. Чисельність - загальна кількість особин в популяції.

2. Запас біомаси популяції.

3. Щільність - кількість особин на одиницю території (або об’єму простору).

4. Народжуваність - кількість нових особи