12.Основные свойства микроорганизмов. Отличия эукариотических клеток от прокариотических.

Отличия эукариот от прокариот:

1. Эукариоты имеют истинное ядро, оно содержит почти всю генетическую информацию о данной клетке. Ядро клетки с наследственной матер наз-ют геномом. Геном у эукариот представлен набором хромосом, кот-й при метозе удваивается и распред-ся междудочерними клетками. Ядро у эукариот имеют ядерную мембрану. Прокариоты не имеют истинного ядра, не имеют ядерной мембраны. Геном или ДНК в виде замкнутой в кольцо мол-лы свободно распр-ся в ЦП. Это бактериальная хромосома содержит всю генетич инфо для размнож клетки.

2. Эукариоты имеют в клетке такие органеллы как митохондрии, аппарат гольджи, эндоплазматическую сеть. Прокариоты не имеют этих органелл.

3. Эукариоты размн-ся путем метоза, прокариоты размн-ся иначе.

4. Прокариоты в клетке имеют очень небольшие кольцевые мол-лы ДНК, кот-е наз-сяплазмиды. Каждая плазмида определяет наличие какого-то опред-го св-ва, например они опр-ют лекарств чувствит-ть к тому или иномупрепар-ту, биохим активность.

Св-ва м/о: 1. Все м/о имеют ничтожно малые размеры т.е. микроскопические. Микроорганизмы измеряют в микрометрах. В нанаметрах измеряют толщину клеточной стенки, размер рибосом и т.д.

2. м/о обладают очень быстрым обменом веществ. Между клеткой и питат субстратом. Поэтому велики скорости прироста микробной массы.

3. м/о обладают высокой пластичностью метаболизма. У растений и животных изменения обмена веществ. Ограничены набором ферментов, кот-е почти не меняются при перемене усл внешн среды.

4. м/о вездесуще. Они присутствуют в воде рек, морей и океана, в почве, воздухе, горн породах, на коже и слизистых оболочках.

5. при неблагопр условиях м/о впадают в состояние между жизнью и смертью, кот-еназ-ся анабиоз. В этом сост м/о жизнеспособны, но не жизнедеят-ны.

13.Строение бактериальной клетки. Клетки прокариотических организмов имеет сложное стро­го упорядоченное строение и обладает принципиальными осо­бенностями ультраструктурной организации и химического состава.

Клетка прокариот за исключ микоплазм окружены клеточн стен, ЦПМ, кот-я заключ в себя зернистую ЦП с нуклеоидом кл-ки. Т.о.бакт кл-ка сост из кл-й стен, ЦП с ядерн аппаратом, рибосомами, ферментами и включениями пит вещ-в. Структурн компонен кл-к подразд-ся постоян и основные. Основными структурами явля­ются: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана с ее производными, цитоплазма с рибосомами и различными вклю­чениями, нуклеоид(ядро кл-ки); временными — капсула, (слизистый чехол,) жгутики, ворсинки или пили, эндоспоры, образующиеся лишь на опре­деленных этапах жизненного цикла бактерий, у некоторых видов они отсутствуют полностью. Схема строения прокариоти ческой клетки: 1 — капсула; 2 — клеточная стенка; 3 — цитоплазматическая мембрана? 4 — нуклсоид; 5 — цитоплазма; 6 — хроматофоры; 7 — тилакоиды; 8 — ме-зосома; 9—рибосомы; 10 — жгутики;

у II — базальное тельце; 12 — пили; 13 — включение серы; 14—капли жи-j5 pa; 15 — гранулы полифосфата; 16 — плазмида

У прокариотической клетки структуры, расположенные снаружи от цитоплазматической мембраны, называют поверх­ностными (клеточная стенка, капсула, жгутики, ворсинки). Термин «оболочка» в настоящее время используется для обозначения клеточной стенки и капсулы бактерий или только клеточной стенки, цитоплазматическая мембрана не входит в состав оболочки и относится к протопласту.

14.Строение и химический состав клеточной стенки бактерий. У некапсулообр-щих м/о к.с. явл-ся внеш структурой.

Клеточная стенка — важный структурный элемент бакте­риальной клетки, располагающийся между цитоплазматиче-ской мембраной и капсулой; у бескапсульных бактерий — это внешняя оболочка клетки. Она обязательна для всех прока­риот, за исключением микоплазм и L-форм бактерий. Выпол­няет ряд функций: 1) формообр-щая структура – от е хим сост и строен зав-т форма кл-ки (палочки, кокки, извитые). 2) к.с. придает прочность. 3)защищает бактерии от осмотического шо­ка и других повреждающих факторов, 4) участвует в метаболизме; (5)у многих видов патогенных бакте­рий токсична, содержит поверхностные антигены, а также не­сет на поверхности специфические рецепторы для фагов. В клеточной стенке бактерий имеются поры, которые участвуют в транспорте экзотоксинов и других экзобелков бактерий. Толщина клеточной стенки 10—25 нм, и на ее долю прихо­дится от 5 до 50 % сухих веществ клетки. Наличие к.с. можно установить при плазмолизе (при помещении м/о в насыщ раств сахара или соли, при этом ЦП кл-ки обезвоживается и отдел-ся вместе с ЦПМ от к.с. и становится видимой). Основным компонентом клеточной стенки бактерий явля­ется гетерополимер сетчатой природы - пептидогликан, или муреин (лат. murus — стенка),— опорный полимер, имеющий сетчатую структуру и образую­щий ригидный (жесткий) наружмый каркас бактериальной клетки. Пептидогликан в к.с. распол-ся в виде переплетающихся микрофибл, образуя решетку, в кот им-ся поры (отверстия), ч/з них внутрь кл-ки поступ пит вещ-ва, а наружу выд-ся прод-ты обмена вещ-в. Т.о. фибриллы пептидогликана формируют своеобразный каркас кл-ки. Клеточная стенка грамположительных или грамм позитивных бактерий (сине-фиол.цвет) плотно прилегает к цитаплазматичеокой мембране, однослойная, массивна, сост из 90% пептидогликана, ее тол­щина находится в пределах 20—100 нм. Для нее характерно наличие тейхоевых кислот. (возб-ли туберкулеза, золотистый стафилококк почвен бациллы, возб-ли сиб.язвы) Клеточная стенка грамотрицательных или грамм негативных бактерий (красный цв) многослой­на, сост из 4х слоев, ее толщина меньше, составляет 14—17 нм. Внутренний слой — пептидогликан, который образует тонкую (2 нм) непрерывную сетку, окружающую клетку. (бруцеллы, кишеч палочка, сальмонеллы)

15.Капсула, жгутики, пили бактерий. У некоторых микроорганизмов вокруг клеточной стенки обрается слизистый слой — капсула. У большинства микробов она состоит из полисахаридов, у отдельных (сибиреязвенная бацил­ла) содержит полипептиды и до 98 % воды. Капсула предохраня­ет клетку от высыхания, защищает ее от неблагоприятных воз­действий макроорганизма — фагоцитов, антител, обусловливает вирулентность. У возбудителя сибирской язвы капсула образуется в организме хозяина, а иногда также на средах с кровью, кровяной сывороткой животных. Жгутики — органы передвижения у микробов. Они представляют собой тонкие спиральные нити, превышающие по длине размеры клетки. Микробы, имеющие прямую форму жгутиков, неподвижны. Диаметр жгутиков клетки выходит за пределы видимости в световом микроскопе, толщина их достигает 13 нм и более. Жгутик представляет собой цилиндр длиной до 20 мкм. В нем различают филамент (тело жгутика), крюк и базальное тело. Жгутик соединяется с клеткой базальным телом, которое имеет сложное строение. У основания жгутика находятся кольца. Нижним кольцом базальное тело прикрепляется к цитоплазматической мембране. С помощью колец осуществляется вращательное движение. Фимбрии или пили – термины-синонимы, обозначающие биологические структуры микробных клеток, одинаковые по форме и функции. Они имеют ци­линдрическую форму с внутренним диаметром 2 нм, толщиной стенки 3 нм и длиной 0,3 мкм и более, состоят из специального белка пилина, обладают адгезивными свойствами, могут сокра­щаться, притягивать к поверхности донорской клетки фаги и реципиентные клетки. Через некоторые из них передается генетический мате­риал от клетки донора к клетке реципиента.

16.Цитоп л азматичеекая мембрана и ее производные, цитоплазма, нуклеоид. ЦПМ мембрана (плазмолемма) —полупроницаемая липопротеидная структура (т.к. в сост вход липиды и белок) бактериальных клеток, отделяю­щая цитоплазму от клеточной стенки. Она является обяза­тельным полифункциональным компонентом клетки и состав­ляет 8—15 % ее сухой массы. Разрушение цитоплазматической мембраны приводит к гибели бактериальной клетки. На ультратонких срезах в электронном микроскопе выявляется ее трехслойное строение — два ограничивающих осмиофиль-ных слоя толщиной 2—3 нм каждый и один осмиофобный центральный слой толщиной 4—5 нм. Им однородн структуру, состоящ из 3х слоев, различна в хим отношен. Увидеть ее можно только в электрон микроскопе в виде тонк светящ полоски. ЦПМ сост из 50-70% белков и 15-20% липидов. Осн часть липидов-фосфолипиды. Ф-ции ЦПМ: 1) служит осмотическим барь­ером клетки, обеспечив тургор (напряжение клетки), 2) контролирует поступление питательных веществ в клетку и выход продуктов метаболизма наружу, 3) в ней со­держатся субстратспецифические ферменты — пермеазы, осу­ществляющие активный избирательный перенос органических и неорганических молекул пит вещ-в. В пр-се роста при делен кл-ки ЦПМ образ-ет впячивания или дивертикулы внутрь ЦП, кот наз-ся мезосомами. Мезосомы увел-ют рабоч дыхат пов-ть ЦПМ, явл-ся центрами дыхат активности и их считают аналогами митохондрий. У эукариот митохондрии, у прокариот-мезосомы. Цитоплазма — содержимое бактериальной клетки, отгра­ниченное цитоплазматической мембраной. Состоит из цитозо-ля — гомогенной фракции, включающей растворимые компо­ненты РНК, вещества субстрата, ферменты, продукты мета­болизма, и структурных элементов — рибосом, внутрицито-плазматических мембран, включений и нуклеоида. Нуклеоид—это коллоидная часть кл-ки с гранулярной(зернистой) структурой, заключенная в ЦПМ; ядро у прокариот. Он состоит из одной зам­кнутой в кольцо двухспиральной нити ДНК длиной 1,1-—1,6 нм, которую рассматривают как одиночную бактериальную хро­мосому, или генофор.

ЦП сост из воды, белков, нуклеин кис-т и т.д. ЦП хар-ся высок вязкостью. ЦП – это гомогенная фракция, вкл-щая растит компонен, РНК, вещ-ва пит субстрата, ферменты, прод-ты метаболизма и наз-ся эта фракция цитозолем. Нуклеоид у прокариот не отграничен от остальной части клетки мембраной — у него отсутствует ядерная оболочка. В нуклеоиде сосредоточен основной объем генетической ин­формации бактериальной клетки. Кроме нуклеоида в клетках многих бактерий обнаружены внехромосомные генетические элементы — плазмиды, пред­ставленные небольшими кольцевыми молекулами ДНК, спо­собными .к автономной репликации.

17.Споры и спорообразование у микроорганизмов. Споры (эндоспоры) образуются в конце экспоненциальной фазы роста, когда истощается питательная среда и накапливают­ся продукты жизнедеятельности. В это время внутри большинст­ва вегетативных клеток появляются округлые образования, силь­но преломляющие свет, которые отличаются от материнской клетки структурой, химическим составом и физиологическими свойствами. 'Эндоспоры образуют грамположительные аэробные бациллы, грамположительные облигатно-анаэробные клостридии и грамположительные кокки. У бацилл споры выполняют защитную функцию, у дрожжей и плесневых грибов служат для размножения. Форма спор округ­лая и овальная. Округлые споры чаще располагаются терминаль­но (на концах клетки). Такие формы напоминают барабанные палочки (возбудитель столбняка). Овальные споры обычно рас­полагаются в центре или ближе к одному из концов клетки и придают ей форму веретена — это клостридии (возбудитель эм­физематозного карбункула). Различают по способности формировать спору: Бактерии-палочки не образующие спор, Бацилы- формируют спору по бациллярному типу (спора меньше клетки), Клостридии-образуют спору по клостридиальному типу (спора больше клетки). Спорообразование у бацилл — видовой признак, но он непо­стоянен и при определенных условиях исчезает. Так. при темпе­ратуре 42,5 °С возбудитель сибирской язвы теряет способность образовывать споры. Споры содержат минимальное количество свободной воды, много липидов. имеют плотную оболочку, бла­годаря чему могут десятками лет сохраняться в почве и служить источником заражения животных и человека.

18.Химический состав микробной клетки. Основная часть бакт кл-ки – Вода— 75—85 %, сухое вещество составляет 15—25 %. Часть воды находится в свободном состоянии, а часть — в связанном. Связанная вода является струк­турным растворителем, вход в сост мол-л белков, жиров и углеводов. Свободная вода служит дис­персионной средой для коллоидов, растворителем для кри­сталлических веществ, нах-ся в тесносвяз-ном состоян с различ хим эл-тами. Ведущая роль принадлежит четырем органогенам — кислороду, водороду, углероду и азоту. В процентном отно­шении к сухому веществу бактерии содержат: углерода — 45—55, азота — 8—15, кислорода — 25-30, водорода-—6—8. Минеральные вещества. Кроме органогенов в микробных клетках находятся так называемые зольные элементы — минеральные вещества, составляющие от 3 до 10 % сухого вещества микроорганизмов. Белки — это высокомолекулярные азотсодержащие орга­нические соединения, молекулы которых построены из ами­нокислотных остатков, соединенных между собой ковалентными пептидными связями. Ф-ции: защитная, транспортная, каталитич, гормональн и т.д. белок-осн структурн материал д/к.с., ЦПМ, ЦП.Белки: простые (протеины, сост из сложн АК) и сложные (протеиды) Нуклеиновые кислоты представляют собой высокомолеку­лярные биологические полимеры, построенные из мононуклеотидов. Особенно характерно для них содержание фосфора (8—10%) и азота (15—16%), они также содержат углерод, кислород и водород. Углеводы. В бактериях их содержится 12—18% от сухого вещества. Это многоатомные спирты (сорбит, маннит, дуль-цит); полисахариды (гексозы, пентозы, гликоген, декстрин); моносахариды (глюкоза, глюкуроновая кислота и др.). Угле­воды выполняют энергетическую роль в микробной клетке. Липиды и липоиды. Липиды—истинные жиры, липоиды — жироподобные вещества. Липиды в сст кл-ной оболоч (устойчивость к неблагоприят факторам, опр-ет проницаемость мембраны кл-ки и уч-ет в синтезе белка)Роль запасных пит вещ-в: при ок-нии – энергия, сод-ние зав-т от возрастакл-ки и сост пит среды. Липиды: нейтральные жиры – глицериды – слож эфиры ВЖК с глицерином (пальмитиновая, стеариновая, олеиновая) и фосфолипиды – слож эфиры высших спиртов и кислот, сод-т фосфор и азот, явл-ся слож липидами. Нах-ся в к.с. на пов-ти ЦП, у них существен роль в обмене.

19.Обмен веществ у микроорганизмов. Одно из основных свойств живого организ­ма — обмен веществ. Он включает в себя два процесса:1) поступление из окружающей среды питательных веществ, не­обходимых для синтеза составных частей микробной клетки;2) выделение в окружающую среду продуктов жизнедеятельности. Хотя обмен веществ (метаболизм) делят на два процесса: анабо­лизм (ассимиляцию) и катаболизм (диссимиляцию), деление это условное, так как в живой клетке они взаимосвязаны. Микроорганизмы могут получать углерод из неорганических и органических углеродсодержащих соединений, в связи с чем их делят на две большие группы: автотрофы и гетеротрофы. А с учетом еще и источника энергии — доноров-электронов их раз­деляют на хемолитотрофы, фотолитотрофы, хемоорганотрофы и фотоорганотрофы. Установить резкую грань между автотрофами и гетеротрофами не всегда удается. Некоторые патогенные микробы во внешней среде ведут сапрофитный образ жизни, и, наоборот, некоторые сапрофиты в зависимости от состояния макроорга­низма могут вызывать заболевания. Микробная клетка нуждается в минеральных веществах. По­требность в них невелика, но без некоторых элементов невоз­можны рост и развитие организма.

20.Ферменты микробов и их классификация. Ферменты — это биологические катализаторы белковой природы, без них невозможна жизнь и размнож. Кажд фермент для своего питат субстрата.Все пр-сы, р-ции синтеза и расщеплен, пит, дых бакт с пом энзимов (обеспечив-ют интенсивность). Ферменты синтез-ся в самой бакт и способн д-вовать даже после гибели или после выделения фермента из кл-ки. (*у аспиргилы (грипп) до 50 ферментов, поэтому в кл-ке одноврем различн пр-сы) Ферменты, как белки, могут быть простыми и сложными. Уреаза, пепсин, трипсин, амилаза, рибонуклеаза — простые белки(протеины), а каталаза, дегидро-геназы, цитохромы, пируватдекарбоксилаза — сложные(протеиды- белок+кофермент). Опт темпер д/раб ферм 40-50⁰С, при 100⁰-разрушаются Принято различать экзо- и эндоферменты. Экзоферменты не связаны со структурой протоплаз­мы, легко выделяются в субстрат при жизни микробной клет­ки (гидролитические ферменты), растворимы в питательной среде и проходят через бактериальные фильтры. В осн связ с пит. Готовят белки, крахмал, клетчатку к усвоению, они раст-мы в пит среде. Эндоферменты прочно связаны с бактериальной клеткой и действуют только внутриклеточно, осуществляя дальнейшее разложение питательных веществ и превращение их в составные части клетки. К таким ферментам можно от­нести, например, дегидрогеназы, оксидазы. В 1961 биохим конгресс все ферменты поделил на 6 гр. 1. Оксидоредуктазы — ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции, больш роль в получен энергии, перенос водор и кислор, это ферм дыхания, брож-я. 2. Трансферазы — ферменты, катализирующие пере­нос отдельных радикалов (групп), частей молекул или целых атомных группировок (не водорода) от одних соединений к другим : аминогруппы, фосфорные остатки. 3. Гидролазы — ферменты, катализирующие реакции гидролиза (расщепления) белков, жиров и углеводов с участием воды. (протеолитические ферменты, аминолитические, гидролазы, липолитические эстеразы) 4. Лиазы — ферменты, катализирующие отщепление групп от субстрата негидролитическим путем с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп или ра­дикалов по двойным связям. 5. Изомеразы — катал-ют внутримол-ные перестройки в субстрате. 6. Л и г а з ы (синтетазы) — ферменты, катализирующие процессы синтеза связей за счет энергии распада АТФ. Сам высок фермент активность (измер-ся в междунар ед) у сапрофитов и сам маленьк у патогенных. Большое число ферментов исп-ют в пром-ти при произв-ве молочн прод, лимон., уксусн, щавел к-ты и т.д.

21.Условия действия ферментов.Действие Ф. зависит от ряда факторов, прежде всего от температуры и реакции среды (pH). Оптимальная температура, при которой активность Ф. наиболее высока, находится обычно в пределах 40–50 °С. При более низких температурах скорость ферментативной реакции, снижается, а при температурах, близких к 0 °С, практически реакция полностью прекращается. При инактивирование Ф. в сухом состоянии происходит гораздо медленнее, чем в присутствии влаги. Поэтому сухие споры бактерий или сухие семена могут выдержать нагревание до гораздо более высоких температур, чем те же споры или семена в увлажнённом состоянии. Действие Ф. зависит также от присутствия специфических активаторов и неспецифических или специфических ингибиторов. Так, энтерокиназа, выделяемая поджелудочной железой, превращает неактивный трипсиноген в активный трипсин. Подобные неактивные Ф., содержащиеся в клетках и в секретах различных желёз, называются проферментами.  К ним принадлежат аминокислота цистеин и трипептид глутатион, содержащийся в каждой живой клетке. Особенно сильное активирующее действие глутатион оказывает на некоторые протеолитические и окислительные Ф. Неспецифическое угнетение (ингибирование) Ф. происходит под действием различных веществ, дающих с белками нерастворимые осадки или блокирующих в них какие-либо группы (например, SH-группы). Существуют более специфические ингибиторы Ф., угнетение которыми каталитических функций основано на специфическом связывании этих ингибиторов с определёнными химическими группировками в активном центре Ф. Так, окись углерода (CO) специфически ингибирует ряд окислительных Ф., содержащих в активном центре железо или медь. Вступая в химическое соединение с этими металлами, она блокирует активный центр Ф. и вследствие этого он теряет свою активность. Различают обратимое и необратимое ингибирование Ф. В случае обратимого ингибирования (например, действие малоновой кислоты на сукцинат дегидрогеназу) активность Ф. восстанавливается при удалении ингибитора диализом или иным способом. При необратимом ингибировании действие ингибитора, даже при очень низких его концентрациях, усиливается со временем и в конце концов наступает полное торможение активности Ф. Ингибирование Ф. может быть конкурентным и неконкурентным. При конкурентном ингибировании ингибитор и субстрат конкурируют между собой, стремясь вытеснить один другого из фермент-субстратного комплекса. Действие конкурентного ингибитора снимается высокими концентрациями субстрата, в то время как действие неконкурентного ингибитора в этих условиях сохраняется. Действие на Ф. специфических активаторов и ингибиторов имеет большое значение для регулирования ферментативных процессов в организме.