Химический состав бактерий
Физиология микроорганизмов
Микроорганизмы - это уникальные биологические системы, широко распространенные в природе.
Несмотря на простоту строения, бактериальная клетка живет и размножается, растет, стареет и умирает, как и любая другая клетка живой природы.
В процессе жизнедеятельности микроорганизмов их клетки непрерывно претерпевают количественные и качественные изменения, определяющие их способность приспосабливаться к окружающей среде.
Физиология микроорганизмов изучает:
1. Жизнедеятельность микробной клетки.
2. Процессы питания.
3. Дыхание.
4. Размножение и рост.
5. Закономерности взаимодействия с окружающей средой.
Физиологию микроорганизмов необходимо знать для:
§ постановки диагноза на инфекционные болезни;
§ понимания патогенеза инфекционного заболевания;
§ выбора тактики лечения и профилактики болезни;
§ изучения механизмов культивирования, дифференцирования и идентификации микроорганизмов;
§ разработки технологий производства биопрепаратов.
Химический состав бактерий
Клетка - универсальная единица живой материи.
По химическому составу существенных отличий прокариотических и эукариотических клеток нет.
ВОДА – 70 - 90% | СУХОЙ ОСТАТОК – 10 - 30% |
СУХОЙ ОСТАТОК | БЕЛОК – 50 - 80% | |
УГЛЕВОДЫ – 12 - 15% | ||
ЛИПИДЫ – 9 - 10 (40)% | ||
РНК – 10 - 16% | ||
ДНК – 3 - 4% | ||
МИН. ВЕЩЕСТВА – 2 - 14 (40)% |
Основными химическими компонентами бактериальной клетки являются кислород, водород, углерод, азот, фосфор. В состав бактерий входит 70-90% воды и 10-30% сухого остатка.
Вода выполняет роль
1. Растворитель - участвует в обменных процессах (дисперсия белков, углеводов, жиров).
2. Механическая - обеспечивает тургор.
Химические элементы входят в состав различных веществ - воды, белков, липидов, жиров, углеводов, нуклеиновых кислот. Многие вещества бактериальная клетка может получать извне - из окружающей среды или организма хозяина.
Химические элементы, входящие в состав бактерий можно разделить на три основные группы – биогенные, макроэлементы, микроэлементы.
Биогенныехимические элементы - 95% сухого остатка | С, О, N, H |
Макроэлементы - 4,99% | P, S,Cl, K, Mg, Ca, Na |
Микроэлементы - 0,01% | Fe, Cu, I, Co, Mo и др. |
На долю биогенных химических элементов приходится 95% сухого остатка, в т.ч. 50% - C, 20% - O, 15% - N, 10% - H.
На микроэлементы приходятся доли процента, однако они имеют важное значение в обменных процессах.
Белки встречаются во всех структурных элементах клетки. Белки могут быть более простые (протеины), состоящие из аминокислот, и сложные (протеиды), состоящие из аминокислот и других веществ (полисахариды, нуклеиновые кислоты, липиды). Такие сложные белки называют нуклеопротеиды, глюкопротеиды, липопротеиды.
Выделяют структурные (структурообразующие) и функциона-льные (регуляторные) белки. К последним относятся ферменты.
Белки участвуют в обмене веществ (ферменты, резервные белки (запасные вещества), входят в состав структурных компонентов клетки (флагеллин, белки клеточной стенки, пилин и др.).
Белкиобуславливают:
§ ферментативную активность;
§ антигенность;
§ иммунногеность;
§ вирулентность;
§ видовую принадлежность;
§ приспособляемовть к факторам внешней среды.
В состав белков микроорганизмов входят как обычные для эукариотов аминокислоты, так и оригинальные - диаминопимелиновая, D-аланин, D-глютанин, входящие в состав пептидогликанов и капсул некоторых бактерий.
Только в спорах находится дипиколиновая кислота, с которой связана высокая резистентность спор.
Жгутики построены из белка флагеллина, обладающего сократительной способностью и выраженными антигенными свойствами.
Пили (ворсинки) содержат особый белок - пилин.
Белки входят в состав пептидогликана - биополимера, составляющего основу бактериальной клеточной стенки.
Свойства пептидогликана:
· содержит родо- и видоспецифические антигенные детерминанты;
· Запускает классический и альтернативный пути активации системы комплемента;
· тормозит фагоцитарную активность и миграцию макрофагов;
· инициирует развитие гиперчувствительности замедленного типа (ГЗТ);
· обладает противоопухолевым действием;
· оказывает пирогенное действие, т.е. вызывает лихорадку.
Углеводы делятся на простые (моно- и дисахариды) и сложные (полисахариды) - глюкопротеиды, липополисахариды.
Углеводы в бактериальной клетке встречаются чаще в виде полисахаридов, которые могут быть экзо- и эндоклеточными.
Среди экзоклеточных полисахаридов выделяют каркасные (входят в состав капсул) и истинно экзополисахариды (выходят из бактериальных клеток во внешнюю среду).
Среди бактериальных полисахаридов многие находят применение в медицине, биотехнологии, молекулярной биологии.
Декстраны - полисахариды с большой молекулярной массой, по виду напоминают слизь.
В 6% концентрации декстран применяется в качестве кровезаменителя (полиглюкин).
Декстрановый гель сефадекс используется в колоночной хроматографии как молекулярное сито.
Эндоклеточные полисахариды - запасные питательные вещества клетки (крахмал, гликоген и др.).
Липополисахарид (ЛПС) - один из основных компонентов клеточной стенки грамотрицательных бактерий, представляет собой соединение липида с полисахаридом.
Синонимы ЛПС - эндотоксин, О - антиген.
ЛПС выполняет две основные функции:
§ определяет антигенную специфичность бактерий;
§ является одним из основных факторов патогенности, т.к. представляет собой эндотоксин, токсические свойства которого проявляются преимущественно при разрушении бактериальных клеток.
ЛПС запускает синтез более 20 биологически активных веществ, определяющих патогенез эндотоксикоза и обладает пирогенным действием.
Липиды(главным образом фосфолипиды) содержатся в цитоплазматической мембране (липидный бислой), в также в наружной мембране грамотрицательных бактерий.
Микобактерии содержат большое количество липидов (до 40% сухого остатка).
В состав липидов входят различные жирные кислоты, весьма специфичные для разных групп микроорганизмов. Их определение имеет в ряде случаев диагностическое значение, например у анаэробов, микобактерий.
У микобактерий туберкулеза липиды определяют многие свойства:
§ устойчивость к кислотам, щелочам и спиртам;
§ трудная окрашиваемость красителями (используют раммальные методы окраски, чаще - по Цилю- Нильсену);
§ устойчивость к солнечной радиации и дезсредствам;
§ патогенность.
Тейхоевые кислоты встречаются в клеточных стенках раммположительных бактерий. Представляют собой водорастворимые линейные полимеры, содержащие остатки глицерина или рибола, связанные фосфодиэфирными связями.
С тейхоевыми кислотами связаны главные поверхностные антигены ряда грамположительных бактерий.
Нуклеиновые кислоты– ДНК и РНК.
ДНК бактерий двух видов:
§ в нуклеоиде – хромосомная;
§ в плазмидах – внехромосомная.
Рибонуклеиновые кислоты (РНК) находятся главным образом в рибосомах (рРНК – 80-85%).
Количество транспортных тРНК составляет – 10%, матричных (информационных) мРНК- 1-2%.
Дата добавления: 2016-11-04; просмотров: 11804;