Основные группы ферментов бактерий и их классификация.Факторы роста

Ферменты бактериальной клетки классифицируются так же, как и ферменты эукариот – в зависимости от типа биохимических реакций, в которых они участвуют.

Однако, в бактериологии используется и классификация бактериальных ферментов в зависимости от их локализации, зависимости их синтеза от наличия субстрата; кроме этого отдельную группу составляют ферменты вирулентности (или ферменты патогенности – различия между терминами «патогенность» и «вирулентность» будут рассмотрены ниже).
А. По своей локализации бактериальные ферменты подразделяются на две группы.

1. Ферменты, которые синтезируются бактериальной клеткой в окружающую среду и действуют в околоклеточном пространстве, называются экзоферментами. К ним относятся, например, протеолитические ферменты грамположительных бактерий, пеницилиназы и т.п. Такая локализация ферментов обусловлена их функциональной задачей – они, например, расщепляют макромолекулярный питательный субстрат на низкомолекулярные части, способные транспортироваться внутрь клетки, или инактивируют вещества, обладающие антибактериальной активностью, «на подходе» к клетке.

2. Ферменты, которые локализуются внутри бактериальной клетки, называются эндоферментами. Эндоферменты содержатся в периплазматическом пространстве грамотрицательных бактерий (здесь находится часть тех ферментов, которые у грамположительных бактерий являются экзоферментами, например, протеазы), а также в цитоплазматической мембране и цитоплазме.
Б. По зависимости своего синтеза от наличия субстрата, на который действует фермент, бактериальные ферменты подразделяются также на две группы.
1. Конститутивные ферменты синтезируются постоянно, вне зависимости от наличия в данный момент субстрата для их действия.
2. Индуцибельные ферменты синтезируются бактериальной клеткой только если «в пределах досягаемости» находится субстрат для их действия. Типичным примером этой группы ферментов являются ферменты лактозного оперона.
В. К ферментам вирулентности относятся такие бактериальные ферменты, чьим субстратом действия являются клетки и ткани макроорганизма, в котором паразитирует микроб.

Бактериальные факторы роста — (синоним: бактериальные витамины, дополнительные питательные вещества, биос) — необходимые для жизнедеятельности бактериальной клетки органические вещества, которые она не способна синтезировать самостоятельно и должна получать в готовом виде. На существование Б. ф. р. впервые обратил внимание Л. Пастер. Бактериальные факторы роста — соединения различной химической природы; большинство из них относится к водорастворимым витаминам группы В; функции Б. ф. р. несут также гемин, холин, пуриновые и пиримидиновые основания и многие аминокислоты. Отсутствие в среде Б. ф. р. приводит к бактериостатическому эффекту — бактериостазу (см.), который в ряде случаев сопровождается цитологическими изменениями. Бактериальные факторы роста не служат для микробной клетки пластическими или энергетическими материалами и используются бактериями в ничтожных количествах в неизмененном виде. Некоторые факторы в качестве активных групп (коферментов) входят в структуру различных клеточных энзимов.
К важнейшим бактериальным факторам роста относятся: тиамин (витамин B1) — составная часть некоторых коферментов, играющих важную роль в углеводном обмене; рибофлавин (витамин В2)—участвует в окислительно-восстановительных процессах; пантотеновая кислота — участвует в построении ферментных систем бактериальной клетки, в частности кофермента А; пиридоксин (витамин В6) — производные этого фактора роста играют важную роль в обмене аминокислот; витамин В12 — входит в состав активной группы ферментов, участвующих в реакциях синтеза нуклеотидов; фолиевая кислота — в виде одного из своих производных входит в состав ферментов, катализирующих процессы синтеза пуриновых и пиримидиновых оснований, а также некоторых аминокислот; биотин — участвует в азотистом обмене, а также катализирует синтез ненасыщенных жирных кислот; никотиновая кислота (витамин РР) и ее амид— участвуют в синтезе коферментов; парааминобензойная кислота — компонент фолиевой кислоты, по-видимому, выполняет и самостоятельные функции в обмене веществ; гемин — входит в состав некоторых ферментов, участвующих в реакциях окисления; холин — участвует в синтезе клеточных липидов, а также является донатором метильной группы в различных биосинтетических реакциях; пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, ксантин, гипоксантин, цитозин, тимин и урацил) — необходимы главным образом в качестве компонентов нуклеиновых кислот; аминокислоты — служат компонентами клеточных белков; некоторые из них выполняют и биокаталитические функции.
Потребность бактерий в различных бактериальных факторы роста разнообразна: у большинства сапрофитов она сводится к минимуму, тогда как патогенные микробы (возбудители бруцеллеза, дифтерии, туляремии и др.) могут расти только на синтетических средах, содержащих многие аминокислоты и другие вещества. По отношению к Б. ф. р. микроорганизмы подразделяются на ауксотрофы, зависимые от наличия в среде дополнительных питательных веществ, и прототрофы, способные самостоятельно синтезировать необходимые вещества. Потребность данного штамма бактерий в Б. ф. р. выявляют путем удаления исследуемого вещества из полноценной синтетической среды, содержащей известные бактериальные факторы роста, с последующим изучением роста и размножения засеянной бактериальной популяции. Исследование потребности микробов в Б. ф. р. способствует разработке полноценных питательных сред, необходимых для получения больших количеств микробной биомассы и продуктов жизнедеятельности микроорганизмов, при изготовлении вакцин, сывороток, антибиотиков, витаминов; облегчает изыскание новых химиотерапевтических средств, действующих как антиметаболиты, и т. п. См. также Бактериальная культура.

17. Первый этап выделения чистой культуры бактерий.Дайте определение специфическим микробиологическим терминам: "вид", "штамм", "клон", "колония", "чистая культура".

Чистая культура бактерий – это масса клеток, которая состоит из микроорганизмов одного вида. Эти микроорганизмы являются потомством одной клетки, которая была взята для анализа. Чистая культура бактерий выводится путем пересева клеток отдельно стоящей колонии бактерий на чистую и питательную среду. Для того чтобы вывести чистую культуру бактерий, необходимо не только произвести правильный забор материала и вырастить колонию. Также необходимо правильно подобрать питательную среду – синтетическую или натуральную, а также универсальную или специального назначения.

Помимо этого, очень важным является этап посева, который необходимо провести, соблюдая все необходимые меры. Во время и после посева для получения чистой культуры бактерий их колонии необходимо обеспечить правильную температуру, влажность и аэрацию или ее отсутствие. Соблюдение таких оптимальных условий позволяет в кратчайшие сроки получить чистую культуру.

При выведении чистой культуры часто требуется отсеивание из общего числа разнородных микроорганизмов отдельных, необходимых именно в данном исследовании. А чистая культура микроорганизмов выводится уже из изолированной колонии, не пересекающейся с другими представителями микромира.

При выделении чистой культуры бактерий соблюдают несколько этапов. Первый этап представляет собой посев бактерий на плотные питательные среды, в результате чего исследователь получает колонию бактерий

Первый этап. Из исследуемого материала готовят мазок, окрашивают по Граму или другим методом и микроскопируют. Для посева исследуемый материал в случае необходиости разводят в пробирке со стерильным изотоническим раствором хлорида натрия. Одну каплю приготовленного разведения наносят петлей на поверхность питательного агара в чашку Петри и тщательно втирают шпателем в среду, равномерно распределяя материал по всей ее поверхности. После посева чашку переворачивают дном кверху, подписывают и помещают в термостат при 37°С на 18—24 ч.

Вид – является эволюционно сложившейся совокупностью особей, имеющих единый генотип, который в стандартных условиях проявляется сходными морфологическими, физиологическими, биохимическими и другими признаками.

Чистая культура – это культура микроорганизмов, выросших на питательной среде, содержащая микроорганизмы одного вида.

Штамм – это культура микроорганизмов определенного вида, выделенная на питательной среде. Колония бактериальная – это видимое невооруженным глазом образование на плотной питательной среде, имеющее характерные размеры, форму, структуру, цвет и т.д., представляющее собой популяцию бактерий, происшедшею из одной бактериальной клетки.

Клон – это совокупность одноклеточных организмов (клеток), которые произошли от одной исходной клетки в результате вегетативного размножения.

18. Классификация питательных сред.Требования, предъявляемые к питательным средам.Универсальные питательные среды.Элективные (селективные) питательные среды.Дифференциально-диагностические среды.

питательная среда — вещество или смесь веществ, применяемая для культивирования макро- и микроорганизмов. Существует множество стандартных биологических питательных сред.