Питание и дыхание бактерий презентация

от источника усвояемого углерода:
аутотрофы - используют неорганический углерод, в виде СО2;
гетеротрофы - используют органический углерод – напр., гексозы, многоатомные спирты, аминокислоты.
В зависимости от источника энергии (запасается в форме молекул АТФ):
фототрофы - источник энергии – свет;
хемотрофы - источник энергии – окислительно-восстановительные реакции

Среди хемотрофов выделяют литотрофы (используют неорганические доноры электронов (Н2, NH3, H2S, Fe2+ и др.) и органотрофы, которые используют в качестве доноров электронов органические соединения.

для усвоения можно выделить 8 основных типов прокариотических организмов:
фотолитоавтотрофы
фотолитогетеротрофы
фотоорганоавтотрофы
фотоорганогетеротрофы
хемолитоавтотрофы
хемолитогетеротрофы
хемоорганоавтотрофы
хемоорганогетеротрофы.

Бактерии, изучаемые медицинской микробиологией, являются гетерохемоорганотрофами.

для роста этого организма, и должны получать эти соединения из окружающей среды.

Прототрофы - не требуют (в отличие от ауксотрофов) для своего развития готовых витаминов, аминокислот или др. факторов роста, а синтезируют их из минеральных или органических соединений.

Один и тот же микроорганизм может быть прототрофным по одному фактору роста, но ауксотрофным по другому.

и легкоусвояемой форме.

Азот, углерод и водород для построения собственных белков: водород и кислород для клеток поставляет вода; источник азота - вещества животного происхождения (мясо говяжье, рыба, мясокостная мука, казеин), а также белковые гидролизаты, пептиды, пептоны.
Ростовые факторы (витамины, ферменты). Источник - экстракты из белков животного и растительного происхождения, белковые гидролизаты; нативные субстраты - кровь, сыворотка, асцитическая жидкость, яичный желток, кусочки печенки, почек, мозговой ткани и др.
Микроэлементы - среды должны содержать ионы железа, меди, марганца, цинка, кальция, натрия, калия и др. Их добавляют в питательную среду в виде солей, чаще всего фосфатов.

от ими же образованных продуктов обмена. С этой целью питательную среду забуферивают, чаще всего используя фосфатный буфер.
Оптимальный редокс-потенциал (rH2).
Окислительно-восстановительный потенциал (редокс-потенциал) — мера способности химического вещества присоединять электроны (восстанавливаться).
Изотоничность.
Среда должна обладать определенным осмотическим давлением. Большинство бактерий способны расти на изотоничных средах, изотоничность которых достигается добавлением NaCl в концентрации 0,87 %. Некоторые бактерии не способны расти на средах при концентрации соли в них ниже 1 %. Такие бактерии называются галофильными.

бактерий протекают в воде.
Нетоксичность для исследуемых микробов.
Допустимым является употребление веществ, которые устраняют действие ингибиторов роста и токсинообразования микробов (отдельные аминокислоты, твин, активированный уголь и т.п.).
Определённая вязкость.
Плотность (вязкость) среды достигается добавлением агара - полисахарида, получаемого из водорослей. Он плавится при температуре 100 °С, но при охлаждении остывает при 45-50 °С. Агар добавляют в концентрации 0,5 % — для полужидких сред и 1,5—2 % — для создания плотных сред.
Стерильность. Прозрачность.

растительного происхождения(мясо, костная и рыбная мука, кормовые дрожжи, сгустки крови и др.)
синтетические среды — готовят из определённых химически чистых органических и неорганических соединений, взятых в точно указанных концентрациях и растворённых в дважды дистиллированной воде. 
По консистенции(степени плотности):
жидкие
полужидкие
плотные
Плотные и полужидкие среды готовят из жидких, к которым прибавляют агар-агар или желатин. Кроме того, в качестве плотных сред применяют свёрнутую сыворотку крови, свёрнутые яйца, картофель, среды с силикагелем. Некоторые микроорганизмы используют желатин как питательное вещество — при их росте среда разжижается.
По составу:
простые: мясопептонный бульон(МПБ), мясопептонный агар(МПА), , питательный желатин,
сложные — готовят прибавляя к простым средам кровь, сыворотку, углеводы и другие вещества.
По назначению:
основные — служат для культивирования большинства патогенных микробов. МПБ, МПА, бульон и агар Хоттингера, пептонная вода.
специальные — служат для выделения и выращивания микроорганизмов, не растущих на простых средах.
элективные(избирательные) — служат для выделения определённого вида микробов, росту которых они благоприятствуют, задерживая или подавляя рост сопутствующих микроорганизмов. Среды становятся элективными при добавлении к ним определённых антибиотиков, солей, изменения pH.Жидкие элективные среды называют средами накопления.
дифференциально-диагностические — позволяют отличить один вид микробов от другого по ферментативной активности.
консервирующие — предназначены для первичного посева и транспортировки исследуемого материала.

Обладает слабыми селективными свойствами, компоненты среды подавляют рост грамположительных бактерий.

Состав среды: мясопептонный агар, лактоза, фуксин, сульфит натрия (Na2SO3).

Фуксин обесцвечивается сульфитом натрия (образуется бесцветная фуксинсернистая кислота — реактив Шиффа). Энтеробактерии, сбраживающие лактозу, в процессе брожения выделяют муравьиную кислоту, которая даёт цветную реакцию с фуксинсернистой кислотой с образованием свободного фуксина, в результате чего их колонии окрашиваются в малиново-красный цвет с металлическим блеском или без него. Колонии бактерий, не сбраживающих лактозу, имеют белый или слабо-розовый цвет (цвет питательной среды).

колонии, кишечная палочка и другие разлагающие лактозу микроорганизмы — малиново-красные колонии с металлическим блеском или без него

10,0, экстракт кормовых дрожжей 5,0, натрия гидроортофосфат – 0,5, натрия хлорид – 75,0, натрий углекислый – 0,1, агар микробиологический – (10,5 ± 2,5), pH от 7,0 до 7,4
Повышенные концентрации хлорида натрия (5—10%), не мешая росту стафилококков, подавляют размножение сопутствующей флоры.

Рост стафилококка - колонии диаметром 2—3 мм, круглые, с ровными краями, слегка выпуклые. Цвет колоний различен в зависимости от образуемого пигмента: золотистый, лимонно-желтый, палевый.

панкреатический 16,0, натриевые соли желчных кислот 8,1, лактоза 7,6, бриллиантовый зеленый, йод, индикатор нейтральный красный. Готовая среда прозрачна, имеет розовато-желтоватый цвет.

Принцип действия:
Ингибирующие вещества (желчные соли, бриллиантовый зеленый, йод), входящие в состав среды, полностью подавляют рост грамположительной микрофлоры и в 2-3 раза рост кишечной палочки, не препятствуя росту шигелл и сальмонелл.
Дифференцирующие свойства среды основаны на изменении рН в кислую сторону при росте лактозоферментирующих бактерий, которые образуют на среде колонии малинового цвета (индикатор нейтральный красный). 

натрия хлорида, взвесь желтка куриного яйца.
Высокое содержание натрия хлорида подавляет большинство бактерий, а присутствие яичного желтка выявляет свойственный этому роду фермент лецитиназу. При росте на желточно-солевом агаре вокруг колоний S.aureus образуются радужные венчики.

сальмонелл из клинического материала (фекалии, моча), а также проб воды и образцов пищевых продуктов.

Принцип действия
Селенит подавляет рост кишечных колиформных бактерий и энтерококков преимущественно в течение первых 6-12 часов инкубации. Рост Salmonella, Proteus и Pseudomonas не тормозится. Рост: равномерное помутнение или осадок на дне.

Состав (г/л)
Пептон мясной 5,0; лактоза 4,0; селенит натрия 4,0; калий фосфорнокислый двузамещенный 3,5; калий фосфорнокислый однозамещенный 6,5. Готовая среда прозрачная, желтоватого цвета.

3,0; NaCl – 0,5; NH4Cl – 1,0; дистиллированная вода.
Готовая среда – прозрачный раствор, рН – 7,0–7,2.

Способны расти только прототрофы (помутнение среды). Для ауксотрофов требуется добавление необходимых питательных веществ, например, для кишечной палочки – глюкозы.

живут и развиваются при свободном доступе кислорода, т. е. реакции окисления осуществляются у них при участии молекулярного кислорода с получением большого количества энергии.
Микроаэрофилы - нуждаются в малых количествах кислорода (некоторые лептоспиры, бруцеллы), могут расти, если содержание О2 в окружающей среде будет значительно ниже атмосферного (порядка 2%)

Облигатные анаэробы (клостридии столбняка, ботулизма и др.) способны жить и размножаться только в отсутствие свободного кислорода воздуха. Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии.

Факультативные анаэробы — организмы, энергетические циклы которых проходят по анаэробному пути, но способные существовать при доступе кислорода, в отличие от облигатных анаэробов, для которых кислород губителен.

Капнофилы — микроорганизмы, которым для своей жизнедеятельности требуется углекислый газ в концентрации 10—15 % (кампилобактерии)

электронов осуществляется по следующей стандартной схеме: органический субстрат – НАД – флавопротеины – железосерные белки – хиноны – цитохромы (a, b, c) – конечный акцептор (молекулярный кислород или иной акцептор электронов).

При аэробном дыхании в качестве конечного акцептора электронов используется молекулярный кислород.

При анаэробном дыхании конечным акцептором электронов служит не кислород, а другие неорганические или органические вещества. В зависимости от природы конечного акцептора различают нитратное, сульфатное, карбонатное, фумаратное типы дыхания и др.

Многие факультативные анаэробы при отсутствии кислорода используют в качестве конечного акцептора электронов нитраты (нитратное дыхание). При этом образуются нитриты и другие восстановленные формы азота, что используется на практике для идентификации бактерий.

vinelandii (A), Micrococcus lysodeikticusДыхательные цепи Azotobacter vinelandii (A), Micrococcus lysodeikticus (Б) и Escherichia coli (В) в аэробных (1), микроаэробных (2) и анаэробных (3) условиях:
Фп - флавопротеин; FeS - железосероцентр; УХ - убихинон; MX - менахинон; ФР - фумаратредуктаза; b, с, d, о, а - цитохромы.

Питательная основа – пептон, дыхательный субстрат – органические вещества (углеводы, липиды и аминокислоты) пептона и молока. Редуцирующее вещество - казеин
Рост анаэробов – створаживание молока с образованием сгустка с пузырьками газа, просветление сыворотки.

Среда Китта – Тароцци Жидкая питательная среда. Состав: мясопептонный бульон, обогащенный экстрактивными продуктами печени животных, кусочки вываренной печени в качестве поглотителя свободного кислорода.
Питательная основа – мясопептонный бульон, дыхательный субстрат – органические вещества (углеводы, липиды и аминокислоты) экстрактивных продуктов печени. Редуцирующее вещество - кусочки вываренной печени.
Рост анаэробов – помутнение с бурным газообразованием, ближе ко дну пробирки.

20% р-р натрия сульфита, 8% р-р хлорида железа. Среду разливают в пробирки высоким столбиком.
Питательная основа – мясопептонный агар, дыхательный субстрат – органические вещества (углеводы, липиды и аминокислоты) МПА. Редуцирующее вещество – натрия сульфит.
Патогенные и условно-патогенные анаэробы образуют в среде колонии черного цвета или дают сплошное почернение среды.

1% агар, 0,2% глюкозы.
2) жидкая среда, смесь водного экстракта сердечной мышцы быка и пептона из желудка и печени свиньи.
Питательная основа – мясопептонный бульон, дыхательный субстрат – органические вещества (углеводы, липиды и аминокислоты) экстрактивных продуктов. Редуцирующее вещество – глюкоза или кусочки вываренной печени.
Рост анаэробов – помутнение с газообразованием.

Среда Цейсслера.
Состав: МПА, 2% глюкозы, 10—15 мл стерильно взятой человеческой, лошадиной или бараньей крови.
Рост анаэробов - серо-желтые колонии с зоной гемолиза

кислорода используют их регенерацию путем кипячения в течение 15-20 минут на водяной бане с последующим быстрым охлаждением до 50 градусов. После посева поверхность среды заливают парафином или вазелиновым маслом. Также возможен посев в столбик плотной или полужидкой среды на глубину 10-12см. кислород воздуха диффундирует на 1,5-2см, а в глубине создаются благоприятные условия.
Применение анаэростатов и анаэробных боксов.
Химические методы. Для поглощения кислорода из замкнутого пространства можно использовать гидросульфит натрия. Для связывания кислорода в 1л объема используют 100мл свежеприготовленного 20% Na2S2O4 и 16мл 50% КОН.
Для связывания остатков кислорода используют вещества-редуценты, к которым относится тиогликолевая кислота или тиогликолат натрия, аскорбиновая кислота, различные сахара, цистин и цистеин, муравьинокислый натрий и т.д.
3.Биологические методы Совместное выращивание анаэробов и аэробов (метод Фортнера). На одну половину чашки засевают исследуемый материал, а на другую – культуру аэробного или факультативно-анаэробного микроба, способного энергично поглощать кислород.