Métabolisme des micro-organismes

Métabolisme est un ensemble de processus biochimiques se produisant dans une cellule et assurant son activité vitale. Le métabolisme cellulaire se compose de deux processus opposés : le métabolisme énergétique (catabolisme) et le métabolisme constructif (anabolisme).

Métabolisme énergétique (catabolisme) est un ensemble de réactions d'oxydation de divers composés organiques et non organiques réduits composés organiques, accompagné de la libération de l'énergie accumulée par la cellule sous forme de liaisons phosphate.

Métabolisme constructif (anabolisme)– il s'agit d'un ensemble de réactions de biosynthèse, à la suite desquelles la substance cellulaire est synthétisée grâce à des substances provenant de l'extérieur et des produits intermédiaires formés lors du catabolisme. Ce processus est associé à la consommation d'énergie libre stockée dans les molécules d'ATP ou d'autres composés riches en énergie.

Le métabolisme constructif et énergétique consiste en une série de réactions enzymatiques séquentielles, dont le déroulement peut être grossièrement représenté comme suit. Au stade initial, les molécules sont exposées produits chimiques, qui servent de substrats initiaux pour les deux types de métabolisme. Les transformations ultérieures comprennent une série de réactions enzymatiques et conduisent à la synthèse de produits intermédiaires. Les produits finaux des voies constructives formées au cours des dernières étapes sont utilisés pour construire la substance des cellules, et les produits énergétiques sont libérés dans l'environnement.

Des processus constructifs et énergétiques se produisent simultanément dans la cellule. Chez la plupart des procaryotes, ils sont étroitement liés les uns aux autres. Au cours du processus d’anabolisme, de nombreuses enzymes impliquées dans le métabolisme énergétique sont synthétisées. D'autre part, les réactions cataboliques produisent non seulement de l'énergie à des fins de biosynthèse, mais également de nombreux produits intermédiaires nécessaires à la synthèse des substances qui composent les structures cellulaires.

Le métabolisme des procaryotes, tant énergétique que constructif, est extrêmement diversifié. Cela est dû au fait que les bactéries peuvent utiliser un large éventail de composés organiques et inorganiques comme sources d’énergie et de carbone. Cette capacité est due aux différences dans l'ensemble des enzymes périphériques cellulaires, ou exoenzymes, appartenant à la classe des hydrolases, qui sont libérées et détruisent les macromolécules des substrats d'origine en substances de faible poids moléculaire. Les substances formées sous l'action de ces enzymes pénètrent dans la cellule bactérienne et sont soumises à l'action d'enzymes métaboliques intermédiaires.

Caractéristiques générales du métabolisme énergétique. En ce qui concerne les sources d'énergie, tous les micro-organismes sont divisés en deux groupes : chimiotrophes et phototrophes. La synthèse des molécules d'ATP à partir de l'ADP et des phosphates peut se produire de deux manières :

Phosphorylation dans la chaîne de transport d'électrons respiratoire ou photosynthétique. Ce processus chez les procaryotes est associé aux membranes ou à leurs dérivés, c'est pourquoi on l'appelle phosphorylation membranaire. La synthèse de l'ATP se produit dans ce cas avec la participation de l'ATP synthase :

Phosphorylation au niveau du substrat. Dans ce cas, le groupe phosphate est transféré à l'ADP à partir d'une substance (substrat) plus riche en énergie que l'ATP : Cette méthode de synthèse de l'ATP est appelée phosphorylation du substrat. Dans la cellule, les réactions de phosphorylation du substrat ne sont pas associées aux structures membranaires et sont catalysées par. enzymes solubles du métabolisme intermédiaire.

Toutes les réactions redox du métabolisme énergétique chez les micro-organismes chimiotrophes peuvent être divisées en trois types :

Respiration aérobie, ou oxydation aérobie ;

Respiration anaérobie ;

Fermentation.

Processus de base du métabolisme énergétique chez de nombreux procaryotes respiration aérobie, dans lequel le donneur d'hydrogène ou d'électrons est constitué de substances organiques (moins souvent inorganiques), et l'accepteur final est l'oxygène moléculaire. La principale quantité d'énergie lors de la respiration aérobie est générée dans la chaîne de transport d'électrons, c'est-à-dire à la suite de la phosphorylation membranaire. La phosphorylation oxydative est précédée de la glycolyse et du cycle de l'acide tricarboxylique (cycle de Krebs)

Respiration anaérobie– une chaîne de réactions d'oxydo-réduction anaérobies, qui sont réduites à l'oxydation d'un substrat organique ou inorganique en utilisant non pas de l'oxygène moléculaire, mais un autre oxygène non moléculaire comme accepteur final d'électrons matière organique(nitrate, nitrite, sulfate, sulfite, CO : etc.), ainsi que des substances organiques (fumarate, etc.). Les molécules d'ATP au cours de la respiration anaérobie se forment principalement dans la chaîne de transport d'électrons, c'est-à-dire à la suite de réactions de phosphorylation membranaire, mais en quantités moindres que lors de la respiration aérobie.

Dans la respiration anaérobie, le dernier accepteur d’électrons dans la chaîne de transport d’électrons est constitué de composés inorganiques ou organiques. Par exemple, si l'accepteur d'électrons final est SO 4 2-, alors le processus est appelé haleine sulfatée, et les bactéries sont sulfato-réductrices ou sulfite-réducteur . Si l'accepteur d'électrons final est NO 3 - ou NO 2 -, alors le processus est appelé haleine de nitrate ou dénitrification, et les bactéries qui effectuent ce processus sont dénitrifiant . Le CO 2 peut agir comme accepteur final d'électrons ; le processus est donc appelé ; respiration carbonatée, et les bactéries - méthanogène (formateur de méthane) . L'un des rares exemples où l'accepteur final est une substance organique est la respiration du fumarate.

Les bactéries capables de respiration anaérobie ont des chaînes de transport d'électrons ou respiratoires raccourcies, c'est-à-dire ils ne contiennent pas tous les transporteurs caractéristiques des chaînes respiratoires fonctionnant en condition aérobie. De plus, dans les chaînes respiratoires des anaérobies, la cytochrome oxydase est remplacée par les réductases correspondantes. Chez les anaérobies stricts, le cycle de Krebs ne fonctionne pas ou est rompu et remplit uniquement des fonctions biosynthétiques, mais pas énergétiques. La principale quantité de molécules d'ATP lors de la respiration anaérobie est synthétisée au cours du processus de phosphorylation membranaire.

Fermentation– un ensemble de réactions redox anaérobies dans lesquelles des composés organiques servent à la fois de donneurs et d’accepteurs d’électrons. Généralement, les donneurs et les accepteurs d'électrons sont formés à partir du même substrat fermentescible (par exemple, un glucide). Différents substrats peuvent être fermentés, mais les glucides sont les mieux utilisés. Pendant la fermentation, l'ATP est synthétisé à la suite de réactions de phosphorylation du substrat.

Dans son essence biologique, la fermentation est une méthode d'obtention d'énergie dans laquelle l'ATP est formé à la suite de l'oxydation anaérobie de substrats organiques lors de réactions de phosphorylation de substrats. Pendant la fermentation, les produits de dégradation d'un substrat organique peuvent servir simultanément de donneurs et d'accepteurs d'électrons.

Lorsque les glucides et un certain nombre d'autres substances sont fermentés, des produits tels que l'éthanol, l'acide lactique, l'acide formique, acide succinique, acétone, CO 2, H 2, etc. Selon les produits prédominants ou particulièrement caractéristiques, on distingue l'acide alcoolique, lactique, l'acide formique, l'acide butyrique, l'acide propionique et d'autres types de fermentation.

Le type de réaction redox le plus avantageux chez les bactéries, qui entraîne la génération de la plus grande quantité d’énergie sous forme de molécules d’ATP, est la respiration aérobie. Le type de réaction productrice d’énergie le moins bénéfique est la fermentation, accompagnée d’une production minimale d’ATP.

Annotation

Introduction

1. Concepts généraux sur le métabolisme et l'énergie

2. Métabolisme constructif

3. Besoins nutritionnels des procaryotes

3.1 Sources de carbone

3.3 Exigences relatives aux sources de soufre et de phosphore

3.4 Besoin en ions métalliques

3.5 Besoin de facteurs de croissance

4. Types de métabolisme des micro-organismes

5. Métabolisme énergétique des phototrophes

6. Métabolisme énergétique des chimiotrophes utilisant des processus de fermentation

7. Métabolisme énergétique des chimioorganotrophes utilisant le processus respiratoire

8. Métabolisme énergétique des chimiolithoautotrophes

Conclusion

Ce travail de cours contient des informations de base sur le métabolisme constructif et énergétique des bactéries. Le travail a été réalisé sur 37 feuilles. Contient 5 figures et 1 tableau.

L'ensemble des processus de transformation de la matière dans un organisme vivant, accompagnés de son renouvellement constant, est appelé métabolisme ou métabolisme.

Les propriétés les plus importantes des organismes vivants sont leur capacité à se reproduire et leur relation étroite avec l'environnement. Tout organisme ne peut exister que sous la condition d'un flux constant de nutriments provenant de l'environnement extérieur et de la libération de déchets dans celui-ci.

Les nutriments absorbés par la cellule sont convertis en composants cellulaires spécifiques à la suite de réactions biochimiques complexes. L'ensemble des processus biochimiques d'absorption, d'assimilation des nutriments et de création d'éléments structurels de la cellule qui en résultent est appelé métabolisme constructif ou anabolisme. Des processus constructifs se produisent avec l'absorption d'énergie. L'énergie nécessaire aux processus de biosynthèse des autres fonctions cellulaires, tels que le mouvement, l'osmorégulation, etc., que la cellule reçoit en raison du flux de réactions oxydatives, dont la totalité représente le métabolisme énergétique, ou catabolisme (Fig. 1).

Tous les organismes vivants ne peuvent utiliser que de l’énergie liée chimiquement. Chaque substance possède une certaine quantité d’énergie potentielle. Principaux matériaux porteurs de ses liaisons chimiques, dont la rupture ou la transformation entraîne la libération d'énergie.

Niveau d'énergie liaisons chimiques pas pareil. Pour certains, sa valeur est d'environ 8 à 10 kJ. De telles connexions sont dites normales. D'autres liaisons contiennent beaucoup plus d'énergie - 25 à 40 kJ. Ce sont ce qu’on appelle les connexions macroergiques. Presque tous les composés connus possédant de telles liaisons comprennent des atomes de phosphore et de soufre impliqués dans la formation de ces liaisons.

L'acide adénosine triphosphorique (ATP) joue un rôle essentiel dans la vie cellulaire. Sa molécule est constituée d'adénine, de ribose et de trois résidus d'acide phosphorique : (Annexes Fig. 2)

L'ATP occupe une place centrale dans le métabolisme énergétique de la cellule. Les liaisons macroergiques dans la molécule ATP sont très fragiles. L'hydrolyse de ces liaisons entraîne la libération d'une quantité importante d'énergie libre :

ATP + H20 → ADP + H3P04 - 30,56 kJ

L'hydrolyse se produit avec la participation d'enzymes spécifiques, fournissant de l'énergie aux processus biochimiques impliquant une absorption d'énergie. Dans ce cas, l’ATP joue le rôle de fournisseur d’énergie. De petite taille, la molécule d’ATP se diffuse dans diverses parties de la cellule. L'apport d'ATP dans les cellules est continuellement renouvelé grâce aux réactions d'ajout d'un résidu d'acide phosphorique à la molécule d'acide adénosine diphosphorique (ADP) :

ADP + H3P04 → ATP + H20

La synthèse de l'ATP, comme l'hydrolyse, se fait avec la participation d'enzymes mais s'accompagne de l'absorption d'énergie, dont les modalités d'obtention chez les micro-organismes, bien que variées, peuvent être réduites à deux types :

1) utilisation de l'énergie lumineuse ;

2) utilisation de l'énergie provenant de réactions chimiques.

Dans ce cas, les deux types d’énergie sont transformés en énergie des liaisons chimiques de l’ATP. Ainsi, l’ATP agit comme un transformateur dans la cellule.

L'anabolisme et le catabolisme sont inextricablement liés, formant un tout, puisque les produits du métabolisme énergétique (ATP et certains composés de faible poids moléculaire) sont directement utilisés dans le métabolisme constructif de la cellule (Fig. 6.1).

Dans les cellules microbiennes, la relation entre énergie et processus constructifs dépend d’un certain nombre de conditions spécifiques, notamment de la nature des nutriments. Néanmoins, les réactions cataboliques dépassent généralement les processus de biosynthèse en volume. L'interrelation et la conjugaison de ces deux types de métabolisme se manifestent principalement dans le fait que le volume total des processus constructifs dépend entièrement de la quantité d'énergie disponible obtenue au cours du métabolisme énergétique.

Le métabolisme constructif vise la synthèse de quatre principaux types de biopolymères : les protéines, les acides nucléiques, les polysaccharides et les lipides.

Vous trouverez ci-dessous un schéma conventionnel généralisé de la biosynthèse de composés organiques complexes, où les principales étapes suivantes sont mises en évidence : la formation de précurseurs organiques (I) à partir des substances inorganiques les plus simples, à partir desquelles des « éléments constitutifs » (II) sont synthétisés au prochain scène. Par la suite, les éléments constitutifs, liés les uns aux autres par des liaisons covalentes, forment des biopolymères (III) : Applications (Fig. n°3)

Le schéma présenté des processus de biosynthèse ne reflète pas la complexité de la conversion de précurseurs de faible poids moléculaire en éléments constitutifs de poids moléculaire élevé. En fait, la synthèse se déroule sous la forme d’une série de réactions séquentielles avec formation de divers intermédiaires métaboliques. De plus, les niveaux de développement des capacités de biosynthèse des micro-organismes sont très différents. Chez certains microbes, le métabolisme constructif comprend toutes les étapes indiquées dans le diagramme, tandis que chez d'autres, il se limite aux deuxième et troisième étapes, ou seulement à la troisième étape. C'est pourquoi les micro-organismes diffèrent fortement les uns des autres quant à leurs besoins nutritionnels. Cependant, la composition élémentaire des aliments est la même pour tous les organismes vivants et doit inclure tous les composants inclus dans la substance cellulaire : carbone, azote, hydrogène, oxygène, etc.

Selon les sources de carbone utilisées dans le métabolisme constructif, les micro-organismes sont divisés en deux groupes : les autotrophes et les hétérotrophes.

Les autotrophes (du grec « autos » - soi, « trophée » - nourriture) utilisent le dioxyde de carbone comme seule source de carbone et synthétisent tous les biopolymères nécessaires à partir de ce simple composé précurseur inorganique. La capacité de biosynthèse chez les autotrophes est la plus élevée.

Les hétérotrophes (du grec « hétéros » – autre) ont besoin de sources organiques de carbone. Leurs besoins nutritionnels sont extrêmement variés. Certains d’entre eux se nourrissent de déchets d’autres organismes ou utilisent des tissus végétaux et animaux morts. Ces micro-organismes sont appelés saprophytes (du grec « sapros » - pourri et « phyton » - plante). Le nombre de composés organiques qu'ils utilisent comme sources de carbone est extrêmement important - ce sont des glucides, des alcools, des acides organiques, des acides aminés, etc. Presque tous les composés naturels peuvent être utilisés par l'un ou l'autre type de micro-organisme comme source de nutrition ou d'énergie.

Les micro-organismes ont besoin d'azote pour synthétiser les protéines cellulaires. En ce qui concerne les sources de nutrition azotée, les autoaminotrophes et les hétéroaminotrophes peuvent être distingués parmi les micro-organismes. Les premiers sont capables d'utiliser de l'azote inorganique (ammonium, nitrate, moléculaire) ou les formes les plus simples d'azote organique (urée) et de construire diverses protéines de leur corps à partir de ces composés. Dans ce cas, toutes les formes d’azote sont d’abord converties en forme ammonium. Cette forme d’azote la plus réduite se transforme facilement en groupe amino. Les hétéroaminotrophes ont besoin de formes organiques d'azote - protéines et acides aminés. Certains d'entre eux nécessitent un ensemble complet d'acides aminés, d'autres créent les composés protéiques nécessaires à partir d'un ou deux acides aminés en les convertissant.

De nombreux micro-organismes hétérotrophes vis-à-vis du carbone sont des autoaminotrophes. Il s’agit notamment des bactéries impliquées dans le traitement des eaux usées.

Les micro-organismes satisfont les besoins en oxygène et en hydrogène pour un échange constructif avec l'eau et les nutriments organiques. Les sources d'éléments cendres (P, S, K, Mg, Fe) sont les sels minéraux correspondants. Le besoin de ces éléments est faible, mais leur présence dans l'environnement est obligatoire. De plus, les microéléments sont nécessaires au fonctionnement normal des microbes - Zn, Co, Cu, Ni, etc. Certains d'entre eux sont inclus dans nutrition naturelle microbes, certains d'entre eux sont absorbés par les sels minéraux.

Les méthodes d'obtention de nourriture, c'est-à-dire les méthodes d'alimentation des micro-organismes, sont très diverses. Il existe trois méthodes principales de nutrition : holophytique, saprozoïque, holozoïque.

La nutrition holophytique (du grec « holo » - entier, « fit » - plante) se produit selon le type de photosynthèse végétale. Une telle nutrition n'est caractéristique que des autotrophes. Parmi les micro-organismes, cette méthode est caractéristique des algues, des formes colorées de flagellés et de certaines bactéries.

Pour comprendre les processus métaboliques complexes des micro-organismes, il est nécessaire de considérer la composition chimique de la cellule microbienne et l’arsenal d’enzymes dont elle dispose.

Composition chimique cellules microbiennes.

La composition chimique des cellules microbiennes est la même que celle des plantes supérieures. Ils contiennent 75 à 85 % d'eau et 15 à 25 % de matière sèche de la masse cellulaire totale.

L'eau est un composant nécessaire de la cellule - des processus chimiques s'y produisent, les minéraux se dissolvent et des substances organiques complexes - protéines, glucides, graisses - sont décomposées. Les protéines et les acides nucléiques contiennent le plus important lors de la reproduction et de la croissance cellulaire. Les glucides se trouvent en quantités importantes dans les cellules de levure et de champignons. Ce sont des polysaccharides - glycogène, dextrine, glucose. Les cellules bactériennes contiennent peu de glucides.

Les graisses et les substances apparentées aux graisses (lipides) se trouvent principalement dans la couche superficielle du cytoplasme. Les lipides représentent en moyenne 3 à 7 % de la matière sèche de la cellule (dans le bacille tuberculeux - 20 à 40, chez les champignons Endomyces - 50 à 60 %).

Les minéraux sont contenus dans les cellules microbiennes en petites quantités (seulement 3 à 10 %), mais leur rôle est important : ils influencent la vitesse et la direction des réactions chimiques. Les plus importants d'entre eux sont le potassium, le magnésium, le calcium, le fer, etc. La teneur en protéines, lipides, glucides et minéraux dépend du type de micro-organisme et des conditions de son existence.

Enzymes de cellules microbiennes.

Les enzymes sont des substances organiques complexes qui catalysent des réactions chimiques. Les cellules les produisent (produisent) pour réaliser des processus physiologiques. Une cellule peut contenir de nombreuses enzymes (le champignon Aspergillus, par exemple, en possède environ 50), grâce auxquelles diverses réactions chimiques peuvent se produire simultanément. Les enzymes les plus couramment produites par les micro-organismes sont les carbohydrases et les protéases.

Glucides - décomposent l'amidon, les fibres et autres polysaccharides avec la participation de l'eau. Il s'agit notamment des amylases (décomposent l'amidon en glucides simples), de la maltase (décomposent le maltose glucidique), des lipases (hydrolysent les graisses et les huiles pour former des acides gras). La plupart des micro-organismes contiennent ces enzymes.

Les protéases catalysent la dégradation des protéines et des polypeptides. Ces enzymes sont produites par des bactéries putréfactives, des moisissures et des actinomycètes.

Chaque enzyme a une spécificité d’action, c’est-à-dire qu’elle ne peut décomposer que certains composés. De plus, l’action de chaque enzyme a ses propres points cardinaux en relation avec la température, le pH et d’autres conditions.

Métabolisme.

Chaque cellule vivante a besoin d’un apport constant d’énergie – elle reçoit cette énergie par le biais du processus métabolique. Le métabolisme (métabolisme) est l'ensemble de toutes les réactions chimiques se produisant dans une cellule au cours de sa vie.

Le métabolisme se produit dans deux directions principales.

L'un d'eux est l'échange de construction. Il est nécessaire à une cellule vivante pour son activité biosynthétique, c'est-à-dire pour construire la cellule, remplacer les pièces usées, croître et se reproduire. La cellule reçoit les matériaux de construction nécessaires sous forme de nourriture venant de l'extérieur. Les nutriments pénètrent dans la cellule microbienne de deux manières. La première est l’osmose (diffusion) des nutriments provenant du milieu extérieur, où leur concentration est plus élevée que dans la cellule. La force motrice dans ce cas est la différence de pression osmotique entre la cellule et l’environnement extérieur. La deuxième méthode est le transfert actif de nutriments dans la cellule à l'aide d'enzymes spéciales. Dans les deux cas nutriments pénétrer à travers la membrane cellulaire dans le cytoplasme de la cellule. Le processus de nutrition est la fonction physiologique la plus importante d’une cellule microbienne. L'essence du processus de nutrition est que sous l'action des enzymes cellulaires, les composés organiques de haut poids moléculaire sont décomposés en composés de faible poids moléculaire : sucres, acides aminés, acides organiques, et à partir d'eux les substances de la cellule du micro-organisme elle-même sont synthétisées : cytoplasme, paroi cellulaire, acides nucléiques, etc.

En plus des nutriments, la cellule a besoin d’énergie pour construire son activité biosynthétique. Par conséquent, le deuxième aspect du métabolisme des micro-organismes est le métabolisme énergétique, c'est-à-dire la fourniture d'énergie à la cellule. Les micro-organismes obtiennent de l'énergie en oxydant les substances organiques (glucides, graisses et autres matières énergétiques) au cours du processus de respiration - une fonction physiologique très importante. U différents organismes le processus de respiration se déroule différemment en fonction de leur relation avec l'oxygène. Ainsi, les aérobies utilisent l'oxygène gazeux et obtiennent de l'énergie en oxydant les substances organiques (respiration). Ceci est possible grâce à la présence de certaines enzymes dans les cellules aérobies - les cytochromes. Les anaérobies manquent de ces enzymes et le processus d'obtention d'énergie se déroule sans la participation de l'oxygène. En ce qui concerne l'oxygène, les anaérobies sont divisés en trois groupes. Les bactéries anaérobies strictes (par exemple les bactéries de l'acide butyrique) ne peuvent pas du tout vivre en présence d'oxygène. Ils obtiennent de l'énergie par oxydation conjuguée - réduction du substrat (par exemple, processus de fermentation). Les anaérobies facultatifs (non stricts) en présence d'oxygène l'utilisent pour des processus oxydatifs (pour la respiration) et en son absence, ils obtiennent de l'énergie sans la participation d'oxygène (levure).

Les processus oxydatifs des anaérobies impliquent l’élimination de l’hydrogène du composé oxydé (déshydrogénation). L'hydrogène se fixe à d'autres substances (accepteurs d'hydrogène). Ce processus de respiration sans oxygène est appelé fermentation. La matière énergétique pour la fermentation est constituée de substances riches en énergie.

Ainsi, les nutriments sont consommés par la cellule dans deux directions : pour la synthèse des substances corporelles et pour fournir de l'énergie à l'organisme. Les processus de nutrition et de respiration sont étroitement liés et sont réalisés simultanément par la cellule. Ils assurent toutes les fonctions vitales de la cellule. Les produits métaboliques qui en résultent sont libérés de la cellule vers l'environnement extérieur. Le métabolisme est illustré dans le diagramme 1 ci-dessous.

Schéma 1. Métabolisme dans les micro-organismes.

Selon le type de nutrition, les microbes sont divisés en deux groupes : les autotrophes et les hétérotrophes.

Autotrophes- des micro-organismes qui synthétisent leurs substances corporelles à partir d'éléments inorganiques. Les chemins de cette synthèse peuvent être différents. Certains micro-organismes, par exemple les bactéries soufrées violettes, comme les plantes vertes, utilisent la photosynthèse, mais le rôle de la chlorophylle est assuré par d'autres substances. D'autres obtiennent de l'énergie pour ces processus de synthèse grâce à des réactions redox. Dans ce cas, les substances inorganiques servent de donneurs d'électrons et le dioxyde de carbone sert de source de carbone.

Hétérotrophes- ce sont des micro-organismes qui ont besoin de composés organiques prêts à l'emploi, utilisant des glucides, des alcools et des acides organiques comme sources de carbone, et des protéines et leurs produits de dégradation comme sources d'azote. La grande majorité des bactéries, levures et moisissures sont hétérotrophes.

Métabolisme oxydatif. Les bactéries à métabolisme oxydatif obtiennent de l'énergie en respiration.

Respiration - le processus d'obtention d'énergie dans des réactions d'oxydo-réduction couplées à des réactions de phosphorylation oxydative, dans lesquelles les donneurs d'électrons peuvent être des composés organiques (dans les organotrophes) et inorganiques (dans les lithotrophes), et seuls les composés inorganiques peuvent être des accepteurs.
Chez les bactéries à métabolisme oxydatif, l'accepteur d'électrons (ou d'hydrogène (H +)) est l'oxygène moléculaire. Dans ce cas, le pyruvate est complètement oxydé dans le cycle de l'acide tricarboxylique en C2. Le cycle de l'acide tricarboxylique fonctionne à la fois comme un fournisseur de précurseurs pour les processus de biosynthèse et d'atomes d'hydrogène qui, sous forme de NAD réduit, sont transférés à l'oxygène moléculaire par une série de transporteurs dotés d'un système multienzymatique de structure complexe - chaîne respiratoire. Chaîne respiratoire chez les bactéries, il est localisé dans le système nerveux central et dans les structures membranaires intracellulaires.
Les transporteurs qui transportent l'hydrogène (électrons) vers l'oxygène moléculaire appartiennent à 4 classes de déshydrogénases dont les coenzymes sont le NAD, les flavoprotéines, les quinones et les cytochromes. Les protons (électrons) se déplacent d'un porteur à un autre dans le sens d'un potentiel rédox croissant. Un circuit typique ressemble à ceci :

Cycle TCA -> NAD(H 2) -> flavoprotéine -> quinone ---> cytochromes : b -> c --> a - O 2

Parmi les cytochromes bactériens, on distingue les cytochromes b, c, a et a 3. La dernière étape du transfert d'électrons (protons) à travers la chaîne respiratoire est la réduction des cytochromes a à a3 (cytochrome oxydase). La cytochrome oxydase est la dernière oxydase qui transfère les électrons à l'oxygène. Au cours du processus de transfert d'électrons à travers les cytochromes, la valence du fer inclus dans le groupe porphyré du fer change. Le transfert d'électrons est complété par la réaction O 2 + 4F 2+ 2O 2 + 4F 3+. Les protons formés lors de l'oxydation du FAD ou des quinones sont liés par des ions O 2 " pour former de l'eau.

La formation d'ATP dans la chaîne d'inhalation est associée au processus chimio-osmotique. L'orientation particulière des porteurs dans le CPM conduit au transfert d'hydrogène de la surface interne vers la surface externe de la membrane, entraînant la création d'un gradient d'atomes d'hydrogène, se manifestant en présence d'un potentiel membranaire. L'énergie du potentiel membranaire est utilisée pour la synthèse de l'ATP par l'ATPase localisée dans la membrane.

A cette époque, chez les eucaryotes, les enzymes de la chaîne respiratoire ont une composition relativement constante ; chez les bactéries, des variations dans la composition de la chaîne respiratoire se produisent. Ainsi, de nombreuses bactéries possèdent des naphtoquinones au lieu d’ubiquinones ; la composition des cytochromes peut dépendre des conditions de croissance des bactéries. Certaines bactéries manquent de cytochromes et au contact de l'oxygène, un transfert direct d'hydrogène en oxygène se produit à l'aide de flavoprotéines, le produit final étant du peroxyde d'hydrogène - H 2 O 2.

En plus des glucides, les procaryotes sont capables d'utiliser d'autres composés organiques, notamment des protéines, comme source d'énergie, en les oxydant complètement en CO 2 et H 2 O.

Les acides aminés et les protéines peuvent également agir comme ressources énergétiques. Leur utilisation est associée tout d'abord à certaines transformations enzymatiques à caractère préparatoire. Les protéines sont d'abord clivées à l'extérieur de la cellule par des enzymes protéolytiques en peptides, qui sont absorbés par la cellule et clivés en acides aminés par les peptidases intracellulaires. Les acides aminés peuvent être utilisés dans le métabolisme constructif, ou dans les bactéries ammonifiantes, ils peuvent servir de matériau principal dans les processus énergétiques pendant oxydant désamination, à la suite de laquelle de l'ammoniac est libéré et l'acide aminé est converti en un acide céto, qui entre dans un métabolisme constructif à travers le cycle de l'acide tricarboxylique :

2R-CHNH 2 -COOH + O 2 -> 2R-CO-COOH + 2NH 3

Le processus d'ammonification est appelé « pourriture » et il y a une accumulation de produits qui ont une odeur spécifique désagréable des amines primaires formées.

Les bactéries putréfactives effectuent la minéralisation des protéines, les décomposant en CO 2, NH 3, H 2 S. Les bactéries putréfactives comprennent Protée, Pseudomonas, Bacillus cereus.

Métabolisme fermentaire (enzymatique).

Fermentation, ou fermentation,- un processus d'obtention d'énergie dans lequel l'hydrogène extrait du substrat est transféré à des composés organiques.

L'oxygène ne participe pas au processus de fermentation. Les composés organiques réduits sont libérés dans le milieu nutritif et s'y accumulent. Les glucides, les acides aminés (à l'exception des aromatiques), les purines, les pyrimidines et les alcools polyhydriques peuvent être fermentés. Les hydrocarbures aromatiques, les stéroïdes, les caroténoïdes et les acides gras ne sont pas capables de fermentation. Ces substances se décomposent et s'oxydent uniquement en présence d'oxygène ; dans des conditions anaérobies, elles sont stables. Les produits de la fermentation sont des acides, des gaz et des alcools.

Lors de la fermentation des hexoses (glucose), le pyruvate n'est que partiellement oxydé dans le cycle de l'acide tricarboxylique. Ce dernier remplit uniquement les fonctions de fournisseur de précurseurs pour les procédés de biosynthèse. L'énergie sous forme de 2 molécules d'ATP est générée à la suite de la phosphorylation du substrat qui se produit lors de l'oxydation du phosphate de triose en pyruvate. L'hydrogène séparé du substrat, sous forme de NAD réduit, est transféré en pyruvate, le convertissant dans une chaîne de réactions en éthanol, acides et gaz. En fonction de la nature des produits finaux, on distingue plusieurs types de fermentation glucidique.

Fermentation alcoolique. Présent principalement dans la levure. Les produits finaux sont l'éthanol et le CO 2 . Le glucose est fermenté via la voie FDF dans des conditions anaérobies. Avec l'accès à l'oxygène, le processus de fermentation s'affaiblit et la respiration prend sa place. La suppression de la fermentation alcoolique par l'oxygène est appelée effet Pasteur.

La fermentation alcoolique est utilisée dans l'industrie agroalimentaire : boulangerie, vinification.

Fermentation lactique. Il existe deux types de fermentation lactique : homofermentaire et hétérofermentaire.

À homofermentaire type, la dégradation du glucose se produit le long de la voie FDF. L'hydrogène du NAD réduit est transféré au pyruvate par la lactate déshydrogénase, entraînant la formation d'acide lactique. La fermentation homofermentaire de l'acide lactique se produit dans S. pyogenes, E. faecalis, S. salivarius chez certaines espèces du genre Lactobacilles : L. dulgaricus, L. lactis.

Hétérofermentaire la fermentation lactique est présente chez les bactéries dépourvues des enzymes de la voie PDF : l'aldolase et la triosephosphate isomérase. La dégradation du glucose se produit le long de la voie PP avec la formation de phosphoglycéraldéhyde, qui est ensuite converti en pyruvate via la voie PDP et ensuite réduit en lactate. Les produits supplémentaires de ce type de fermentation sont également l'éthanol et l'acide acétique. La fermentation hétérofermentaire de l'acide lactique se produit chez divers représentants de genres bactériens Lactobacilles Et Bifidobactérie.

Les produits de la fermentation lactique jouent un rôle important dans la formation de résistance à la colonisation par les bactéries du genre Lactobacilles Et Bifidobactérie composants de la flore intestinale obligatoire.

Les bactéries lactiques sont largement utilisées dans l’industrie laitière pour produire des produits à base d’acide lactique, ainsi que pour la création de probiotiques.

Fermentation à l'acide formique (mixte). Trouvé chez les membres de la famille Enterobacteriaceae Vibrionaceae. Le glucose est décomposé via la voie FDF, le gluconate est décomposé via la voie CDPG.

En fonction des produits de fermentation libérés en conditions anaérobies, on distingue deux types de procédés :
1. Dans un cas, le pyruvate est décomposé pour former de l'acétylcoenzyme A et de l'acide formique, qui à leur tour peuvent être décomposés en dioxyde de carbone et en hydrogène moléculaire. Les autres produits de fermentation formés au cours de la chaîne de réactions sont l’éthanol, les acides succinique et lactique. La formation d'acide fort peut être détectée par réaction avec un indicateur méthyl-bouche, qui change de couleur dans un environnement très acide.
2. Avec un autre type de fermentation, un certain nombre d'acides se forment, mais le principal produit de la fermentation est acétoïne Et 2,3-Butanediol. L'acétoïne est formée de deux molécules de pyruvate suivies d'une double décarboxylation. Lors d'une réduction ultérieure de l'acétoïne, du 2,3-butanediol se forme. Ces substances, lorsqu'elles interagissent avec l'al-naphtol en milieu alcalin, provoquent la formation d'une couleur brune, qui est détectée Réaction Voges-Proskauer, utilisé pour identifier les bactéries.

Fermentation acide butyrique. L'acide butyrique, le butanol, l'acétone, l'isopropanol et un certain nombre d'autres acides organiques, notamment acétique, caproïque, valérique, palmitique, sont des produits de la fermentation des glucides par des anaérobies stricts saccharolytiques. Le spectre de ces acides, déterminé par chromatographie gaz-liquide, est utilisé comme méthode rapide d'identification des anaérobies.

Fermentation des protéines. Si les protéines servent de source d'énergie aux bactéries à métabolisme fermentaire, alors ces bactéries sont appelées peptolytique. Certaines clostridies sont peptolytiques, notamment S. histolyticum, S. botulinum. Les bactéries petolytiques hydrolysent les protéines et fermentent les acides aminés. De nombreux acides aminés sont fermentés avec d’autres, l’un servant de donneur et l’autre d’accepteur d’hydrogène. L'acide aminé donneur est désaminé en acide céto, qui est converti en acide gras par décarboxylation oxydative.
5 classification des bactéries par rapport à l'oxygène. Caractéristiques de la culture des anaérobies.

L'oxygène, répandu dans la nature, se trouve dans des états libres et liés. Dans les cellules, il est lié à l'eau et aux composés organiques. Dans l'atmosphère, il est présent à l'état libre sous forme moléculaire dont la fraction volumique est de 21 %.

En ce qui concerne l'oxygène, ainsi que son utilisation dans les processus de production d'énergie, les micro-organismes sont divisés en 3 groupes : aérobies obligatoires, anaérobies obligatoires, anaérobies facultatifs.

Aérobies obligatoires.
Ils grandissent et se reproduisent uniquement en présence d'oxygène. Ils utilisent l’oxygène pour obtenir de l’énergie grâce à la respiration de l’oxygène.

L'énergie est obtenue par métabolisme oxydatif, en utilisant l'oxygène comme accepteur terminal d'électrons dans une réaction catalysée par cytochrome oxydase.

Les aérobies obligatoires sont divisés en aérobies strictes, qui augmentent avec la pression partielle de l'air atmosphérique, et les microaérophiles, qui, utilisant l’oxygène dans les processus de production d’énergie, croissent à sa pression partielle réduite.

Cela est dû au fait que les microaérophiles possèdent des enzymes qui sont inactivées au contact d'agents oxydants puissants et ne sont actives qu'à de faibles pressions partielles d'oxygène, par exemple l'enzyme hydrogénase.

Anaérobies obligatoires.
Ils n'utilisent pas d'oxygène pour produire de l'énergie.
Leur type de métabolisme est fermentatif, à l'exception du métabolisme chez deux types de bactéries : Désulfovibrio Et Désulfotomaculum qui appartiennent aux chimiolithotrophes et ont une respiration sulfate. Les anaérobies obligatoires sont divisés en deux groupes : les anaérobies stricts et les aérotolérants.

Anaérobies strictes caractérisé par le fait que l'oxygène moléculaire est toxique pour eux : il tue les micro-organismes ou limite leur croissance.

Les anaérobies stricts obtiennent de l'énergie de la fermentation de l'acide butyrique. Les anaérobies stricts comprennent, par exemple, certaines clostridies (C. botulique, C, tétani), bactéroïdes.

Aérotolérant les micro-organismes n'utilisent pas l'oxygène comme source d'énergie, mais peuvent exister dans son atmosphère.

Ce groupe comprend les bactéries lactiques qui obtiennent de l’énergie grâce à la fermentation hétérofermentaire de l’acide lactique.

Méthodes de culture des anaérobies.
Pour cultiver des anaérobies, il est nécessaire de réduire le potentiel redox du milieu et de créer des conditions d'anaérobiose, c'est-à-dire une faible teneur en oxygène dans le milieu et l'espace environnant. Ceci est réalisé en utilisant des méthodes physiques, chimiques et biologiques.

Méthodes physiques. Basé sur la culture de micro-organismes dans un environnement sans air, on obtient :
1) semis dans des milieux contenant des substances réductrices et facilement oxydables ;
2) ensemencement de micro-organismes en profondeur dans un milieu nutritif solide ;
3) retrait mécanique l'air provenant de récipients dans lesquels se développent des micro-organismes anaérobies ;
4) remplacer l'air dans les récipients par du gaz indifférent.

Comme agents réducteurs On utilise généralement des morceaux (environ 0,5 g) de tissus animaux ou végétaux (foie, cerveau, reins, rate, sang, pommes de terre, coton). Ces tissus fixent l'oxygène dissous dans le milieu et adsorbent les bactéries. Pour réduire la teneur en oxygène dans milieu nutritif, avant le semis, il est bouilli pendant 10 à 15 minutes, puis rapidement refroidi et versé dessus avec une petite quantité d'huile de vaseline stérile. La hauteur de la couche d'huile dans le tube à essai est d'environ 1 cm.

Comme substances facilement oxydables utilisez du glucose, du lactose et de l’acide formique sodique.

Le meilleur milieu nutritif liquide avec des substances réductrices est le milieu Kitt-Tarozzi, qui est utilisé avec succès pour l'accumulation d'anaérobies lors de l'ensemencement primaire à partir du matériel d'essai et pour maintenir la croissance d'une culture pure isolée d'anaérobies.

Ensemencement de micro-organismes en profondeur dans des milieux denses produit selon la méthode Vignal-Veyon, qui consiste à protéger mécaniquement les cultures anaérobies de l'oxygène de l'air. Prenez un tube de verre de 30 cm de long et 3 à 6 mm de diamètre. Une extrémité du tube est tirée dans un capillaire en forme de pipette Pasteur et un étranglement est réalisé à l'autre extrémité. Un tampon en coton est inséré dans l’extrémité large restante du tube. Le matériel d'essai est inoculé dans des tubes à essai avec de la gélose nutritive fondue et refroidie à 50°C. Ensuite, la gélose inoculée est aspirée dans des tubes Vignal-Veyona stériles. L'extrémité capillaire du tube est scellée dans la flamme du brûleur et le tube est placé dans un thermostat. Cela crée des conditions favorables à la croissance des anaérobies les plus strictes. Pour isoler une colonie distincte, le tube est coupé avec une lime, en respectant les règles d'asepsie, au niveau de la colonie, cassé, et la colonie est capturée avec une anse stérile et transférée dans un tube à essai avec un milieu nutritif pour une culture ultérieure et étudier sous sa forme pure.

Retirer l'air produit en le pompant mécaniquement à partir de dispositifs spéciaux - des anaérostats, dans lesquels sont placées des coupelles contenant des anaérobies. Un anaérostat portable est un cylindre métallique à paroi épaisse avec un couvercle bien rodé (avec un joint en caoutchouc), équipé d'un robinet de vidange et d'un vacuomètre. Après avoir placé les boîtes ou tubes à essai inoculés, l'air de l'anaérostat est éliminé à l'aide d'une pompe à vide.

Remplacement de l'air du gaz indifférent (azote, hydrogène, argon, dioxyde de carbone) peut être produit dans les mêmes anaérostats en le déplaçant avec du gaz provenant d'une bouteille.

Méthodes chimiques. Ils sont basés sur l'absorption de l'oxygène de l'air dans un récipient hermétiquement fermé (anaérostat, dessiccateur) avec des substances telles que le pyrogallol ou l'hydrosulfite de sodium Na 2 S2O 4.
Méthodes biologiques. Basé sur la culture conjointe d'anaérobies et d'aérobies stricts. Pour ce faire, découpez une bande de gélose d'environ 1 cm de large dans une plaque de gélose congelée le long du diamètre de la coupelle avec un scalpel stérile. Vous obtenez deux demi-disques de gélose dans une coupelle. Un côté de la plaque de gélose est inoculé avec un agent aérobie, par exemple S.aureus ou Serratiamarcescens est souvent utilisé. L'autre face est semée d'anaérobies. Les bords de la tasse sont scellés avec de la pâte à modeler ou remplis de paraffine fondue et placés dans un thermostat. Si les conditions sont réunies, les aérobies commenceront à se multiplier dans la coupe. Une fois que tout l'oxygène présent dans l'espace de la coupe a été utilisé par eux, la croissance des anaérobies commencera (dans 3-4 jours). Afin de réduire l'espace d'air dans la tasse, le milieu nutritif est versé en couche la plus épaisse possible.
Méthodes combinées. Basé sur une combinaison de facteurs physiques, chimiques et méthodes biologiques créant une anaérobiose.

6 enzymes bactériennes. Leur classement. Activité enzymatique des microbes et son utilisation pour l'identification bactérienne.
Au coeur de tout réactions métaboliques Dans une cellule bactérienne, il existe une activité d'enzymes appartenant à 6 classes : oxyréductases, transférases, hydrolases, ligases, lyases, isomérases. Les enzymes produites par une cellule bactérienne peuvent être localisées à l'intérieur de la cellule - les endoenzymes, et être rejeté dans l'environnement - exoenzymes. Les exoenzymes jouent un rôle majeur en fournissant à la cellule bactérienne des sources de carbone et d’énergie disponibles pour la pénétration. La plupart des hydrolases sont des exoenzymes qui, libérées dans l'environnement, décomposent les grosses molécules de peptides, de polysaccharides et de lipides en monomères et dimères pouvant pénétrer à l'intérieur de la cellule. Un certain nombre d'exoenzymes, telles que la hyaluronidase, la collagénase et d'autres, sont des enzymes d'agression. Certaines enzymes sont localisées dans l'espace périplasmique de la cellule bactérienne. Ils participent aux processus de transfert de substances dans la cellule bactérienne. Le spectre enzymatique est un caractère taxonomique caractéristique d’une famille, d’un genre et – dans certains cas – d’une espèce. Par conséquent, la détermination du spectre d’activité enzymatique est utilisée pour établir la position taxonomique des bactéries. La présence d'exoenzymes peut être déterminée à l'aide de milieux de diagnostic différentiel ; par conséquent, des systèmes de tests spéciaux constitués d'un ensemble de milieux de diagnostic différentiel ont été développés pour identifier les bactéries.

Identification des bactéries par activité enzymatique.

Le plus souvent, les enzymes de la classe des hydrolases et des oxydoréductases sont déterminées à l'aide de méthodes et de milieux spéciaux.

Pour déterminer l'activité protéolytique les micro-organismes sont inoculés dans une colonne de gélatine par injection. Après 3 à 5 jours, les récoltes sont examinées et la nature de la liquéfaction de la gélatine est notée. Lorsque les protéines sont décomposées par certaines bactéries, des produits spécifiques peuvent être libérés : indole, sulfure d'hydrogène, ammoniac. Pour les déterminer, on utilise des papiers indicateurs spéciaux, placés entre le col et un tampon de coton dans un tube à essai avec du MPB et/ou de l'eau peptonée inoculée avec les micro-organismes étudiés. L'indole (produit de décomposition du tryptophane) donne une couleur rose à une bande de papier imbibée d'une solution saturée d'acide oxalique. Le papier imprégné d'une solution d'acétate de plomb noircit en présence de sulfure d'hydrogène. Pour la détermination de l'ammoniac utilisez du papier tournesol rouge.

Pour de nombreux micro-organismes, une caractéristique taxonomique est la capacité à décomposer certains glucides avec formation d'acides et de produits gazeux.. Pour détecter cela, des milieux Hiss contenant divers glucides (glucose, saccharose, maltose, lactose, etc.) sont utilisés. Pour la détection d'acide Le réactif d'Andrede est ajouté au milieu, qui change sa couleur du jaune pâle au rouge dans la plage de pH de 7,2 à 6,5, c'est pourquoi l'ensemble des milieux Hiss avec la croissance de micro-organismes est appelé « rangée panachée ».

Pour détecter la formation de gaz les flotteurs sont plongés dans des milieux liquides ou des milieux semi-liquides contenant de la gélose à 0,5 % sont utilisés.

Afin de déterminer la formation intense d'acide, caractéristique de la fermentation mixte, l’indicateur rouge de méthyle, jaune à pH 4,5 et supérieur, et rouge à pH inférieur, est ajouté à un milieu contenant 1% de glucose et 0,5% de peptone (milieu de Clark).

Hydrolyse de l'urée déterminé par la libération d'ammoniac (papier de tournesol) et l'alcalinisation du milieu.

Lors de l'identification de nombreux micro-organismes, la réaction de Voges-Proskauer à l'acétoïne est utilisée- composé intermédiaire dans la formation du butanediol à partir de l'acide pyruvique. Une réaction positive indique la présence d'une fermentation du butanediol.

Détecter la catalase possible par les bulles d'oxygène, qui commencent à être libérées immédiatement après le mélange de cellules microbiennes avec une solution à 1% de peroxyde d'hydrogène.

Pour déterminer la cytochrome oxydase Réactifs utilisés : 1) Solution alcoolique à 1 % de ss-naphtol-1 ; 2) Solution aqueuse à 1 % de dichlorhydrate de N-diméthyl-p-phénylènediamine. La présence de cytochrome oxydase est jugée par la couleur bleue qui apparaît après 2 à 5 minutes.

Pour la détermination des nitrites Utiliser le réactif de Griess : L'apparition d'une couleur rouge indique la présence de nitrites.

7 croissance et reproduction des bactéries. Limites de température de croissance. Phases de reproduction bactérienne sur milieux nutritifs liquides.
L'activité vitale des bactéries est caractérisée par la croissance- la formation de composants structurels et fonctionnels de la cellule et l'augmentation de la cellule bactérienne elle-même, et également par reproduction- l'auto-reproduction, entraînant une augmentation du nombre de cellules bactériennes dans la population.
Les bactéries se multiplient par fission binaire en deux, moins souvent par bourgeonnement. Les actinomycètes, comme les champignons, peuvent se reproduire par spores. Les actinomycètes, étant des bactéries ramifiées, se reproduisent par fragmentation de cellules filamenteuses. Les bactéries à Gram positif se divisent par croissance interne de septa de division synthétisés dans la cellule et les bactéries à Gram négatif par constriction, ce qui entraîne la formation de figures en forme d'haltère à partir desquelles deux cellules identiques sont formées.
La division cellulaire est précédée de réplication du chromosome bactérien selon un type semi-conservateur (le brin d'ADN double brin s'ouvre et chaque brin est complété par un brin complémentaire), conduisant au doublement des molécules d'ADN du noyau bactérien - le nucléoïde.
La réplication de l'ADN se déroule en trois étapes : l'initiation, l'élongation ou la croissance de la chaîne et la terminaison.
Reproduction de bactéries dans un milieu nutritif liquide. Les bactéries ensemencées dans un certain volume immuable du milieu nutritif, se multipliant, consomment des nutriments, ce qui entraîne ensuite l'épuisement du milieu nutritif et l'arrêt de la croissance bactérienne. La culture de bactéries dans un tel système est appelée culture par lots, et la culture est appelée culture par lots. Si les conditions de culture sont maintenues par un apport continu de milieu nutritif frais et l'écoulement du même volume de liquide de culture, alors une telle culture est dite continue et la culture est dite continue.

Lorsque les bactéries sont cultivées sur un milieu nutritif liquide, on observe une croissance de la culture en fond, diffuse ou en surface (sous forme de film). La croissance d'une culture périodique de bactéries cultivées sur un milieu nutritif liquide est divisée en plusieurs phases, ou périodes :
1. phase de latence ;
2. phase de croissance logarithmique ;
3. phase de croissance stationnaire, ou concentration maximale de bactéries ;
4. phase de mort bactérienne.
Ces phases peuvent être représentées graphiquement sous la forme de segments d'une courbe de reproduction bactérienne, reflétant la dépendance du logarithme du nombre de cellules vivantes au moment de leur culture.

Phase de retard- la période entre l'ensemencement des bactéries et le début de la reproduction. La durée de la phase de latence est en moyenne de 4 à 5 heures. Dans le même temps, les bactéries grossissent et se préparent à se diviser ; la quantité d'acides nucléiques, de protéines et d'autres composants augmente.
Phase de croissance logarithmique (exponentielle) est une période de division bactérienne intense. Sa durée est d'environ 5 à 6 heures. Dans des conditions de croissance optimales, les bactéries peuvent se diviser toutes les 20 à 40 minutes. Durant cette phase, les bactéries sont les plus vulnérables, ce qui s'explique par la grande sensibilité des composants métaboliques d'une cellule en croissance intensive aux inhibiteurs de la synthèse des protéines, aux acides nucléiques, etc.
Vient ensuite la phase de croissance stationnaire, auquel le nombre de cellules viables reste inchangé, constituant le niveau maximum (concentration M). Sa durée est exprimée en heures et varie en fonction du type de bactérie, de ses caractéristiques et de sa culture.
La phase de mort complète le processus de croissance bactérienne., caractérisé par la mort des bactéries dans des conditions d'épuisement des sources de milieu nutritif et d'accumulation de produits métaboliques bactériens dans celui-ci. Sa durée varie de 10 heures à plusieurs semaines. L'intensité de la croissance et de la reproduction bactérienne dépend de nombreux facteurs, notamment la composition optimale du milieu nutritif, le potentiel redox, le pH, la température, etc.
Reproduction de bactéries sur un milieu nutritif solide. Les bactéries se développant sur un milieu nutritif dense forment des colonies isolées de forme ronde avec des bords lisses ou inégaux (formes S et R), de consistance et de couleur variables, selon le pigment de la bactérie.

Les pigments hydrosolubles se diffusent dans le milieu nutritif et le colorent. Un autre groupe de pigments est insoluble dans l'eau, mais soluble dans les solvants organiques. Et enfin, il existe des pigments qui ne sont insolubles ni dans l'eau ni dans les composés organiques.

Les pigments les plus courants parmi les micro-organismes sont les carotènes, les xanthophylles et les mélanines. Les mélanines sont des pigments insolubles noirs, bruns ou rouges synthétisés à partir de composés phénoliques. Les mélanines, ainsi que la catalase, la superoxyde mutase et les peroxydases, protègent les micro-organismes des effets des radicaux toxiques du peroxyde d'oxygène. De nombreux pigments ont des effets antimicrobiens, semblables à ceux des antibiotiques.

8 principes de culture bactérienne. Méthodes d'isolement de cultures pures de bactéries, objectif.
Un outil universel

Semer avec une pelouse

Culture pure est une population de bactéries d’une espèce ou d’une variété cultivée sur un milieu nutritif. De nombreux types de bactéries sont divisés selon une caractéristique en variantes biologiques - biovars. Les biovars qui diffèrent par leurs propriétés biochimiques sont appelés chimiovars, selon les propriétés antigéniques - sérovars, selon la sensibilité aux phages - produits à base de phages. Cultures de micro-organismes de la même espèce, ou biovar, isolées de diverses sources ou à des moments différents à partir de la même source est appelé souches, qui sont généralement indiqués par des chiffres ou des symboles. Les cultures pures de bactéries dans les laboratoires de diagnostic bactériologique sont obtenues à partir de colonies isolées, repiquées avec une boucle dans des tubes à essai avec un milieu nutritif solide ou, plus rarement, liquide.

La colonie est une accumulation isolée visible d'individus d'un type de micro-organisme, formée à la suite de la reproduction d'une cellule bactérienne sur un milieu nutritif dense (en surface ou en profondeur). Les colonies de bactéries de différentes espèces diffèrent les unes des autres par leur morphologie, leur couleur et d'autres caractéristiques.

Une culture pure de bactéries est obtenue pour études de diagnostic - identification , qui est obtenu en déterminant les caractéristiques morphologiques, culturelles, biochimiques et autres du micro-organisme.

Caractères morphologiques et tinctoriaux les bactéries sont étudiées par examen microscopique de frottis colorés par différentes méthodes et préparations natives.

Biens culturels caractérisé par les besoins nutritionnels, les conditions et le type de croissance bactérienne sur des milieux nutritifs solides et liquides. Ils sont établis par la morphologie des colonies et les caractéristiques de croissance de la culture.

Caractéristiques biochimiques les bactéries sont déterminées par un ensemble d’enzymes constitutives et inductibles inhérentes à un genre, une espèce ou une variante particulière. Dans la pratique bactériologique, les enzymes saccharolytiques et protéolytiques des bactéries, déterminées sur des milieux de diagnostic différentiel, ont le plus souvent une importance taxonomique.

Lors de l'identification des bactéries Avant le genre et l’espèce, l’attention est portée aux pigments qui colorent les colonies et le milieu de culture de différentes couleurs. Par exemple, le pigment rouge est produit par Serratia marcescens, le pigment doré par Staphylococcus aureus et le pigment bleu-vert par Pseudomonas aeruginosa.

Pour établir un biovar(chimiovar, sérovar, phagotype) mener des études complémentaires pour identifier le marqueur correspondant - détermination de l'enzyme, de l'antigène, de la sensibilité au Fan.

Méthodes d'isolement de cultures pures de bactéries.

Un outil universel pour la production de cultures est une boucle bactérienne. De plus, une aiguille bactérienne spéciale est utilisée pour l'inoculation par injection, et des spatules en métal ou en verre sont utilisées pour l'inoculation sur boîtes de Pétri. Pour l'inoculation de matières liquides, des pipettes Pasteur et graduées sont utilisées avec l'anse. Les premiers sont préfabriqués à partir de tubes de verre stériles à bas point de fusion, étirés sur une flamme sous forme de capillaires. L'extrémité du capillaire est immédiatement scellée pour maintenir la stérilité. Pour les pipettes Pasteur et graduées, l'extrémité large est recouverte de coton, après quoi elles sont placées dans des étuis spéciaux ou enveloppées dans du papier et stérilisées.

Lors du réensemencement d’une culture bactérienne prendre un tube à essai dans main gauche, et de la main droite, en saisissant le tampon de coton avec les doigts IV et V, l'enlever en le portant sur la flamme du brûleur. En tenant l'anse avec les autres doigts de la même main, utilisez-la pour prélever l'inoculum, puis fermez l'éprouvette avec un bouchon. Ensuite, une anse avec l'inoculum est introduite dans le tube à essai avec la gélose inclinée, en l'abaissant jusqu'au condensat dans la partie inférieure du milieu, et le matériau est distribué en zigzag sur la surface inclinée de la gélose. Après avoir retiré la boucle, brûlez le bord du tube à essai et fermez-le avec un bouchon. L'anse est stérilisée à la flamme d'un brûleur et placée sur un trépied. Les tubes à essai contenant des cultures sont étiquetés indiquant la date de semis et la nature de l'inoculum (numéro d'étude ou nom de la culture).

Semer avec une pelouse réalisé à la spatule sur gélose nutritive dans une boîte de Pétri. Pour ce faire, ouvrez légèrement le couvercle avec votre main gauche et appliquez les graines sur la surface de la gélose nutritive à l'aide d'une anse ou d'une pipette. Passez ensuite la spatule dans la flamme du brûleur, laissez-la refroidir côté intérieur couvercles et frottez le matériau sur toute la surface du support. Après l'incubation de l'inoculation, une croissance continue et uniforme des bactéries apparaît.

Module 2. Le concept de métabolisme, d'homéostasie, d'adaptation physiologique humaine.

Caractéristiques morpho-fonctionnelles d'un neurone (soma, dendrites, axone, transport axonal, métabolisme). Types de cellules nerveuses. Classification fonctionnelle des neurones.

La vie du corps humain est un phénomène très complexe et unique, cependant, il possède des mécanismes qui soutiennent son existence et en même temps ils peuvent être analysés jusqu'aux composants les plus simples accessibles à tous. Ici, tout d'abord, il faut parler du métabolisme des bactéries, qui n'est que conditionnellement complexe, en fait, un processus tel que le métabolisme des bactéries est assez simple ; La science de la microbiologie permet de se familiariser en détail avec le processus métabolique des micro-organismes. Les procédés étudiés contribuent à développer de nouvelles formes de traitement pour une grande variété de pathologies.

Si nous parlons de l'image générale du processus métabolique bactérien, alors nous parlons de sur un certain cycle de réaction, et certaines réactions ont pour tâche de fournir de l'énergie au corps humain, et quant à d'autres, ce sont des moyens de reconstituer le corps en matière, c'est-à-dire qu'en fait, elles sont une sorte de matériau de construction. Si nous parlons du métabolisme des cellules bactériennes, il est alors impossible de trouver des différences par rapport aux principes biologiques. type général. Les bactéries constituent la base du mécanisme de soutien du processus vital des cellules vivantes.

Il existe 2 types d'un tel processus, qui dépendent des produits métaboliques :

1. Catabolisme type destructeur ou réaction destructrice. Ce type de métabolisme peut être assuré par la respiration oxydative. Le fait est que lorsque le processus respiratoire se produit, des éléments de type oxydant pénètrent dans le corps humain, qui commencent à oxyder des composés chimiques d'un certain type lorsque l'énergie ATP est libérée. Cette énergie est disponible dans les cellules sous forme de liaisons de type phosphate.
2. Anabolisme type constructif ou réaction de nature créative. Nous parlons du processus de biosynthèse auquel sont soumises les molécules organiques, elles portent caractère nécessaire afin de maintenir la vie dans la cellule. L'ensemble du processus se déroule sous forme de réactions type chimique, des substances et des produits de type intracellulaire participent à de telles réactions. De telles réactions gagnent de l’énergie en consommant la réserve d’énergie stockée dans l’ATP.

La plupart des processus métaboliques se déroulent dans une cellule procaryote, et un tel processus est de nature ponctuelle, tout cela a la forme d'un cycle fermé. Lorsque le processus métabolique a lieu, des produits commencent à se former, accompagnés de structures cellulaires, puis une réaction biosynthétique commence, à laquelle participent certaines enzymes, elles réalisent le processus de synthèse énergétique. Ces types de métabolisme microbien ne sont pas les seuls ; il en existe d’autres.

Le métabolisme des micro-organismes est lié au substrat ; on parle ici de plusieurs étapes :

• stade périphérique lorsque le substrat est traité avec des enzymes produites par des bactéries ;
• étape intermédiaire lorsque les produits intermédiaires commencent à être synthétisés dans la cellule ;
• étape finale- il amorce le processus de libération des produits finaux dans l'environnement qui l'entoure.

Toutes les caractéristiques de ce processus sont dues au fait qu'il existe deux types d'enzymes (nous parlons de molécules de type protéique capables d'accélérer les réactions dans la structure cellulaire :

1. Tout d'abord, il faut parler des exoenzymes, qui sont des molécules de type protéique lorsque la cellule commence à être produite à l'extérieur et que le substrat externe commence le processus de destruction des molécules du type original.
2. Séparément, nous parlons d'endoenzymes, qui sont également des molécules de type protéique qui agissent à l'intérieur de la cellule, puis entament une réaction conjointe avec des molécules de substrat provenant de l'extérieur.

Il convient de noter qu'il existe un certain nombre d'enzymes qui peuvent être produites par la structure cellulaire de manière continue (constitutives), et il existe également celles qui sont produites en réponse à l'apparition d'un certain substrat.

Métabolisme de type énergétique

Ce processus chez les bactéries s'effectue de certaines manières biologiques :

1. La première voie est chimiotrophique, lorsque l'énergie est obtenue lors de réactions chimiques.
2. La deuxième voie est phototrophe (on parle ici de l’énergie de la photosynthèse).

Si nous parlons de la façon dont les bactéries respirent de manière chimiotrophique, il peut y avoir 3 manières :

• oxydation de l'oxygène;
• oxydation sans utilisation d'oxygène;
• processus de fermentation.

Caractéristiques du métabolisme bactérien

• De tels processus se caractérisent par une vitesse et une intensité extrêmes. En une seule journée, une bactérie est capable de traiter une quantité de nutriments qui dépasse de 40 fois son propre poids !
• À tout le monde conditions extérieures, même les bactéries les plus défavorables s’adaptent très rapidement.
• Quant au processus nutritionnel, il se déroule sur toute la surface cellulaire. Il est à noter qu'il n'existe aucun moyen d'ingérer des nutriments procaryotes, à l'intérieur structure cellulaire ils ne peuvent pas être digérés, leur dégradation se produit en dehors de la cellule et une chimiosynthèse de cyanobactéries est également observée.

Comment les micro-organismes se développent et se reproduisent

Il convient de noter que la croissance est le processus par lequel un individu augmente en taille, et quant au processus de reproduction lui-même, c'est le moment où la population commence à augmenter.

Il est à noter que les bactéries sont capables de se reproduire de telle manière qu'une fission binaire se produit simplement, mais cette méthode est loin d'être la seule à se produire également ; Si les bactéries ont une forme Gram positive, il y a alors formation d'un septum à partir d'une paroi de type cellulaire et d'une membrane de type cytoplasmique, capable de se développer à l'intérieur. Si les bactéries sont à Gram négatif, une constriction commence à se former, après quoi la cellule se divise en deux individus.

La vitesse du processus de reproduction est remarquable ; elle peut être différente. Si nous parlons de la grande majorité des bactéries, elles se divisent toutes les demi-heures. Et il existe des mycobactéries tuberculeuses dont le processus de division est plus lent ; il suffit de dire qu'une division peut prendre au moins 18 heures. Les spirochètes ne se divisent pas non plus rapidement, environ 10 heures, vous pouvez donc voir à quel point le métabolisme des micro-organismes diffère.

Si vous inoculez des bactéries dans un milieu nutritif liquide, en prélevant un certain volume, puis prélevez un échantillon toutes les heures, la croissance bactérienne prend la forme d'une ligne courbe.

Ces substances se développent en plusieurs phases :

• la phase de type latent, dans laquelle les bactéries ont la capacité de s'adapter rapidement à l'environnement nutritionnel, et quant à leur nombre, il n'augmente pas ;
• phase de croissance logarithmique, lorsque le nombre de bactéries commence à augmenter de façon exponentielle ;
• la phase de croissance de type stationnaire, où autant de nouvelles substances apparaissent qu'elles meurent, et où les micro-organismes vivants restent constants, tout cela peut atteindre un niveau maximum. Le terme utilisé ici est concentration en M ; il s’agit d’une valeur caractéristique de tous les types bactériens ;
• la phase mourante est un processus dans lequel le nombre de cellules mortes devient supérieur à celui des cellules viables. Cela se produit parce que les produits métaboliques s’accumulent dans le corps et que l’environnement s’épuise.

En conclusion, il convient de noter que le métabolisme de toutes les bactéries et microbes peut présenter certaines différences et divers facteurs peuvent être impliqués. Grande valeur ont des caractéristiques individuelles du corps humain. Quant à un processus tel que la régulation du métabolisme, il a commencé à être étudié chez les procaryotes, et plus particulièrement chez les procaryotes (ce sont les opérons du coli intestinal).

Aujourd’hui, il existe diverses méthodes d’étude. Si des bactéries soufrées sont étudiées, l'étude a alors ses propres caractéristiques et d'autres méthodes peuvent être utilisées pour étudier les changements bactériens. Et les bactéries du fer, qui ont la capacité unique d’oxyder le fer divalent, méritent une attention particulière.