Бактеріальне харчування - Курс біології, на

Вступ

Бактерії розмножуються з їжею та поживними речовинами, які стають доступними для них у культуральних середовищах. Бактерії знають, як використовувати велику кількість поживних речовин (наприклад: цукор, алкоголь, амінокислоти, вуглеводень, мінеральні речовини) Потім потреби в поживних речовинах класифікуються на 3 категорії: - Основні потреби у складі (H2O, джерело вуглецю, азоту та мінеральної солі) - Потреби в енергії (світло, хімічна реакція) - Конкретні основні потреби (фактор росту)

бактеріальне

I) Основні конститутивні потреби

Бактерія складається на 95% з C, H, O, N, S, P, || K, Ca, Mg, Fe. Ціле становить макроелементи, які поділяються на 2, відповідно до кількості, необхідної мікроорганізмам: - Основні елементи (г/л): Для синтезу вуглеводів, ліпідів (CHONSP) - Незначні елементи (мг/л): Для фізико-хімічного балансу клітин у формі катіону відіграє роль у ферментативному каталізі (KCaMgFe). Вони потребують інших елементів у дуже малих кількостях, таких мікроелементів, як Mn, Co, Mo, Ni, Cu, які відіграють роль у ферментативному каталізі.

1 Основні елементи

1.1 CHO потреби

Ці потреби задовольняються разом, бактерія складається з 50% СНО. Doc 1 Мікроорганізми мають два можливих джерела: - Джерело мінеральної СНО, з CO2 та H2O → Автотрофія - Джерело органічної СНО, з вуглеводами… → Гетеротрофна Примітка: Є бактерії, які в певний момент свого життя є автотрофними та стають гетеротрофними залежно від щодо факторів навколишнього середовища це дає їм значну перевагу.

1.2 Потреби NSP

1.2.1 Азот (N) Цей парниковий елемент для синтезу білка (становить 10% від ваги E.coli) Він міститься у різній формі doc 2: - Інертний азот (N2) · Пряма фіксація · Фіксація гетероцистами · Симбіотична фіксація (напр., Rhizobium Doc 3, бактерії проникають у клітини рослин і утворюють інфекційну нитку, а також утворюють невеликі пухлини, бульбочки, всередині яких бактерії ініціюють фіксацію азоту з повітря - комбінований азот (частіше) · нітрат NO3- · Амоній NH4 + · Нітрит NO2 - Багато бактерій не поглинають азот через нітрати. Однак для того, щоб цей нітрат був доступний, інші мікроорганізми перетворюють їх. Сполуки азоту в нітратах, що засвоюються більшістю бактерій, це нітрифікація 1.2.2 Сірка Більшість асимілюють сірку сульфатами, і це шляхом прямої асиміляції Doc 4 1.2.3 Фосфор Використовується для синтезу білка, АТФ, джерело р Найпоширенішим є фосфат (або ортофосфат) PO43- Примітка: Якщо фосфату немає, деякі бактерії мають фермент, лужну фосфатазу, що дозволяє їм перетворювати органічний фосфор у фосфат.

2 Незначні елементи

Вони втручаються у фізико-хімічний баланс і в каталіз численних ферментів. - K + необхідний для ферментів для синтезу білків - Ca2 + необхідний для спороношення, точніше для набуття термостійкості оболонок Ці елементи знаходяться у вигляді катіонів у незначних кількостях в навколишньому середовищі, і вони асимілюється безпосередньо.

3 Мікроелементи

Це катіони, що відіграють роль у ферментативних каталізаторах (наприклад, Mn2 + каталізує перенесення фосфатних груп для синтезу АТФ або нуклеїнових кислот). Мікроелементи присутні в мікроелементах у ґрунті та воді.

II) Вимоги до енергії

Два основних джерела енергії:

  • - Світло → фототрофні бактерії
  • - Хімічні реакції (окисно-відновна) → хемотрофні бактерії

1 Фототрофні бактерії

Це мікроорганізми, які утворюють молекули за допомогою фотосинтезу. Вони класифікуються за джерелом вуглецю та джерелом електронів: Ø Джерело С та мінеральних речовин (e - часто походить від сульфіду H2S) → Фотоавтотрофні бактерії

Дві великі сім'ї:

  • Chlorobacteriaceae (або зелені сірчані бактерії) наприклад: chlorobium sp.
  • Thiorhodaceae (або пурпурно-сірчані бактерії) напр .: Thiocystis

Вони ростуть у ґрунті і мають зерна сірки. Усі вони суворо анаеробні Ø Джерело С та органічного е (наприклад: оцтова кислота) → Фотогетеротрофні бактерії

Одна сім'я:

* Arthiorhodaceae (або фіолетові несульфурні бактерії), наприклад: Rhodospirillum

Вони є аероенаеробними 2 Хемотрофні бактерії Ø Джерело С та органічні е → Хемогетеротрофні бактерії Приклад: Pseudomonas sp., Bacillus, Arthrobacter, Actinomyces Ø Джерело С та е- мінералів → Хемоавтотрофні бактерії Вони беруть участь у біогеохімічних циклах Примітка: У бактеріальному світі є мікроорганізми, які не отримують свою енергію ні світлом, ні хімічною реакцією, але вони відволікають енергія клітин-господарів. Вони є облігатними паразитичними бактеріями, отже, паратрофними мікроорганізмами. Приклад: хламідіоз, відволікає енергію тварин, рикетсія - енергію від еритроцитів

III) Конкретна конститутивна потреба

Деякі бактерії можуть потребувати органічних молекул, які вони не здатні синтезувати, це фактори росту. Бактерія, яка потребує цих факторів, називається ауксотрофною, а ті, хто не потребує їх, прототрофи. Приклад: E.coli та proteus vulgaris, потребують цукру, азоту та мінеральних солей, а також вітаміну, нікотинаміду. E.coli розмножується в простих середовищах, тоді як протеїн потребує цього вітаміну, він, як кажуть, є ауксотрофним для нікотинаміду. E.coli виробляє цей вітамін сам. Деякі бактерії потребують лише одного фактора росту, інші декількох (наприклад: Lactobacillus потребує 18 факторів росту).

Ці фактори зростання відповідають 3 категоріям:

  • Амінокислоти
  • Пуринові та піримідинові основи
  • Вітаміни

Вони завжди втручаються в дуже малих кількостях (мкг/л) і завжди діють певним чином

Примітка: Потреби бактеріального виду у факторі росту задовольняються наявністю інших видів бактерій, це називається синтефозами. Приклад: Streptococcus sp. виробляє вітамін D, а Corynebacterium близько).

IV) Пошук їжі та поглинання поживних речовин у бактеріальній клітині

Бактерії повинні мати можливість виявляти та знаходити поживні речовини часто в малих кількостях у своєму середовищі. Вони повинні рухатися до них (тактично) і повинні транспортувати ці поживні речовини в бактеріальній цитоплазмі.

1 Мобільність і тактизм

Бактерії переміщуються в найбільш сприятливі місця і віддаляються від ворожих середовищ. Під час свого руху вони вимірюватимуть параметри навколишнього середовища, такі як концентрація, таким чином, вона рухається до місць із високим вмістом цукру, наприклад, за допомогою хемотаксису. З іншого боку, він вимірює концентрацію O2, аеротаксис або навіть вимірює кількість світла, це фототаксис ...

Рухливі бактерії тактовні та постійно рухаються, вимірюючи різні параметри, поки не знайдуть середовище, сприятливе для їх розвитку. На клітинному рівні на поверхні бактерій є рецепторні білки, це білки хемотаксису. Найпоширенішим є MCP (Метил, що приймає білок хемотаксису).

Ці білки будуть більш-менш метильовані у відповідь на зміну концентрації середовища. Чим більше метильованого білка, тим довшим буде час у дорозі. Doc 5: Tar, Trg, Tsr - це білки MCP, які вимірюють різні концентрації. Смола захоплює мальтозу:

  • Якщо концентрація мальтози зростає, мальтоза зв'язується з білком смоли. Це зв'язування викликає зміну форми рецепторів, що виявляють білок для метильної групи. Коли з’являється метил, метилаза викликає приєднання метильної групи. Білок, що несе метильні групи, викликає сигнал, який надсилається іншим білкам (активація) до білків, розташованих біля основи джгутика. Білки джгутика активуватимуть рух джгутика в тому ж напрямку.
  • Якщо концентрація мальтози зменшується, рецептор смоли порожній, він повертається до своєї початкової форми, маскуючи місця для метильних груп, метилтрансфераза видаляє останні приєднані метили, білок смоли потім не містить метилу, що дає новий внутрішньоклітинний сигнал до білка біля основи джгутика, і ми тоді зупиняємо рух.

2 Транспортування поживних речовин у клітині

Поглинання поживних речовин повинно бути вибірковим

Поглинання відбувається проти градієнта концентрації

Поживні речовини повинні проходити через стінку, бактеріальну мембрану, цитоплазматичну мембрану. Бактеріальна стінка, що складається з пептидоглікану, легко перетинається поживними речовинами за допомогою містків (у грамах +, не проблема, у грамах -, шар LPS дозволяє легко переносити поринами).

На відміну від цього, плазматична мембрана є селективним бар’єром. Через широкий вибір поживних речовин бактерії використовують різні засоби транспорту:

  • Простий розподіл
  • Простота розподілу
  • Активні перевезення

2.1 Простий розподіл

Це дозволяє простим елементам перетинати плазматичну мембрану, дотримуючись градієнта концентрації. Ця дифузія не вимагає енергії або транспортного білка. → Дуже мало використовується в бактеріях, тільки гази пасивно пасують.

2.2 Сприяння поширенню

Коли поглинання відбувається у напрямку градієнта концентрації, але цей метод не вимагає енергії, а вимагає транспортних білків (трансмембранних білків). Гліцерин таким чином транспортується бактеріями.

2.3 Активне транспортування

Це робиться проти градієнта концентрації, вимагає енергії та використовує транспортні білки. Цей транспорт широко використовується для поглинання цукрів та амінокислот (наприклад: лактози, поглиненої таким чином E.coli).

Задіяні білки:

  • Трансмембранні білки
  • Спеціальний білок, що зв’язує білок, розташований між плазматичною мембраною та бактеріальною стінкою (ліпопротеїни Брауна)

Щоб прогодуватися, бактерії потрібна транспортна система, але в природі бактерії мають кілька транспортних систем для однієї поживної речовини. (Наприклад: E.coli має 5 різних транспортних систем галактози). Ці транспортні системи відрізняються різними задіяними білками та джерелом енергії.

Це транспортне різноманіття дає бактеріям перевагу, якщо змінюється середовище. Примітка: Продукти харчування безпосередньо засвоюються бактеріями, коли вони перебувають у простій формі, з іншого боку, їх часто обробляють перед поглинанням, коли вони перебувають у складній формі. Позаклітинні ферменти втручаються для полегшення всмоктування, говорять про транспорт груповою транслокацією. Приклад: Багато складних цукрів трансформуються перед поглинанням, задіяною системою транслокації є система фосфотрансферази, цей фермент фосфорилює цукор для полегшення його транспортування.

MCQ: Перевірте свої знання !

Думаєте, ви знаєте все про цей курс? Не потрапляйте в пастки, потренуйтеся, використовуючи запитання з множинним вибором ! eBiology містить сотні запитань щоб допомогти вам опанувати цю тему.

Ви повинні мати обліковий запис, щоб використовувати запитання з множинним вибором