Отличияд.СР от а.СР

Основные отличия диссимиляционнойсульфатредукции от ассимиляционной сводятся к следующему: диссимиляционное восстановление сульфата присуще только узкому кругу высокоспециализированных эубактерий; активность процесса диссимиляционнойсульфатредукции намного выше, чем ассимиляционной, следствием чего является накопление в среде больших количеств H2S; наконец, различны механизмы обоих процессов.

Окисление восстановленных соединений серы Способностью получать энергию в результате окисления восстано­вленных соединений серы обладают грам-отрицательные бактерии с по­лярно расположенными жгутиками, объединяемые в род Thiobacillus. Недавно была открыта спирилла с полярными жгутиками (Thiomicrospira), а также неподвижная термофильная бактерия Sulfolobus (табл. 11.3). Большинство тиобацилл может окислять различные соеди­нения серы, образуя в качестве конечного продукта сульфат: Т. thiooxidans образует большие количества серной кислоты и хоро­шо переносит низкие значения рН среды (клетки не теряют жизнеспо­собности даже в 1 н. растворе серной кислоты). Такое подкисление среды во многих случаях полезно для нас. Чтобы уменьшить щелочность, в известковые почвы вносят элементарную серу; в результате образуемая тиобациллами серная кислота перводит карбонат кальция в более растворимый сульфат кальция, который вымывается из почвы. Этапы окисления соединений серы. Трудность изучения отдельных стадий этого процесса связана с тем, что в водных растворах сероводо­род и сера окисляются и небиологическим путем, хотя и медленно. На рис. 11.1 представлены наиболее важные реакции. Желтая элементарная сера (серный цвет) представляет собой кольцо из восьми атомов (S8); она плохо растворима в воде (0,176 мг/л). Как полагают, электроны, освобождающиеся при окислении сульфи­та до сульфата, поступают в дыхательную цепь на уровне цитохрома с. По крайней мере некоторые тиобациллы {Thiobacillusthioparus, T. denit­rificans) способны использовать выделяющуюся при этом окислении энергию для фосфорилирования на уровне субстрата.   Реакции (1) и (2) противоположны реакциям диссимиляционного вос­становления сульфата (рис. 9.3). Нитчатые и другие серобактерии. В местах, где в осадках стоячих и медленно текущих вод образуется H2S, часто можно обнаружить на черной поверхности ила бесцветные нитчатые серобактерии Beggiatoa, Thiothrix и Thioploca (см. рис. 2.44 и 3.17), а также крупные однокле­точные формы Achromatium oxaliferum и Thiovulum (см. рис. 2.44). На Beggiatoa С. Н. Виноградский проводил свои эксперименты, которые ле­гли в основу представления о хемолитоавтотрофии. Однако получить хотя бы одну из этих «классических серобактерий» в чистой культуре и подробно изучить их физиологические и биохимические особенности до сих пор не удалось1. Неудача попыток выращивать их в чистой ла­бораторной культуре связана, очевидно, с особыми требованиями этих бактерий. Наряду с сероводородом им нужен молекулярный кислород, но они переносят его присутствие только в самых малых концентрациях (т.е. являются микроаэрофилами). Для создания таких оптимальных ус­ловий необходимы особые экспериментальные приемы и много терпе­ния. Сероводород как основа бессветовой экосистемы. Для жизни всех вы­сших гетеротрофных организмов необходима биомасса, создаваемая с помощью фотосинтеза. Однако несколько лет назад было найдено ис­ключение из этого правила. Систематика. Сульфатредуцирующие бактерии-это физиологическая группа, для которой характерна способность к образованию сероводо­рода из сульфата (табл. 9.1). Донорами водорода служат простые низ­комолекулярные соединения, образующиеся при анаэробном разложе­нии биомассы, главным образом целлюлозы: лактат, ацетат, пропионат, бутират, формиат, этанол, высшие жирные кислоты и молекулярный во-   дород. По степени усвоения органических кислот различают две группы сульфатредуцирующих бактерий: 1. Бактерии, относящиеся к первой группе, окисляют донор водорода не полностью и выделяют уксусную кислоту. Таковы виды спорообра-зующего рода Desulfotomaculum (D.nigrificans, D. orientis и D. ruminis) и неспорообразующего рода Desulfovibrio (D. vulgaris, D.desulfuricans, D. gigas, D. thermophilus и другие). 2. Вторая группа включает роды и виды, часть которых может расти, используя спирты, ацетат, высшие жирные кислоты или бензоат, а другие способны даже к хемоавтотрофному росту в присутствии водорода и формиата. К этой группе относятся спорообразователи (Desulfotomaculum acetoxidans), а также неспорообразующие палочки(Desulfobacter), кокки (Desulfococcus), сардины (Desulfosarcina), ните­видные формы, передвигающиеся путем скольжения (Desulfonema), и некоторые другие бактерии. Восстановление сульфата. Почти все бактерии, грибы и зеленые рас­тения способны использовать в качестве источника серы сульфат. Они получают сульфид, необходимый для синтеза серусодержащих амино­кислот, путем «ассимиляционнойсульфатредукции». Первая реакция на этом пути является общей как для диссимиляционного, так и для асси­миляционного восстановления сульфата. Далее при диссимиляционнойсульфатредукции происходит прямое восстановление активированного сульфата, а при ассимиляционной следует еще одна реакция активации. Восстановление сульфата в клетке начинается с его активации, на кото­рую непосредственно затрачивается энергия АТР (рис. 9.3); с помощью   АТР-сульфурилазы (сульфатаденилтрансферазы) дифосфатный остаток АТР обменивается на сульфат: ATP + S04 ^ Аденозин-5:фосфосульфат + PPj Дифосфат (пирофосфат) расщепляется пирофосфатазой. Продуктом ак­тивации является аденозин-5-фосфосульфат (АФС). Последующие реак­ции могут быть различными. На пути ассимиляционного восстановле­ния сульфата АФС с помощью АФС-киназы и АТР фосфорилируется у ряда организмов с образованием фосфоаденозинфосфосульфата (ФАФС); лишь этот вдвойне активированный сульфат восстанавливает­ся сначала до сульфита, а затем до сульфида. При диссимиляционнойсульфатредукции АФС с помощью АФС-редуктазы восстанавливается до сульфита, что сопровождается образованием AMP. Восстановление сульфита до сульфида происходит, видимо, у разных бактерий по-разному. С помощью сульфитредуктазы сульфит прямо восстанавливается до сульфида (на что затрачивается 6 электронов) без образования промежуточных продуктов. В такого рода восстановлении как и в ассимиляционной сульфитредукции - участвуют, по-види­мому, железопорфириновые соединения (десульфовиридин, десульфору-бидин). Второй механизм состоит в последовательном трехступенчатом восстановлении сульфита с образованием промежуточных продуктов, таких как тритионат и тиосульфат (рис. 9.3). Предполагается, что элек­троны для восстановления сульфита доставляются цитохромами (у од­них бактерий -цитохромом Ь, у других-цитохромом с). Фосфорилирование, сопряженное с переносом электронов. Предположе­ние отакого рода фосфорилировании у сульфатредуцирующих бакте­рий основано на данных о наличии цитохромов и железосерных белков в плазматических мембранах, а также о высоком выходе энергии. Ци-тохром с3 обладает, по сравнению с другими цитохромами, весьма низ­ким окислительно-восстановительным потенциалом (Јj = - 205 мВ) и находится на внешней поверхности мембраны или в периплазматиче-ском пространстве. У хорошо изученных видов сульфатредуцирующих бактерий была обнаружена конститутивная гидрогеназа (Н2:цитохром-с3-оксидо-редуктаза), с помощью которой Н2 может как поглощаться и активиро­ваться, так и выделяться в окружающую среду. Некоторые сульфатре-дуцирующие бактерии растут в присутствии Н2 и сульфата как един­ственных источников энергии. Способность к восстановлению сульфата с помощью Н2 и к образованию больших количеств сероводорода, не связанному с заметным ростом, вероятно, характерна для большинства сульфатредуцирующих бактерий. Перенос электронов с Н2 как донора, сопровождающийся восстано­влением 1 моля сульфата до 1 моля сульфида, вероятно, сопряжено с регенерацией 3 молей АТР, из которых, однако, 2 моля расходуются на активацию сульфата. Окисление органических субстратов. Классические сульфатредуци-рующие бактерии, которые были известны до 1975 года (например, Desulfovibrio vulgaris), окисляют органические субстраты не до Н20 и С02, а до уксусной кислоты. Эти бактерии не имеют полного цикла трикарбоновых кислот. Однако недавно было выделено несколько ви­дов, способных окислять ацетат, высшие жирные кислоты и бензоат. Ассимиляция органических субстратов. Энергия, получаемая сульфат-редуцирующими бактериями в результате окислительногофосфорили-рования, делает возможной ассимиляцию органических веществ (орга­нических кислот, аминокислот и т.п.). Некоторые штаммы способны синтезировать клеточные компоненты из ацетата и С02, если донором водорода служит Н2. Организмы, ассимилирующие органические веще­ства в процессе окисления неорганического донора электронов, можно называть хемолитогетеротрофами. Фиксация С02 в цикле Кальвина у данной группы микроорганизмов не обнаружена.

31. Основные понятия медицинской микробиологии. Патогенность, вирулентность. Важнейшие группы патогенных микроорганизмов. Профилактика заболеваний и борьба с инфекциями. Заболевания, вызываемые грибами, бактериями, вирусами, прионами.

Патогенность -способность паразита вызывать заболевание, (свойство вида). Некоторые бактерии одного рода могут быть непатогенными и патогенными(Bacillus, Pseudomonas).

Вирулентность -степень патогенности, (свойство штамма). Есть МКО, у которых вирулентность низкая и они никак не проявляются.

Вирулентность:1.Инвазивность - способность размножаться в организме хозяина, B.antracis.

2. Токсигенность - способность МКО производить токсины в организме хозяина, повреждать ткани, Corynebacterium diphteriae.

Инфекция – передача МКО от одной особи к другой.

Инфекция + патологический процесс = заболевание.

Проникновение МКО:1.с пищей и водой, 2. Аэрозольный, 3. Прямой контакт, 4. Раневая инфекция, 5. Укус животного.

Инфекция:1.Поражение слизистых. Если не нарушена норм микрофлора, то все норм. Если поврежден эпителий, то прыщи, язвы. Поверхностная колонизация эпителия. 2. Проникновение внутрь эпителия. Всегда патологический процесс. Механизм проникновения основан на фагоцитозе, Shigella disenteriae, Vibrio cholera. 3. Проникновение в глубокие ткани. Brucella (бруцилёз)

Токсины: 1. Эндотоксины (клетки МКО). ЛПС на поверхности клеток вызывают иммунную реакцию. В основном гр-. Комплексы ЛПС с белками. Нечувствительны к нагреванию. 2. Экзотоксины – секретируемые вещества, которые выделяются из микробной клетки, выделяются в культуральную жидкость при культивировании. Инактивируются при повышении температуры. Токсигенность кодируется плазмидами.

Заболевания, вызываемые грибами: Candida ablicans – представители нормальной микрофлоры, причина микоза – лечение антибиотиками других заболеваний, которые подавляют нормальную микрофлору бактерий. Если не лечить - системные микозы, молочница.

Заболевание, вызываемые бактериями: Salmonella typhi(брюшной тиф), S. Typhimurium (Паратиф), Vibrio cholerae (холера), Corynebacterium diphteriae (дифтерия), Micobactetium tuberculosis (туберкулез), Yersinia pestis (чума), Baccillus antracis (сибирская язва), Streptococi pneumonia (пневмония), Brucella abortis (бруцеллёз), neisseria gonurheae (гонорея), Treponema pallidum(сифилис), Clostridium tetani (столбняк).

Заболевание, вызываемые вирусами: Ретровирусы(ВИЧ), Herpesvirus (герпеса, ветрянка), Tobacovirus(ВТМ), Грипп, гепетит, Корь, Краснуха, Вирус папилломы человека, оспа, ОРЗ(аденовирусы), полиомиелит, энцефалит.

Заболевание, вызываемые прионами: Бешенство коров, губчатая энцефалопатия, куру, фатальная семейная бессонница.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: