Условиям и обеспечивают спорам защиту от действия литических ферментов и других

Повреждающих факторов, а также предохраняют спору от преждевременного

Прорастания.

6) Разрушение (лизис) "материнской" клеточной стенки, и спора выходит в среду.

В первые 5 часов спорообразования – важн. процесс – накопление дипиколиновой

кислоты (пиридин-2,6-дикарбоновая к-та). Обр-ся при распаде белков клетки. У вегет.

клеток ее нет; только у эндоспор есть.

Одновременно идет интенсивное поглощение клеткой ионов Са2+.

Хелатное соединение Са2+ и дипиколиновой к-ты в эквимолярных кол-вах – составляет

10-15% сухого в-ва зрелых эндоспор. Эти соединения образуют комплекс, локализованный в сердцевине споры. Помимо Са2+ в эндоспорах обнаружено повышенное содержание других катионов (Mg2+, Mn2+, K+), с которыми связывают пребывание спор в состоянии покоя и их термоустойчивость.

Белки споры

Спорообразование сопровождается активным синтезом белка. Белки эндоспор в отличие

от белков вегетативных клеток богаты цистеином и гидрофобными аминокислотами, с

чем связывают устойчивость спор к действию неблагоприятных факторов.

Прорастание споры

в оптимальных условиях осуществляется в течение 2-3 ч; процент проросших спор увеличивается после соответствующей предварительной обработки. Например, споры могут быть активированы кратковременным прогреванием.

• Прорастанию предшествует активация споры. Её инициируют различные химические вещества, повышение температуры и влажности. Под воздействием автолизинов происходит расщепление кортекса, поглощение воды и набухание. Внешне процесс проявляется увеличением («вздутием») споры и уменьшением коэффициента светопреломления. При этом в споре происходят глубокие физиологические изменения: усиливается дыхание, увеличивается активность ферментов, происходит выделение аминокислот, дипиколиновой кислоты и пептидов (потеря сухой массы споры может достигать 20-30%). В этот период спора утрачивает терморезистентность.

Затем спора лопается в произвольном месте и из неё выходит вегетативная клетка, снабжённая у подвижных видов жгутиковым аппаратом.

Экзоспоры

Хар-ны для некоторых видов Methylosinus, Rhodomicrobium, многих актиномицетов.

Формируются в результате отпочкования от одного из полюсов материнской клетки. Образование экзоспор сопровождается уплотнением и утолщением клеточной стенки. У экзоспор отсутствуют дипиколиновая кислота и характерные для эндоспор структуры (кортекс, экзоспориум).

Устойчивость к неблагопр. факторам окр. среды – как у эндоспор, но терморезистентность

- ниже.

Миксоспоры

Одни ист-ки относят к экзоспорам, другие – к цистам, поэтому рассматриваем отдельно.

Встреч-ся у миксобактерий и явл-ся закономерной стадией ЖЦ. Миксобактерии – грам(-), вегетативные клетки – палочки с закругленными или заостренными концами (веретеновидные). Продуцируют много слизи. Тип движения –скольжение (в слизи). Кл. обладают большой гибкостью.

У миксобакт. - сложн. ЖЦ. Вегет. клетки – палочки. Они разм-ся бинарным делением.Могут обр-ть плоские стелющиеся по поверхности слизистые колонии; у колоний выросты - псевдоплазмодии. При истощении пищи на пов-ти твердого субстрата миксобактерии собираются и обр-ют плодовые тела, кот. сост-ят из слизи и дифференцированных покоящихся клеток (миксоспор, или миксоцист).

Миксоспоры более устойчивы к нагреванию, высушиванию, различным физическим воздействиям, чем вегетативные клетки. Плодовые тела могут обр-ть роды миксобактерий: Myxococcus, Sorangium, Chondromyces, Chondrococcus, Archangium, Polyangium, Melittangium, Podangium, Stelangium, Synangium, Angiococcus. При увлажнении покоящиеся вегетативные клетки прорастают и снова переходят к стадии псевдоплазмодия.

Цисты

Цисты встречаются у: азотобактера, спирохет, риккетсий. Цисты устойчивы к высушиванию, механич. нагрузкам и облучению, но неустойчивы к высок. темп-рам.

Цисты азотобактера

Толстостенные шароорбразные покоящиеся кл. В цисту превращается вся вегет. клетка, а

не только ее часть. Образование цист сопровождается изменением морфологии клетки,

потерей жгутиков,одновременно происходит синтез дополнительных клеточных

покровов: внешних (экзина – снаружи от кл. стенки) и внутренних (интина – между ЦПМ и

кл. стенкой).

Вопрос 17: Дыхание, или биологическое окисление, основано на окисли­тельно-восстановительных реакциях, идущих с образованием АТФ-универсального аккумулятора химической энергии. Энергия необходима микробной клетке для ее жизнедеятельности. При дыхании происходят процессы окисления и восстановления: окисление — отдача донорами (молекулами или атомами) водорода или электронов; восстановление — присоединение водо­рода или электронов к акцептору. Акцептором водорода или электронов может быть молекулярный кислород (такое дыхание называется аэробным) или нитрат, сульфат, фумарат (такое дыхание называется анаэробным).

Дыхание является самой совершенной формой окислительного процесса и наиболее эффективным способом получения энергии. Главное преимущество дыхания состоит в том, что энергия окисляемого вещества — субстрата, на котором микроорганизм растет, используется наиболее полно. Поэтому в процессе дыхания перерабатывается гораздо меньше субстрата для получения определенного количества энергии, чем, например, при брожениях.

Процесс дыхания заключается в том, что углеводы (или белки, жиры и другие запасные вещества клетки) разлагаются, окисляясь кислородом воздуха, до углекислого газа и воды. Выделяющаяся при этом энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов, рост и размножение. В аэробной фазе дыхания образуется 6 молекул С02 и 30 молекул АТФ. В анаэробной фазе образуются 2 молекулы АТФ и еще 6 молекул АТФ при окислении 2 молекул НАДН в дыхательной цепи. Итого за две фазы выделяется 6 молекул С02 и образуется 38 молекул АТФ в процессе окислительно-дыхательного распада молекулы гексозы. На образование 38 молекул АТФ затрачено 38-30,6 кДж = 1162,8 кДж. Всего при сжигании 1 моль глюкозы выделяется 8824 кДж: С6Н1206 + 602 -> 6С02 + 6Н20 + 2824 кДж. Таким образом, КПД процесса дыхания при самых благоприятных условиях составляет около 40%. Подводя итоги, можно сказать, что биологическое окисление — это многоступенчатый ферментативный процесс, сопровождаемый выделением энергии.

аэробы могут осуществлять несравненно более эффективную регенерацию АТР. Они обладают особым аппаратом: дыхательной (электрон-транс­портной) цепью и ферментом ATР-синтазой; обе системы у прокариот находятся в плазматической мембране, а у эукариот – вот внутренней мембране митохондрий. Ведущие свое происхождение от субстратов восстановительные эквиваленты (Н или электроны) в этих мембранах поступают в дыхательную цепь, и электроны переносятся на 02 (или другие терминальные акцепторы электронов). В дыхательной цепи происходят реакции, представляющие собой биохимический аналог сгорания водорода. От химического горения молекулярного водорода они отличаются тем, что значительная часть свободной энергии переводится при этом в биологически доступную форму, т. е. в АТР, и лишь небольшая доля рассеивается в виде тепла.

Механизм окислительного фосфорилирования. Отданные субстратами восстановительные эквиваленты (протоны и электроны) переносятся на плазматическую мембрану или на внутреннюю мембрану митохондрий. Через мембрану они транспортируются таким образом, что между внутренней и внешней сторонами мембраны создается электрохимический градиент с положительным потенциалом снаружи и отрицательным внутри (рис. 7.8). Этот перепад заряда возникает благодаря определенному расположению компонентов дыхательной цепи в мембране. Некоторые из этих компонентов переносят электроны, другие переносят водород. Взаиморасположение переносчиков в мембране таково, что при транспорте электронов от субстрата к кислороду протоны (Н +) связываются на внутренней стороне мембраны, а освобождаются на внешней. Можно представить себе, что электроны в мембране проходят зигзагообразный путь и при этом переносят протоны изнутри наружу. Эта система, транспортирующая электроны и протоны, получила название дыхательной или электрон-транспортной цепи. Иногда ее образно называют «протонным насосом», так как главная функция этой системы - перекачивание протонов. Неравновесное распределение зарядов, т.е. электрохимический градиент, служит движущей силой для процесса регенерации АТР (и других процессов, требующих затраты энергии). Мембрана содержит специальный фермент АТР-синтазу, синтезирующий АТР из ADP и Pj. Этот фермент выступает из мембраны с ее внутренней стороны. В процессе синтеза АТР протоны переходят обратно с наружной стороны мембраны на внутреннюю. Синтез АТР за счет энергии транспорта электронов через мембрану называют окислительным фосфорилированием или фосфорилированием в дыхательной цепи.

Ферменты дыхательной цепи структурно связаны. У эукариот они локализуются во внутренней мембране митохондрий, а у прокариот в плазматической мембране.

Компоненты дыхательной цепи объединены в четыре комплекса: НАДН: убихинон-оксидоредуктаза (комплекс I), сукцинат: убихинон - оксидоредуктаза (комплекс II), убихинол: цитохром с - оксидоредуктаза (комплекс III) и цитохром с оксидаза (комплекс IV).

Все комплексы электронтранспортной цепи (ЭТЦ) растворены в жидком билипидном слое внутренней мембраны митохондрий, за исключением цитохрома с. Электрохимический градиент протонов, созданный комплексами I, III, IV может использоваться АТФ-азами, переносчиками субстратов или просто рассеиваться. Убихинон связывает дегидрогеназы с оксидоредуктазами. Цитохром с играет роль связующего звена, перенося электроны от комплекса III на комплекс IV.

Комплекс I (НАДН: убихинон-оксидоредуктаза) ответственен за перенос двух электронов от НАДН на убихинон и является местом входа в ЭТЦ восстановленных эквивалентов от НАДН, которые образуются в результате окисления малата, цитрата, пирувата, α-кетоглутарата в матриксе митохондрий.

Комплекс I представляет собой олигомерный липопротеин, содержащий в качестве простетической группы нековалентно связанный флавинмононуклеотид и шесть железосерных центров (N1a, N1b, N2, N3, N4, N5). В этих центрах сера и негеминовое железо собраны в железосерные кластеры двух типов [4Fe-4S] и [2Fe-2S].

НАДН окисляется на внутренней стороне мембраны с помощью флавинмононуклеотид-содержащего фермента – НАДН-дегидрогеназы. В митохондриальной мембране комплекс I функционирует как «первый пункт сопряжения», в котором поток электронов от НАДН к убихинону связан с генерацией ΔµH+.

Комплекс II – сукцинат-убихинон-оксидоредуктаза - осуществляет перенос электронов от сукцината на убихинон. Комплекс II состоит из 4 субъединиц: флавинопротеина; железосерного белка; и двух гидрофобных заякоренных субъединиц.

Молекула УХ содержит цепь из 10 пятиуглеродных изопреновых мономеров, а высокая гидрофобность объясняется содержанием 50 атомов углерода. Присоединяя два протона и два электрона, убихинон восстанавливается и превращается в убихинол.

Убихинол-цитохром с-редуктаза осуществляет перенос электронов от убихинона на цитохром с. Комплекс состоит из 4 редокс-центров: два гема цитохрома b562 и b566, цитохром c1 и железосерный центр Риске.

Комплекс III состоит из 10 субъединиц. Цитохром b кодируется митохондриальной ДНК и представляет собой два связанных гема: b562 и b566. Белок Риске содержит двужелезный FeS-кластер и несет высокий положительный заряд. Цитохром с – периферический белок, состоящий из 241 аминокислоты и содержащий один гем типа С.

Комплекс III в митохондриальной мембране функционирует как «второй пункт сопряжения», в котором поток электронов от убихинона до цитохрома с сопряжен с генерацией ΔµH+.

Комплекс IV – цитохром с оксидаза катализирует окисление восстановленного цитохрома с молекулярным кислородом. Цитохром с представляет собой периферический белок, состоящий из 104 аминокислот и гема С. Он локализован на наружной поверхности внутренней митохондриальной мембраны.

Цитохромоксидаза является единственным донором электронов для восстановления кислорода до воды. Она содержит 4 редокс-центра: два гема а-типа (гем а и гем а3) и два атома меди. Цитохром а реагирует с цитохромом с и располагается на внешней стороне внутренней мембраны митохондрий, а цитохром а3 взаимодействует с кислородом и располагается на матриксной стороне.

АТФ-синтетаза является универсальным компонентом сопрягающих мембран и располагается в митохондриях, хлоропластах, фотосинтезирующих и дышащих бактериях. Состоит из 2 субкомплексов: F0 и F1. F0 - интегральный мембранный комплекс, обеспечивающий проводимость протонов с внешней стороны мембраны к F1. Состоит из 4 субъединиц. F1 – гидрофильный белок, состоит из 5 субъединиц и отвечает за синтез и гидролиз АТФ. Роль посредника, обеспечивающего связь между факторами F1 и F0, выполняет олигомицинчувствительный белок.

основные принципы функционирования АТФ-синтетазы(В.П,скулачев)

1. Энергия должна быть в форме ΔµH+.

2. Энергия требуется для переноса связанного АТФ из активного центра фактора F1 в воду или переноса АДФ и фосфата из воды в активный центр.

3. АДФ и фосфор, связанные с фактором F1 могут образовывать связанный АТФ без какого-либо притока энергии извне.

4. В переносе протонов через АТФ-синтетазный комплекс участвует фактор F0.

АТФ-синтетаза может работать и как АТФ-аза, используя АТФ для поддержания ΔµH+.

Вопрос 18: Анаэробное дыхание — биохимический процесс окисления органических субстратов или молекулярного водорода с использованием в дыхательной ЭТЦ в качестве конечного акцептора электронов вместо O₂ других окислителей неорганической или органической природы.Осуществляется прокариотами (в редких случаях — и эукариотами) в анаэробных условиях. Как и в случае аэробного дыхания, выделяющаяся в ходе реакции свободная энергия запасается в виде трансмембранного протонного потенциала, использующегося АТФ-синтазой для синтеза АТФ. Анаэробные дыхательные цепи содержат те же типы переносчиков, что и аэробные, но цитохромоксидазы заменены соотвествующимиредуктазами. Иные,нежели О₂, акцепторы электронов могут использоваться в этом качестве только при отсутствии молекулярного кислорода в среде или же последний вообще не может служить акцептором электронов. В зависимости от этого эубактерии, осуществляющие анаэробное дыхание, относятся к факультативным или облигатным анаэробам. Донорами Н+ и е¯ являются органические или неорганические соединения.

При этом факультативные анаэробы используют акцепторы электронов с высоким окислительно-восстановительным потенциалом (NO₃⁻, NO₂⁻, Fe³⁺, фумарат и т. д.), у них это дыхание конкурирует с энергетически более выгодным аэробным и подавляется кислородом. Акцепторы с низким окислительно-восстановительным потенциалом (сера, SO₄²⁻, CO₂) применяются только строгими анаэробами, гибнущими при появлении в среде кислорода.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: