Метаболизм бактерий

Метаболизм - совокупность двух противоположных, но взаимосвязанных процессов — катаболизма и анаболизма.

Питание бактерий
Типы питания

Питание бактерий
Пути поступления питательных веществ в бактериальную клетку:
1. пассивный транспорт — по градиенту концентрации, без затраты энергии
2. облегченная диффузия — перенос питательных веществ через мембрану с помощью белка-переносчика без затраты энергии
3. активный транспорт - против градиента концентрации с затратой энергии

Поступление питательных веществ в бактериальную клетку

Ферменты бактерий
1. экзоферменты — выделяются во внешнюю среду (пищеварительные ферменты, ферменты агрессии и т.д.)
2. эндоферменты — участвуют в реакциях процесса обмена веществ, происходящих внутри бактериальной клетки (ферменты гликолиза, дыхательной цепи и т.д.)

Ферменты бактерий
1. Конститутивные — ферменты, синтезирующиеся клеткой постоянно (ферменты, участвующие в энергетическом метаболизме)
2. Индуцибельные — ферменты, синтезирующиеся клеткой при наличие определенного субстрата (β-лактамазы, пищеварительные ферменты и т.д.)

Питательные вещества
Основные питательные вещества, необходимые для жизнедеятельности всех микроорганизмов называются органогены:
С (углерод)
Н (водород)
О (кислород)
N (азот)

Источник углерода
Автотрофы (аутотрофы) — микроорганизмы, использующие в качестве источника углерода неорганические вещества (СО2)
Гетеротрофы — микроорганизмы, использующие в качестве источника углерода органические вещества

Источник протонов и электронов
Литотрофы — микроорганизмы, использующие в качестве доноров протонов и электронов неорганические вещества
Органотрофы — микроорганизмы, использующие
в качестве доноров протонов и электронов
органические вещества

Источник энергии
Фототрофы — микроорганизмы, использующие для получения АТФ энергию солнечного света (фотосинтез)
Хемотрофы — микроорганизмы, использующие для получения АТФ энергию химических связей (дыхание, брожение)

Все микроорганизмы, вызывающие заболевания человека и/или входящие в состав нормальной микробиоты по типу питания
ХЕМООРГАНОГЕТЕРОТРОФЫ

Пути получения энергии
Дыхание — окислительно-восстановительный, идущий с образованием АТФ, при котором акцепторами водорода (электронов) всегда служат неорганические соединения.

Пути получения энергии
Брожение - окислительно-восстановительный, идущий с образованием АТФ, при котором акцепторами водорода (электронов) всегда служат органические соединения.

Классификация бактерий по чувствительности к кислороду
В зависимости от используемого типа получения энергии бактерии по разному относятся к кислородной среде.
1. Строгие аэробы — способны существовать только в присутствии кислорода (используют кислородное дыхание).
Пример P.aeruginosa
2. Строгие анаэробы — микроорганизмы, живущие в бескислородной среде (используют анаэробное дыхание или брожение)
Пример: клостридии
3. Факультативные анаэробы — микроорганизмы, способные жить
как в присутствии, так и в отсутствии кислорода (используют
разные пути получения энергии в зависимости от условий среды)

4. Микроаэрофилы — микроорганизмы, использующие кислород для получения энергии, но предпочитающие повышенную концентрацию СО2
5. Аэротолерантные — микроорганизмы живущие в присутствии кислорода, но не использующие его для получения энергии
Классификация бактерий по чувствительности к кислороду
Рост микроорганизмов в жидкой питательной среде в зависимости от кислорода
1. аэробы
2. анаэробы
3. факультативные анаэробы
4. микроаэрофилы
5. аэротолерантные

Факторы роста
необходимые для роста и размножения микроорганизмов вещества, которые не синтезируются самим организмом, вследствие чего они должны поступать в микробные клетки в готовом виде:
1. витамины
2. незаменимые аминокислоты
3. пуриновые и пиримидиновые основания

Факторы роста
Ауксотрофы — микроорганизмы, для жизнедеятельности которых необходимы факторах роста (прихотливые, имеют дефекты метаболизма, не растут на простых питательных средах)
Прототрофы — микроорганизмы не нуждающиеся в факторах роста (неприхотливы, растут на простых питательных средах)

Экологическая классификация
Микроорганизмы
Сапрофиты — свободноживущие микроорганизмы питаются остатками отмерших организмов (гнилостные бактерии)
Симбионты — сожительствующие микроорганизмы
Комменсализм — тип взаимоотношений между организмами, в которых один организм получает выгоду от другого, не навредив ему (бифидобактерии)
Паразитизм - тип взаимоотношений между организмами, в которых один организм живет за счет другого, нанося ему вред (хламидии, микоплазмы)

Классификация паразитизма
1. Облигатные паразиты — микроорганизмы полностью лишенные способности жить вне организма (клетки) хозяина (хламидии, риккетсии, микоплазмы)
2. Факультативные паразиты — микроорганизмы
способные вести как сапрофитический,
так и паразитический образ жизни
Все ауксотрофы из-за дефектов метаболизма являются облигатными паразитами паразитами

Классификация микроорганизмов по чувствительности к температуре
1. Термофилы — микроорганизмы,
живущие при температуре выше 40oС
2. Мезофилы — микроорганизмы,
живущие при температуре 25-40oС
(большинство патогенных бактерий)
3. Психрофилы - микроорганизмы,
живущие при температуре ниже 25oС

Классификация бактерий по отношению к рН
Ацидофилы — микроорганизмы, предпочитающий кислый рН Алкалофилы — бактерии, предпочитающие щелочной рН
Галофилы — микроорганизмы, живущие при повышенной концентрации NaCl (cтафилококки)