Химический состав клетки. Пищевые потребности микроорганизмов. Типы питания микроорганизмов в зависимости от источников энергии, углерод

Оглавление

1. Химический состав клетки. Пищевые потребности микроорганизмов. Типы питания микроорганизмов в зависимости от источников энергии, углерода и доноров водорода. 3

Химический состав клетки. 3

Пищевые потребности микроорганизмов. 4

Типы питания микроорганизмов в зависимости от источников энергии, углерода и доноров водорода. 5

2. Классификация пищевых заболеваний. Пищевые отравления микробной и немикробной природы, характеристика, возбудители. 7

Классификация  пищевых заболеваний. 7

Пищевые отравления микробной среды. 8

Пищевые отравления немикробной среды. 14

3. Техника окраски по Граму. Отличие в строении клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных прокариот. 20

Техника окраски по Граму. 20

Отличие в строении клеточной стенки грамположительных и грамотрицательных прокариот. 21

Список использованной литературы. 24

 

 

1. Химический состав клетки. Пищевые потребности микроорганизмов. Типы питания микроорганизмов в зависимости от источников энергии, углерода и доноров водорода.

Химический состав клетки.

Клетка состоит из тех же химических элементов, что и неживая природа: в ней присутствует большинство  элементов периодической системы  Менделеева. В клетках живых организмов особенно велико содержание четырех  элементов - кислорода (О), углерода (С), водорода (Н), азота (N), называемых макроэлементами. В сумме они составляют около 98% всего содержимого клетки. Вместе с серой и фосфором эти элементы входят в состав биополимеров - белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот.

Микроэлементы: сера (S), фосфор (Р), калий (К), натрий (Ма), кальций (Са), магний (Мд), железо (Fe), хлор (CI), в сумме составляют около 1,9% содержимого клетки.

Ультрамикроэлементы: цинк (Zn), медь (Си), иод (J), фтор (F) и др., составляют менее 0,1% содержимого клетки. Все элементы играют в клетке важную роль и необходимы в строго определенном количестве, их недостаток или избыток приводит к различным нарушениям обмена в  организме.

Органические вещества клетки:

Белки - это макромолекулы, или биополимеры. Мономерами белков живых клеток являются 20 разных аминокислот. Между карбоксильной группой СООН (кислая) и аминной группой Н - N - Н (основная) двух соседних аминокислот формируется пептидная (ковалентная) связь. Различные комбинации аминокислот в белковых молекулах придают белкам специфичность. Последовательное соединение аминокислот в белке образует его первичную структуру - полипептид. В большинстве случаев полипептид закручивается в спираль - вторичную структуру белка. Функции белков:

• Строительная: белки входят в состав клеточных структур.
• Транспортная: способность белков связывать и переносить с током крови многие химические соединения (например, транспорт гемоглобином кислорода).
• Рецепторная функция: обеспечивает взаимодействие клеток между собой, а также различными макромолекулами белков к обратимому изменению структуры в ответ на действие физических и химических факторов лежит в основе раздражимости.
• Сократительная функция обеспечивается особыми сократительными белками, благодаря которым происходит движение жгутиков, ресничек, сокращение мышц и т.п.
• Энергетическая функция: белки - это запасной источник энергии.
• Каталитическая функция: белки-ферменты ускоряют химические реакции.
• Защитная функция: белки-антитела (иммуноглобулины) обезвреживают антигены (инородные вещества), вызывающие заболевания организма.
• Регуляторная функция обеспечивается белками-гормонами, которые регулируют обмен веществ.

Углеводы делятся на простые - моносахариды (рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза и др.) и сложные - дисахариды (сахароза, лактоза, мальтоза) и полисахариды (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин и др.).

Функции углеводов: входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ, являются универсальным источником энергии  в организме, участвуют в обезвреживании и выведении из организма ядовитых веществ, полисахариды играют роль запасных продуктов.

Липиды - это нейтральные жиры, воска, фосфолипиды и стероидные гормоны. Они нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, эфире, бензоле и др.). В их состав, как правило, входят глицерин и жирные кислоты.

Функции липидов: используются как  запасной источник энергии; входят в  состав клеточных мембран; выполняют  защитные функции (теплоизоляция).

Нуклвоновые кислоты -это молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и РНК (рибонуклеиновой кислоты). ДНК - биополимер, ее мономеры - нуклео-тиды состоят из азотистого основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин), моносахарида (дезоксирибоза) и остатка фосфорной кислоты. Сама молекула ДНК - это 2 закрученные в спираль полинуклеотидные цепи, объединенные между собой водородными связями.

Функция ДНК: запись, хранение и воспроизведение  наследственной информации.

Рибонуклеиновая кислота (РНК) одно-цепочечный биополимер, состоящий из нуклеотидов, в которых азотистое основание тимин заменено урацилом, а углевод дезоксирибоза — рибозой. Различают 3 вида РНК: информационную (и-РНК), транспортную (т-РНК) и рибосомальную (р-РНК).

Функции РНК: участие в воспроизведении  наследственной информации (в синтезе  белка).

Аденозинтрифосфорная  кислота (АТФ)- мононуклеотид, состоящий из ри-бозы, аденина и трех остатков фосфорной кислоты.

Функция: АТФ - универсальный источник энергии в клетке.

Пищевые потребности  микроорганизмов.

Пищевым называют вещество, которое может служить источником энергии или пластическим материалом. Бактерии не способны захватывать твердые  частицы и поэтому используют питательные вещества в виде простых  молекул из водных растворов. 
           Проникновение этих веществ в бактерии происходит несколькими способами: пассивной диффузией, когда перемещение веществ идет за счет разницы их концентраций по обе стороны мембраны; путем «облегченной диффузии», когда проникновение веществ происходит с участием мембранных белков — поринов, проходящих через мембрану бактериальной клетки, как с субстратом, так и без него — путем энергозависимого транспортирования — фосфорилирования. 
          Бактериям свойственно также «внешнее питание», с помощью которого они утилизируют «твердую пищу». Для этого они имеют мощный набор ферментов, выделяемых бактериальной клеткой наружу. С их помощью пищевой субстрат распадается на простые водорастворимые молекулы, проникающие через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов тем или иным путем. А далее процесс их усвоения протекает у бактерий подобно метаболизму в растительных и животных клетках.

В зависимости от способности усваивать разные формы углеродосодержащих соединений все микроорганизмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. При характеристике питания микроорганизмов учитывается источник углерода, энергии и водорода.

Типы питания  микроорганизмов в зависимости  от источников энергии, углерода и доноров  водорода.

Для бактерий характерны интенсивный  обмен веществами между клеткой  и внешней средой и пластичность метаболизма. Они обладают высокой  способностью к адаптации, легко  приспосабливаясь к различным  (в т. ч. экстремальным) условиям среды,  способны переключаться с одного типа питания на другой.

Как и другие организмы бактерии запасают энергию главным образом  в форме АТФ образующегося  в процессе фотосинтеза дыхания  и различных типов брожения. В  зависимости от источника используемой углерода они делятся на автотрофов (полностью удовлетворяют свои потребности  за счёт СО2) и гетеротрофов (нуждаются  в готовых органических соединениях).

Однако эти термины не отражают всё многообразие типов питания  у бактерий. Поэтому при их характеристике указывают на источник энергии, донор  водорода (электронов) и вещества, используемые в биосинтетических процессах. Для  большинства бактерий источником энергии  служит окисление химических веществ (хемотрофы). Ряд бактерии (в т.ч. пурпурные  и зелёные бактерии, цианобактерии) в ходе фотосинтеза преобразуют  энергию света в энергию химических связей органических соединений (фототрофы). Если окислению подвергаются неорганические вещества (т. е. они используются в  качестве доноров водорода), бактерии называют литотрофами (хемосинтетиками), если же вещества органической природы - органотрофами.

Исходя из этого выделяют 8 типов  питания и соответствующих им групп бактерии: фотолитоавтотрофы (цианобактерии, анаэробные пурпурные  бактерии), фотолитогетеротрофы (некоторые  анаэробные бактерии), фотооргагюгетеротрофы (несерные пурпурные бактерии), фотоорганоавтотрофы (редкий тип питания, свойственный некоторым  пурпурным бактериям), хемолитоавтотрофы (например, нитрификаторы, тионовые бактерии), хемолитогетеротрофы (многие сульфатвосстанавливающие бактерии), хемоорганоавтотрофы (мн. водородные бактерии), хемоорганогетеротрофы (основной массив бактерий-органотрофов). Известны облигатные паразиты (паратрофы), использующие только сложные органические вещества, образуемые организмом-хозяином. 
           Большинство бактерий, утилизирующих соединения азота, как правило, используют его восстановленные формы (чаще всего соли аммония), некоторые нуждаются в готовых аминокислотах, а другие усваивают и его окисленные формы (главным образом нитраты). Значительное число свободноживущих и симбиотических бактерий способны фиксировать молекулярный азот. Фосфор, входящий в состав нуклеиновых кислот и других соединений клетки, бактерии получают преимущественно из фосфатов. Источником серы, необходимой для биосинтеза аминокислот и некоторых кофакторов ферментов, чаще всего являются сульфаты. Некоторые виды бактерии нуждаются в восстановленных соединениях серы.

 

2. Классификация пищевых заболеваний. Пищевые отравления микробной и немикробной природы, характеристика, возбудители.

Классификация  пищевых заболеваний.

К пищевым отравлениям  относят заболевания различной природы, возникающие при употреблении пищи, содержащей болезнетворные микроорганизмы или их токсины либо другие ядовитые для организма вещества немикробной природы.

В отличие от кишечных инфекций пищевые отравления не контагинозные, не передаются от больного человека к здоровому.

Эти заболевания могут  возникать в виде массовых вспышек, охватывая значительное число людей, а также групповых и отдельных  случаев. Для пищевых отравлений характерны внезапное начало, короткое течение. Возникновение отравлений нередко связано с потреблением какого-то одного пищевого продукта, содержащего вредное начало. В случаях длительного потребления пищевых продуктов, содержащих вредные вещества (пестициды, свинец), пищевые отравления могут протекать и по типу хронических заболеваний.

Клинические проявления отравлений чаще носят характер расстройств  желудочно-кишечного тракта. Однако в ряде случаев эти симптомы отсутствуют (при ботулизме, отравлении соединениями свинца и др.). Наиболее чувствительны к пищевым отравлениям дети, лица пожилого возраста и больные желудочно-кишечными заболеваниями. У них отравление нередко протекает в более тяжелой форме.

Согласно новой классификации, утвержденной Министерством здравоохранения РФ (составленной «группой специалистов по гигиене питания — И. А. Карплюк, И. Б. Куваева, К. С. Петровский, Ю. И. Пивоваров), пищевые отравления по этиологическому признаку подразделяют на три группы:

отравления микробной природы;

отравления  немикробной природы;

отравления невыясненной этиологии.

 

Пищевые отравления микробной среды.

Роль микроорганизмов  в возникновении пищевых отравлений была выяснена в конце XIX и в начале XX столетия. В 1888 г. Гертнеру удалось выделить из организма умершего от пищевого отравления человека и из мяса вынужденно забитого животного, послужившего причиной заболевания, одного и того же возбудителя, который был назван палочкой Гертнера. В настоящее время в этой группе заболеваний на долю пищевых отравлений микробного происхождения приходится 85— 95%.

Пищевые отравления бактериального происхождения протекают по типу токсикоинфекций и токсикозов (интоксикаций). Пищевые токсикоинфекций возникают при употреблении пищи, содержащей массивные количества размножившихся в ней живых микроорганизмов. Пищевые токсикозы связаны с действием на организм токсинов (экзотоксинов) некоторых микроорганизмов, размножившихся в пище.

Заражение пищевых продуктов  микроорганизмами и их токсинами  происходит различными путями. Так, продукты могут заражаться вследствие санитарных и технологических нарушений производства, транспортировки, хранения и реализации продуктов. Продукты животного происхождения (мясо, яйца, рыба) могут быть поражены еще при жизни животного (в случаях инфекционных заболеваний или бактерионосительства у животных). Однако при употреблении зараженных микробами пищевых продуктов не всегда возникают пищевые отравления. Продукт становится причиной заболевания только при массивном размножении в нем микроорганизмов или значительном накоплении токсинов. Этим объясняется наибольшее количество пищевых отравлений в теплый период года, когда создаются оптимальные условия для развития микроорганизмов.