Окислительно-восстановительные условия среды. Отношение микроорганизмов к кислороду и механизмы защиты от токсичных форм кислорода — КиберПедия 

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...

Окислительно-восстановительные условия среды. Отношение микроорганизмов к кислороду и механизмы защиты от токсичных форм кислорода

2017-11-16 273
Окислительно-восстановительные условия среды. Отношение микроорганизмов к кислороду и механизмы защиты от токсичных форм кислорода 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Окислительно-восстановительные условия среды. Отношение микроорганизмов к кислороду и механизмы защиты от токсичных форм кислорода

Экофизиологические группы бактерий по отношению к кислороду:

Анаэробы (предпочитают условия окружающей среды без О2).

1.1. Облигатные анаэробы (чувствительнык токсичному действию О2; развиваются только в бескислородных условиях).

Например, метаногены – р. Metanobrevibacter,

Metanosarcina и др.;

сульфатредукторы – р. Desulfovibrio,

Desulfotomaculum и др.

1.2. Аэротолерантные анаэробы (могут расти в присутствии О2).

Например, молочнокислые бактерии

2. Аэробы (нуждаются в О2 для дыхания)

2.1. Облигатные аэробы (используют только О2 как акцептор электронов в дыхании)

Например: Micrococcus, Rhodococcus, Azotobacter и др.

2.2. Микроаэрофилы (используют только О2 как акцептор электронов, требуют при этом пониженной концентрации О2 в среде)

Например, бактерии р. Aquaspirillum, Magnetospirillum – 6-8 % О2; р. Campylobacter – при 5-10 % О2; серные бактерии р. Beggiatoa – 0,6-6,0 % О2.

2.3. Факультативные анаэробы (могут переходить от дыхания к анаэробиозу).

Например, кишечные бактерии сем. Enterobacteriaceae; некоторые фототрофы - пурпурные несерные бактерии).

В анаэробных условиях эта группа прокариот осуществляют процессы брожения, анаэробного фотосинтеза или анаэробного дыхания.

Облигатные аэробы не только используют О2, но и вынуждены защищаться от токсичных продуктов его восстановления:

1. *О2 – синглетный кислород (наиболее реакционно-способная форма О2). Приводит к неконтролируемым реакциям окисления с разрушением компонентов клетки, может окисляться даже лигнин.

Защита от *О2– образование антиоксидантов (например, каротиноидов).

2. О2- - супероксид, образуется в результате восстановления О2 в процессе дыхания:

О2 + ē → О2-

Защита от О2- - образование Е: супероксиддисмутазы (СОД)

Е: СОД осуществляет реакции:

2- + 2Н+ = Н2О2 + О2-

О2- + ē + 2Н+ = Н2О2

3. Н2О2 – пероксид водорода, разлагается

Е: пероксидазой:

Н2О2 + НАД·Н2 → 2 Н2О + НАД+

или Е: каталазой:

2О2 → 2 Н2О + О2

Определение наличия каталазы по разложению Н2О2 суспензией бактерий с выделением пузырьков О2тест на аэробность.

4. ОН* - радикал гидроксила:

Н2О2 + ē = Н2О + ОН*

Восстанавливается до Н2О в клетке:

ОН* + ē + Н+ Н2О

5. О3 – озон. Сильно токсичен для бактерий.

Наиболее мощная защита от токсичных форм кислорода у аэробов (СОД, каталаза, пероксидаза);

у микроаэрофилов нет такой мощной защиты, но есть высокое сродство к О2 → развиваются при низкой концентрации О2 в среде (менее 1 мг/л) и полностью удаляют О2.

Каталаза и СОД обнаружены и у некоторых анаэробов.

 

Осмотическое давление и микроорганизмы

По отношению к солености среды выделяют несколько групп прокариот:

Негалофильные. 0,0–4,0 % NaCI.

Обитатели пресных вод чувствительны к 3,5 % -ной

концентрации NaCI. У обитателей почв порог

чувствительности ниже (галотолерантность).

Обитатели ультрапресных вод развиваются при 0,01 %

NaCI (дистиллированная, дождевая вода, вода

сфагновых болот), например: роды Caulobacter,

Spirillum.

2. Морские. 2,5–5,0 % NaCI.

Например: р. Alteromonas, Photobacterium, Rodococcus,

Vibrio и др.

3. Галофилы. 5,0–15,0 % NaCI.

Типичные представители – бактерии р. Halomonas.

4. Экстремальные галофилы. 12,0–32,0 % NaCI.

Сем. Halobacteriaceae и группа Haloanaerobiales, ацетатобразующие бактерии р. Acetohalobium.

Соленость выше 15 % NaCI исключает развитие эукариот, кроме некоторых зеленых водорослей

(р. Dunaliella).

Механизмы и стратегии осмоадаптации прокариот

1. Для негалофильных бактерий

· Осмосенсоры в ЦПМ

· Осмопротекторы (осмолиты) – аминокислоты, олигосахариды

· Система избирательного накопления в клетках К+

2. Для морских бактерий:

· Накапливают в клетке Na+

· Полиамины (спермидин, путресцин и др.)

3. Для галофильных бактерий:

· Накапливают Na+, K+, Mg2+

· Осмопротекторы (бетаин, эктоин, глутамат)

4. Для экстремальных галофилов:

· Накапливают Na+, CI-, Mg2+; поглощают из окружающей среды в больших количествах К+ (до 30-40 % сух. вещества клетки). К+ - лимитирующий фактор

· Осмопротектор бетаин.

 

Механизмы резистентности бактерий к антибиотикам

  1. Снижение проницаемости КС для антибиотиков и подавление их транспорта к «мишеням».
  2. Ускоренное выделение антибиотика из клетки.
  3. Модификация «мишеней».
  4. Снижение физиологической значимости «мишени».
  5. Конкурентное связывание антибиотика.
  6. Инактивация антибиотика (β-лактамазы инактивируют пенициллины и цефалоспорины).

Полирезистентность

Хищничество.

Бактерии р. Bdellovibrio – на грамотрицательных бактериях, в том числе на БГКП.

6.Симбиоз. Например, образование консорциума (лат. c onsortium – соучастие, сотоварищество). В консорциуме клетки двух видов объединены в «единый организм».

Например, консорциум Pelochromatium roseum

 

Окислительно-восстановительные условия среды. Отношение микроорганизмов к кислороду и механизмы защиты от токсичных форм кислорода

Экофизиологические группы бактерий по отношению к кислороду:

Анаэробы (предпочитают условия окружающей среды без О2).

1.1. Облигатные анаэробы (чувствительнык токсичному действию О2; развиваются только в бескислородных условиях).

Например, метаногены – р. Metanobrevibacter,

Metanosarcina и др.;

сульфатредукторы – р. Desulfovibrio,

Desulfotomaculum и др.

1.2. Аэротолерантные анаэробы (могут расти в присутствии О2).

Например, молочнокислые бактерии

2. Аэробы (нуждаются в О2 для дыхания)

2.1. Облигатные аэробы (используют только О2 как акцептор электронов в дыхании)

Например: Micrococcus, Rhodococcus, Azotobacter и др.

2.2. Микроаэрофилы (используют только О2 как акцептор электронов, требуют при этом пониженной концентрации О2 в среде)

Например, бактерии р. Aquaspirillum, Magnetospirillum – 6-8 % О2; р. Campylobacter – при 5-10 % О2; серные бактерии р. Beggiatoa – 0,6-6,0 % О2.

2.3. Факультативные анаэробы (могут переходить от дыхания к анаэробиозу).

Например, кишечные бактерии сем. Enterobacteriaceae; некоторые фототрофы - пурпурные несерные бактерии).

В анаэробных условиях эта группа прокариот осуществляют процессы брожения, анаэробного фотосинтеза или анаэробного дыхания.

Облигатные аэробы не только используют О2, но и вынуждены защищаться от токсичных продуктов его восстановления:

1. *О2 – синглетный кислород (наиболее реакционно-способная форма О2). Приводит к неконтролируемым реакциям окисления с разрушением компонентов клетки, может окисляться даже лигнин.

Защита от *О2– образование антиоксидантов (например, каротиноидов).

2. О2- - супероксид, образуется в результате восстановления О2 в процессе дыхания:

О2 + ē → О2-

Защита от О2- - образование Е: супероксиддисмутазы (СОД)

Е: СОД осуществляет реакции:

2- + 2Н+ = Н2О2 + О2-

О2- + ē + 2Н+ = Н2О2

3. Н2О2 – пероксид водорода, разлагается

Е: пероксидазой:

Н2О2 + НАД·Н2 → 2 Н2О + НАД+

или Е: каталазой:

2О2 → 2 Н2О + О2

Определение наличия каталазы по разложению Н2О2 суспензией бактерий с выделением пузырьков О2тест на аэробность.

4. ОН* - радикал гидроксила:

Н2О2 + ē = Н2О + ОН*

Восстанавливается до Н2О в клетке:

ОН* + ē + Н+ Н2О

5. О3 – озон. Сильно токсичен для бактерий.

Наиболее мощная защита от токсичных форм кислорода у аэробов (СОД, каталаза, пероксидаза);

у микроаэрофилов нет такой мощной защиты, но есть высокое сродство к О2 → развиваются при низкой концентрации О2 в среде (менее 1 мг/л) и полностью удаляют О2.

Каталаза и СОД обнаружены и у некоторых анаэробов.

 


Поделиться с друзьями:

Автоматическое растормаживание колес: Тормозные устройства колес предназначены для уменьше­ния длины пробега и улучшения маневрирования ВС при...

История развития пистолетов-пулеметов: Предпосылкой для возникновения пистолетов-пулеметов послужила давняя тенденция тяготения винтовок...

Адаптации растений и животных к жизни в горах: Большое значение для жизни организмов в горах имеют степень расчленения, крутизна и экспозиционные различия склонов...

Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.01 с.