Питание бактерий, механизмы питания, системы секреции
Для того, чтобы клетка размножалась и росла, ей необходимы различные питательные вещества, которые должны попасть в клетку извне. И существует 4 основных пути транспорта веществ в клетку:
- пассивная диффузия
- облегчённая диффузия
- активный транспорт
- фосфотрансферазный путь
Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии, движущей силой её является градиент концентрации по обе стороны от бактериальной клетки. Важным условием для такой диффузии является относительно небольшая молекулярная масса транспортируемых молекул.
Облегчённая диффузия – процесс, также не зависящий от энергии, однако в данном случае имеются специальные интегральные белки, которые субстрат переносят в клетку.
Активный транспорт – энергозависимый вид транспорта, осуществляемый с помощью белков – пермеаз. Таким образом в клетку могут накачиваться сахара, аминокислоты. Фосфотрансферазный путь – это один из видов активного транспорта, таким способом в клетку могут попадать некоторые сахара (глюкоза, фруктоза), которые связываются с белком-переносчиком, находящимся в фосфорилированном состоянии, а высвобождаются эти сахара с внутренней стороны с присоединённым фосфатом и далее вступают в различные метаболические пути.
Системы секреции бактериальных клеток.
Клетки не только поглощают вещества извне, но и выделяют в окружающую среду продукты своей жизнедеятельности, токсины, компоненты клеточной стенки и т.д.
|
|
|
Для выделения различных веществ существуют 5 систем секреции.
I тип секреции – это вариант секреции, не зависимый от sec-белков. Во внутренней мембране расположена АТФ-зависимая кассета, которая перемещает секретируемое вещество в периплазму. В периплазме имеет каналообразующий белок, по которому вещество достигает наружной мембраны, где имеется пора, посредством которой вещество выделяется наружу.
В основном по I типу секреции из клетки выделяются пороформирующие токсины – гемолизины.
II тип секреции – это более сложный, чем предыдущий, вариант секреции. Во внутренней мембране расположен sec -белок, который узнаёт N-концевую последовательность секретируемого субстрата, и с использованием энергии АТФ вещество попадает в периплазму. В периплазме под действием пептидаз N-концевая последовательность удаляется, белок связывается с шаперонами, а после через пору в наружной мембране попадает наружу.
Таким способом секретируются холерный токсин, нейраминидаза, а у P. aeruginosa – эластаза, фосфолипаза С.
IV тип секреции аналогичен II типу секреции в плане функционирования, однако таким способом очень часто секретируются молекулы ДНК, передаваемые от одной клетки другой (при конъюгации), а также крупномолекулярные факторы патогенности.
|
|
|
V тип секреции похож на два предыдущих (ранее его отдельно не выделяли и причисляли к IV типу секреции). Во внутренней мембране также расположен sec-белок (это низкомолекулярное семейство белков до 30 аминокислот). Он также узнаёт N-концевую последовательность (в случае же I типа секреции узнаётся C-концевая последовательность секретируемого вещества), и белок с использованием энергии АТФ оказывается в периплазме. Там отсутствуют пептидазы, но C-концевая последовательность формирует β-цилиндрическую структуру, через которую выходит фрагмент субстрата, и N-концевая последовательность удаляется уже за пределами клетки, при этом вещество переходит в активное состояние. Таким способом транспортируется IgA-протеаза у N. gonorrhoeae.
III тип секреции занимает особое место в медицинской микробиологии. Эта система иначе называется TTCC-система, она представляет собой молекулярный шприц, посредством которого бактерии могут инъецировать эффекторные молекулы непосредственно в клетки эукариот. Кроме того, посредством этой системы выделяются многие компоненты для построения жгутиков.
|
|
|
Белковый обмен у бактерий, методы изучения. Углеводный обмен у бактерий, методы изучения.
Белковый обмен.
Для бактериальной клетки важно построение определённых структур, для этого нужен белок. Часть белков выполняют иную роль: это ферменты, токсины и т.д.
С одной стороны, в бактериальных клетках идёт синтез белковых молекул из аминокислот, с другой, сами бактериальные клетки могут вызвать распад (биодеградацию) белковых молекул.
В бактериальные клетки могут непосредственно поступать аминокислоты путём активного транспорта (см. выше), а в некоторых случаях бактерии выделяют экзоферменты, которые расщепляют белки и пептоны, и более маленькие фрагменты (трипептиды, дипептиды, отдельные аминокислоты) поступают в бактериальную клетку.
В некоторых случаях все необходимые питательные вещества для бактерий, в том числе аминокислоты, могут синтезироваться из одного исходного субстрата (чаще всего глюкозы). Такие микроорганизмы мы будем называтьпрототрофами. Если же для полноценного роста им необходимо поступление веществ извне (аминокислоты, сахара, спирты, витамины), то данные микроорганизмы назовём ауксотрофами.
|
|
|
Построение аминокислот из прочих углеродных скелетов возможно при использовании промежуточных продуктов фруктозодифосфатного, пентозофосфатного путей, цикла Кребса и т.д. Это малонат, оксалоацетат, пируват и другие. Введение аминогруппы осуществляется путём амминирования или переамминирования, при этом нитраты и нитриты предварительно переводятся в аммиак.
Синтез белка происходит на рибосомах, и состоит из 3 этапов:
- инициация
- элонгация
- терминация
Инициация заключается в объединении большой и малой субъединиц с участием мет-РНК. При элонгации рибосома движется по матричной РНК, одновременно наращивается цепь белка, а терминация заключается в остановке синтеза белка, поскольку был достигнут кодон-терминатор, которому нет своего антикодона и аминокислоты.
Итак, мы сказали, что бактерии осуществляют биодеградацию белков, причём в зависимости от условий этот процесс называется по-разному:
- гниение (в анаэробных условиях);
- тление (в аэробных условиях)
Способность бактерий расщеплять белки называют протеолитической активностью. Способность бактерий расщеплять пептоны называют пептолитической активностью.
Протеолитические свойства оценивают при посеве на желатин и лакмусовое молоко, а пептолитические свойства изучаются при посеве на мясопептонный бульон (МПБ), при этом образуются индол и сероводород.
Углеводный обмен.
Углеводный обмен, как белковый, носит двоякий характер: с одной стороны, это синтез сложных углеводов из более простых фрагментов, с другой – распад сахаров с извлечением энергии.
Если углеводы расщепляются при участии кислорода, то это называют дыханием, а если без участия кислорода (в анаэробных условиях), то брожением.
Способность бактерий расщеплять углеводы называют сахаролитической активностью, её изучают с помощью сред Гисса. Другое название этих сред – «пёстрый ряд». Жидкие среды Гисса включают пептонную воду, различные углеводы, многоатомные спирты, индикатор и поплавок. Определяют характер ферментации сахара:
- отсутствие ферментации;
- образование кислоты без газа (индикатор меняет свой цвет, но поплавок не всплывает);
- образование кислоты и газа (индикатор меняет свой цвет, происходит всплытие поплавка).
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1484; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!