Он-лайн курс №5 презентация

Он-лайн курс №5 Процессы брожения и гниения в бактериальной клетке

Задания 1. Проработать лекцию по физиологии бактерий (лектор- доцент Кравцова Е.О.) 2. Учебник: страницы 60-65 2. Материал он-лайн курса Ответить на вопросы: 1.Перечислить продукты брожения сахаров 2. Назвать тип питательных сред, в основе которых используется процесс брожения 3. Разобрать с позиций катаболической репрессии и процессов брожения работу среды Клиглера 4. Охарактеризовать пептолитические и гнилостные бактерии 5. На основании знаний, полученных при изучении всего курса микробиологии, привести пример борьбы брожения против гниения

Брожение или ферментация Процесс получения энергии, при котором отщепляемый от субстрата водород переносится на органическое соединение Не сбраживаются: ароматические углеводороды, стероиды, каротиноиды, липиды, жирные кислоты. Эти вещества окисляются и разлагаются только в присутствии кислорода. В анаэробных условиях они стабильны

Процесс брожения сахаров В основе процесса ферментации сахаров лежит ФДФ-путь расщепления глюкозы. Сахара, отличные от глюкозы, на определенных этапах включаются в этот путь

Муравьинокислое брожение Встречается у представителей семейств Enterobacteriaceae и Vibrionaceae В зависимости от ферментативных реакций его протекания и образования конечных продуктов встречаются 2 типа этого брожения, которые выявляются в реакциях с индикатором Метил-рот и в реакции Фогес-Проскауэра. Эти реакции используют при идентификации бактерий . Для этого бактерии выращивают в среде Кларка в парных пробирках

Реакция с Метил-рот К бактериальной культуре, вырасщенной в среде Кларка( содержащей глюкозу) добавляют индикатор метил-рот Индикатор метил-рот изменяет свою окраску в сильно кислой среде: рН< 4

Реакция Фогес-Проскауэра К бактериальной культуре, которую вырастили в среде Кларка, содержащей глюкозу, добавляют альфа-нафтол и КОН. Альфа-нафтол в щелочной среде при взаимодействии с ацетоином образует бурое окрашивание

Молочнокислое брожение Молочнокислое брожение- это анаэробное превращение сахара молочнокислыми бактериями с образованием молочной кислоты. По характеру брожения различают 3 группы молочнокислых бактерий: гомоферментативные и гетероферментативные. бифидоброжение

Гомоферментативное молочнокислое брожение Процесс превращения глюкозы до пировиноградной кислоты у гомоферментатавных молочнокислых бактерий протекает Г-6-Ф пути. Далее ввиду отсутствия у этих бактерий пируватдекарбоксилазы, пировиноградная кислота не подвергается расщеплению, она является в этом брожении конечным акцептором водорода. Пировиноградная кислота вступает во взаимодействие с восстановленным НАД Н2 (кофермент) - образуется молочная кислота. -.. СНзСОСООН + НАД Н2- СНзСНОНСООН

Гетероферментативное молочнокислое брожение Отсутствие фермента альдолазы приводит к тому, что расщепление глюкозы проходит по пентозному циклу. После фосфорилирования глюкозы в Г-6-Ф, он в результате действия дегидрогеназ и декарбоксилирлвания окисляется в (отщепляется водород) пентозофосфат. Пентозофосфат при участии фермента фосфокеталазы расщепляется на фосфоглицериновый альдегид и ацетальдегид

Гетероферментативное молочнокислое брожение

Молочнокислое брожение Гомоферментативные бактерии образуют в основном (не менее 85-90%) молочную кислоту и очень мало побочных продуктов. Гетероферментативные бактерии менее активные кислотообразователи. Наряду с молочной кислотой они образуют значительное количество других веществ-этиловый спирт, углекислый газ, ацетон, кислоты.

Бифидоброжение Бактерии рода Bifidobacterium не образуют ни альдолазы, ни г-6-дегидрогеназы, но содержат активные фруктозо и пентозофосфат кеталазы, которые расщепляют Ф-6-Ф на ацетилфосфат и ФГА. ФГА превращается в пируват, а затем в молочную кислоту Из ацетилфосфата образуется ацетат

Наиболее важные молочнокислые бактерии 1. Молочнокислый стрептококк ( Streptococcus lactis) , относится к гомоферментативным молочнокислым бактериям, является основной частью микрофлоры простокваш. Широко используют для изготовления кисломолочных продуктов, масла, сыра. Молочнокислый стрептококк обладает: антимикробным действием, устойчивые к высокой температуре задерживающие рост многих грамположительных микробов, в том числе и патогенных.

Молочнокислое брожение 2. Сливочный стрептококк (S. сremoris) Оптимальная температура роста 25 С, минимальная- до 10 С. Используется в заквасках вместе с молочнокислым стрептококком для изготовления сметаны, масла, сыров. 3. Ацидофильная палочка (Lactobact. аcidophilus) термофильная бактерия. Температурный оптимум роста 37-40 С. В молоке способна накапливать до 2,2% кислоты. Является постоянным обитателем желудочно-кишечного тракта животных.

Молочнокислое брожение К гетероферментативным молочнокислым бактериям относятся молочнокислые стрептококки: ароматобразующие ( S. сitrovorus, S. diacetilactis) придают кисло- молочным продуктам приятные вкус и аромат; некоторые лактобактерии (L.brevis) Для приготовления кисло-молочных продуктов ароматобразующие стрептоккоки соединяют с гомоферментативными-молочнокислым и сливочным.

СПИРТОВОЕ БРОЖЕНИЕ Спиртовым брожением называется процесс расщепления сахара микроорганизмами с образованием этилового спирта и углекислого газа. С6Н12О6 - 2СН3СН2ОН+2СО2 Глюкоза этиловый спирт Возбудителями спиртового брожения являются дрожи сахаромицеты, некоторые мицеальные грибы.

СПИРТОВОЕ БРОЖЕНИЕ Процесс спиртового брожения лежит в основе получения этилового спирта, пивоварения, хлебопечения, производства глицерина. Совместно с молочнокислым брожением используется при получении кисломолочных продуктов (кумуса, кефира).

Ферментация белков Ферментация белков наблюдается у пептолитических бактерий, которые в качестве источника углерода и энергии не используют углеводы, а используют белки. К ним относятся некоторые клостридии , частности возбудитель столбняка C.tetani. Процесс ферментации белка протекает по реакции Стикленда. Происходит гидролиз белков и сбраживание аминокислот. При этом одна аминокислота выполняет функцию донора Н(водорода), а другая - акцептора

Ферментация белков

Гниение Гниение — это процесс глубокого разложения белковых веществ микроорганизмами.

ГНИЕНИЕ Процесс распада белков начинается с их гидролиза. Первичными продуктами гидролиза являются пептоны и пептиды. Они расщепляются до аминокислот, которые являются конечными продуктами гидролиза

Гниение Образующиеся аминокислоты подвергаются дезаминированию, в результате чего образуются аммиак и разнообразные органические соединения в соответствии с характером самих аминокислот и ферментов микроорганизмов. Процесс дезаминирования может происходить различными путями. Различают дезаминирование гидролитическое, окислительное и восстановительное.

Гидролитическое дезаминирование Гидролитическое дезаминирование сопровождается образованием оксикислот и аммиака. Если при этом происходит и декарбоксилирование аминокислоты, то образуются спирт, аммиак и углекислый газ: RCHNH2COOH + Н20 ~> RCHOHCOOH + NH3; RCHNH2COOH + H20 -+ RCH2OH + NH3 +CO2.

Окислительное дезаминирование При окислительном дезаминировании образуются кетокислоты и аммиак: RCHNH2COOH +1/2 О2 = ^ RCOCOOH + NH3.

Восстановительное дезаминирование При восстановительном дезаминировании образуются карбоновые кислоты и аммиак: RCHNH2COOH + 2H =RCH2COOH + NH3.

Продукты гниения При разложении аминокислот жирного ряда могут накапливаться муравьиная, уксусная, пропионовая, масляная и другие кислоты, пропиловый, бутиловый, амиловый и другие спирты. При разложении аминокислот ароматического ряда промежуточными продуктами являются характерные продукты гниения: фенол, крезол, скатол, индол — вещества, обладающие очень неприятным запахом.

Продукты гниения При распаде аминокислот, содержащих серу, получается сероводород или его производные — меркаптаны (например,метилмеркаптан CH3SH). Меркаптаны обладают запахом тухлых яиц, который ощущается даже при ничтожно малых их концентрациях.

Возбудители гниения. . Наиболее распространенными и активными возбудителями гнилостных процессов являются следующие: ^ Вас. subtilis (сенная палочка) и Вас. mesentericus (картофельная палочка) — аэробные, подвижные, спорообразующие бактерии К гнилостным бактериям относятся также бактерии рода Proteus , которые являются представителями факультативной микрофлоры кишечника и при дисбиозах их количество может значительно увеличиваться

Значение гниения 1. Процесс гниения устраняет мертвые организмы на суше и в воде 2. Превращение отбросов животных и растений в навоз и перегной – удобряет почву 3. В процессе гниения в аэробных условиях происходит полная минерализация белка до углекислого газа, аммиака и сероводорода.

Значение гниения Гнилостные бактерии-основные инструменты очистки бытовых сточных вод с помощью «активного ила» в интенсивно аэрируемом бассейне (аэротеке). При этом суспендированное вещество сточных вод окисляется комплексным микробным сообществом

Фиксация молекулярного азота Некоторые бактерии, которые обитают в почве в симбиозе с бобовыми растениями способны фиксировать молекулярный азот, переводя его в аммиак N---- NH3

Нитрофикация Нитрофицирующие бактерии-хемоорганотрофы, живущие в почве, воде В аэробных условиях они переводят сначала аммиак в соли азотистой кислоты (нитриты); во второй фазе нитриты окисляются в нитраты

Денитрофикация Денитрофикация – процесс восстановления нитрата до молекулярного азота в анаэробных условиях Денитрофицирующие бактерии – палочковидные бактерии,факультативные анаэробы, обитающие в почве, воде, навозе

Круговорот белка Белок гниение ------- Аммиак-----нитрат Скот питание растений