Спорообразующие бактерии, их характеристика, практическое значение и распространение.

В группу спорообразующих входят бактерии разной морфологии (клетки в форме палочек, кокков и иногда нитей), большинство из них окрашивается по Граму положительно. Клетки обычно подвижные за счет перитрихиальных жгутиков, образуют устойчивые к нагреванию, сильно преломляющие свет эндоспоры. В группу входят 15 родов, из них пять основных: Bacillus, Sporosarcina, Sporolactobacillus, Clostridium и Desulfotomaculum.

Большинство представителей рода Bacillus являются сапрофитами, широко распространены в природе, особенно в почвах, богатых органическими. В качестве одного из представителей патогенных бактерий можно назвать B. anthracis – возбудитель сибирской язвы.

Бактерии рода Bacillus являются активными продуцентами различных антибиотических веществ. В настоящее время известно около 200 антибиотиков, синтезируемых этими бактериями. Наиболее продуктивными являются бактерии вида B. subtilis – для них описано более 70 различных антибиотиков. Около 30 антибиотиков продуцируют культуры B. brevis. Различные антибиотики синтезируют также бактерии видов B. polymyxa, B. cereus, B. circulans, B. megaterium, B. licheniformis и др.

Некоторые антибиотики бактерий рода Bacillus широко используются в медицине, сельском хозяйстве и пищевой промышленности. К ним относятся полимиксины, колистин, бацитрацин, грамицидин С, эдеин, бутирозин и др.

Анаэробные спорообразующие бактерии рода Clostridium – палочки с закругленными или иногда заостренными концами, часто расположенные в парах или коротких цепочках. Большинство из них подвижны за счет перитрихиальных жгутиков. Образуют овальные или сферические эндоспоры, располагающиеся субтерминально, центрально или терминально. Как правило, диаметр спор больше диаметра вегетативной клетки, поэтому палочка со спорой приобретает сходство с веретеном, отсюда и произошло название рода. Клостридии сбраживают большое число субстратов, включая полисахариды, белки, аминокислоты и пурины.

Потребности клостридий в питательных веществах весьма разнообразны. Как правило, они могут расти только на сложных, богатых органическими соединениями средах. Для них выявлена потребность в определенных витаминах и наборе аминокислот.

Клостридии широко распространены в природе. Естественной средой их обитания является почва, особенно ее глубокие слои, ил различных водоемов, сточные воды, кишечный тракт травоядных животных и человека. Среди клостридий выделяют как сапрофитные, так и патогенные формыБактерии рода Clostridium играют важную роль в круговороте веществ в природе, особенно азота и углерода, осуществляя процессы гниения, брожения и фиксации молекулярного азота. Азотфиксирующая функция выявлена у многих представителей рода Clostridium: Cl. pasteurianum, Cl. butyricum, Cl. butylicum, Cl. beijerinckia, Cl. pectinovorum, Cl. acetobutylicum и других видов. Наиболее энергичный азотонакопитель — Cl. Pasteurianum.

Практическое значение. Некоторые представители клостридий используются для промышленного получения масляной кислоты, бутанола, ацетона (C. butyricum, C. acetobutyricum). Анаэробные клостридии применяются также при мочке льна, конопли и других прядильных культур.

55.Метилотрофные бактерии. Облигатные и факультативные метилотрофы. Практическое применение метилотрофных бактерий.

Отличительным свойством метилотрофных бактерий является способность ассимилировать углерод из одноуглеродных соединений, содержащих метильную группу (СН3-), а также соединений, содержащих две или более метальные группы, не связанные непосредственно друг с другом (например, диметилового эфира СН3-О-СН3). В природе из соединений этого класса наиболее широко распространен газ метан (CH4), который встречается в залежах угля и нефти и в больших количествах синтезируется метан-образующими бактериями в анаэробных условиях. При распаде пектинов и других природных органических веществ, содержащих метиловые эфиры, образуется метанол, который также является субстратом для метилотрофных бактерий. В тканях растений и животных содержатся другие субстраты метилотрофных бактерий - метиламины [CH3NH2) (CH3)2NH, (CH3)3N] и их оксиды..

По способности утилизировать углерод метилотрофы подразделяются на две основные подгруппы микроорганизмов - на облигатных и факультативных метилотрофов. Облигатные метилотрофы способны расти на метане; из других субстратов их рост могут поддерживать лишь диметиловый эфир и метанол. Факультативные метилотрофы способны расти на метаноле и метиламинах, но не на метане. Часто они растут также на муравьиной кислоте и на небольшом числе простых С2- и С4- соединений.

ОБЛИГАТНЫЕ МЕТИЛОТРОФЫ

Первая бактерия Methylomonas methanica, грамотрицательная палочка с полярными жгутиками, была описана почти 90 лет назад и в течение нескольких десятилетий оставалась единственной известной бактерией, окисляющей метан. Развитие и усовершенствование методов накопления и очистки окисляющих метан бактерий в последнее время привело к открытию большого числа новых организмов, в принципе сходных по пищевым свойствам, но разнообразных по структуре. Наилучшим субстратом для данных бактерий является метан. Метиловый спирт для многих штаммов токсичен, и потому его следует вводить в среду в очень низких концентрациях. Скорость роста бактерий невелика даже при оптимальных условиях (время генерации составляет 4-6 ч). Облигатные метилотрофы могут окислять лишь немногие из тех органических субстратов, которые неспособны поддерживать их рост. К таким соединениям относятся муравьиная кислота, которую они окисляют до СO2, этилен и этиловый спирт, окисляемые до ацетальдегида. В качестве источников азота эти бактерии могут использовать как нитрат, так и аммиак. Однако аммиак, являясь ингибитором окисления метана, снижает скорость роста бактерий, если его концентрация превышает 0, 05%. В содержащих аммиак средах образуются следовые количества нитрата. Таким образом, окисляющие метан бактерии.оказываются нитрификаторами, хотя данные о том, что они могут получать энергию при таком незначительном в количественном отношении окислении аммония, отсутствуют.

ФАКУЛЬТАТИВНЫЕ МЕТИЛОТРОФЫ

Хотя облигатные метилотрофы и могут расти за счет использования метанола, накопительные культуры при потреблении этого субстрата неизменно обогащаются организмами другого типа, так называемыми факультативными метилотрофам. Из аэробных накопительных культур с метиловым спиртом или с метиламинами были выделены грамотрицательные палочки с полярно расположенными жгутиками, ни одна из; форм которых подробно не описана. Лучше всего из факультативных метилотрофов изучена почкующаяся бактерия Hyphomicrobium. Она является мощным денитрификатором, и ее можно специфически накопить, проводя инкубацию в анаэробных условиях в среде, содержащей метиловый спирт и нитр