Физиология микроорганизмов Доцент к с -х н Колесова

Физиология микроорганизмов Доцент к. с. -х. н. Колесова Е. А.

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.

Классификация микроорганизмов по типу питания 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. Автотрофы — бактерии, которые в качестве источника углерода используют углекислый газ или карбонаты и не нуждаются в сложных органических соединениях (липидах, белках). Они способны синтезировать сложные органические соединения из простых веществ. Гетеротрофы — бактерии, которые в качестве источника углерода используют различные углеродосодержащие соединения, число которых очень велико (аминокислоты, многоатомные спирты и т. д. ).

Гетеротрофы включают в себя две подгруппы: мезотрофы (сапрофиты) – живут за счет использования мертвых субстратов (гнилостные микроорганизмы) паратрофы - паразитические микроорганизмы, живущие на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет.

мезотрофы (сапрофиты)

Бактерии гетеротрофы

Классификация микроорганизмов по типу питания В соответствии с потребностями в кислороде бактерии разделяют на пять основных групп: 1. Облигатные (строгие) аэробы. Рост бактерий даже на обогащенной питательной среде прекращается при отсутствии кислорода. Конечный акцептор электронов — кислород. 2. Облигатные (строгие) анаэробы. Рост бактерий может быть остановлен даже при низком парциальном давлении кислорода. Конечный акцептор электронов — нитраты, нитриты, сульфаты, Fe 3+ и т. д. 3. Факультативные анаэробы способны расти как при отсутствии кислорода, так и в его присутствии. 4. Микроаэрофильные бактерии лучше растут при повышенном содержании углекислого газа (т. е. при низком содержании кислорода). Их также называют капнофильными бактериями. 5. Аэротолерантные бактерии могут выживать (но не расти) в течение длительного периода времени в присутствии атмосферного кислорода.

Зависимости от источника энергии Кроме описанных способов получения микроорганизмами питательных веществ часто применяется классификация микроорганизмов в зависимости от источника энергии: Фототрофные микроорганизмы – это микроорганизмы, способные использовать в качестве источника энергии свет. Хемотрофные микроорганизмы получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций с участием питательных субстратов.

Типы питания микроорганизмов

Химический состав микробной клетки Клетки микроорганизмов на 75— 85 % состоят из воды и на 15— 25 % из сухого вещества. В состав сухого вещества клетки входят : углерод, кислород, азот, водород и минеральные элементы. Углерод, азот, кислород и водород входят в состав органических веществ клетки. Важнейшая роль в жизни микроорганизмов принадлежит белкам. Сложные белки входят в состав ядра, цитоплазмы, рибосом, митохондрий, поэтому они имеют важное значение при размножении, обмене веществ и росте клеток. Белки образуют с водой вязкие растворы — коллоиды. Под воздействием высоких температур, кислот, щелочей, излучений и других факторов белки свертываются (денатурируют). Углеводы. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. Углеводы разделяются на моносахариды (глюкоза, фруктоза, рибоза, ксилоза и другие) и полисахариды (крахмал, целлюлоза, гликоген и др. ). Две молекулы моносахаридов, соединяясь между собой, образуют дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза). Жиры состоят из углерода, кислорода и водорода. Они представляют собой сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. Ферменты — это сложные органические вещества белковой природы, которые увеличивают скорость химических реакций, т. е. являются катализаторами. В настоящее время известно более 1000 ферментов. Ферменты осуществляют превращения веществ в клетках, связанные с обменом веществ.

Строение типичной клетки прокариот: капсула, клеточная стенка, плазмолемма, цитоплазма, рибосомы, плазмида, пили, жгутик, нуклеоид.

Способы поступления питательных веществ в клетку Поступление веществ в клетку и выделение продуктов обмена в окружающую среду происходит у микроорганизмов через всю поверхность тела. У микроорганизмов очень большая по сравнению с объемом всасывающая пищу поверхность клетки, что обусловливает весьма активный обмен веществ. Поступление питательных веществ в клетку сложный процесс.

Осмос и адсорбция Наиболее известны два пути проникновения веществ в клетку: осмос и адсорбция (специфический перенос). Активная роль в этих процессах принадлежит цитоплазматической мембране. О с м о с представляет собой диффузию веществ в растворах через полупроницаемую перепонку (мембрану). Как известно, через такие мембраны могут диффундировать вещества, находящиеся в состоянии истинных растворов. Возникает осмос под действием разности осмотических давлений в растворах по обе стороны полупроницаемой мембраны. Второй путь поступления веществ в клетку – активный – путём переноса их особыми, локализованными в цитоплазматической мембране веществами ферментной природы. Эти переносчики, называемые пермеазами, обладают субстратной специфичностью. Каждый транспортирует только определённое вещество, имеющее сходную с белком-переносчиком стереохимическую структуру молекулы.

Механизмы прохождения веществ через клеточную мембрану

Спасибо за внимание