Пигменты

Витамины

Токсины

Некоторые бактерии образуют токсические вещества — токсины — соединения разнообразной химической природы, обладающие высокой физиологической активностью. Они значительно подавляют рост и развитие растений (рис. 203). Действие токсинов весьма существенно отражается на животных. Они оказывают значительное влияние на различные стороны обмена веществ живого организма, подавляя различные физиологические функции. Некоторые токсические вещества действуют также на микробную клетку.

Рис. 203. Инглбирующее действие токсинов актиномицетов на проростки хлопчатника. К, К1 — семена хлопчатника, обработанные токсином: слева — контроль.

Токсины могут быть различного химического состава и различного биологического действия. Особый интерес представляют токсины специфического действия, т. е. избирательно подавляющие рост определенных видов растений (особенно сорняков) или специфически действующие на насекомых.

Витамины представляют собой группу сравнительно низкомолекулярных органических соединений разнообразного химического строения, объединяемых по признаку их строгой необходимости для питания человека и животных. Витамины требуются в малых количествах и выполняют в организме те или иные каталитические функции, так как входят в состав ферментов.

Микроорганизмы обладают способностью к синтезу различных витаминов. Бактерии, актиномицеты в определенных условиях могут накапливать в среде значительные количества этих веществ. Активность различных видов микробов разнообразна в отношении синтеза витаминов. Каждый вид синтезирует только определенные витамины. Известны микробы, синтезирующие витамины В1, В2, биотин, пантотеновую кислоту, пиридоксин, никотиновую кислоту и др. Многие виды бактерий и актиномицетов, окрашенные в красно-розовый, краснооранжевый или желтый цвет, образуют предшественников витаминов, так называемые провитамины — каротины и каротиноиды. Бактерии, микобактерии, актиномицеты, метанобактерии могут синтезировать витамин В12, который имеет важное значение для организма человека и животного, так как применяется при лечении злокачественной анемии.

Витамины необходимы и для медицины, и для сельского хозяйства. Уже давно витамины получают в основном путем извлечения их из натурального сырья. Позже были разработаны методы химического синтеза ряда витаминов, применяемые сейчас главным образом в производстве медицинских витаминных препаратов. Использование витаминов в животноводстве как добавок в корма требует массового производства. В этих условиях оба способа оказываются во многих случаях невыгодными. Извлечение витаминов из натурального сырья связано с расходованием ценных пищевых продуктов (например, витамин Б12 извлекают из сырой печени крупного рогатого скота, бета - каротин из моркови и т. д.), а химический синтез, отличающийся в ряде случаев сложностью, делает конечные продукты слишком дорогими.

Микробиологический синтез ряда витаминов экономически более выгоден, чем другие способы их получения. В настоящее время витамин В12 получают только микробиологическим путем, налажен также промышленный метод биосинтеза витамина В2, применяемый сейчас вместе с химическим синтезом. Микробиологическим способом получают бета-каротин — провитамин витамина А1.

Многие микроорганизмы в процессе жизнедеятельности выделяют красящие вещества — пигменты, придающие культуре разнообразный цвет. Микробы образуют самые различные по цвету пигменты — в культурах микроорганизмов можно встретить всю гамму цветов и оттенков.

Красные пигменты образуются некоторыми бактериями, актиномицетами. Наиболее яркий красный пигмент выделяет широко распространенная в воздухе и воде неспороносная бактерия Bacterium prodigiosum, по наименованию вида бактерии пигмент получил название продигиозин. Он окрашивает колонии в ярко-красный цвет. Желтые пигменты встречаются в культурах стафилококков, микрококков, сарцин, микобактерии.

Синие пигменты выделяются синегнойной палочкой — Bact. pyocyaneum (пигмент называется пиоцианин), микробами синего молока — Bact. syncyaneum (синцианин), а также актиномицетами вида Act. violaceus, один из пигментов которых назван мицетином. Фиолетовые пигменты характерны для некоторых бактерий и актиномицетов фиолетовой группы.

Черные и коричневые пигменты встречаются в культурах некоторых почвенных бактерий, например азотобактера — микроорганизма, способного фиксировать азот атмосферы и тем самым обогащать почву азотом. Группа бурых актиномицетов образует бурые пигменты мела-ноидного характера. Черные пигменты чаще встречаются в культурах грибов.

Одни из пигментов локализуются в цитоплазме микробов, другие — только в оболочке, а третьи — выделяются микроорганизмами во внешнюю среду.

Количество пигментов, синтезируемых микробами, может быть различно: одни микробы выделяют только один пигмент, другие — несколько, что придает различные оттенки тем или иным культурам бактерий.

Яркость микробных пигментов и их образование тесно связаны с условиями питания и культивирования микробов. Как правило, условия, способствующие хорошему росту микробов, стимулируют и образование ими пигментов.

Химическая природа пигментов очень разнообразна, иногда очень сложна, у многих до сих пор не изучена. Функции пигментов различны.

Некоторые из пигментов обладают антибиотическим действием и фактически являются антибиотиками, например мицетин из культуры актиномицета Act. violaceus, нигрозин из Bact. niger, пиоцианин из Bact. руосуапешп, проди-гиозин из Bact. prodigiosum. и др. Такие пигменты, как каротиноиды. играют роль в окислительных процессах в клетке, некоторые являются стимуляторами. Одним из актиномицетов выделяется пигмент — витамицин, который стимулирует рост животных.

Особое значение среди пигментов микробов имеют каротиноидные пигменты, к которым принадлежат пигменты микроорганизмов, имеющие красно-розовую, красно-оранжевую и желтую окраску.

Способность синтезировать каротиноиды свойственна широкому кругу микроорганизмов: бактериям, актиномицетам, дрожжам, грибам.

Каротиноиды представляют собой обширную группу соединений, молекула которых состоит из циклического кольца (или колец) и длинной углеводородной цепочки с непредельными связями. Такая структура молекулы дает возможность образования множества стереоизомеров, т. е. аналогичных по химическому составу соединений, но различающихся по расположению в пространстве тех или иных радикалов (группировок). Биологически наиболее активен бета-каротин, который является предшественником витамина А1и носит название провитамина А1.

Витамин А образуется из каротина под действием ультрафиолетового света, а также в организме животного. Поэтому бета-каротин и каротиноиды используют как добавки в корма животным, а также в некоторые пищевые продукты для обогащения их ценными соединениями, из которых образуются витамины.