Химический состав клеток микроорганизмов

 

Клетки микробов состоят из воды, минеральных веществ, белков, НК, углеводов, липидов и органических веществ.

Вода основной компонент бактериальной клетки (до 80—90%). Часть воды находится в свободном состоянии, которая необходима для биохимических процессов, а часть – в связанном, которая служит структурным растворителем.

Минеральные вещества составляют 3-10% сухого вещества клетки. Больше всего имеется фосфора, который входит в состав нуклеиновых кислот, липидов. Сера содержится в аминокислотах; магний необходим для ферментов; железо для дыхания; кальций, натрий для роста и размножения и т.д.

Белки составляют 40—80% сухой массы бактерий и выполняют различные функции: транспортную, защитную, гормональную, двигательную и др.

Нуклеиновые кислоты в бактериях выполняют следующие функции: ДНК обеспечивает наследственные свойства, РНК информационную, транспортную и рибосомальную. 

Углеводы составляют 12-18% сухого вещества клетки и выполняют в ней

энергетическую роль.

Липиды (истинные жиры) и липоиды (жироподобные вещества) выполняют роль запасных питательных веществ. Колебания их в бактериях очень велики — от 1,5 до 40% — и зависят от видовой принадлежности, физиологического состояния клетки, возраста культур. 

Органические вещества бактерий не находятся в клетке в виде отдельных компонентов, а представляют собой сложные соединения с большой молекулярной массой.

 

Механизмы поступления питательных веществ в клетку

 

1. Пассивная диффузия – при которой поступление вещества в клетку происходит из-за разницы концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны.

2. Облегченная диффузия – происходит при большей концентрации вещества вне клетки, чем внутри и осуществляется особыми мембранными белками, переносчиками, получившими название пермеаз.

3. Активный перенос - происходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ от меньшей концентрации в сторону большей, т.е. как бы против течения, и сопровождается затратой энергии.

4. Перенос (транслокация) групп сходен с активным транспортом, отличаясь тем, что переносимая молекула видоизменяется в процессе переноса, например фосфорилируется. 

 

Типы питания и получения энергии микроорганизмами

 

Разнообразие условий существования микробов обусловливает различные типы

их питания. Они определяются на основании усвоения - углевода и азота. 

По усвоению углерода бактерии делятся на: аутотрофы и гетеротрофы.  

Аутотрофы способны получать углерод из неорганических соединений. Энергию для синтеза органических веществ, они получают при окислении минеральных соединений. К аутотрофам относятся нитрифицирующие (находящиеся в почве), серобактерии (живущие в теплых источниках с содержанием сероводорода), железобактерии (размножающиеся в воде с закисным железом) и др. 

Гетеротрофы используют в качестве источника углерода органические соединения и играют большую роль в уничтожении мертвых органических остатков. Такие бактерии называются сапрофитами. Микробы, способные существовать за счет органических соединений организма животных и в клетках растений, получили название паразиты.

По способности усваивать    азот     бактерии делятся на: аминоаутотрофы и аминогетеротрофы.  

Аминоаутотрофы используют молекулярный азот воздуха. Бактерии этой группы - азотфиксирующие почвенные и клубеньковые бактерии - принимают активное участие в круговороте азота в природе. 

Аминогетеротрофы получают азот из органических соединений - сложных белков. К аминогетеротрофам относятся все патогенные микроорганизмы и большинство сапрофитов.

По источникам энергии различают фототрофы - бактерии, для которых источником энергии является солнечный свет, и хемотрофы - бактерии, которые получают энергию за счет химического окисления веществ. 

 

Отношение микроорганизмов к кислороду

 

В зависимости от отношения микроорганизмов к кислороду их

делят на:

1. Аэробы, которым необходим атмосферный кислород для дыхания.

2. Анаэробы размножающиеся    при очень     низких концентрациях молекулярного кислорода, который в больших концентрациях для них губителен. 

Аэробы делятся на 2 группы:

1. Облигатные аэробы для роста обязательно используют О₂. Это представители родов бактерий Pseudomonas, грибы, актиномицеты.

2. Факультативные аэробы могут в зависимости от наличия или отсутствия О₂ в среде переключаться с одного метаболического пути на другой, например с дыхания на брожение, и наоборот. Представителями этой группы являются энтеробактерии.

Анаэробы разделяют на 3 группы:

1. Факультативные анаэробы растут как в присутствии, так и в отсутствие О₂. Относят возбудителей спиртового брожения, кишечную палочку.

2. Облигатные анаэробы не только не нуждаются для роста в наличии О₂, но для многих видов он токсичен даже в ничтожно малой концентрации. Облигатные анаэробы: представители рода Clostridium, обитатели почвы, придонного ила, возбудители брожения клетчатки и других субстратов.

3. К аэротолерантным анаэробам принадлежат многие молочнокислые бактерии, способные расти в присутствии молекулярного кислорода, но при этом его не используя.