Питание бактерий. Классификация бактерии по типам питания. Транспорт питательных веществ в клетку. Питательные среды. Классификация питательных сред. Примеры.

Под питанием понимают процессы поступления и выведения питательных веществ в клетку и из клетки. Питание в первую очередь обеспечивает размножение и метаболизм клетки.

Среди необходимых питательных веществ выделяют органогены – это восемь химических элементов, концентрация которых в бактериальной клетке превосходит 10—4 моль. К ним относят углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, магний, кальций.

Кроме органогенов, необходимы микроэлементы. Они обеспечивают активность ферментов. Это цинк, марганец, молибден, кобальт, медь, никель, вольфрам, натрий, хлор.

Для бактерий характерно многообразие источников получения питательных веществ.

В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

1) аутотрофы (используют неорганические вещества – СО2);

2) гетеротрофы;

3) метатрофы (используют органические вещества неживой природы);

4) паратрофы (используют органические вещества живой природы).

Процессы питания должны обеспечивать энергетические потребности бактериальной клетки.

По источникам энергии микроорганизмы делят на:

1) фототрофы (способны использовать солнечную энергию);

2) хемотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций);

3) хемолитотрофы (используют неорганические соединения);

4) хемоорганотрофы (используют органические вещества).

Факторами роста бактерий являются витамины, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания, присутствие которых ускоряет рост.

Среди бактерий выделяют:

1) прототрофы (способны сами синтезировать необходимые вещества из низкоорганизованных);

2) ауксотрофы (являются мутантами прототрофов, потерявшими гены; ответственны за синтез некоторых веществ – витаминов, аминокислот, поэтому нуждаются в этих веществах в готовом виде).

Для того чтобы питательные вещества могли подвергнуться соответствующим превращениям в клетке, они прежде всего должны проникнуть внутрь. Концентрация некоторых веществ в бактериальной клетке может в сотни раз превышать их содержание в окружающей среде. Транспорт таких веществ в клетку происходит против градиента концентрации перемещаемого вещества, требует затрат энергии и реализуется при помощи специфических переносчиков.Например, в случае активного транспорта, как и при облегчённой диффузии, перемещение конкретного вещества через ЦПМ осуществляет специфическая для такого вещества пермеаза.

1)Активный транспорт сопровождается увеличением свободной энергии, которая составляет 5,71 /gC2/C1 кДж на моль, где С2 и C1 — соответственно более высокая и более низкая концентрации. Это обстоятельство делает процесс активного транспорта энергозависимым. У бактерий подобный тип поступления веществ доминирует, с его помощью транспортируются многие сахара, белки и другие вещества. Нередко у грамотрицательных бактерий в активном переносе участвуют специальные белки, отличные от пермеаз, но действующие в ассоциации с ними. Эти белки локализованы в периплазматическом пространстве. После проникновения вещества в клетку комплекс «субстрат — белок периплазмы — пермеаза» диссоциирует и для попавшего в клетку вещества вероятность выхода наружу резко снижается.

2)Пассивный транспорт – проникновение веществ в клетку за счет различия их концентрации по обе стороны ЦПМ без затраты энергии, при этом они поступают до выравнивания градиента концентрации с внешним раствором. Есть два вида: простая и облегченная диффузия.

3)Транспорт, обусловленный фосфорилированием — энергозависимый процесс, используемый при утилизации углеводов. Основной механизмтранспорта связан с фосфорилированием субстрата, что делает невозможным его выход из клетки. Первоначально происходит фосфори-лирование мембранного фермента (так называемый фермент 2, или Ф2) в цитоплазме за счёт фосфоенолпирувата. Фосфорилированный фермент связывает углевод (например, глюкозу или маннозу) на поверхности ЦПМ и транспортирует его в цитоплазму. Затем комплекс диссоциирует с высвобождением углевода, связанного с фосфатной группой. За счёт фосфорилирова-ния углевод аккумулируется в клетке и не способен выходить из неё. Данный тип транспорта не рассматривают как активный, поскольку концентрация неизменённого питательного вещества внутри клетки может быть одинаковой с его внеклеточным содержанием.

Питательной средой в МБ называют среды, содержащие различные соединения сложного и простого состава, которые применяются для размножения бактерии других МО в лабораторных или промышленных условиях.

По консистенции п.с. могут быть плотными, жидкими и полужидкими. Плотные среды готовят путем добавления к жидкой среде 1.5-2% агара, полужидкие 0.3-0.7% агара, который представляет собой продукт переработки особого вида морских водорослей и в застывшем состоянии придает себе плотность.

По целевому назначению делятся на основные, элективные и дифференциально – диагностические.

К основным относятся среды, применяемые для выращивания многих бактерии, это гидролизаты рыбных продуктов или казеин.(кровяные, сывороточные и асцитические среды)

Элективные п.с. предназначены для избирательного выделения и накопления микробов определенного вида из материалов, содержащих разнообразную постороннюю микрофлору.(Щелочной агар, среда Леффлера, среда Мюллера, ЖСА)

Дифференциально – диагностические п.с. применяются для разграничения отдельных видов МО. Они используются в лабораторных микробиологических диагностических исследованиях для дифференциации и идентификации бактерии.(Среда Эндо, среда Левина, среда Плоскирева)