III. Физиология микроорганизмов

Метаболизм

Физиология микроорганизмов изучает жизнедеятельность микробных клеток, процессы их питания, дыхания, роста, размножения, закономерности взаимодействия с окружающей средой.

Метаболизм – совокупность биохимических процессов, направленных на получение энергии и воспроизведение клеточного материала. Он складывается из двух взаимосвязанных процессов: катаболизма и анаболизма.

Катаболизм (энергетический метаболизм) – это процесс расщепления крупных молекул до более простых, в результате которого выделяется энергия, накапливающаяся в форме АТФ.

Анаболизм (конструктивный метаболизм) – обеспечивает синтез макромолекул, из которых строится клетка. При этом используется энергия, полученная в процессе катаболизма. Для метаболизма бактерий характерны высокая скорость процесса и быстрая адаптация к меняющимся условиям окружающей среды.

 

Источники углерода и типы питания

Различные органические и неорганические вещества поступают в бактериальную клетку в процессе питания. Специальных органов питания у бактерий нет. Вещества проникают через всю поверхность клетки, в виде мелких молекул. Такой способ питания называется голофитным. Необходимым условием для прохождения питательных веществ в клетку является их растворимость в воде и малая величина (т.е. белки должны быть гидролизованы до аминокислот, углеводы – до ди- или моносахаридов и т. д.).

Типы питания. Широкому распространению бактерий способствует разнообразные типы питания. Микробы нуждаются в углероде, кислороде, азоте, водороде, сере, фосфоре и других элементах (органогенах).

По источникам углерода бактерии делятся на:

1) аутотрофы (aytos – сам, trophe – пища), которые используют для построения своих клеток диоксид углерода (CO₂) и другие неорганические соединения и не нуждаются в сложных органических соединениях (белках, углеводах). Они способны синтезировать все необходимые соединения из простых веществ. Аутотрофами являются нитрифицирующие бактерии, которые находятся в почве, серобактерии, обитающие в воде, железобактерии, живущие в воде с закисным железом;

2) гетеротрофы (heteros – другой), которые питаются за счет готовых органических соединений.

Гетеротрофы подразделяются на сапрофиты, которые используют органические остатки отмерших организмов и паразиты – нуждаются в белках живых тканей. Выделяют облигатных и факультативных паразитов. Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки – это риккетсии, хламидии, вирусы. Факультативные паразиты могут менять тип питания и размножаться на питательных средах.

Источники энергии и доноры электронов

В зависимости от окисляемого субстрата, называемого донором электронов или водорода микробы подразделяют на 2 группы:

1) литотрофы – используют в качестве доноров электронов неорганические соединения (от греческого lithos – камень);

2) органотрофы используют в качестве доноров органические соединения.

По источнику энергии среди бактерий различают: фототрофы – используют энергию света; хемотрофы – нуждаются в химических источниках энергии.

Большинство микробов – хемоорганотрофы – они используют энергию органических соединений.

 

Факторы роста

Факторы роста – вещества, необходимые для роста и размножения микробов: витамины, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания. Некоторые микроорганизмы синтезируют факторы роста из промежуточных продуктов обмена (кишечная палочка). Для других требуется добавлять факторы роста в среду. По отношению к факторам роста различают: а) ауксотрофы – нуждаются в одном или нескольких факторах роста; б) прототрофы – могут сами синтезировать факторы роста из глюкозы и солей аммония.