Обмен веществ у микроорганизмов

Физиология микроорганизмов это раздел микробиологии, изучающий химический состав, процессы питания, дыхания, роста и размножения.

Химический состав микроорганизмов

Как и все живые существа бактерии состоят из органогенов - углерода, кислорода, азота и водорода.

В среднем бактериальная клетка содержит 80% воды и 20% сухого вещества. Содержание воды более или менее постоянно. Вода является растворителем органических и неорганических веществ. В составе бактерий различают свободную и связанную воду. Свободная вода служит дисперсной средой для коллоидов, растворителем кристаллических веществ, источником водородных и гидроксильных ионов. Связанная вода находится в комплексах (сложные соли, гидраты). Она является структурным растворителем. При подготовки к спорообразованию количество воды уменьшается до 40%. Клетка в таком состоянии способна длительно переживать в окружающей среде.

Сухое вещество содержит минеральные соли, белки, углеводы, липиды, ферменты, витамины, токсины, пигменты и антибиотики.

Минеральные вещества. Количество их составляет от 2 до 30% от сухого вещества. Минеральные вещества необходимы для поддержания внутриклеточного осмотического давления, для поддержания положительной электрозаряженности, для регулирования рН среды и для активизации ферментов. Самыми важными минеральными веществами являются — Р, К, Na, Mg, S, Cl, Fe, Ca. Микроэлементы используются клеткой для синтеза витаминов, активизации ферментов, стимулируют процессы роста и размножения и др. К ним относят Cu, Ni (никель), Mn, Mo, Zn, Sb (олово).

Белки. Составляют от 40 до 80% сухого остатка. Они определяют видовую специфичность микроба, вирулентность, окраску, иммуногенность (способность вызывать защитные реакции), устойчивость бактерий во внешней среде. Представлены белки в микробной клетке простыми белками протеинами (альбумины, глобулины) и сложными беками протеидами. В состав сложных белков входят нуклеопротеиды (протеины, связанные с нуклеиновыми кислотами), хромопротеиды (обуславливают цвет бактерий), мукопротеины, гликопротеины (входят в состав клеточной стенки).

Углеводы. Содержат 10−30% сухого остатка клетки. Бактерии содержат две категории углеводов 1) моноили дисахара; 2) полисахариды. Они входят в структуру клеточной стенки. Гр (+) бактерии имеют более толстую стенку (до 50 нм), в составе которой много гликозидов, тейхоевых кислот (полисахариды).

Липиды. Составляют от 0,2 до 41% сухого вещества. У риккетсий, дрожжей, микобактерий, грибов до 40% липидов, у других не более 3−7% (по Радчуку). Липиды обнаруживаются в бактериях в форме крупных биологически активных молекул, или реже в свободном состоянии в виде пищевых вакуолей. У бактерий различают следующие классы липидов: 1) в форме свободных жирных кислот, 2) в форме восков, 3) в форме фосфолипидов (у кислотоустойчивых бактерий до 6,5% сухого вещества). Липиды обуславливают проницаемость, поверхностный электрический заряд. Они входят в состав токсической фракции ряда микробов. Молекулы липидов комплектуют цитоплазматическую мембрану и клеточную стенку бактерий. Липидов много у Гр (-) бактерий, в виде липополисахарида и липополисахаридо-протеина. Липиды являются резервными веществами и могут быть использованы как исходные компоненты для синтеза белков.