Физиология микроорганизмов. Химический состав бактерий. Питание микроорганизмов

Лекция

Зав. кафедрой микробиологии с вирусологией и иммунологией

доктора медицинских наук, профессора

По теме: Физиология  микроорганизмов

План

1.  Химический состав бактерий.

2.  Метаболизм, понятие, стороны

3.  Питание бактерий, понятие, типы питания

4.  Механизмы питания

5.  Ферменты бактерий.

6.  Дыхание бактерий

Микроорганизмам, как и другим биологическим объектам присущи все физиологические функции. Они живут, растут, дышат, размножаются.

Физиология  микроорганизмов -  изучает их жизнедеятельность, рассматривает химический состав, механизмы питания, дыхания, роста и размножения. Знание этих процессов необходимо для понимания патогенеза инфекционных болезней и успешной борьбы с их возбудителями.

Химический состав бактерий. Вода основной компонент бактериальной клетки, она находится в свободном и связанном состоянии. Вода является растворителем многих веществ. Удаление воды приводит к остановке процессов метаболизма. Гидролитические процессы расщепления белков, углеводов и липидов происходят в результате присоединения к ним воды. При недостатке воды нарушается и размножение бактерий. Связанная вода определяет устойчивость к физическим факторам.

.В микробной клетке содержатся также такие элементы как: углерод(45%), азот(8-15%), кислород(30%),  водород(6-8%) и минеральные вещества от 3 до 10 % (фосфор, сера, магний, железо, кальций, калий, цинк, кобальт, медь и др.). Наличие минеральных веществ обязательно, т.к. они стимулируют процессы роста и размножения у бактерий, определяют рН среды, окислительно-восстановительный потенциал, поддерживают осмотическое давление, активность ферментативных процессов. Так кобальт является активатором ферментов транспорта электронов в окислительно-восстановительных реакциях. Железо и молибден необходимы для синтеза ферментов, участвующих в азотфиксации. Особого внимания заслуживает магний, т.к. он не только активирует ферменты, но и определяет активность рибосом.

В составе бактерий встречаются белки, углеводы, липиды, витамины.

Белки составляют 50-80% сухого вещества микробной клетки. Входят с состав различных морфологических структур, являются составными частями ферментов, токсинов, антигенов, определяют отношение к красителям, лекарственным и дезинфицирующим веществам.

Простые белки при гидролизе распадаются на аминокислоты (лейцин, триптофан и др.).  В состав белков прокариот входят 20 аминокислот.

Сложные белки (протеиды)- это соединения простых белков с небелковыми группами: нуклеиновыми кислотами, полисахаридами, липидами и др.

Содержание нуклеиновых кислот в микробной клетке может быть разным и зависит от вида бактерии, состава питательной среды, фазы развития микробной популяции. Нуклеиновые кислоты бактерий представлены РНК и ДНК. РНК содержится преимущественно в цитоплазме, обеспечивает транскрипцию и трансляцию в рибосомах, а ДНК- преимущественно в нуклеоиде - носитель генетической информации.

Углеводы (12-18%) бактерий представлены многоатомными спиртами: сорбит, дульцит, манит; полисахаридами: гексозы, пентозы, гликоген, декстрин; моносахаридами: глюкоза, глюкуроновая кислота и др.

Углеводы выполняют главную энергетическую функцию и антигенную специфичность микроорганизмов.

Липиды и липоиды. Липиды- истинные жиры. Встречаются у риккетсий, дрожжей, микробактерий, грибов, где их содержание составляет до 40%. У других групп микроорганизмов их содержание невелеко-3-7%.

Бактериальные липиды играют роль резервных веществ. Могут быть использованы как исходные компоненты для синтеза белков. Бактериальные липиды представлены свободными жирными кислотами, нейтральными жирами, восками, фосфолипидами. Фосфолипиды – сложные эфиры, содержащие азот и фосфор. Входят в состав основной токсической фракции многиз микроорганизмов. Липиды также определяют проницаемость клеточных мембран, устойчивость к кислотам и щелочам, заряд клетки.

Метаболизм – совокупность ферментативных реакций направленных на получение энергии, превращение простых соединений в макромолекулы.

Метаболизм микроорганизмов представляет собой совокупность двух противоположных процессов – катаболизма (энергетического метаболизма) и анаболизма(пластического, конструктивного метаболизма).

Питательные вещества, поступающие в клетку, служат источником энергии и строительным материалом для синтеза клеточных структур. В процессе катаболических реакций происходит выделение энергии, которая накапливается в молекулах АТФ. В процессе анаболических реакций эта энергия расходуется на синтез многочисленных макромолекул органических соединений. Взаимосвязь этих процессов подтверждается тем, что на определенных этапах образуются одинаковые промежуточные продукты-амфиболиты, которые используются в обоих процессах.

Питание бактерий

По типу питания биологические объекты делятся на 2 группы: голозойные и голофитные. Голозойный тип питания характерен для эукариотов. Микроорганизмы имеют голофитный тип питания, т.е. нет специализированных органов для принятия пищи. Особенностью питания бактерий является: поступление питательных веществ через всю поверхность микробной клетки, высокая скорость процессов метаболизма и пластичность к меняющимся условиям окружающей среды.

В зависимости от источника углерода микроорганизмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. Автотрофы – сами синтезируют все углеродсодержащие компоненты клетки из СО₂  как единственного источника углерода. Гетеротроф (heteros)- питаются за счет других. Используют разнообразные органические углеродсодержащие соединения: гексозы, многоатомные спирты или аминокислоты в качестве источника углерода.