Живлення бактерій

Способи живлення мікроорганізмів визначаються залежно від джерела енергії, донора водню (електронів), джерела вуглецю.

Джерела енергії. За цим показником визначають два головні типи метаболізму:

1. Фототрофні бактерії, які використовують для росту електро­
магнітне випромінювання (світло) як джерело енергії. Серед них
розрізняють:

—анаеробні фототрофні бактерії, що не виділяють молекуляр­ний кисень;

—аеробні фототрофні бактерії (водорості), які виділяють на світлі кисень.

2. Хемотрофні (хемосинтезувальні) бактерії, що отримують енер­
гію в результаті окисно-відновних реакцій за участю субстратів,
які служать для них джерелом живлення.

Донори водню. За цим критерієм бактерії поділяють:

— на літотрофні, що використовують як донорів електронів неорганічні елементи (Н₂, NH₃, HS, S, CO, Fe^2, і т. ін.);

— органотрофні, для яких донорами водню (електронів) слу­жать органічні сполуки.

Джерела вуглецю. За цим показником бактерії групуються:

— на автотрофні, що здобувають вуглець шляхом фіксації С0₂
з повітря;

— гетеротрофні, які засвоюють вуглець з органічних сполук.

Гетеротрофи діляться на сапрофітів і паразитів.
Сапрофіти (від лат. saprophyticus) — ті, що зростають за рахунок мертвих субстратів.

Паразити — ті, що живуть за рахунок органічних сполук люди­ни і тварини. Саме до них належать збудники інфекційних захво­рювань людини і тварин. Ознака паразитизму може бути абсолют­ною (облігатною) і відносною (умовна патогенність).

У класифікації типів живлення у мікроорганізмів використовуєть ся термінологія, запропонована у 1946 р. на симпозіумі в Колд Спринг Харбор. Розглядаються такі типи живлення (трофії):

1) щодо джерела енергії (хемо - хімічне, фото — світлове);

2) щодо донора електронів (органо - органічна речовина, літо не­органічна). Такими неорганічними донорами електронів є Н,, N11, H₇S, S, CO, Fe^2T та ін.;

3) щодо джерела вуглецю (авто - вуглекислота, гетеро - органічна сполука).

Характеристика типів живлення у бактерій

Джерело енергії	Донор електронів	Джерело вуглецю	Тип живлення
Окисно- Відновні реакції	Неорганічні сполуки	со2	Хемолітоавтотрофія
Те саме	Те саме	Органічні сполуки	Хемолітогетеротрофія
" "	Органічні сполуки	CO2,	Хемоорганоавтотрофія
" "	Те саме	Органічні сполуки	Хемоорганогетеротрофія
Світло	Неорганічні сполуки	CO2,	Фотолітоавтотрофія
"	Неорганічні сполуки	Органічні сполуки	Фотолітогетеротрофія
	Органічні сполуки	CO2,	Фотоорганоавтотрофія
'^7	Органічні сполуки	Органічні сполуки	Фотоорганогетеротрофія

Механізми живлення. Явища дифузії й осмосу відіграють важливу роль у життєдіяльності організмів. З дифузією пов'язаний процес переносу поживних речовин та продуктів обміну у живих організмах. Дифузія відбувається і тоді, коли на межі між розчином і розчинником (або на межі двох розчинів різної концентрації) помістити напівпроникну перегородку — мембра­ну. Через напівпроникні мембрани відбувається одностороння дифузія молекул розчинника в бік більш концентрованого розчину. (носторонню дифузію розчинника через напівпроникну мембрану у більш концентрований розчин називають осмосом ). Першооснову механізму живлення бакте­рій становить різниця осмотичного тиску, яка виникає при відмін­ності концентрацій між живильним середовищем і цитоплазма­тичним складом бактеріальної клітини. Принципове значення для розуміння механізмів живлення має те, що їх внутрішньоклітин­ний осмотичний тиск, як мінімум, удвічі нижчий, ніж у клітини тваринного походження.

Відповідно до законів фізичної хімії, при різниці осмотичного тиску рідина рухається в бік більш високої концентрації, а розчи­нена в ній речовина — у бік меншої концентрації.

Нерозчинні у воді речовини (жири) або колоїдні розчини (розчини білків, крохмалю) не можуть безпосередньо проникати у клітину, а надходять до неї лише тільки після руйнування екзоферментами мікроорганізмів до більш простих і розчинених сполук. Так, білки розщеплюються до амінокислот, полісахариди –до моносахаридів, жири – до жирних кислот і гліцерину. Цей процес називають зовнішньоклітинним травленням.

Молекула розчиненої речовини може пройти через цитоплаз­матичну мембрану, якщо на неї діє яка-небудь сила або існують механізми, що забезпечують перенесення цієї молекули через мем­брану. Тому розрізняють такі механізми живлення:

1. Пасивна дифузія — перенесення поживних речовин у кліти­ну за рахунок різниці концентрацій з обох сторін цитоплазматич­ної мембрани. Спостерігається здебільшого при надходженні в бактеріальну клітину води. Інші молекули за рахунок пасивної дифузії практично не потрапляють.

2. Полегшена дифузія (перенесення «за течією») — проходжен­ня більшості розчинених речовин через цитоплазматичну мембра­ну здійснюється за рахунок їх підтоплення на зовнішній і перене­сення до внутрішньої поверхні мембрани молекулами-переносни-ками, які називаються пермеазами-специфічні ферменти. Вони характеризуються різним ступенем специфічності до речовин.

3. Активне перенесення — проти ґрадієнта концентрації, тобто «проти течії», здійснюється зі значною витратою енергії АТФ, що виділяється в процесі метаболізму. Поживні речовини проникають через цитоплазматичну мембрану за допомогою особливих ферментів – пермеаз, які передзаряджають молекули з негативним зарядом і проводять їх каналами мембрани за принципом парома. Таке переміщення речовин називають активним транспортом.

Приклад. Е. соїі активно поглинає 0₂. Проходження однієї молекули кисню через цитоплазматичну мембрану пов'язане з ви­тратою однієї молекули АТФ.

4. Транслокація радикалів — перенесення хімічно змінених мо­
лекул, що в цілісному вигляді нездатні пройти через цитоплазма­
тичну мембрану. Екзоферменти фрагментують їх до одиничних ра­
дикалів, кожний з яких окремо переносять пермеази через цито­
плазматичну мембрану усередину клітини, де відбувається ресинтез
цієї сполуки.

Вода зумовлює гідростатичний стан напруги мікробної клітини — тургор, який є нормальним для мікробної клітини й зумовлює її ак­тивність.

Високим осмотичним тиском у клітинах мікроорганізмів пояс­нюється їх здатність існувати на відносно сухих речовинах. Так, плісняві гриби можуть вражати товари й матеріали, що мають во­логість 15% і нижче.

При більш високій концентрації речовин у навколишньому середовищі цитоплазма зморщується і відштовхується від оболонки (плазмоліз) і гине. Протилежне явище називається деплазмолізом. Воно спостерігається при дуже низькій концентрації солей у розчині. Рідина проходить у клітину доти, доки концентрація речовин клітини і середовища не зрівняються. Так буває, коли мікроби потрапляють у дистильвану воду. Плазмоліз і деплазмоліз несприятливо впливають на мікроорганізми і нерідко викликають їх загибель. Коли рідина з розчиненими в ній сполуками проходить у клітину, протоплазма щільно притискується до мембрани і знаходиться у стані напруги (тургор).

Слід зазначити, що кулясті бактерії більш стійкі до підвищення осмотического тиску, чим паличковидні, а цвілеві гриби більш стійкі, ніж бактерії.

Дата добавления: 2014-01-07