Метаболизм микроорганизмов

Органические вещества.

В состав белков, жиров и углеводов входят следующие элементы: уг­лерод (45—55%), кислород (30—40%), азот (8—10%), водород (6—8%), содержание которых достигает 90— 97% сухого вещества.

Белки среди органических веществ занимают первое место, в теле микробов их количество состав­ляет 50 - 80% от сухого вещества. Содержание белков зависит от вида микроба и состава питательной среды. Антиге­ны, токсины, ферменты, представляют собой белки. Различают простые белки, или протеины, и слож­ные, или протеиды. Протеинды при гидролизе дают ами­нокислоты. В состав микробов входит до 15—20 аминокислот. Протеиды — комплексы простых белков (протеинов) с небелковыми группами. При соеди­нении протеидов с нуклеиновой кислотой образуются нуклеопротеиды, с. полисахаридами—- глюкопротеиды, с жироподобными веществами —липопротеиды. Нуклеопротеиды составляют основную массу микробного белка, принимают активное участие в размножении клетки, пе­редаче наследственных признаков.

В микробной клетке содержиться две нуклеиновые кислоты: рибонуклеи­новая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК). ДНК находится обычно в ядре клетки, а РНК — в цитоплазме. Различают три типа РНК: рибосомную, информационную и транспортную. У ви­русов обнаружена только одна нуклеиновая кислота: или ДНК или РНК.

Углеводы в микробной клетке представлены полиса­харидами. В цитоплазме углеводы могут встречаться в виде зерен крахмала и гликогена. Они служат главным образом энергетическим материалом, их содержание в микробной клетке от 12 до 28%. Углеводами богаты кап-сульные микробы. В каждом из микроорганизмов имеется определенный полисахарид, что дает возмож­ность дифференцировать их. Образующаяся на поверх­ности патогенных микробов капсула, состоящая из угле­водов, обусловливает их вирулентность и выполняет за­щитную функцию.

Липиды. Их количество может колебаться от 3,8 до 40% (дифтерийная бактерия содержит 3,8%, туберкулез­ная — 40%). Липиды поддерживают определенную струк­туру цитоплазмы и входят в состав цитоплазматических мембран. В микробной клетке липиды распределены не­равномерно, их больше содержится в поверхностных сло­ях цитоплазмы и оболочке клетки. Липиды и липоиды повышают устойчивость микробов к кислотам и другим веществам. Несмотря на отсутствие спор и капсул, воз­будители туберкулеза и рожи свиней могут сохраняться длительное время в неблагоприятных условиях среды.

Все реакции жизнеобеспечения, происходящие в микробной клет­ке составляют обмен веществ, или ме­таболизм. Промежуточные или конечные продукты, образующиеся результате этих превращений называют метаболитами.

В метаболизме микроорганизмов непрерывно осуществляются два противоположных и вместе с тем единых процесса: анаболизм и катаболизм.

анаболизм - поглощение химических веществ, преобразование их в структурные элементы организма.

катаболизм - процессы, в результате которых сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия.

По механизму питания живые существа делятся на две группы: голозойные и голофитные. Голозойный тип питания характерен для живо­тных (от высших до простейших). Микробы относятся к голофитному типу питания. Они не имеют органов для принятия пищи, и питатель­ные вещества у них проникают через всю поверхность тела. Питательные вещества могут поступать из внешней среды в микробную клетку через клеточную стенку, капсулу, слизистые слои и цитоплазматическую мембрану. Через эти же структуры выделяются и продукты обмена, т. е. ненужные и вредные для микроорганизмов вещества. В основе механизма такого питания лежит осмотическое явление, основанное на разнице концентрации питательных веществ в теле микроба и питательном растворе.

Различают несколько механизмов питания микробных клеток.

1. Проникновение питательных веществ в клетку с помощью активной или пассивной диффузии. При пассивной диффузии питательные вещества проникают с током жидкости в клетку и только тогда, когда проникаемое вещество способно растворяться в клеточной стенке бактериальной клетки. При активной диффузии наблюдается проникновение питательных веществ в бактериальную клетку нерастворенными в клеточной стенке.

2. Проникновение питательных веществ в клетку с помощью специфического переноса питательных веществ. Роль переносчика выполняет пермеаза — белковый компонент. В этот период питательные вещества среды активно транспортируются в клетку, осуществляя конструктивный и энергетический обмены.

Типы питания микробов. По типу питания микробы принято делить на аутотрофы и гетеротрофы.

Аутотрофы (греч. autos — сам, trophe — пища) — микроорганизмы, способные воспринимать углерод из угольной кислоты (СОг) воздуха. К ним относят нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др. Аутотрофы превра­щают воспринятую углекислоту в сложные органические соединения путем хемосинтеза, т. е. путем окисления химических соединений (аммиак, нитриты, сероводород и др.). Таким образом, аутотрофные микробы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, таких как угольная кислота, аммиак, нитриты, сероводород и др. Поскольку такие микробы не нуждаются в органических соединениях углерода, входящего в состав животных и человека, они не являются болезнетворными.

Гетеротрофы (heteros — другой) в противоположность аутотрофным микробам получают углерод главным образом из готовых органических соединений. Гетеротрофы — возбудители различного рода брожений, гнилостные микробы, а также вес болезнетворные микроорганизмы: возбудители туберкулеза, бруцел­леза, листериоза, сальмонеллеза, гноеродные микроорганизмы — стафилококки, стрептококки, диплококки и ряд других патогенных для животного организма возбудителей.

Гетеротрофы включают в себя две подгруппы микроорганизмов. Метатрофы, или сапрофиты, жи­вут за счет использования мертвых субстратов. Сапрофиты (sapros — гнилой, fhyton — растение) — гнилостные микробы. Паратрофы (греч. parasitos — нахлебник) паразиты, живущие на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет.

В качестве источника углерода гетеротрофы чаще всего используют сахара, многоатомные спирты, различные органические кислоты.

При изменении условий среды (например, питания) обмен веществ у микробов может меняться.

Дата добавления: 2014-01-06