Обмен веществ микроорганизмов

Обмен веществ, или метаболизм, включает в себя 2 взаимосвязанные системы реакций, одна из которых обеспечивает ассимиляцию поступающих в клетку питательных веществ (реакции синтеза метаболитов) – конструктивный метаболизм, другая – процесс образования энергии – энергетический метаболизм.

Питание микроорганизмов Источники питания

Микроорганизмы питаются голофитным и голозойным способами.

Микроорганизмам нужна вода, углерод, азот, фосфор, сера и другие элементы в макро- и микродозах, а также некоторые органические соединения.

Вода.Около 80-90 % массы микробных клеток. Ее функции:

1. обеспечивает гидратацию различных клеточных компонентов,

2. поддерживает тургор клетки,

3. вступает в реакции гидролиза,

4. служит растворителем.

Питательная ценность источников углерода зависит от химической структуры органического вещества. Автотрофы используют СО₂ как источник «С» за счет энергии минеральных веществ и фотоэнергии, а гетеротрофы тратят на связывание СО₂ АТФ.

Микроорганизмы используют в качестве источника «С» углеводороды, нерастворимые в воде, сначала окисляя их до водорастворимых соединений, а также липиды или аминокислоты.

Лучшие источники «С» – органические соединения с частично окисленными атомами углерода: сахара, глицерин, маннит, лимонная, винная, молочная кислоты и др.

Существенное значение имеет также близость химической структуры органического вещества к структуре входящих в состав микробной клетки соединений. Большинство бактерий усваивают сахара D-ряда, а аминокислоты L-ряда. Промежуточные продукты расщепления используются как строительные блоки для биосинтеза клеточных метаболитов.

По отношению к источникам углерода микроорганизмы делят на 2 группы:

1. Автотрофы превращают СО₂ в энергетически богатые органические соединения за счет энергии окисления минеральных веществ или солнечной энергии.

2. Гетеротрофы нуждаются в готовых органических соединениях – источниках энергии и углерода.

Типы питания микроорганизмов

Тип питания	Источник «С»	Источник энергии	Донор электронов	Представители прокариот
Фотолитоавтотрофы	СО2	Свет	Неорганические соединения	Большинство фотосинтезирующих бактерий
Фотоорганоавтотрофы	СО2, органические соединения	Свет	Органические соединения	Пурпурные бактерии 3х родов семейства Rhodospirillaceae
Хемолитоавтотрофы	СО2	Неорганические соединения	Неорганические соединения	Нитрификаторы, тионовые, водородные, железоокисляющие бактерии
Хемоорганоавтотрофы	СО2	Органические соединения	Органические соединения	Бактерии, окисляющие муравьиную кислоту
Фотолитогетеротрофы	Органические соединения	Свет	Неорганические соединения	Некоторые пурпурные серобактерии
Фотоорганогетеротрофы	Органические соединения	Свет	Органические соединения	Некоторые пурпурные бактерии
Хемолитогетеротрофы	Органические соединения	Неорганические соединения	Неорганические соединения	Некоторые водородные и метанобразующие бактерии
Хемоорганогетеротрофы	Органические соединения	Органические соединения	Органические соединения	Бактерии брожения, гниения

Миксотрофы при изменении условий внешней среды переключаются с одного типа питания на другой. Если данный тип метаболизма не является единственным для данного микроорганизма, то он относится к факультативному по типу питания.

Источники азота. Аминоавтотрофы строят азотсодержащие компоненты либо из минеральных веществ, либо из аминных групп. Наиболее доступный источник «N» для них – аммонийные соли. Нитраты, свободный NH₃ мало доступны, нитриты для большинства бактерий ядовиты. Аминогетеротрофы строят белки из готовых аминокислот, используя белки, пептоны или отдельные аминокислоты.

Макро- и микроэлементы. S, Р, К, Са, Мg, Мn, Fе – макроэлементы.

Сера – для синтеза серосодержащих аминокислот и коферментов; фосфор – в составе нуклеиновых кислот, АТФ, коферментов, фосфолипидов; кальций – в составе эндоспор; магний – в клеточных стенках, мембранах, железо – в цитохромах, ферментах. Микроэлементы: Zn, Со, Мо, Сu, I, Вr.

Факторы роста: пурины, пиримидины, жирные кислоты, аминокислоты, витамины. Микроорганизмы, неспособные самостоятельно их синтезировать – ауксотрофные.

Питательное вещество должно содержаться в среде в количестве, обеспечивающем синтез необходимых метаболитов или максимальную скорость роста.

Минимальной называется та концентрация вещества, наличие которой клетка уже воспринимает. При максимальной концентрации возможен рост, но с минимальной скоростью. Концентрация питательных веществ, обеспечивающая максимальную скорость роста микроорганизма – оптимальная.

Олиготрофы могут расти только при низких концентрациях органических веществ.