Бактеріофаги характеризуються специфічністю дії, тобто кожний фаг впливає тільки на визначений вид бактерій або на групу споріднених видів.

Фаги дуже поширені у природі. їх можна знайти у фунті, воді, стічних водах, організмі людей, птахів, тварин, у ракових пухлинах рослин. Життєдіяльність фагів має важливе практичне значення. Вони можуть змінювати патогенні властивості мікробів, знижувати їхню вірулентність (ступінь хвороботворної дії), здатність до токсиноутворення.

У медичній практиці їх часто використовують з профілак­тичною та лікувальною метою при дизентерії, черевному тифі, холері, чумі та інших хворобах.

Поряд з цим, фаги можуть завдати великої шкоди, зокрема, при виробництві молочнокислих продуктів, бактеріальних добрив, анти­біотиків, пригнічуючи розвиток корисних мікроорганізмів. У ґрунті азотофіксуючі бактерії можуть заражатись фагами, що призводить до затримки їхнього розвитку, а значить погіршує процес зв’язування молекулярного азоту, і, як результат, негативно впливає на урожай.

Питання для самоконтролю

1. Значення мікроорганізмів у житті людини. Використання мікро­організмів у народному господарстві.

2. Бактерії: розміри, форми та будова. Рух, розмноження, споро­утворення.

3. Класифікація бактерій.

4. Дріжджі: розміри, форма, будова, розмноження, класифікація.

5. Гриби: будова, розмноження.

6. Відміни в спороутворенні бактерій, дріжджів та грибів.

7. Систематика та класифікація грибів.

8. Характеристика окремих класів грибів та їх представників.

9. Віруси: будова, хімічний склад, характеристика окремих видів.

10. Бактеріофаги: будова, хімічний склад, дія на бактеріальну клітину.

57

РОЗДІЛ 2. ФІЗІОЛОГІЯ МІКРООРГАНІЗМІВ

Ключові слова: фізіологія, обмін, ферменти, клітина, дифузія, енергія, аутотрофи, гетеротрофи, сапрофіти, фототрофи, хемотрофи, дихання, аероби, анаероби.

Фізіологія мікроорганізмів вивчає їхню функціональну актив­ність та взаємовідносини з навколишнім середовищем. Предметом фізіології мікроорганізмів є вивчення фізичних, хімічних та біологічних процесів, що відбуваються у живій клітині, а також процесів, що викликаються мікробами у навколишньому середовищі.

У харчовій мікробіології при вивченні фізіології мікроорга­нізмів особливу увагу приділяють властивостям та біохімічній діяль­ності мікроорганізмів, які впливають на формування якості харчових продуктів у процесі їх виробництва, а також мікроорганізмам - збудникам псування харчових продуктів у процесі їх зберігання, транспортування та реалізації.

Знання фізіології мікроорганізмів дозволяє керувати їх життє­діяльністю, а саме:

- ефективно використовувати корисні властивості мікробів з народногосподарською метою: посилювати накопичення мікробної маси або направляти біологічну активність відповідно до конкретних завдань виробництва (наприклад, вирощування кормових дріжджів на поживних середовищах із надлишком азотистих речовин з метою отримання маси дріжджів, багатих білком), накопичення дріжджами етилового спирту із глюкози у кислому середовищі та накопичення гліцерину тими ж дріжджами, коли процес відбувається у лужному середовищі;

- пригнічувати життєдіяльність шкідливих мікробів і, таким чином, розробляти раціональні способи зберігання харчових продуктів, шляхи профілактики харчових захворювань мікробної природи, санітарний режим підприємств.

58

Фізіологія мікроорганізмів тісно пов’язана з іншими приро­дознавчими науками, біохімією, загальною біологією, фізичною хімією та фізикою.

Вивчення фізіології мікроорганізмів базується на глибокому знанні будови мікробної клітини. В наш час завдяки застосуванню найновіших методів дослідження - електронної мікроскопії, радіоак­тивних ізотопів, спектроскопії, електрофорезу та інших, стало можливим проводити дослідження фізіологічних процесів мікроорга­нізмів на молекулярному рівні.

1. Поняття про обмін речовин

Спосіб життя мікроорганізмів полягає у постійному відтворенні своєї біомаси. Сукупність процесів, що протікають у клітині та забезпечують відтворення її біомаси, називають обміном речовин або метаболізмом.

Обмін речовин між живою клітиною та навколишнім середо­вищем властивий усім організмам, що живуть на Землі. Процеси росту, розвитку, розмноження організму потребують надходження харчових речовин, що використовуються клітиною як будівельний матеріал або як джерело енергії. При цьому організм виділяє в навколишнє середовище різноманітні продукти своєї життєдіяльності.

Клітинний метаболізм складається з двох основних процесів: конструктивного та енергетичного обмінів.

Конструктивний обмін - це потік біохімічних реакцій, у результаті яких будується речовина клітини із компонентів, що надходять із зовнішнього середовища.

Конструктивний обмін забезпечується живленням - процесом надходження поживи із навколишнього середовища і засвоєнням її клітиною. Поживні речовини, що надійшли до клітини, спочатку розщеплюються на більш прості, а потім із цих низькомолекулярних сполук синтезуються складні, властиві цьому організму клітинні речовини (тобто здійснюються процеси асиміляції). Конструктивний обмін відбувається із поглинанням вільної енергії.

Енергетичний обмін - це потік біохімічних реакцій, в результаті яких із речовин, що надійшли в клітину ззовні, виділяється енергія, яка необхідна для життєдіяльності й запасається у клітині в спеціальних сполуках, що витрачаються клітиною у процесах

59

біосинтезу. Енергетичний обмін забезпечується за рахунок так званого дихання - процесу розщеплення речовин (дисиміляція), що супроводжуються виділенням вільної енергії.

Таким чином, речовини, що надійшли у клітину, витрачаються у двох напрямах: одна частина їх використовується у біосинтезі речовин клітини, а друга витрачається у процесах, що забезпечують організм енергією.

Конструктивні та енергетичні процеси протікають у клітині одночасно. Одна і та ж речовина може служити джерелом енергії й будівельним матеріалом, але нерідко у реакціях конструктивного та енергетичного обміну використовуються різні речовини. Ці прямо протилежні процеси - процеси асиміляції та дисиміляції, є суцільним комплексом різноманітних перетворень речовин та енергії, що знаходяться у тісній взаємодії. Вони необхідні один одному, бо зумовлюють ріст і розвиток організму.

Основні процеси мікробного метаболізму підпорядковуються тим же закономірностям, що й метаболізм вищих організмів. Однак мікроорганізмам притаманні деякі особливості:

- метаболізм різних видів мікробів відрізняється надзвичайною різноманітністю, що пояснюється їх здатністю використовувати як джерело енергії й вихідних субстратів для побудови речовин свого тіла незвичайно широкий набір органічних та неорганічних сполук;

- метаболізм одного й того ж виду мікроорганізмів також від­різняється різноманітністю, зумовленою різними шляхами мета­болізму вихідних субстратів, тобто один і той же субстрат може метаболізуватися різними шляхами залежно від умов (наприклад, окиснення дріжджами глюкози до етилового спирту у кислому середовищі і до гліцерину - у лужному);

- метаболізм мікроорганізмів характеризується високою актив­ністю: за добу одна клітина здатна споживати масу їжі у 30-40 разів більшу маси свого тіла (основна частина їжі витрачається на енергетичний обмін, і у зовнішнє середовище виділяється значна кількість продуктів обміну). Ця особливість мікроорганізмів використовується при переробці рослинної і тваринної харчової та нехарчової сировини, а також пояснює багато процесів псування харчових продуктів;

- особливістю обміну речовин мікроорганізмів є висока здатність пристосовуватись (адаптуватись) до умов зовнішнього середовища.

60