Библиотека по биологии Библиотека по биологии
Новости    Библиотека    Карта сайта    Ссылки    О сайте






предыдущая главасодержаниеследующая глава

Питание микробов

Процесс питания микробов имеет свои особенности, сюда относятся поступление питательных веществ через всю поверхность клетки, исключительная быстрота их ассимиляции и диссимиляции, необычайная способность приспособления к условиям внешней среды, использование для питания самых разнообразных веществ благодаря разнообразию своих ферментов.

Из органогенов потребность в кислороде и водороде удовлетворяется за счет воды и частью за счет кислорода воздуха. В отношении же потребности углерода и азота микробы разделяются на различные группы.

Микроорганизмы в отношении углеродного питания разделяются на две физиологические группы: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы используют в качестве единственного источника углерода углекислоту атмосферы. Ассимиляция СО2 является эндотермическим процессом, поэтому требуется затрата посторонней энергии. Источником такой энергии является или солнечная энергия, как и у высших растений (фотосинтез), или химическая энергия (хемосинтез), получаемая бактериями за счет окисления некоторых минеральных веществ.

К фотоавтотрофам относятся зеленые и пурпурные серобактерии, содержащие фотосинтезирующие пигменты. Пурпурные серобактерии имеют бактериохлорофилл, а зеленые - бактериовиридин. Кроме того, те и другие содержат каротиноиды.

К хемоавтотрофам относятся следующие бесцветные бактерии: 1) нитрифицирующие; 2) бесцветные серобактерии; 3) тионовые; 4) водородные бактерии; 5) железобактерии. Явление хемосинтеза у бактерий было открыто Виноградским в 1888 г. Он показал, что в клетках нитрифицирующих бактерий сопряженно совершаются два процесса: 1) окисление аммиака в азотную кислоту с выделением энергии и 2) восстановление СО2 до органических соединений.

Для роста автотрофов достаточно наличие таких, например, соединений, как NaCl, K2HPО4, MgSО4, FeCl3 и (NH4)24. Углерод автотрофы получают из углекислоты или из карбонатов. Из этих соединений они синтезируют свои углеводы, жиры, белки, витамины, ферменты и другие соединения. Энергию для такого синтеза они получают за счет окисления таких неорганических простых соединений, как H2S (серобактерии), NH3, NaNО2, NH4OH (нитрифицирующие бактерии), FeCО3 (железобактерии), Н2 (водородные бактерии).

Гетеротрофы усваивают углерод из готовых органических соединений. Они составляют обширную группу, в которую входят сапрофиты или метатрофы, возбудители брожений, гнилостные микробы. Сюда же относятся все болезнетворные бактерии, причем большинство патогенных бактерий в организме больного питается за счет веществ этого организма, а на искусственных питательных средах - за счет мертвых органических веществ (палочки брюшного тифа, бруцеллеза, сибирской язвы и др.).

Среди гетеротрофных организмов имеется ряд специфических групп, которые усваивают углерод только из определенных органических соединений, что явилось результатом приспособления к внешней среде. Так, микробы, населяющие растительные остатки, приспособились разлагать клетчатку, из залежей нефти бактерии потребляют углеводороды. Молочнокислые бактерии, обитающие на молоке, усваивают лактозу, а обитающие на растениях - мальтозу.

Образовались целые физиологические группы - клетчаткоразлагающие бактерии, пектиноразлагающие и пр.

Питательная ценность источников углеродного питания в большой степени зависит от степени окисленности атомов углерода. Наиболее доступными источниками углерода являются полуокисленные атомы углерода - СН2ОН, СНОН, СОН.

Наиболее полноценными источниками углерода являются сахара, особенно гексозы, многоатомные спирты (маннит, сорбит), органические кислоты (глюкороновая, молочная) и др. Но количество источников углерода необычайно велико. Так же велико и число групп микробов, приспособившихся к их усвоению. Можно сказать, что, за исключением разве графита и алмаза, нет такого углеродистого соединения, которое не было бы разложено теми или иными микроорганизмами, есть бактерии, усваивающие даже такие дезинфицирующие вещества, как фенол (в слабых разведениях). Материалы, применяемые для изоляции металлических кабелей, капрон, резина и пр. во влажной почве рано или поздно начинают разлагаться микробами.

В последнее время у некоторых гетеротрофов - бактерий, грибов, протозоа найдена способность ассимилировать также углекислоту и образовывать из нее сложные органические вещества, однако при этом не происходит накопления энергии, как в процессе фотосинтеза.

В отношении азотистого питания микробы также разделяются на две группы: аминоавтотрофы и аминогетеротрофы.

Аминоавтотрофные синтезируют белковые вещества за счет минеральных источников азота (аммиак, аммонийные соли, азотнокислые соли, азот атмосферы) или простейших форм органического азота. Сюда относятся главным образом почвенные бактерии - нитрифицирующие, азотфиксирующие.

Аминоавтотрофные бактерии для усвоения азота из минеральных источников и из простейших органических соединений предварительно переводят их в аммиак и из аммиака синтезируют аминокислоты. Аммиак, как восстановленная форма азота в клетке, довольно легко преобразуется в аминогруппы. Но надо иметь в виду, что многие виды бактерий этой группы не развиваются на готовых аммиачных солях, так как эти соли обладают большой физиологической кислотностью, рН слишком сильно снижается. Мочевина - простейшее органическое соединение - также сперва расщепляется на аммиак и углекислоту. Аминоавтотрофы могут сами синтезировать все необходимые им аминокислоты из простых источников углерода, азота, серы. В почве имеются бактерии, усваивающие молекулярный азот атмосферы, - азотфиксирующие бактерии. К ним относятся свободноживущие азотобактер и клостридий пастерианум и живущие на корнях бобовых растений клубеньковые бактерии.

Аминогетеротрофы не способны синтезировать белковую молекулу или некоторые аминокислоты из простых соединений азота. Они нуждаются в готовых белках или аминокислотах. В эту группу входят сапрофиты, гнилостные, молочнокислые бактерии, патогенные микробы. Оболочка бактериальных и грибных клеток не пропускает высокомолекулярные белки, через нее проходят только пептиды, состоящие всего из пяти аминокислот. Поэтому белками могут пользоваться только микроорганизмы, которые выделяют в среду протеазы, расщепляющие белковые молекулы до пептидов и аминокислот. Протеолитическую активность микробов определяют по их способности главным образом разжижать желатину.

Если в питательной среде имеется полный набор необходимых для данного микроба аминокислот, то он усваивает их в готовом виде. Гидролизат казеина молока содержит все необходимые аминокислоты, за исключением триптофана, который разрушается минеральными кислотами. Многие гетеротрофы хорошо усваивают пептон, который получают путем расщепления белков ферментом пепсином обычно до полипептидов. Если же в среде недостает микробу хотя бы одной необходимой аминокислоты, то он создает недостающие аминокислоты путем дезаминирования других аминокислот. В результате дезаминирования образуется аммиак, который уже идет на построение нужных аминокислот. Если аминокислота является в среде единственным источником азота, то микроб дезаминирует ее, чтобы извлечь из нее азот. Если в среде кроме аминокислоты имеются еще другие азотистые вещества, то микроб усваивает аминокислоту без разложения ее.

Некоторые микробы настолько приспосабливаются к паразитическому существованию, что живут только за счет неизмененного (нативного) белка, они называются паратрофами (менингококк, гонококк и др.).

Плесневые грибы и актиномицеты могут усваивать азот из различных источников - из пептонов, аминокислот, аммонийных и азотнокислых солей.

Потребность различных микробов в аминокислотах различна. Для одних видов необходимо наличие двух-трех аминокислот (стафилококк), для других - 9-10 аминокислот (стрептококк), молочнокислые бактерии нуждаются в наличии всех аминокислот, какие имеются в молоке, т. е. в естественной среде их обитания.

Многие гетеротрофы неспособны синтезировать витамины, пуриновые и пиримидиновые основания и другие дополнительные факторы роста. Они должны получать их в готовом виде. Так, особенно много бактерий и грибов нуждается в витамине В6. Столбнячная палочка нуждается в рибофлавине, молочнокислые бактерии - биотине, витамине B12.

Микроорганизмы, требующие для своего развития те или иные аминокислоты, витамины и другие ростовые вещества в готовом виде, называются ауксотрофами. Не обладающие такой требовательностью называются прототрофами. Не следует смешивать их с аутотрофами.

С другой стороны, многие микробы сами синтезируют различные витамины, ферменты, ростовые вещества в таком количестве, что выделяют их во внешнюю среду. Так, микрофлора кишечника некоторых животных в достаточной степени обеспечивает их пантотеновой кислотой, витамином B12, ферментом целлюлозой.

Ниже представлена таблица типов питания микробов, предложенная Н. Д. Иерусалимским.

Таблица 4. Типы питания микроорганизмов
Таблица 4. Типы питания микроорганизмов

К первому типу питания относятся вирусы и риккетсии, неспособные существовать вне клеток своего хозяина. Они используют ферменты хозяина. Все остальные микробы могут развиваться на искусственных питательных средах.

Ко второму типу относятся патогенные микробы - возбудители газовой гангрены, столбняка, гемолитический стрептококк микоплазмы, а также молочнокислые бактерии. Они нуждаются в различных аминокислотах, гемине, рибофлавине. Тиамин, фолиевая и пантотеновая кислоты необходимы в виде полной молекулы. Третий тип составляет паразитарная и сапрофитная микрофлора, например: палочка брюшного тифа, дифтерии, золотистый стафилококк, пропионовокислые, некоторые гнилостные, уксуснокислые бактерии, дрожжи. Они нуждаются только в некоторых аминокислотах, вместо сложных витаминов довольствуются их осколками. В четвертую группу входят бактерии типа кишечной палочки, фитопатогенные грибы, пленчатые дрожжи, аэробные бациллы. Пятую группу составляют обычные обитатели почвы - актиномицеты, микобактерии, грибы, бактерии типа псевдомонас, азотфиксаторы и др. Шестая группа - автотрофы, развивающиеся в отсутствие органических веществ, ассимилирующие углекислоту.

предыдущая главасодержаниеследующая глава



Пользовательский поиск


Диски от INNOBI.RU

© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2015
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://biologylib.ru/ "BiologyLib.ru: Библиотека по биологии"

Рейтинг@Mail.ru