Физиология бактерий. Питание бактерий. Ферменты.

Физиология микроорганизмов занимает одно из важных мест в микробиологии. Она изучает вопросы питания бактерий, энергетический метаболизм, ферменты, рост.

Способы питания микроорганизмов

Под питанием понимают процессы поступления и выведения питательных веществ в клетку и из клетки. Питание в первую очередь обеспечивает размножение и метаболизм клетки. Среди необходимых питательных веществ выделяют углерод, кислород, водород, азот, фосфор, калий, магний, кальций, а т.ж. микроэлементы, цинк, марганец, молибден, кобальт, медь, никель, вольфрам, натрий, хлор.

В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

Автотрофы - способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических веществ. Аутотрофами являются многие почвенные бактерии.

Гетеротрофы - для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях. Гетеротрофы представляют большую группу м/о, среди которых различают сапрофитов и паразитов.

Для превращения СО2 в органическое соединение требуется энергия. Для энергии существует 2 источника: фотосинтез (происходит за счет энергии солнечного света) и хемосинтез (энергия, получаемая за счет окисления неорганических веществ).

По источникам энергии микроорганизмы делят на:

1.фототрофы (способны использовать солнечную энергию);

2.хемолитотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций, используют неорганические соединения);

3.хемоорганотрофы (получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций, используют органические вещества).

Большинство патогенных организмов относятся к хемоорганотрофам.

По способу азотного питания бактерии подразделяются на:

Аминоавтотрофы - способны полностью удовлетворять свои потребности в азоте, с помощью атмосферного и минерального азота;

Аминогетеротрофы - нуждаются для своего питания в готовых азотных соединениях.

Ферменты

Ферменты бактерий - это белки, участвующие в обмене веществ, они взаимодействуют с субстратами и ускоряют химические реакции, являются биологическими катализаторами.

У бактерий обнаружены ферменты 6 основных классов:

1. Оксидоредуктаз (катализируют окислительно- восстановительные реакции).

2. Трансферазы (осуществляют реакции переноса групп атомов).

3. Гидролазы (осущесвляют гидролитическое расщепление различных соединений).

4. Лиазы (катализируют реакции отщепления от субстрата химической группы с образованием двойной связи).

5. Лигазы (обеспечивают соединение двух молекул, в молекуле АТФ).

6. Изомеразы (определяют пространственное расположение групп элементов).

По месту действия ферменты бактерий делятся на экзо- и эндоферменты:

1) эндоферменты (участвуют внутри клетки) прочно связаны с бактериальной клеткой и действуют только внутриклеточно, осуществляя дальнейшее разложение питательных веществ.

2) экзоферменты - это ферменты, выделяемые бактериями во внешнюю среду, накапливаются в питательной среде при культивировании бактерий.

В бактериологии для дифференциации микроорганизмов по биохимическим свойствам основное значение имеют конечные продукты и результаты действия ферментов. В соответствии с этим существует микробиологическая (рабочая) классификация ферментов.

1. Сахаролитические.

2. Протеолитические.

3. Аутолитические.

4. Окислительно- восстановительные.

5. Ферменты патогенности (гиалуронидаза, лецитиназа, нейраминидаза, ДНК-аза).

Набор ферментов в клетке строго индивидуален для вида.

Дыхание микроорганизмов

Дыхание микроорганизмов представляет собой совокупность биохимических процессов, в результате которых освобождается энергия необходимая для жизнедеятельности микробных клеток.

По типу дыхания выделяют 4 группы микроорганизмов:

1.Облигатные (строгие) аэробы - им необходим молекулярный кислород для дыхания.

2.Микроаэрофилы - нуждаются в уменьшенной концентрации свободного кислорода. Для создания этих условий в газовую смесь для культивирования добавляют СО2 (10%).

3.Факультативные анаэробы - могут размножаться в аэробных и анаэробных условиях.

4.Строгие анаэробы - размножаются только в анаэробных условиях.

Основные методы создания анаэробных условий для культивирования микроорганизмов:

1.Физические - удаление воздуха, введение специальной газовой без кислородной смеси (прибор анаэростат).

2.Химические методы - применяются химические поглотители кислорода.

3.Биологические методы - совместное культивирование строгих аэробов и анаэробов (метод Фортнера, аэробы поглощают кислород и создают условия для размножения анаэробов).

4.Смешанные методы - используют несколько разных подходов.