Транспорт питательных веществ

Проникновение питательных веществ в клетку происходит за счет явлений осмоса и диффузии.

Явление осмоса всегда возникает там, где есть два раствора с разной концентрацией веществ, разделенных между собой полупроницаемой мембраной. Движущей силой будет возникшее осмотическое давление.

В зависимости от концентрации веществ в окружающей среде микробная клетка может находиться в трех состояниях:

- тургoр - если осмотическое давление микробных клеток, обусловленное растворенными в клеточном соке веществами, несколько выше, чем в среде, то за счет притока из нее воды в клетке создается определенное упругое напряжение. Протопласт клетки при этом прижимается к клеточной оболочке, слегка растягивая ее.

- плазмолиз - если микроорганизм попадает в субстрат, осмотическое давление которого выше, чем в клетке, то цитоплазма отдает воду во внешнюю среду.

- плазмоптиз- явление, обратное плазмолизу. Наступает при чрезмерно низком осмотическом давлении внешней среды. Цитоплазма микробной клетки быстро переполняется водой, что может привести к разрыву клеточной оболочки.

Основным регулятором поступления веществ в бактериальную клетку является цитоплазматическая мембрана. Существует четыре основных механизма поступления веществ:

- пассивная диффузия – транспорт веществ непосредственно через липидный бислой по градиенту концентрации, то есть вследствие того, что кон­центрация вне клетки выше, чем внутри; энергонезатратная, не имеющая субстратной специфичности. Так поступают низкомолекулярные соединения (вода, кислород, ионы, яды и ингибиторы).

- облегченная диффузия - по градиенту концентрации, энерго- незатратная, субстратспецифичная, осуществляется при участии специализированных белков-переносчиков пермеаз.

- активный транспорт - против градиента концентрации, субстратспецифичен, происходит также с участием пермеаз, энергозатратный (за счет АТФ), вещества поступают в клетку в химически неизмененном виде.

- транслокация (перенос групп)- это активный перенос химически измененных молекул, с участием пермеаз против градиента концентрации, с помощью фосфотрансферазной системы, энергозатратна, вещества (преимущественно сахара) поступают в клетку в форфорилированном виде (чаще всего в виде фосфатного эфира). Химическая природа транспортируемого вещества при переносе не изменяется.

Выход веществ из бактериальной клетки происходит путем пассивной диффузии или путем облегченной диффузии с участием пермеаз.

3.Дыхание микроорганизмов (биологическое окисление или энергетический метаболизм)

Дыхание микроорганизмов(биологическое окисление) – сопряженный окислительно-восстановительный процесс, при котором происходит перенос электронов и протонов от окисляемого вещества до восстанавливаемого, в результате образуется АТФ (аденозинтри-фосфорная кислота).

По типу дыхания все микроорганизмы разделяются на:

1) облигатные (строгие) аэробы,

2) облигатные анаэробы,

3) факультативные (необязательные) анаэробы,

Строгие аэробы (Pseudomonas aeruginosa, Bordetella pertussis, грибы, актиномицеты) не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, так как они его используют в качестве акцептора электронов. При этом, если конечным акцептором электронов является молекулярный кислород, выделяется значительное количество энергии.

Облигатные анаэробы (облигатные анаэробы: представители рода Clostridium, обитатели почвы, придонного ила, возбудители брожения клетчатки и других субстратов и т.д.) способны жить и размножаться только в отсутствии свободного кислорода воздуха. При этом выделяется небольшое количество энергии. Акцептором водорода или электронов у анаэробов может быть сульфат.

Факультативные анаэробы могут расти и размножаться как в присутствии кислорода, так и без него (возбудители спиртового брожения, кишечная палочка, стафилококки). Факультативные анаэробы могут осуществлять анаэробное дыхание, которое называется нитратным. Нитрат, являющийся акцептором водорода, восстанавливается до молекулярного азота и аммиака.

Среди факультативных анаэробов различают:

· аэротолерантные бактерии, которые растут при наличии молекулярного кислорода, но не используют его (например многие молочнокислые бактерии).

· микроаэрофилы растут при пониженной концентрации кислорода.

Выделяют также капнофильные микроорганизмы. Они представляют собой бактерии, растущие в присутствии повышенных концентраций углекислого газа (3-5%). К ним относятся бактероиды, фузобактерии, гемофильные бактерии и др.