Билет 30.
Питание бактериальной клетки в разных физиологических группах
Питание клеток микроорганизмов – включение в метаболические реакции любого характера тех или иных соединений внешней среды. Питательным веществом следует считать любое химическое вещество, которое способно удовлетворять энергетические потребности клетки либо анаболические функции, либо те и другие. К макроэлементам (биогенным) относятся десять элементов, содержащихся в основных биополимерах всех организмов: С, O, H, N, S, P, K, Ca, Mg, Fe.
Микроорганизмы, нуждающиеся в определенном факторе роста, называются ауксотрофными в отличие от прототрофных, которые способны синтезировать все необходимые для них соединения. Примером ауксотрофных микроорганизмов являются молочнокислые бактерии.
По способу поступления питательных веществ в клетки микроорганизмов различают два типа питания: осмотрофное и фаготрофное.
В зависимости от использования источников углерода все микроорганизмы разделяются на автотрофы и гетеротрофы. Как автотрофы, так и гетеротрофы подразделяют на две группы: фототрофы и хемотрофы.
Органотрофными являются организмы, использующие в качестве доноров электронов органические соединения, к литотрофным относятся организмы, способные использовать в качестве доноров электронов неорганические вещества (H2, NH3, H2S, CO, Fe2+ и т. д.).
Основным источником кислорода является вода. Многим микроорганизмам помимо этого необходим молекулярный кислород. Главная функция О2 - он служит конечным акцептором электронов при аэробном дыхании; при этом он восстанавливается до воды.
1) облигатные аэробы – бактерии, способные получать энергию только путем аэробного дыхания и поэтому нуждающиеся в О2. Среди них следует выделить микроаэрофилы – бактерии, которые нуждаются в О2 для получения энергии, но растут только при низком его содержании в среде (2–5 %);
2) факультативные анаэробы – бактерии, способные расти как в присутствии, так и в отсутствии О2. Они могут переключать свой энергетический метаболизм с аэробного дыхания (в присутствии О2) на брожение или анаэробное дыхание (в отсутствии О2). Следует выделить аэротолерантные бактерии, которые могут расти в присутствии атмосферного кислорода, но не способны его использовать в качестве акцепторов электронов, получая энергию исключительно с помощью брожения;
3) облигатные анаэробы – могут расти только в среде, лишенной молекулярного кислорода, поскольку он токсичен для них.
Установлено, что окисление флавопротеинов или других доноров электронов, а также радиация приводят к восстановлению О2, сопровождаемому образованием супероксид-радикалов и пероксид-анионов, которые легко связывают протоны и переходят в пероксид водорода (Н2О2). Многие клетки синтезируют ферменты каталазу и пероксидазу, защищающие их содержимое от токсичного действия радикалов кислорода: 2 Н2О2=2Н2О + О2 и Н2О2 + НАДH + H+ =2Н2О + НАД+
Супероксиды разлагаются под действием
суперокисиддисмутазы:
Одним из основных элементов, из которых построены клетки микроорганизмов, является азот. Его содержание в клетке составляет около 10 %. Большинство прокариот потребляют азот в восстановленной форме в виде солей аммония и аммиака. Многие бактерии используют орг азотсодерж вва – белки, аминокислоты, мочевину, разрушая их с выделением аммиака. Окисленные формы азота – нитраты и нитриты – также могут усваиваться различными группами бактерий. Некоторые бактерии способны использовать атмосферный азот (азотфиксирующие). Среди них выделяют как сво-
бодноживущие (бактерии родов Azotobacter, Azomonas, Beijerinсkia, Derxia, Azospirillum, некоторые виды родов Clostridium, Klebsiella, Pseudomonas, некоторые цианобактерии, пурпурные бактерии и зеленые серные бактерии и др.), так и симбиотические (бактерии родов Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Frankia, некоторые виды родов Chromatium, Klebsiella, некоторые цианобактерии и др.). В процессе биологической фиксации молекулярный азот восстанавливается до аммиака.
