Поняття про хімічний склад мікроорганізмів

Для розуміння процесів метаболізму важливо знати хімічний склад мікробних клітин. Подібно до всіх живих організмів мікроби містять елементи-органогени: вуглець, водень, кисень, азот, фос­фор і сірку, з яких утворюються складні органічні сполуки, а також зольні елементи: калій, натрій, кальцій, магній, залізо, кремній та інші, які входять до складу органічних речовин або утворюють солі.

Мікробна клітина складається з води (70—85 %) і сухого залиш­ку (15—ЗО %). До складу сухого залишку входять білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди, низькомолекулярні органічні речовини і солі.

Основну масу клітини становить вода. її значення в процесах життєдіяльності вирішальне: у разі значної втрати води мікробна клітина гине. Вода є розчинником хімічних сполук, сприяє біохі­мічним процесам, входить до складу клітинних структур, складних органічних речовин. Вміст її змінюється залежно від фізіологічного стану клітини, стадії розвитку, умов середовища, в якому вона пе­ребуває. Так, у спорі, де фізіологічні процеси пригнічені, міститься мало води (близько 40 %); капсульні форми бактерій містять най­більшу кількість води.

Основну масу сухого залишку становлять білки (50—80 % маси сухого залишку). Вони представлені простими білками — протеїна­ми і складними — протеїдами. Білки, що зв'язані з нуклеїновими кислотами, називають нуклеопротеїдами, з вуглеводами — гліко-протеїдами, з ліпідами — ліпопротеїдами, із залізом і міддю — хро­мопротеїдами. Білки містяться в цитоплазмі, нуклеоїді, поверхневій мембрані, джгутиках, війках, у невеликій кількості — в цитоплаз­матичній мембрані. До білків належать ферменти, деякі токсини. Білки визначають видову специфічність мікробів (є антигенами), зумовлюють патогенні властивості.

Нуклеїнові кислоти (10—ЗО % маси сухого залишку), як у всіх живих клітинах, представлені ДНК і РНК. ДНК знаходиться в ну­клеоїді і визначає генетичні властивості мікробів. РНК міститься в рибосомах, цитоплазмі та бере участь у біосинтезі білка.

Вуглеводи (12—18 % маси сухого залишку) бувають прости­ми (моно- та дисахариди) і високомолекулярними (полісахариди). Вуглеводи входять до складу клітинної стінки, капсули, складних сполук (пептидоглікан, тейхоєві кислоти). Вони зумовлюють анти­генну структуру мікробної клітини, є фактором патогенності. Деякі (глікоген, крохмаль) виконують роль запасних поживних речовин у клітині.

Ліпіди (0,2—40 % маси сухого залишку) представлені жирами, восками, жирними кислотами, фосфоліпідами, входять до складу цитоплазматичної і поверхневої мембран, клітинної стінки. Значна кількість ліпідів у мікобактерій туберкульозу (40 %), коринебакте­рій дифтерії (до 5 %) зумовлює їхню стійкість до факторів навко­лишнього середовища, впливає на тинкторіальні властивості. Ліпі­ди, а також їх комплекси з іншими речовинами (ліпополісахариди) токсичні для макроорганізму.

Мінеральні речовини (2—14 % маси сухого залишку) представ­лені сполуками фосфору, натрію, калію, магнію, сірки, заліза та ін­ших елементів.

Фосфор входить до складу фосфоліпідів, АТФ (акумулятор енер­гії в клітині), нуклеїнових кислот, ферментів.

Іони натрію утримують воду, тому зумовлюють осмотичний тиск мікробної клітини (15 атм у Е. coli).

У більшості мікроорганізмів осмотичний тиск цитоплазми від­повідає осмотичному тиску 0,5 % розчину натрію хлориду, що вра­ховується під час виготовлення поживних середовищ.

Залізо, мідь входять до складу ферментів, які беруть участь у процесах дихання.

Для розвитку мікробів також необхідні мікроелементи: кобальт, марганець, мідь, хром, нікель, цинк, молібден та ін. Вони містяться в незначній кількості, входять до складу ферментів і активують їх.

Хімічні речовини зумовлюють антигенні і хвороботворні власти­вості мікробів. Особливості хімічного складу мікробів враховують під час створення препаратів для лікування, ідентифікації та у разі знезараження мікроорганізмів.