Дыхание бактерий

Дыхание (или биологическое окисление) микроорганиз­мов представляет собой совокупность биохимических про­цессов, в результате которых освобождается энергия, необходимая для жизнедеятельности микробных клеток.

Все физиологические процессы, такие как движение, рост и размножение, образование спор и капсул, выработ­ка токсинов, могут осуществляться при постоянном прито­ке энергии. Микроорганизмы добывают энергию за счет окисления различных химических соединений: углеводов (чаще глюкозы), спиртов, органических кислот, жиров и т. д. Сущность окисления состоит в том, что окисляемое вещество отдает электроны, а восстанавливаемое полу­чает их.

Пo типу дыхания все микроорганизмы разделяются на облигатные (строгие) аэробы, облигатные анаэробы и факультативные (необязательные) анаэробы.

Облигатные аэробы (микобактерии туберкулеза и др.) живут и развиваются: при свободном доступе кисло­рода, т. е. реакции окисления осуществляются у них при участии молекулярного кислорода с высвобождением большого количества энергии.

Существуют и микроаэрофилы, которые нуждаются в малых количествах кислорода (некоторые лептоспиры, бруцеллы).

Облигатные анаэробы (клостридии столбняка, ботулизма и др.) способны жить и размножаться только в отсутствие свободного кислорода воздуха. Дыхание у анаэробов происходит путем ферментации субстрата с образованием небольшого количества энергии.

Наличие свободного кислорода для облигатных анаэро­бов является губительным. Это связано с тем, что в присутствии кислорода конечным продуктом окисления органических соединений оказывается перекись водорода. А поскольку анаэробы не обладают способностью проду­цировать фермент каталазу, расщепляющую перекись водорода, то она накапливается и оказывает токсическое действие на бактерии.

Факультативные анаэробы могут размножаться как при наличии молекулярного кислорода, так и при отсутствии его. К ним относят большинство патогенных и сапрофитных бактерий.

Пигменты микроорганизмов

Многие микроорганизмы в про­цессе своей жизнедеятельности синтезируют пигменты, различающиеся по цвету, химическому составу и растворимости. Они подразделяются на растворимые в воде (синий пигмент— пиоцианин, выделяемый синегнойной па­лочкой); растворимые в спирте и нерастворимые в воде (красный пигмент—продигиозан, выделяемый чудесной палочкой); нерастворимые ни в воде, ни в спирте (черные и бурые пигменты дрожжей и плесеней).

Нерастворимые в воде пигменты (липохромы) обычно окрашивают колонии бактерий (например, желтый, золотистый, палевый пигменты стафилококков), а растворимые окрашивают питательную среду (синегнойная па­лочка).

Рис.30 Пигменты

Образование пигментов у микробных клеток происхо­дит на свету при достаточном доступе кислорода и определенном составе питательной среды.

Пигментообразование у микроорганизмов имеет опре­деленное физиологическое значение. Пигменты защищают микробную клетку от природной ультрафиолетовой ради­ации, принимают участие в процессах дыхания, некоторые обладают антибиотическим действием (продигиозан).

Особый интерес представляет история чудесной палочки Serratia marcescens, которая образует на хлебе, картофеле и других продуктах, содержащих крахмал, красные колонии, похожие на капли.

Цвет пигмента используется в качестве теста для идентификации.

СВЕТЯЩИЕСЯ И АРОМАТООБРАЗУЮЩИЕ МИКРООРГАНИЗМЫ

Некоторые бактерии, вибрионы и грибы обладют способностью светиться (люминесцировать).

Они вызывают свечение тех субстратов, на поверхности которых они размножаются. Свечение бактерий возникает в ре­зультате интенсивных процессов окисления, сопровожда­ющихся выделением энергии. Например, морской воды, чешуи рыб, тела мелких ракообразных, сгнившего дерева объясняется присутствием на них светящихся бактерий или фотобактерий.

Все светящиеся бактерии являются аэробам. Боль­шая часть их видов обитает в морской воде, так как они лучше размножаются при повышенной концентрации соли (галофильные микробы). Могут светиться пауки, муравьи, термиты, живущие в симбиозе с фотобактериями. Светя­щиеся бактерии излучают зеленый или голубоватый свет, хорошо заметный в темноте.

Рис.31 Светящиеся бактерии Vibrio fischeri.

Ночью светятся и грибы, например осенние опенки.

Свечение пищевых продуктов, вызванное бактериями, не приводит к их порче. Более того, оно свидетельствует об отсутствии в этих продуктах процесса гниения, поскольку свечение прекращается при развитии гнилостных бактерий.

Они хорошо растут на рыбных и мясных субстратах, что и обусловливает свече­ние мяса, рыбы.

Некоторые микроорганизмы вырабатывают летучие ароматические вещества, например, уксусно-этиловый, уксусно-амиловый эфиры, которые придают аромат вину, пиву, молочно – кислым продуктам и другим пищевым продуктам, вследствие чего применяются в их производстве.

Некоторые микроорганизмы в процессе жизнедеятель­ности образуют вещества с неприятным запахом (индол, скатол, сероводород), что связано с разложением органи­ческих веществ.