Фізіологія та біохімія мікроорганізмів

До основних фізіологічних властивостей мікроорганізмів відносяться процеси живлення, дихання, росту, розвитку, руху та розмноження.

Як і всім живим організмам, мікробам притаманний обмін речовин. Мікроорганізми відрізняються від тварин і рослин надзвичайно інтенсивним обміном речовин. При сприятливих умовах одна клітина може переробити за добу масу речовин, що у багато разів перевищує її власну масу.

Хімічний склад мікроорганізмів

За хімічним складом мікробна клітина мало відрізняється від інших живих організмів і містить 80 - 85% води і 15-20% сухого залишку. Сухий залишок являє собою суміш органічних і мінеральних сполук. Співвідношення хімічних з’єднань у мікроорганізмів дуже різні і залежать від виду мікроба, а також від віку культури, складу живильного середовища та інших умов існування.

Вода. Частина води в живій клітині знаходиться у вільному стані, решта пов'язана колоїдними речовинами і входить до складу молекул білків, жирів, вуглеводів. Вільна вода в тілі мікроба служить розчинником органічних і мінеральних сполук, а також бере безпосередню участь у багатьох фізико-хімічних перетвореннях, що протікають в живій клітині. Всі поживні речовини надходять в клітину тільки з водою, з нею ж видаляються і продукти обміну.

Білки. Кількість їх залежить від віку та виду мікроба, а також від живильного середовища. На білки приходиться 50-80% сухої речовини клітини. Білки в мікробній клітині грають велику роль в рості і розмноженні, а також відкладаються у вигляді запасних речовин.

Білки бувають прості (протеїни) і складні (протеїди). За хімічним складом протеїни бактеріальної клітини істотно не відрізняються від протеїнів тваринного і рослинного походження.

Складні білки складаються з простих білків і небілкових компонентів, до них відносяться нуклеопротеїни, глікопротеїди, ліпопротеїди, хромопротеїди.

Особливе значення серед азотистих сполук бактеріальної клітини мають Нуклеопротеїни, що складаються з білків і нуклеїнових кислот. У їх синтезі основну роль відіграють РНК. Існує два типи бактеріальних нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнова (ДНК) і рибонуклеїнова (РНК). ДНК включає чотири азотистих з'єднання (два пуринових - аденін і гуанін і два піримідинових - цитозин і тимін), дезоксирибозу і фосфорну кислоту. РНК замість дезоксирибози містить рибозу, а замість тиміну - урацил.

Основний структурний елемент нуклеїнових кислот - нуклеотиди, в яких строго певним образом поєднуються між собою азотисті з'єднання, вуглевод і фосфорна кислота. Молекула нуклеїнових кислот складається з десятків, сотень і тисяч нуклеотидів.

Вуглеводи. У тілі мікроба вуглеводи складають від 10 до 30% сухої речовини. Основна маса їх представлена ​​полісахаридним комплексом у вільному стані або пов'язаному з білками і ліпоїдами. Полісахаридами особливо багаті капсульні бактерії - азотобактер, пневмококи і ін.. З вуглеводів до складу цитоплазми входять глікоген, декстрин, глюкоза та ін.. У клітинах мікроорганізмів вони використовуються для синтезу білків, жирів, а також служать енергетичним матеріалом.

Ліпіди (жири і близькі до них жироподібні речовини). Більша частина ліпідів знаходиться у зв'язаному стані з білками (ліпопротеїди) та іншими речовинами клітини, будучи основною частиною цитоплазми і клітинної оболонки.

Ліпіди складають 3-7% сухої речовини мікробів. З жироподібних речовин в клітині виявлені вільні жирні кислоти, фосфатиди, нейтральні жири, віск.

Мінеральні речовини. Вміст мінеральних (зольних) речовин у різних видів бактерій залежить від складу поживних середовищ і коливається від 2 до 14% маси сухої мікробної речовини. У золі багато фосфору, калію, магнію, кальцію, менше сірки, хлору, заліза, міді та інших елементів. Крім того, в життєдіяльності мікроорганізмів певну роль відіграють мікроелементи (цинк, молібден, кобальт, бор, марганець та ін.)