Хімічний склад мікроорганізмів

Хімічний склад мікроорганізмів подібний до хімічного складу інших організмів.

Переважаючими хімічними елементами у мікробній клітині є органогени – азот, вуглець, водень та кисень – найважливіші елементи, що складають основу органічних речовин (90–97% сухого залишку). Азот складає 8–15% сухого залишку, вуглець – 40–45%, кисень – 30%, водень – 6–8%. Вміст мінеральних елементів (їх нази­вають зольними) у мікробній клітині незначний – 3–10% сухого за­лиш­ку, проте вони відіграють суттєву роль у житті клітини. Більшість з них входять до складу органічних речовин. До числа найваж­ливіших мінеральних елементів відносять фосфор, сірку, калій, натрій, залізо, різні мікроелементи (кобальт, цинк, нікель, марганець).

Із різних елементів та їх сполук, що надходять у клітину в процесі живлення, мікроорганізми синтезують білки, нуклеопротеїди, вуглеводи, ліпіди, ферменти, вітаміни тощо.

Слід відзначити, що співвідношення у клітині окремих хімічних речовин може помітно коливатися в залежності від виду мікро­організму та умов його росту.

Вода. Вміст води у цитоплазмі мікроорганізмів коливається від 75 до 85% їх маси. Вода знаходиться в клітині у вільному стані або зв’язана з іншими складовими частинами. Зв’язана вода – структур­ний елемент білків, вуглеводів та інших речовин. При втраті зв’язаної води структура клітини порушується і клітина гине. Тому кількість зв’язаної води у живій клітині відносно постійна.

Вільна вода є дисперсним середовищем для колоїдів та розчин­ником для кристалічних речовин, джерелом гідроксильних та водне­вих іонів і тому бере участь в хімічних реакціях, що переходять в клі­нічні. Наприклад, гідролітичні процеси розщеплення білків, вуглево­дів та ліпідів відбуваються у результаті приєднання до них вільної води.

Кількість вільної води у клітині може значно змінюватися в залежності від умов зовнішнього середовища та її фізичного стану. Так, у спорах бактерій кількість вільної води становить 40–50%. Однак подальша втрата води до рівня нижче 25% для бактерій і нижче 14% для мікроскопічних грибів призводить до зміни в обміні речовин. У результаті клітина переходить до стану анабіозу (скритого життя), а потім гине.

Сухий залишок. Вміст сухих речовин в мікробній клітині не перевищує 15–25%. Вони складаються переважно з органічних речовин (85–95%), а саме з білків, нуклеїнових кислот, вуглеводів, ліпідів та інших сполук.

Білки та нуклеїнові кислоти є у цитоплазмі, ядерній мембрані та інших клітинних структурах. Їх кількість різна в залежності від виду мікроорганізмів. У більшості мікробів білки складають 40–80% сухих речовин клітини, однак у деяких грибів їх кількість незначна – 15–20% сухої речовини.

У складі білків знаходяться нуклеопротеїди. Ліпопротеїди, фер­менти, інша кількісна та якісна різноманітність білкових речовин, їх комплексів та амінокислот визначає видову специфічність мікробів.

Оскільки деякі види мікроорганізмів багаті на білки (наприклад, дріжджі, що містять до 60% білка), їх використовують у сільському господарстві як кормову білкову добавку. Так, в Україні кормові білкові добавки виробляють у вигляді кормових дріжджів, деяких бактерій, водоростей хлорели і використовують у тваринництві та птахівництві.

Вуглеводи. Вміст вуглеводів та багатоатомних спиртів у тілі мікробів невеликий і складає, як правило, 12–18% сухої речовини. Однак зустрічаються види грибів, бідних на білкові речовини, що містять до 60% вуглеводів. Вуглеводи мікробної клітини представлені в основному полісахаридами, які знаходяться в клітині у вільному та зв’язаному із білками та ліпідами стані. Сконцентровані вони, голов­ним чином, в оболонці та капсулах. У деяких бактерій в цитоплазмі зустрічається значна кількість включень вуглеводів типу глікогену або крохмалю.

Ліпіди містяться у мікробній клітині, як правило, у невеликих кількостях (до 10% сухого залишку). Деякі мікроорганізми нако­пичують жир у вигляді особливих включень. Кількість ліпідів в клітинах таких мікроорганізмів може досягати 40% сухої маси (туберкульозна паличка, деякі раси дріжджів).

Мікробні ліпіди характеризуються великою різноманітністю структури та функцій; вони складаються із вільних жирних кислот, нейтральних жирів кислот, воску, фосфоліпідів. У клітині вони зна­ходяться у вільному стані (включення) як резерв живлення, або зв’я­зані у вигляді комплексів з білками чи вуглеводами. Такі комплекси зосереджені, головним чином, у цитоплазматичній мембрані.

Мінеральні речовини. У клітинних мікробів вміст мінеральних речовин звичайно складає від 2 до 14% їхньої сухої маси.

Переважають фосфорні сполуки – вільні фосфати або у складі органічних речовин (нуклеїнових кислот, АТФ, АДФ – сполук, яким належить значне місце в енергетичному обміні клітин).

Велике значення у життєдіяльності мікроорганізмів має залізо, що міститься у дихальних ферментах та каталізує окиснювальні процеси.

Одним із найважливіших елементів, що входять до складу цитоплазми мікроорганізмів, є сірка, яка бере участь у регулюванні окисно-відновного потенціалу цитоплазми.

Солі натрію та калію відіграють значну роль у регуляції внутрішньоклітинного осмотичного тиску.

Багато з мікроелементів беруть участь у синтезі ферментів, акти­візують їх.