Физиология микроорганизмов, особенности метаболизма микробов, химический состав бактериальной клетки

Физиология бактерий включает метаболизм бактерий, т. е. питание, получение энергии, рост и размножение бактерий, а также их взаимодействие с окружающей средой. Метаболизм бактерий лежит в основе изучения и разработки методов их культивирования, получения чистых культур и идентификации. Выяснение физиологии патогенных и условно-патогенных бактерий важно для изучения патогенеза вызываемых ими инфекционных болезней, постановки микробиологического диагноза, лечения и профилактики инфекционных заболеваний, регуляции взаимоотношения человека с окружающей средой. В процессе обмена веществ у бактерий происходит усвоенте питательных веществ и использование их для синтеза клеточных структут. Все процессы синтеза и распада питательных веществ происходят у бактерий с участием ферментов (ускорителей химических реакций).

Химический состав бактериальной клетки

Важнейшими химическими элементами клеточных структур бактериальной клетки органогены: водород, кислород, углерод, азот. Бактериальная клетка на 80% состоит из воды на 20% из сухого остатка. Вода находится в клетке в свободном состоянии и в связанном с химическими элементами. Наибольшее количество воды содержат капсульные бактерии, наименьшее — споры. Вода выполняет механическую роль обеспечении тургора, учавствует в гидролитических реакциях. Удаление воды из клетки путем высушивания приводит к приостановке процессов метаболизма, прекращению размножению, для многих микроорганизмов губительно. В то же время особый способ высушивания микроорганизмов в вакууме из замороженного состояния (лиофилизация) обеспечивает сохранение жизнеспособности большинства микроорганизмов. Лиофилизация используется для приготовления проб, пригодных для длительного хранения.

Сухой остаток бактериальных клеток:

1. Белки (до 80%) - являются строительным материалом бактерий и входят в состав клеточной стенки, цитоплазмы, нуклеиновых кислот, ферментов. Некоторые бактериальные белки являются антигенами и токсинами бактерий.

2. Нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК. ДНК содержится в нуклеотиде и обеспечивает генетическую информацию. РНК содержится в рибосомах и обеспечивает синтез белка.

3. Углеводы (до 15%) - являются источником энергии и строительным материалом. Углеводы представлены в бактериальной клетке в виде моно-, ди-, олигосахаридов и полисахаридов, а также входят в состав комплексных соединений с белками, липидами и другими соединениями. Полисахариды входят в состав некоторых капсул, клеточной стенки; крахмал и гликоген являются запасными питательными веществами. Некоторые полисахариды принимают участие в формировании антигенов.

4. Жиры (липиды) — являются запасными питательными веществами, источником энергии, строительным материалом. Липиды входят в состав ЦПМ, клеточной стенки грамотрицательных бактерий, а также входят в состав эндотоксина грамотрицательных бактерий, в составе липополисахаридов формируют антигены. У некоторых бактерий в клеточной стенке находятся жировосковые вещества (возбудитель туберкулеза).

5. Минеральные вещества — макроэлементы: калий, натрий, магний, железо — учавствуют в процессах обмена. Ионы калия и магния необходимы для активации рибосом. Кальций является составной частью клеточной стенки грамположительных бактерий. Азот входит в состав белков, нуклеотидов. Сера входит в состав в сульфгидрильных групп в структуру ферментов. Фосфор в виде фосфатов представлен в нуклеиновых кислотах, АТФ. Микроэлементы: марганец, кобальт, медь и другие — участвуют в синтезе ферментов.