Глава 3. Физиология микробов 73

Фосфат

O P O O

O

OH

O P O OH

3’-конец СH₂ O

Основание

H₂C₅

C C

Азотистое

4'

1'

основание

O

3' 2' OH

Дезоксирибоза

O P O OH

СH₂ O

Основание

а б

^3’ 5’

A T

Ц Г

3’-конец

OH

OH

3’-конец

в

_ОН 5’-конец

Рис. 3.1. Строение ДНК и ее элементов:

а — строение нуклеотида; б — соединение нуклеотидов в полинуклеотидную цепь; в — двунитевая ДНК

Азот входит в состав белков, нуклеотидов, коферментов. Сера входит в виде сульфгидрильных групп в структуру белков. Фосфор в виде фосфатов пред ставлен в нуклеиновых кислотах, АТФ, коферментах. В качестве активаторов ферментов используются ионы Mg, Fe, Mn. Ионы K и Mg необходимы для акти вации рибосом. У многих бактерий имеются сидерохромы, которые обеспечива ют транспортировку ионов Fe внутрь клетки в виде растворимых комплексных соединений.

Классификация бактерий по типам питания и способам получения энер гии. Поскольку основными компонентами бактерий являются органические соединения, белки, углеводы, нуклеиновые кислоты и липиды, остов которых построен из атомов углерода, то для их роста требуется постоянный приток ато мов углерода.

В зависимости от источника усвояемого углерода бактерии подразделяют на: ξ аутотрофы (от греч. autos — сам, trophe — питание), использующие для построения своих клеток неорганический углерод в виде СО₂; ξ гетеротрофы (от греч. heteros — другой), использующие органический углерод, легкоусвояемыми источниками которого являются гексозы, мно гоатомные спирты и аминокислоты.

Белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты — крупные полимерные мо лекулы, которые синтезируются из мономеров в реакциях поликонденсации, протекающих с поглощением энергии. Поэтому для восполнения своей биомас

74 ^{Часть I. Общая микробиология}

сы бактериям помимо источника углерода требуется источник энергии. Энер гия запасается бактериальной клеткой в форме молекул АТФ.

Организмы, для которых источником энергии является свет, называются фототрофами. Те организмы, которые получают энергию за счет окис лительно-восстановительных реакций, называются хемотрофами.

Среди хемотрофов выделяют литотрофы (от греч. lithos — камень), способ ные использовать неорганические доноры электронов (H₂, NH₃, H₂S, Fe²⁺ и др.), и органотрофы, которые используют в качестве доноров электронов органиче ские соединения.

Бактерии, изучаемые медицинской микробиологией, являются гетерохемо органотрофами. Отличительная особенность этой группы в том, что углерод у них служит источником энергии. Учитывая разнообразие микромира и типов метаболизма, далее изложение материала ограничено рассмотрением метабо лизма у гетерохемоорганотрофов.

Степень гетеротрофности у различных бактерий неодинакова. Среди них вы деляют сапрофиты (от греч. sapros — гнилой, phyton — растение), питающиеся мертвым органическим материалом и независимы от других организмов; пара зиты (от греч. parasitos — нахлебник) — гетеротрофные микроорганизмы, зави симые в получении питательных веществ от макроорганизма. Различают обли гатные и факультативные паразиты. Облигатные паразиты полностью лишены возможности жить вне клеток. К ним относятся представители родов Rickettsia, Coxiella, Ehrlichia и Chlamуdia, размножающиеся только внутри клеток макроор ганизма. Факультативные паразиты могут жить и без хозяина и размножаться, так же как и сапрофиты, на питательных средах in vitro, т.е. вне организма.

Культивирование бактерий в системах in vitro осуществляется на пита тельных средах. Искусственные питательные среды должны отвечать следую щим требованиям.

1. Питательная среда должна содержать воду, так как все процессы жизне деятельности бактерий протекают в воде.

2. Для культивирования гетероорганотрофных бактерий в среде должен со держаться органический источник углерода и энергии (углеводы, аминокисло ты, органические кислоты, липиды). Наибольшим энергетическим потенциа лом обладает глюкоза, так как она непосредственно подвергается расщеплению

с образованием АТФ и ингредиентов для биосинтетических путей. Часто ис пользуется в этих целях пептон — продукт неполного гидролиза белков, состо ящий из поли-, олиго- и дипептидов. Пептон также поставляет аминокислоты для построения бактериальных белков.

3. Для синтеза белков, нуклеотидов, АТФ и коферментов бактериям требу ются источники азота, серы, фосфаты и другие минеральные вещества, в том числе микроэлементы. Источником азота могут служить пептон и соли аммо