Физиология роста микроорганизмов. Учебное пособие для студентов специальности 050102 – «Биология» высших учебных заведений

Таким образом, при осмотическом проникновении питательных веществ в клетку, движущей силой служит разность осмотических давлений между средой и клеткой. Такой пассивный перенос веществ не требует затраты энергии и протекает до выравнивания концентрации с наружным раствором.

Если микроорганизм попадает в субстрат, осмотическое давление которого выше, чем в клетке, то цитоплазма отдает воду во внешнюю среду. Питательные вещества в клетку не поступают, содержимое клетки уменьшается в объеме и протопласт отстает от клеточной оболочки. Это явление называетсяплазмолизомклетки. При плазмолизе протоплазма клетки теряет воду, сокращается и отходит от клеточной оболочки. Плазмолиз, вызванный состоянием внутренней среды клетки, называется спонтанным плазмолизом. Такой плазмолиз наблюдается у Грам+ и Грам- бактерий.

Если осмотическое давление среды значительно ниже, чем в клетке, то клетка может разбухнуть, а иногда лопнуть. Такое явление называется плазмоптизом. Плазмоптиз клетки– явление обратное плазмолизу, когда вследствие высокой разности осмотических давлений цитоплазма переполняется водой и приводит к разрыву клеточной оболочки. В некоторых случаях плазмоптиз происходит при пребывании клетки в среде, которая сначала имела осмотическое давление, превышающее давление в клетке. Это явление наблюдается, например, при росте кишечной палочки на бульоне с глюкозой или на агаре с глюкозой в присутствии MgSO4. Если произвести на такие среды пересев из обычной агаровой или бульонной культуры, то клетки обычно подвергаются плазмолизу и многие из них погибают, но некоторые выживают и растут, образуя новые клетки, которые обычно бывают утолщены в средней части и сужаются к тупым концам. Эти клетки иногда частично и полностью разбухают, образуются гигантские формы, называемые фигурами плазмоптиза. Такие клетки неспособны к дальнейшему размножению при пребывании на той же среде, они продолжают увеличиваться в размерах и наконец лопаются.

Согласно концепции диффузного двойного слоя: поверхностный заряд притягивает не один слой ионов, а диффузную атмосферу.

Тема 3. Питание бактерий

Химический состав и концентрация вещества, служащих источником энергии, зависит от индивидуальных свойств культивируемых микроорганизмов.

Кроме органогенов, необходимы микроэлементы. Они обеспечивают активность ферментов. Это цинк, марганец, молибден, кобальт, медь, никель, вольфрам, натрий, хлор.

Для бактерий характерно многообразие источников получения питательных веществ.

В зависимости от источника получения углерода бактерии делят на:

Источники азота – элемента, необходимого для синтеза белков, нуклеиновых кислот. Паразиты развиваются за счет органических азотосодержащих веществ.

В зависимости от того, какими источниками азота пользуются микроорганизмы их подразделяют на 2 группы:

1.Аминоавтотрофные микроорганизмы, синтезирующие белковые вещества за счет минеральных источников азота или простейших форм органического азота типа мочевины.

Усвоение микроорганизмами минеральных элементов.

Магнийвходит в состав хлорофилла у зеленых и пурпурных серобактерий, является активатором ряда ферментов, образуя с ферментными белками комплексные соединения. Много соединений магния обнаружено в пленках грибов, выросших на нейтральных средах. Источниками магния являются сернокислые и другие соли магния.

1) фототрофы (способны использовать солнечную энергию);

вещества из низкоорганизованных);

2) ауксотрофы (являются мутантами прототрофов, потерявшими

гены; ответственны за синтез некоторых веществ – витаминов, аминокислот, поэтому нуждаются в этих веществах в готовом виде).

Пути поступления метаболитов и ионов в микробную клетку.

2)облегченная диффузия (по градиенту концентрации, с

концентрации; при этом происходит взаимодействие субстрата с белком-переносчиком на поверхности цитоплазматической мембраны).

Гетеротрофные неспособны использовать в качестве единственного источника углерода углекислоту, для их питания обязательно требуются органические формы углерода.

К хемоавтотрофам относятся организмы, получающие энергию для ассимиляции СО2 за счет окисления простых восстановленных неорганических веществ. Эта группа организмов, в свою очередь, подразделяется далее в зависимости главным образом от того, какие неорганические вещества подвергаются окислению.

В биохимическом отношении все эти бактерии сходны. Остальные 2 рода бактерий способны к окислению нитрита до нитрата. Все эти организмы ассимилируют углекислоту за счет энергии, получаемой в результате процессов окисления, все они являются облигатными хемоавтотрофами.

Различные группы и виды бактерий сильно отличаются друг от друга по потребностям в питании. С одной стороны, существуют микроорганизмы, подобные автотрофному Thiobacillusthiooxidans, который развивается в чисто минеральной среде и синтезирует все сложные ингредиенты своей протоплазмы из углекислоты, аммиака и других неорганических солей, используя энергию окисления серы до серной кислоты. С другой стороны, существуют микроорганизмы, подобные молочно-кислым бактериям, которые нуждаются в полном наборе готовых витаминов, аминокислот, пуриновых оснований и других сложных соединений и получают энергию за счет диссимиляции ограниченного числа органических веществ, главным образом углеводов. Некоторые патогенные формы, как, например, Treponemapallidum, столь требовательные, что их не удается культивировать вне тела животного-хозяина, по-видимому, обладают ещё более сложными потребностями.

Источники энергии, используемые отдельными группами бактерий, весьма разнообразны. Некоторые формы, как, например, анаэробные пурпурные и зеленые серобактерии, содержат хлорофилл и способны к фотосинтезу, т.е. используют для синтеза энергию поглощенных световых лучей.