6 Химический состав микроорганизмов

Химический состав клетки микробов аналогичен химическому составу любой другой живой клетки. Микробная клетка на 75-85% состоит из воды , а остальное приходится на долю сухого остатка. Вода в микробной клетке может находиться в двух формах: свободная и связанная.

Свободная вода является растворителем питательных веществ, создает водную фазу для протекания химических реакций и может сама участвовать в этих реакциях(гидролиз). Потеря свободной воды не приводит клетку к гибели, клетка переходит в состояние анабиоза - состояние, при котором клетка жизнеспособна, но не жизнедеятельна (скрытая жизнь).

Связанная вода прочно связана со структурами клетки, не является растворителем, не участвует в реакциях, ее потеря всегда  приводит клетку к гибели.

Сухой остаток состоит из органических и минеральных веществ.

Органические на 95-98 %  состоят из четырех элементов (углерод, кислород, азот, водород). Они называются элементами органогенами, т.е. творящими органику.

Органические вещества при сжигании клетки обычно улетучиваются в виде газов. К основным органическим веществам относятся:

 1 Белки, выполняющие важнейшие функции клетки, входят в состав мембран рибосом, а также выполняют каталитическую функцию, являясь ферментами. Скорость роста клетки зависит от скорости накопления микроорганизмом белка;

 2 ДНК,РНК- они входят в состав ядерного вещества ядра, рибосом, их главная функция- передача наследственной информации;

3 Углеводы- входят в состав капсулы у бактерий, а также встречаются в виде запасающих веществ(крахмал, гликоген). Они используются клеткой в качестве строительного и энергетического материала при голодании;

4 Жиры встречаются в виде запасающих веществ (капельки жира) используются при голодании клетки;

5 Пигменты, придают окраску клетки, встречаются у окрашенных форм бактерий.

Минеральные вещества при сжигании клетки переходят в золу и поэтому иначе называются зольными элементами. На их долю приходится 2-5 % сухого остатка, однако недостаток или отсутствие одного или нескольких элементов приводит к замедлению роста или гибели микроба. Это объясняется важностью выполняемых минеральными веществами функций:

1       Поддерживает осмотическое давление клетки;

2       Входят в состав небелковых частей ферментов;

3       Они выступают в качестве веществ активаторов и ингибиторов, т.е. участвуют в регуляции всего хода обмена веществ.

7 Поступление питательных веществ в клетку

Питательные вещества в клетку поступают двумя путями: путем осмоса и путем адсорбции. Путем осмоса в клетку поступают минеральные вещества растворенные в воде. движущей силой осмоса является разность концентраций растворов, т.е осмотическое давление по обе стороны ЦПМ. Микробная клетка  живет на субстрате в котором осмотическое давление несколько меньше осмотического давления клетки, поэтому для выравнивания осмотического давления по обе стороны ЦПМ в клетку будет направлен ток воды с растворенными в ней минеральными элементами и причем каждое вещество диффундирует в клетку в соответствии со своим парциальным давлением. При поступлении питательных веществ в клетку цитоплазма будет находиться в набухшем напряженном состоянии и плотно прижата к ЦПМ, оказывая постоянное давление. Такое жизненно-важное состояние клетки наз. тургор. Потеря тургора может привести клетку либо к замедлению ее жизнедеятельности, либо к гибели.

Потери тургора

Если клетку поместить на субстрат, осмотическое давление которого больше осмотического давления клетки, то по законам осмоса из клетки будет выходить свободная вода, при этом цитоплазма обезвоживается,  сворачивается в клубок и отстает от клеточной стенки. Такое явление потери тургора – плазмолиз. При этом клетка не погибает, а переходит в состояние анабиоза. Это явление обратимо.

Если клетку поместить на субстрат осмотическое давление которого намного меньше чем в микробной клетке, то по законам осмоса в клетку будет направлен ток воды. Вода будет направлена в клетку, при этом вода будет поступать в неограниченном количестве. Цитоплазма набухает, клеточная оболочка не выдерживает и разрывается, клетка погибает. Такое явление потери тургора наз. плазмоптиз. Этот процесс необратим.

Адсорбция

Путем адсорбции в клетку поступают растворенные в воде органические вещества с молекулярной массой меньше 1000. При этом питательные вещества вначале сорбируются на поверхности клеточной оболочки, а затем к ним изнутри подходят специальные белки, т.е ферменты-переносчики пермеазы, которые связываются с этими веществами и протаскивают их в клетку. Пермеазы обладают специфичностью действия, т.е каждый из них способствует прохождению в цитоплазму строго определенного вещества. Если диффузия идет по градиенту концентрации, то она не требует затрат энергии в виде АТФ и поэтому наз. облегченной диффузией. Если адсорбция происходит против градиента концентрации, то это требует затрат энергии АТФ и такой процесс наз. активным транспортом.