ТОР 5 статей: Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы КАТЕГОРИИ:
|
Питание микроорганизмов
Обмен веществ у микробной клетки складывается из поступления питательных веществ, воды в клетку, выделение продуктов жизнедеятельности в окружающую среду через всю поверхность клетки.
Питательные вещества удовлетворяют потребности микроорганизмов в химических элементах, необходимых для синтеза веществ и клеточных структур, и энергии для процессов обмена веществ, роста, размножения, перемещения. Питательные среды, из которых поступают химические элементы, называют источниками этих элементов: источник углерода, источник азота, источник кислорода. Т.к. на долю органогенных элементов в клетке приходится до 90% СВ, то в питательной среде основная масса веществ должна приходиться на источники этих элементов. Источником «О» являются органические вещества, вода, и молекулярный кислород воздуха. Источником «Н» также выступают вода, орг. вещества. Потребности микроорганизмов в отношении источников углерода и азота отличаются разнообразием. В зависимости от используемого в конструктивном обмене источника углерода и соответственно типа питания микроорганизмы делятся на две группы: гетеротрофы и автотрофы. Автотрофы используют в качестве единственного или главного источника углерода для синтеза органических веществ – двуокись углерода (CO2). Гетеротрофы в качестве источника углерода используют в основном органические вещества. Биосинтез органических веществ из CO2 протекает с потреблением световой энергии (восстановительный процесс) и называется фотосинтезом. 6CO2 + 6H2O →C6H12O6 + 6O2 + АТФ Лучистая Энергия хим. энергия связей Микроорганизмы-автотрофы, реализующие фотосинтез, называют по источнику энергии фототрофами. Микроорганизмы-автотрофы, использующие для биосинтеза органических веществ энергию химических реакций окисления неорганических соединений, называют хемотрофами, а процесс – хемосинтеза. Гетеротрофы являются хемотрофами, необходимую энергию они получают путём окисления органических веществ.
Помимо источника «С» и энергии при характеристике типа питания микроорганизмов учитывается и природа окисляемого субстрата – донора водорода (электронов). Биологическое окисление органических веществ (в клетках) происходит чаще путём дегидрогенирования – отнятие атомов водорода. Т.к. атом водорода состоит из протона (H+) и электрона (e-), перенос водорода включает и перенос электрона. Вещество, теряющее водород окисляется, а вещество, принимающее водород – восстанавливается. Микроорганизмы, использующие в качестве донора водорода органические соединения, называются органотрофные, использующие неорганические соединения как доноры водорода (H2, H2S, S, NH3 и др.) – литотрофные.
С учетом вышесказанного, выделяются группы микроорганизмов по типу питания с учётом природы основного: 1) источника «С», 2) энергии, 3) донора «Н»: Фотолитоавтотрофы (углерод из CO2, световая энергия, неорганический донор водорода) – цианобактерии, пурпурные, зелёные серные бактерии. Преимущественно водные бактерии, содержат различные пигменты, которые поглощают свет. Донор водорода у цианобактерий – вода, у серобактерий – H2S. Фотоорганотрофы (CO2, световая энергия, простые органические вещества), живущие в водоёмах пурпурные несерные бактерии. Хемолитоавтотрофы (CO2, окисление неорганических веществ) – играют важную роль в круговороте веществ в природе. К этой группе относятся бактории водоёмов, почв, которые отличаются специфичностью по отношению к окисляемым веществам. Водородные бактерии окисляют водород с образованием воды: 2H2+O2→2H2O; Нитрифицирующие бактерии окисляют аммиак до нитратов NH3→HNO3. Бесцветные серобактерии – сероводород окисляют до серной кислоты, железобактерии окисляют закисное железо в окисное. Хемоорганогетеротрофы (хемогетеротрофы) (всегда органические соединения) – такой тип питания характерен для большинства бактерий, дрожжей, грибов. Среди этой группы различают паратрофы и сапрофиты. Паратрофы (микробы-паразиты) живут и питаются веществами тела хозяина. Это возбудители заболеваний человека, животных, растений. Сапрофиты (метатрофы) используют органические вещества субстратов животного и растительного происхождения. Они разлагают органические вещества почвы, воды, вызывают порчу пищевых продуктов. Используются в процессах переработки животного и растительного сырья. Сапрофиты наряду с органическими соединениями вовлекают в обмен веществ небольшие количества CO2 как дополнительный источник углерода.
Источники азота Для автотрофных м/о источником азота являются неорганические азотсодержащие вещества. Хемогетеротрофы по отношению к источнику азота проявляют избирательность: 1. Одни способны расти на субстратах, содержащих сложные органические азотсодержащие вещества – азотистые основания, пептиды, большой набор аминокислот, т.к. неспособны синтезировать их самостоятельно из более простых соединений. 2. Некоторые м/о для синтеза белков достаточно наличия нескольких аминокислот. Они дезаминируют аминокислоту и образующийся NH3 используют в реакциях восстановительного аминирования оксикислот, кетокислот NH3 + H2 + CH2 – C – COOH → CH2 – CH – COOH + H2O │ ║ │ │ COOH O COOH NH2 Щавелево-уксусная аспарагиновая кислота кислота Или аминокислота субстрата при участии фермента аминотрансферазы м/о путём переаминирования перестраивается R1-CH-COOH + R2-C-COOH → R1-C-COOH + R1-CH-COOH │ ║ ║ │ NH2 O O NH2 3. Многие сапрофиты используют неорганические азотсодержащие соединения, особенно хорошо усваиваются соли аммония. Из них м/о получают аминогруппу для прямого аминирования оксикетокислот – скелета новой аминокислоты. (NH4)2SO4 → NH2 → + оксикетокислота → АмК-та 4. Нитриты и нитраты м/о восстанавливают с образованием NH3, который участвует в биосинтетических процессах. Это обусловлено тем, что азот входит в компоненты клетки в основном в восстановленной форме. Существуют сапрофиты, способные молекулярный азот восстанавливать в аммиак. Их называют азотфиксаторами (Azotbacter, Rhizobium), почвенные м/о.
Источниками зольных элементов для синтеза клеточных веществ для большинства м/о являются минеральные соли. Потребность в них невелика, при недостатке в питательной среде даже одного, служит причиной прекращения роста. Больше всего требуется фосфора, т.к. он входит в состав НК, АТФ, АДФ, принимает участие в биохимических превращениях. P и S некоторые м/о усваивают из органических веществ. Потребность м/о в витаминах для нормальной жизнедеятельности обусловлена их присутствием в составе коферментов. Одни м/о должны получать их в готовом виде из питательной среды, поэтому их называют «ростовыми веществами» (недостаток витаминов задерживает рост). Некоторые м/о сами способны синтезировать витамины из веществ питательной среды и даже в количествах, превышающих собственные потребности. В промышленных условиях получают эргостерин (провитамин D), используя дрожжи S. cerevisiae и S. carlsbergensis. Кристаллический витамин D2 получают, используя грибы родов Aspergillus, Pennicillium. Рибофлавин (B2) – гриб Eremothecium aschbyii; Цианкобаламин (B12) – Pseudonomas dentrificans, Nocardia rugoso. Бета-каротин - дрожжи Rhodotoula, актиномицеты, миксобактерии, грибы.
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:
|