Физиология микроорганизмов. (Лекция 7)

ВОПРОС 1 Обмен веществ (метаболизм) у микроорганизмов
Основу жизнедеятельности м-мов составляет обмен веществ и энергии (метаболизм) с окружающей средой.
Обмен веществ и энергии - сложный комплекс разнообразных химических превращений в-в пищи, поступающей из внешней среды (из субстрата).
=
АНАБОЛИЗМ (строительный или конструктивный обмен):
Поступившие в клетку питательные вещества подвергаются «переработке» и из образующихся простых соединений синтезируются сложные клеточные в-ва.
+
КАТАБОЛИЗМ (энергетический обмен):
Для осуществления его и других жизненных функций (движения, размножения и др.) необходима энергия. Организм получает ее в результате окислительно-восстановительных превращений поступающих с пищей органических и неорганических веществ.

Оба процесса находятся в тесном взаимодействии и взаимозависимости, неотделимы один от другого, обусловливают рост, развитие и размножение организма.

Многочисленные химические реакции обмена веществ, управляемые ферментами, протекают в определенной последовательности; они согласованы между собой и гармонично сочетаются.
Конечные продукты метаболизма
выделяются во внешнюю среду.
За сутки при благоприятных условиях одна клетка потребляет массу пищи в 30-40 раз больше массы тела микроба.
Особенности метаболизма м-мов:
а) большое разнообразие обменных процессов;
б) различны потребности в питательных в-вах
в) различные способы добывания энергии;
г) необычайно интенсивный обмен веществ!.

Основная часть пищи расходуется в энергетическом обмене, при котором выделяется в среду большое количество продуктов обмена: кислот, спиртов, углекислого газа, водорода и др.
Эта особенность микроорганизмов широко используется в практике переработки растительного и животного пищевого и непищевого сырья; она же обусловливает явление быстрой порчи пищевых продуктов.

ВОПРОС 2 Химический состав микроорганизмов
Состав веществ микроорганизмов мало отличается от химического состава тела животных и растений. Важнейшими компонентами клетки являются белки, нуклеиновые кислоты, липиды.
Потребность микроорганизмов в питательных веществах определяется в основном элементарным составом их клеток.
Важнейшие химические элементы, преобладающие в клетках микроорганизмов: С, О, Н, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe
Первые 4 элемента составляют основу органического вещества, и 90-97% сухого вещества.
Остальные элементы называют зольными или минеральными, на долю которых приходится 3-10%. Из них больше всего содержится фосфора, который входит в состав нуклеиновых кислот, АТФ и др.

В крайне малых количествах содержатся микроэлементы: медь, цинк, марганец, молибден, др. Некоторые микроэлементы входят в состав ферментов.
Соотношение отдельных химических элементов заметно колеблется в зависимости от вида микроорганизма и условий его роста.

Все элементы в клетках связаны в различные соединения.

Вода составляет 75-85 % массы клеток.
Все вещества поступают в клетку только с водой, с ней же удаляются и продукты обмена.
Часть воды в клетке находится в связанном состоянии (с белками, углеводами и другими веществами) и входит в клеточные структуры.
Остальная вода находится в свободном состоянии: служит дисперсной средой и растворителем различных органических и минеральных соединений, образующихся в клетке при обмене веществ. Вода – участник многих химических реакций, протекающих в клетке.

Органические вещества. Сухое вещество клеток микроорганизмов не превышает 15–25% и состоит преимущественно (до 85-95 %) из органических соединений – белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов.
Белковые вещества - основные компоненты клетки.
У бактерий - 40-80 % сухого в-ва,
у дрожжей – 40-60%, у грибов – 15-40%. Некоторые белки выполняют каталитические функции, катализируют различные биохимические реакции, протекающие постоянно в микробной
клетке. Такие белки называют ферментами.

Многие микроорганизмы
накапливают большое количество
белков в клетке.
Микроорганизмы можно
рассматривать в качестве возможных
продуцентов пищевого и кормового белка. Рентабельность промышленного производства таких белковых продуктов определяется быстротой накопления биомассы микроорганизмов и использованием для их выращивания дешевого недефицитного сырья.
Сырьем могут служить отходы пищевой, нефтеперерабатывающей и других отраслей промышленности.

В клетке м-мов содержатся нуклеиновые кислоты:
ДНК и РНК.
В молекуле ДНК закодирована вся наследственная информация клетки, «записаны» все особенности будущего организма.
Через ДНК наследственные особенности передаются потомкам.
ДНК сосредоточена главным образом в ядре клеток или нуклеоидах бактериальных клеток.
Рибонуклеиновая кислота (РНК) преимущественно сосредоточена в цитоплазме и в рибосомах.
РНК рибосом участвует в синтезе белка.

Углеводы входят в состав различных мембран клеток Они используются для синтеза различных в-в и в качестве энергетического запаса. Углеводы могут откладываться в клетке в виде запасных питательных в-в.
В клетках большинства бактерий углеводы составляют 10-30% сухого вещества, у грибов 40-60%.
В теле микроорганизмов углеводы встречаются преимущественно в виде полисахаридов - гликогена, гранулезы, декстрина, клетчатки или близких ей соединений, в связанном состоянии с белками, липидами.

Липиды в клетках большинства микроорганизмов составляют 3-10 % сухого вещества. Лишь у некоторых дрожжей и плесеней количество может быть выше – 40-60%·
Липиды входят в состав цитоплазматической мембраны и в состав других мембран, а также откладываются в виде запасных гранул.
Липи́ды обширная группа природных органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Липиды влияют на проницаемость клеток и активность многих ферментов, участвуют в передаче нервного импульса, в мышечном сокращении, создании межклеточных контактов, в иммунохимических процессах[2].

В клетках микроорганизмов часто обнаруживают пигменты, витамины и другие органические вещества.
Пигменты, или красящие вещества, у некоторых микроорганизмов составляют значительную долю сухого вещества клетки. Пигменты обусловливают окраску микроорганизмов, а иногда выделяются в окружающую среду.

Минеральные вещества составляют не более 5-15 % сухого вещества клетки. Они представлены сульфатами, фосфатами, карбонатами, хлоридами и др. Фосфаты могут быть в свободном виде или входить в состав различных соединений.

Изучить лекцию
Подготовить вопросы
Подготовить доклады
Домашнее задание:

Задание 1: Перечислите основные соединения микробной клетки:
1)
2)
3)
4)
5)
6)
7)
8)
Задание 2: Дополните текст: 1 «Основу жизнедеятельности м-мов составляет …..»
2 «Обмен веществ и энергии (____) -- это…..»
3 «Важнейшие химические элементы, преобладающие в клетках м-мов:
4

Назовите типы скоплений бактерий:
4
3
2
1
6
5
8
7