Питание и обмен веществ у микроорганизмов (тема 4)

1. Химический состав микробных клеток

2. Способы питания микроорганизмов
1. Голозойный – крупные частицы через органы заглатывания поступают в пищеварительный тракт и там перевариваются.
Характерно для животных (от простейших до человека).

2. Голофитный – нет органов заглатывания и пищеварительного тракта. Вещества поступают внутрь клетки через ее поверхность (ЦПМ). Характерно для растений и микроорганизмов.
Так как микробы маленькие, а вещества в природе большие (белки, моносахариды и т.д.), то микробы осуществляют внеклеточное переваривание их (выделяют наружу экзоферменты, которые гидролизуют полимеры до мономеров, последние затем поступают в клетку микроорганизма через ее поверхность).

3. Типы питания микроорганизмов
По отношению к энергии:
Фототрофы (солнечная энергия)
Хемотрофы (химическая энергия)
По отношению к окисляемому веществу:
Литотрофы (окисляют неорганические соединения)
Органотрофы (окисляют органические соединения)
По отношению к углероду:
Автотрофы (используют углекислый газ)
Гетеротрофы (используют готовые органические соединения)

Типы питания:
1. Фотолитоавтотрофы – микроорганизмы, которые осуществляют бактериальный фотосинтез из углекислого газа и неорганических соединений. За счет энергии солнца образуется органическое вещество.
Цианобактерии:
СО2 + Н2О = свет = СН2О + О2
Зеленые и пурпурные серные бактерии:
СО2 + Н2S = свет = СН2О + H2SO4 (сульфофикация)
2. Фотоорганогетеротрофы – микроорганизмы, которые наряду с фотосинтезом используют готовые органические соединения.
Пурпурные не серные бактерии – сульфофикацию не осуществляют.

3. Хемолитоавтотрофы – осуществляют хемосинтез.
Микробы из углекислого газа образуют органическое вещество за счет энергии, которую получают при окислении неорганических соединений.
Нитрифицирующие бактерии:
NH3 + O2 = HNO2 + H2O + энергия
HNО2 + O2 = HNO3 + энергия
Бесцветные серные бактерии:
Н2S + O2 = H2SO4 + энергия
Железобактерии:
Fe2+ + O2 = Fe3+ + энергия

4. Хемоорганогетеротрофы – микроорганизмы, которые используют органическое вещество как источник углерода, энергии и окисляемого вещества.
Они делятся на:
паразиты (живут внутриклеточно и вызывают болезни).
сапрофиты (используют органическое вещество умерших растительных и животных остатков).
Гнилостные бактерии, дрожжи, маслянокислые бактерии, плесневые грибы, актиномицеты и т.д.

4. Отношение микробов к азоту и витаминам
Отношение микроорганизмов к азоту
Азота в микробной клетке около 14%.
По отношению к азоту микробы делятся:
Аминоавтотрофы – используют минеральные формы азота или простейшие органические вещества.
CO(NH2)2 – мочевина – уробактерии.
NH3 – плесневые грибы, целлюлозаразлагающие бактерии, маслянокислые бактерии.
NО2, NО3 – нитрифицирующие и денитрифицирующие бактерии.
N2 – азотфиксирующие микроорганизмы (азотобактер, клубеньковые бактерии, франки, цианобактерии).
Аминогетеротрофы – используют азотсодержащие органические вещества (гнилостные бактерии, дрожжи, молочнокислые бактерии).

Отношение микроорганизмов к витаминам
Ауксоавтотрофы – микробы, которые сами обеспечивают себя витаминами (дрожжи, азотобактер, пропионовые бактерии – В12, маслянокислые бактерии, плесени).
Ауксогетеротрофы – микробы, которые нуждаются в витаминах (молочнокислые бактерии, бифидобактерии).

5. Обмен веществ у микроорганизмов
Обмен веществ состоит из двух взаимно противоположных процессов:
Ассимиляция = анаболизм = биосинтез – процесс образования сложных веществ из простых с потреблением энергии (фотосинтез, хемосинтез, образование полисахаридов из моносахаридов, образование белков из аминокислот).
Диссимиляция = катаболизм – разложение сложных веществ на простые с выделением энергии. Эта энергия расходуется на синтез новых веществ, на транспорт веществ, на передвижение организма, выделяется в виде тепла или света.
Катаболизм бывает двух видов:
1. Дыхание
2. Брожение

Сходство: – оба процесса энергетические.
– начальные фазы одинаковые
(анаэробные).
Различия: – при дыхании энергии выделяется
больше, чем при брожении.
– дыхание это процесс окисления, а
брожение – разложения.
– набор ферментов при дыхании
больший, чем при брожении.
– конечные продукты разные (при
дыхании вода и углекислый газ,
при брожении спирты и кислоты).

Дыхание – это окислительно-востоновительный процесс, при котором происходит окисление веществ с выделением энергии.
Дыхание бывает 3 видов:
1. Полное окисление.
Происходит окисление органических веществ свободным молекулярным кислородом до углекислого газа и воды.
С6Н12О6 + 6О2 = 6СО2 + 6 Н2О + 2874 кДж
2. Неполное окисление.
Происходит окисление органических веществ свободным молекулярным кислородом не до углекислого газа и воды, а до продуктов неполного окисления – органических кислот.
Получение лимонной кислоты из сахара:
С6Н12О6 + 6О2 = С6Н8О7 (лимонная к-та) + С2Н2О4 (щавелевая к-та) + эн.
Получение уксусной кислоты из спирта:
С2Н5ОН + 6О2 = СН3СООН + Н2О + 687 кДж

3. Анаэробное дыхание.
Окисление органических веществ происходит не под действием свободного кислорода, а под действием связанного кислорода нитратов или сульфатов.
Нитратное дыхание – денитрификация:
С6Н12О6 + KNО3 = KHСO3 + СО2 + Н2О + N2 + эн.
Сульфатное дыхание – десульфофикация:
С6Н12О6 + MgSО4 = MgСO3 + СО2 + Н2О + H2S + эн.