Питание микроорганизмов

Паразиты развиваются в живых  организмах, питаясь органическими  веществами, выходящими в состав тела хозяина. Паразиты нарушают равновесие биохимических процессов в организме, т.е. вызывают его заболевание. Микробов, ведущих паразитический образ жизни, называют болезнетворными или патогенными. Некоторые из патогенных микроорганизмов в зависимости от условий могут существовать либо как паразиты, либо как сапрофиты. Их называют условными или факультативными паразитами. К их числу относятся возбудители многих кишечных инфекций. Другие, например вирусы, могут развиваться только в живых клетках — это строгие, или облигатные, паразиты.

Некоторые виды микроорганизмов способны переключаться с автотрофного типа питания на гетеротрофный, и наоборот. Например, эвглена зеленая питается на свету как растение, т.е. ведет  автотрофный образ жизни, а в  темноте начинает интенсивно поглощать органические вещества, т.е. существует как гетеротрофный организм.

Азот — элемент, входящий в состав белков. По отношению к источникам азотного питания среди микроорганизмов  также можно выделить автоаминотрофы и гетероаминотрофы.

Первые способны использовать азот неорганический (аммонийный, нитратный, молекулярный) или простейшие формы органического азота (мочевина) и из этих соединений строить разнообразнейшие белки своего тела. При этом все формы азота сначала переводятся в аммонийную. Эта наиболее восстановленная форма азота легко трансформируется в аминогруппу.

Гетероаминотрофы нуждаются в  органических формах азота — белках и аминокислотах. Некоторым из них  требуется полный набор аминокислот, другие способны из одной-двух аминокислот  путем их преобразования создавать необходимые белковые соединения.

Многие гетеротрофные по отношению  к углероду микроорганизмы являются автоаминотрофами. К ним относятся  и бактерии, участвующие в очистке  сточных вод.

Для обеспечения энергетических и  биосинтетических потребностей микроорганизмов необходимо наличие в окружающей их среде питательных веществ.

Микроорганизмы используют питательные  вещества только в виде относительно небольших молекул. Сложные органические вещества (белки, полисахариды, липиды и пр.) могут быть использованы как источник питания только после их предварительного гидролиза до более простых соединений.

Основным компонентом клетки, осуществляющим транспорт питательных веществ  и выход из клетки продуктов метаболизма  является цитоплазматическая мембрана.

В основе механизма питания микробной  клетки лежат диосмотические процессы. Питательные вещества из растворов  воспринимаются микробной клеткой  путем осмоса через их полупроницаемую  оболочку. Этим же путем, только в обратном направлении, происходит и выделение из клетки продуктов метаболизма.

Оболочка клетки непроницаема для  коллоидов. Вещества коллоидной природы  могут быть утилизированы только после предварительного гидролитического их расщепления при помощи ферментов, выделяемых микробами в окружающую среду. Так, крахмал могут усваивать только те бактерии, которые выделяют фермент амилазу, расщепляющий крахмал.

Накопление в клетках в результате синтетических процессов коллоидных белковых веществ, которые не имеют  обратного выхода из клетки через  оболочку, обуславливает рост микробных клеток и их последующее деление.

Главной движущей силой осмотических токов служит разница концентраций веществ между питательными растворами и содержимым клеток. Осмотические процессы, лежащие в основе питания, представляют достаточно сложное явление, в котором большую роль играют и электрические заряды ионов питательных растворов, элементов оболочки, содержимого клеток, физико – химическая структура соединений и целый ряд других факторов.

Благодаря постоянному притоку  в клетку воды, ее коллоидные вещества находятся в состоянии разбухания, вследствие чего оказывают давление на оболочку, достигающее больших величин (у бактерий 3 – 6 атмосфер). Внутреннее осмотическое давление обуславливает тургор клеток.

В тех случаях, когда микробные клетки попадают в гипертонические растворы, они резко обезвоживаются, в результате чего их протоплазма сморщивается и отстает от оболочки. Это явление называется плазмолизом.

При обратном соотношении концентраций, когда микробы находятся в  гипотонических растворах, клетки разбухают  до крайних пределов и в конечном счете тоже погибают. Это явление  называется плазмоптисом.

Питательные вещества проникают  в клетку несколькими способами.

1. Пассивная диффузия, т.е.  перемещение веществ через толщу  мембраны, в результате чего выравниваются  внутренняя концентрация веществ  и осмотическое давление по  обе стороны оболочки. Таким путем  могут проникать питательные  вещества, когда концентрация в среде значительно превышает концентрацию веществ в клетке.

2. Облегченная диффузия  – проникновение питательных  веществ в клетку с помощью  активного переноса их особыми  молекулами – переносчиками,  называемыми пермеазами. Это вещества  ферментной природы, которые локализованы на цитоплазматической мембране и обладают специфичностью. Каждая пермеаза адсорбирует соответствующее питательное вещество на наружной стороне цитоплазматической мембраны, вступает с ним во внутреннюю связь и диффундирует через мембрану, отдавая на внутренней стороне транспортируемое ею вещество в цитоплазму. Этот процесс совершается без использования энергии, так как перемещение веществ происходит от более высокой концентрации к более низкой.

3. Активный транспорт  питательных веществ осуществляется также с помощью пермеаз, но этот процесс требует затраты энергии. В этом случае питательное вещество не может проникнуть в клетку, если концентрация его в клетке значительно превышает концентрацию в среде.

4. В ряде случаев транспортируемое  вещество может подвергаться химической модификации, и такой способ переноса веществ получил название переноса радикалов или транслокации химических групп. По механизму передачи транспортируемого вещества этот процесс сходен с активным транспортом.

Выход веществ из микробной клетки осуществляется или в виде пассивной диффузии, или в процессе облегченной диффузии с участием пермеаз.

Разрушая клетки ткани  хозяев и выделяя в окружающую среду продукты своего обмена веществ, микробы отравляют макроорганизм, обуславливая общую его интоксикацию.