Типы питания микроорганизмов

Типы  питания микроорганизмов.

Типы  питания микробов. Различают  углеродное и азотное питание микроорганизмов.

По типу углеродного питания микробы принято делить на аутотрофы и гетеротрофы.

Аутотрофы, или прототрофы, (греч. autos — сам, trophe — пища) — микроорганизмы, способные воспринимать углерод из угольной кислоты (CО2) воздуха. К ним относят нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии и др.

Аутотрофы превращают воспринятую углекислоту в сложные органические соединения путем хемосинтеза, т. е. путем окисления химических соединений (аммиак, нитриты, сероводород и др.). Таким образом, аутотрофные микробы обладают способностью создавать органические вещества из неорганических, таких как угольная кислота, аммиак, нитриты, сероводород и др. Поскольку такие микробы не нуждаются в органических соединениях углерода, входящего в состав животных и человека, они не являются болезнетворными. Однако среди аутотрофов встречаются микробы, обладающие способностью усва¬ивать углерод из С02 воздуха и из органических соединений. Такие микробы определены как миксотрофы (миксо — смесь, т. е. смешанный тип питания). Отдельные виды аутотрофных микробов питание осуществляют подобно зеленым растениям за счет фотосинтеза. Так, пурпурные серобактерии вырабатывают особый пиг¬мент типа хлорофилла — бактериопурпурин, при помощи которого и происходит использование световой энергий (фотосинтез) для построения органических веществ своего тела из угольной кислоты и неорганических солей.

Гетеротрофы (heteros — другой) в противоположность аутотрофным микробам получают углерод главным образом из готовых органических соединений. Гетеротрофы — возбудители различного рода брожений, гнилостные микробы, а также все болезнетворные микроорганизмы: возбудители туберкулеза, бруцеллеза, листериоза, сальмонеллеза, гноеродные микроорганизмы стафилококки, стрептококки, диплококки и ряд других патогенных для животного организма возбудителей.

Однако  все физиологическое многообразие микроорганизмов не укладывается в  узкое понятие об аутотрофах и гетеротрофах. В действительности же при изменении условий среды (например, питания) обмен веществ у микробов может меняться. Если микроб поместить в другую, необычную для него, питательную среду, то он начнет вырабатывать адаптивные (приспособительные) ферменты (энзимы). В качестве примера можно указать на азотфиксирущие бактерии (аутотрофы), которые на богатых белковых питательных средах перестают использовать молекулярный азот воздуха и начинают усваивать связанный азот (гетеротрофный тип усвоения азота).

Гетеротрофы включают в себя две подгруппы: метатрофных и паратрофных микроорганизмов. Метатрофы или сапрофиты живут   за   счет   использования   мертвых   субстратов.   Сапрофиты (sapros — гнилой, fhyton — растение) — гнилостные микробы.

Паратрофы (греч. parasitos — нахлебник) паразиты живущие    на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет. В   качестве   источника    углерода   гетеротрофы   чаще   всего используют углеводы, спирты, различные органические кислоты. Наиболее полноценными источниками углерода для питания этих .  микробов являются сахара (особенно гексозы), многоатомные спирты (глицерин, маннит, сорбит и др.), а также карбоновые кислоты (например, глюкуроновая) и оксикислоты (молочная, яблочная и др.). Все эти источники углерода обычно и включают в состав искусственных питательных сред для выращивания микроорганизмов.

Основным  источником азотного питания у аутотрофов являются неорганические соединения азота, т. е. соли азота. У гетеротрофных микроорганизмов — аминокислоты, которые они используют из белков животного организма, если в нем паразитируют, или получают их готовыми из питательных сред.

По способу, усвоения азотистых веществ микробы  делят на четыре группы;

1) протеолитические,  способные расщеплять нативные белки, пептиды и аминокислоты;

2) дезаминирующие,   способные   разлагать   только  отдельные аминокислоты, но не белковые вещества;

3) нитритно-нитратные,  усваивающие окисленные формы  азота;

4) азотфиксирующие,  обладающие свойством питаться атмосферным азотом.

В качестве универсального источника азота  и углерода в питательных средах для патогенных микробов применяют  пептоны. Потребность микроорганизмов  в зольных элементах незначительна. Необходимые для их жизни минеральные  соли (сера, фосфор и др.) почти всегда имеются в естественной питательной  среде. Сера воспринимается бактериями в основном из сульфатов или органи¬ческих соединений аминокислот (цистин, цистеин). Серобактерии, например, могут сами ассимилировать даже молекулярную среду. В их теле находится до 80 % серы. Фосфор входит в состав нуклеопротеидов и фосфолипидов бактерийной клетки и играет весьма важную роль в ее биосинтетических процессах. Источником питания фосфором являются различные фосфорнокислые соли, например тринатрийфосфат. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Дыхание микроорганизмов

     Дыхание микробов представляет собой биологическое  окисление различных органических соединений и некоторых минеральных  веществ, в результате чего образуется энергия в виде (АТФ), часть которой  используется микробной клеткой  в физиологических процессах  жизнедеятельности, а остальное  количество выделяется в окружающую среду. Биологическое окисление  протекает путем дегидрирования (отщепления водорода) от окисляемого  соединения и последующего присоединения  его к активному кислороду  или к другому акцептору (если окисление идет в анаэробных условиях). Совокупность окислительно-восстановительных ферментных реакций, осуществляющих последовательный перенос водорода с окисляемого продукта на кислород, называют тканевым дыханием.

Биологическое окисление субстрата происходит по типу прямого окисления или дегидрогенирования.

·Прямое окисление осуществляется с помощью оксидаз путем непосредственного окисления вещества кислородом воздуха. Прямое окисление присуще большинству сапрофитных микроорганизмов.

·Непрямое окисление представляет собой реакцию дегидрогенирования и сопровождается одновременным переносом двух электронов. В зависимости от условий, в которых протекают реакции дегидрогенирования, различают аэробное и анаэробное дегидрогенирование.

Классификация микроорганизмов  по типу дыхания:

• Облигатные аэробы – развиваются только при свободном доступе кислорода.
• Микроаэрофилы – нуждаются в незначительном количестве кислорода.
• Облигатные анаэробы – развиваются без доступа кислорода.
• Факультативные анаэробы – могут развиваться как при доступе кислорода так и без него.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Влияние температуры на развитие микроорганизмов

Из физических факторов наибольшее влияние на микроорганизмы оказывают: температура, высушивание, лучистая энергия, ультразвук, давление.

Температура: жизнедеятельность каждого микроорганизма ограничена определенными температурными границами. Эту температурную зависимость обычно выражают тремя точками: минимальная (min) температура — ниже которой размножение прекращается, оптимальная (opt) температура — наилучшая температура для роста и развития микроорганизмов и максимальная (max) температура — температура, при которой рост клеток или замедляется, или прекращается совсем.

Оптимальная температура обычно приравнивается к температуре окружающей среды.

Все микроорганизмы по отношению к температуре условно можно разделить на 3 группы:

Первая  группа: психрофилы — это холодолюбивые микроорганизмы, растут при низких температурах: min t — 0°С, opt t — от 10—20°С, max t — до 40°С. К таким микроорганизмам относятся обитатели северных морей и водоемов. К действию низких температур многие микроорганизмы очень устойчивы. Некоторые микроорганизмы выдерживают температуру до -190°С, а споры бактерий могут выдерживать до -250°С. Действие низких температур приостанавливает гнилостные и бродильные процессы, поэтому в быту мы пользуемся холодильниками. При низких температурах микроорганизмы впадают в состояние анабиоза, при котором замедляются все процессы жизнедеятельности, протекающие в клетке.

Ко  второй группе относятся  мезофилы — это наиболее обширная группа бактерий, в которую входят сапрофиты и почти все патогенные микроорганизмы, так как opt температура для них 37°С (температура тела), min t = 10°С, maxt = 45°C.

К третьей группе относятся  термофилы — теплолюбивые бактерии, развиваются при t выше 55°С, min t для них = 30°С, max t = 70—76°С. Эти микроорганизмы обитают в горячих источниках. Среди термофилов встречается много споровых форм. Споры бактерий гораздо устойчивей к высоким температурам, чем вегетативные формы бактерий. Все микроорганизмы, включая и споровые, погибают при температуре 165—170°С в течение часа. Действие высоких температур на микроорганизмы положено в основу стерилизации.

Впервые в истории науки Пастером были разработаны методы уничтожения  микроорганизмов при воздействии  на них высоких температур.

Пастеризация, однократное нагревание жидкостей или пищевых продуктов обычно до 60-70 °С в течение 15-30 мин. При этом неспороносные бактерии погибают, но полной стерилизации не происходит, так как споры бактерий такое нагревание выдерживают. Применяется главным образом для предохранения от порчи пищевых продуктов, которые не выдерживают нагревания до более высокой температуры. В промышленных масштабе Пастеризация подвергают молоко, вино, пиво и др. жидкости, а также пищевые продукты, которые после Пастеризация рекомендуется хранить при низкой температуре, чтобы избежать прорастания бактериальных спор.

В зависимости  от вида и свойств пищевого сырья  используют разные режимы пастеризации. Различают длительную (при температуре 63—65 °C в течение 30—40 мин), короткую (при температуре 85—90 °C в течение 0,5—1 мин) и мгновенную пастеризацию (при температуре 98 °C в течение  нескольких секунд).

Стерилиза́ция — полное освобождение какого-либо предмета от всех видов микроорганизмов, включая бактерии и их споры, грибы, вирионы, а также от прионного белка, находящихся на поверхностях, оборудовании, в пищевых продуктах и лекарствах.

Паровая стерилизация

Осуществляется  подачей насыщенного водяного пара под давлением в паровых стерилизаторах (автоклавах).

Паровая стерилизация считается наиболее эффективным  методом в связи с тем, что  бактерицидность горячего воздуха  увеличивается по мере его увлажнения, а чем выше давление, тем выше температура пара.

Режимы  паровой стерилизации

132 °C  — 2 атмосферы(2 кгс/см2) — 20 минут — основной режим. Стерилизуют все изделия (стекло, металл, текстиль, КРОМЕ РЕЗИНОВЫХ).

120 °C  — 1,1 атмосфера(1,1 кгс/см2) — 45 минут  — щадящий режим. (стекло, металл, резиновые изделия, полимерные изделия — согласно паспорту, текстиль)

110 °C  — 0,5 атмосферы(0,5 кгс/см2) — 180 мин  — особо щадящий режим(нестойкие препараты, пит.среды)