Типы питания микроорганизмов

Пища должна содержать такие вещества, которые удовлетворяли бы потребность микроорганизма в химических элементах и энергии для синтеза веществ и структур клетки.

В зависимости от того, какие химические элементы поступают из веществ питательной среды, последние называют их источниками (источник углерода, фосфора и т. д.).

Ранее указывалось, что до 90 % и более сухой массы клеток микроорганизмов составляют водород, кислород, углерод и азот, входящие в состав важнейших веществ клетки.

Кислород и водород микроорганизмы получают из воды, а также из многих используемых органических соединений. Для многих микроорганизмов необходим, кроме того, молекулярный кислород (02), который они используют в процессе энергетического обмена.

Потребности микроорганизмов в отношении источников углерода и азота весьма разнообразны.

Источники углерода.

В зависимости от используемого в конструктивном обмене источника углерода микроорганизмы делят на две группы: автотрофы и гетеротрофы.

Лвтотрофы1 используют диоксид углерода С02 в качестве единственного или главного источника углерода для синтеза органических веществ тела.

Гетеротрофы2 в качестве источника углерода используют в основном органические соединения.

Соответственно по источнику углерода различают и типы питания: автотрофный и гетеротрофный.

Биосинтез органических веществ из С02 (восстановительный процесс) протекает с потреблением энергии. Одни автотрофы в этих целях используют световую энергию, и поэтому их называют фототрофами, а процесс — фотосинтезом. В процессе фотосинтеза лучистая энергия солнца преобразуется в химическую энергию. Другие автотрофы — хе- мотрофы используют энергию химических реакций окисления неорганических соединений; этот процесс называется хемосинтезом.

Гетеротрофы — хемотрофы; необходимую энергию они получают путем окисления органических соединений. [1]

Помимо источника углерода и энергии при характеристике типа питания микроорганизмов принимается во внимание и природа окисляемого субстрата — донора водорода (электронов). Микроорганизмы, использующие в качестве донора водорода органические соединения, называют органотрофными, а способные использовать неорганические доноры электронов (Н2, NH3, H2S, S и др.) — лито- трофными.

Таким образом, с учетом природы основного источника углерода, источника энергии и донора водорода микроорганизмы по типам питания можно представить в виде следующей схемы:

Фотолитоавтотрофы для синтеза органических веществ тела получают углерод из С02, используют световую энергию и неорганический донор водорода (электронов). К ним относятся цианобактерии, пурпурные и зеленые серные бактерии. Это преимущественно водные бактерии, содержащие различные пигменты (каротиноидные, бакте- риохлорофиллы), которые поглощают свет. Донором водорода (для восстановления С02) у цианобактерий служит вода, а у серобактерий — H2S, при этом в клетках накапливается сера; фотосинтез протекает без выделения молекулярного кислорода.

Фотоорганотрофы для синтеза органических веществ тела используют С02, световую энергию и простые органические соединения. Это живущие в водоемах пурпурные несерные бактерии.

Для хемолитоавтотрофов источником углерода служит С02, источником энергии — реакция окисления неорганических соединений. Бактерии, относящиеся к этой группе, живут в водоемах, почве;

они специфичны в отношении окисляемого ими вещества. Это бактерии, окисляющие водород с образованием воды (водородные бактерии), аммиак — до нитратов (нитрифицирующие бактерии), сероводород — до серной кислоты (бесцветные серобактерии), а также окисляющие Fe(II) в Fe(III) (железобактерии). Эти микроорганизмы играют большую роль в круговороте веществ в природе.

Для хемоорганогетеротрофов (хемогетеротрофов) источником углерода, энергии и донором водорода являются органические соединения. Такой тип питания характерен для многочисленных бактерий, грибов и дрожжей. Среди хемогетеротрофов есть микробы-паразиты (паратрофы), живущие в теле другого организма — хозяина, питающиеся веществами его тела. К паразитам относятся возбудители заболеваний человека, животных, растений.

Большинство хемогетеротрофных микроорганизмов живет за счет использования органических веществ различных субстратов животного и растительного происхождения. Такие микроорганизмы называют сапрофитами (метатрофами). Эти микроорганизмы разлагают различные органические вещества в природе (в почве, в воде), вызывают порчу пищевых продуктов или используются в процессах переработки растительного и животного сырья.

Многие сапрофиты всеядны, т. е. способны использовать разнообразные органические соединения: некоторые проявляют выраженную специфичность (избирательность) в отношении источника углерода. Существуют и такие, которые нуждаются в каких-либо определенных соединениях, их называют субстратспецифичными микроорганизмами. Примерами могут служить микроорганизмы, использующие метан, парафины и др.

Сапрофиты наряду с органическими соединениями используют в небольших количествах и С02, вовлекая его в обмен веществ. Углекислый газ служит дополнительным источником углерода для биосинтеза веществ клетки.

  • [1] Лвтотроф — питающийся самостоятельно (autos — сам, trophe — пища). 2 Гетеротроф — питающийся другими (heteros — другой).
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >