ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ МИКРОБНОЙ КЛЕТКИ
Физиология микроорганизмов: Глубокий анализ физиологических процессов, протекающих, в микробных клетках показал, что по структуре и биохимическим реакциям микробы представляют собой сложные организмы, осуществляющие постоянный обмен с окружающей средой.
Физиология микроорганизмов включает такие вопросы как питание, дыхание, размножение, и также дает представления о взаимосвязи структуры и функции клеток и закономерностях их жизнедеятельности.
В процессе жизнедеятельности микроорганизмы используют питательные субстраты для синтеза составных частей своего тела, ферментов, токсинов, пигментов.
Знание вопросов физиологии создает научную основу для решения, например вопросов промышленного культивирования микроорганизмов при изготовлении вакцин, получении биологически активных препаратов (ферментов, антибиотиков и пр.).
На всех уровнях строения живых организмов в их состав обязательно входят 16 важнейших элементов: С, О, N, H, S, Fe, Cu, Na, K, Ca, Mg, Co, Cl, Mn, Mo- их называют элементами жизни. В клетках некоторых микроорганизмов обнаруживают и другие компоненты, такие как Zn, Al.
Количественное соотношение элементов колеблется в широком диапазоне в зависимости от видовой принадлежности микроорганизмов. Например, некоторые виды микроорганизмов способны накапливать внутри клеток железо, серу, у других наблюдается повышенное содержание фосфора.
Среди химических элементов, входящих в состав микробной клетки различают:
- воду
- органогены
- белки
- углеводы
- жиры
- жироподобные вещества
ВОДА - (Н2О)- играет важную роль в жизнедеятельности любого организма. На её долю приходится основная масса бактериальной клетки 75-85%. Так на 1 мол белка приходится 10 тыс. молекул воды. Чем моложе клетка, тем больше в ней содержится Н2О. В спорах бактерий и цистах простейших воды содержится значительно меньше, чем в вегетативных клетках. Часть воды в клетках связана с коллоидами и входит в состав внутриклеточных органелл. Связанная вода, является структурным растворителем. Свободная вода служит дисперсной средой для коллоидов, растворителем для кристаллических веществ, источником водородных и гидроксильных ионов.
Вода служит не только средой для многочисленных разнообразных биохимических процессов, но и сама принимает участие в таких реакциях как гидролиз, окисление. Вода обеспечивает транспортные функции: обеспечивает поступление питательных веществ внутрь клетки и вывод продуктов жизнедеятельности из неё.
Вода в микробной клетке обладает высокой теплоёмкостью и способна подерживать температурный гомеостаз при изменении температуры окружающей среды.
Органогены: Основные элементы бактериальной клетки. На долю органогенов C, N, O, H . Так на долю углерода C в % отношении к сухому веществу приходится 45-55%; N-8-15%, O2- 31%, H 6-8%.
Все 4 элемента обладают рядом общих свойств:
- Способны образовывать ковалентные связи и создавать прочные каркасы различных органических веществ;
- Способны образовывать различные химические соединения;
- Важнейшее свойство углерода его способность создавать стабильные молекулы с трехмерной структурой, разнообразной конфигурации.
- Зольные элементы (минеральные вещества и микроэлементы). Минеральные вещества (бор, кальций, магний, фосфор, калий, натрий, хлориды;
Микроэлементы: железо, хром, медь, йод, марганец, молибден, селен, кремний, сера, цинк( микроэлементы метаболиты). На их долю приходится от3 до 8% от сухого вещества.
Среди зольных элементов важная роль принадлежит фосфору. Он входит в состав нуклеиновых кислот, ферментов, участвует в реакциях энергетического обмена.
Сера входит в состав белков. Содержание металлов в микробной клетке значительно невелико, но функции их чрезвычайно важны. В цитоплазме металл присутствует в виде комплексов с органическими молекулами. Основная функция металлов усиление каталитической функции ферментов-роль катализаторов.
Белки - Основной жизненно важный элемент микробной клетки. Белки составляю от 50 до 80%. При гидролизе белков образуются аминокислоты.
Микробные белки играют важную роль - они придают антигенное строение, выполняют транспортную функцию, защитную, питательную, строительную, двигательную.
Микробные белки изменяются под действием физико-химических воздействий, щелочей, кислот, температуры, давления, излучений и т.д.
Углеводы в бактериях содержатся от 12 до 18% от сухого вещества - это многоатомные спирты, сорбит, маннит, дульцит. Среди углеводов в микробной клетке выделяют: полисахариды - гексозы, пентозы, гликоген, декстрин и др., а также, моносахариды - глюкоза, глюкуроновая кислота. Углеводы выполняют энергетическую роль в клетке, и являются запасными питательными веществами.
Липиды и липоиды входят в состав цитоплазматической мембраны и её производных в клетке.
У риккетсий, дрожжей, микобактерий, грибов липидов содержится до 40%. У других микроорганизмов 3-8%.
Бактериальные липиды состоят из свободных жирных кислот, нейтральных жиров, восков и воскоподобных веществ. Особое значение имеют фосфолипиды - жирные эфиры (высших жирных кислот и спитров), содержащих азот и форфор. Они входят в состав токсической фракции микробов(Mycobacterium tuberculosis).
Липиды резерв питательных веществ, которые могут быть использованы для синтеза белков. С жирами тесно связана спирто-кислото- и щелочеустойчивость микроорганизмов (окраска по Циль-Нильсену).
