Поступление питательных веществ в клетку

Поступление веществ в клетку и выделение продуктов обмена в окружающую среду происходит у микроорганизмов через всю поверхность тела путем осмоса или адсорбции. На интенсивность этих процессов оказывают различные факторы: разность концентрации питательных веществ в клетке и за ее пределами, а также проницаемость для них плоуменной оболочки.

Осмос представляет собой диффузию веществ в растворах через полупроницаемую мембрану. Возникает осмос под действием разности осмотических давлений в растворах по обе стороны полупроницаемой мембраны. Величина осмотического давления раствора зависит от молярной концентрации растворенных в нем веществ.

Оболочка клетки проницаема и задерживает лишь микромалекулы. Цитоплазматическая мембрана клетки обладает полупроницаемостью: она является осмотическим барьером, регулируя поступление в клетку и выход из нее растворенных веществ. Вещества не растворимые в воде, белки, не могут быть использованы клеткой. Они могут проникнуть в нее лишь после расщепления на более простые, что происходит с помощью экзоферментов микробов.

Таким образом, при осмотическом проникновении пит.веществ в клетку движущей силой служит разность осмотических давлений между средой и клеткой. Такой пассивный перенос веществ не требует затраты энергии и протекает до выравнивания концентрации с наружным раствором.

Поступившие в клетку вещества включаются в реакцию конструктивного и энергетического обмена, концентрация некоторых из них будет ниже, чем в среде, и поступление данных веществ возможно до полного исчерпания их из субстрата.

Если микроорганизм попадает в субстрат, осмотическое давление которого выше, чем в клетке, то цитоплазма отдает воду во внешнюю среду. Питательные вещества в клетку не поступают, содержимое клетки уменьшается в объеме и протопласт отстает от клеточной оболочки. Это явление называется плазмолизом клетки.

При чрезмерном низком осмотическом давлении внешней среды может наступить плазмоптис клетки - явление обратное плазмолизу, когда вследствии высокой разности осмотических давлений цитоплазма переполняется водой и приводит к разрыву клеточной оболочки.

Второй путь поступления веществ в клетку - активный. Путем переноса их особыми, локализованными в цитоплазматической мембране веществами ферментной природы. Эти перегсчики, называемые пермеазами, обладают субстратной специфичностью.

Каждый транспортирует только определенное вещество. На внешней стороне цитоплазматической мембраны переносчик адсорбирует вещество вступает с ним во временную связь и отдает на внутренней стороне ее транспортируемое вещество в цитоплазму.

Углеродное и азотное питание у микроорганизмов

Микроорганизмы облигаются большим разнообразием типов питания.

Углеродное питание.

Углерод составляет 50% сухой массы клетки. По источнику углеродного питания микроорганизмы разделяются на две группы:

Автотрофные: способны в качестве единственного источника углерода для синтеза органических веществ тела использовать углекислоту и ее соли.

Одни виды автотрофных микроорганизмов ассимилируют СО₂, используя солнечную энергию - фотосинтезирующие микроорганизмы.

Другие микроорганизмы используют энергию химических реакций окисления некоторых минеральных веществ - хемосинтезирующие.

К фотосинтезирующим микроорганизмам относятся водоросли, пигментные бактерии.

Бактериальный фотосинтез не сопровождается выделением О₂, как у зеленых растений, а роль Н₂О выполняет Н₂S, при этом в клетках накапливается сера. Все фотосинтезирующие бактерии содержат пигменты - каротиноиды.

К хемосинтезирующим микроорганизмам относятся бактерии, окисляющие Н₂ с образованием воды (водородные бактерии), аммиак в азотную кислоту (нитрифицирующие бактерии): сероводород до серной кислоты. Процесс хемосинтеза был открыт С.Н.виноградским.

Гетеротрофные микроорганизмы в качестве источника углерода используют органические соединения. К ним относятся бактерии, грибы, дрожжи.

Большинство гетеротрофных микроорганизмов живет за счет использования органических веществ различных субстратов животного и растительного происхождений - сапрофиты.

Некоторые гетеротрофы являются паразитами. Они способны развиваться в теле других организмов питаясь органическими веществами, входящих в состав этих оргаизмов.

Азотное питание

Источники азота - элемента необоходимого для синтеза белков, нуклеиновых кислот.

Паразиты развиваются за счет органических азотосодержащих веществ.

В зависимости от того, какими источниками азота микроорганизмы пользуются их подразделяют на 2 группы:

1. Аминоавтотрофные микроорганизмы, синтезирующие белковые вещества за счет минеральных источников азота или простейших форм органического азота типа мочевины.

2. Аминогетеротрофные микроорганизмы способные синтезировать ряд аминокислот из простейших источников азота, но неспособные самостоятельно синтезировать какую-нибудь одну аминокислоту.

Аминотрофные микроорганизмы при использовании азота из ряда минеральных источников предварительно переводят его в форму аммиака, а затем используют для синтеза аминокислот.

Усвоение микроорганизмами зольных элементов

Потребность микроорганизмов в зольных элементах невелика, но без зольных элементов рост микроорганизмов невозможен.

Сера- входит в состав белковых веществ и встречаются только в востановленном состоянии в виде групп - SH- и -S-S-.

Универсальным источником серы для большинства микроорганизмов служат сернокислые соли и используются при синтезе аминокислот.

Фосфор - входит в состав органических соединений протоплазмы. В отличие от среы, фосфор встречается в составе органических веществ живой клетки только в окислительном состоянии - P₂O₅ .

Соединения фосфора используются в живых клетках в качестве аккумуляторов энергии.

Наилучшим источником фосфора является соли ортофосфорной кислоты.

Магний - он входит в состав хлорофилла у зеленых и пурпурных серобактерий, является активатором ряда ферментов, образуя ферментными белками комплексные соединения. Наибольшее соединения магния наблюдаются в пленках грибов, выросших на нейтральных средах. Источниками магния являются сернокислые и другие соли магния.

Кальций - способствует более продуктивному течению процессов синтеза.

Источником кальция служат водорастворимые соли кальция.