Питание микроорганизмов, его способы. Питательные вещества: источники органогенов, факторы роста, микроэлементы. Механизмы проникновения питательных веществ в бактериальную клетку

Питание микроорганизмов, его способы

По потребностям в питательных веществах м/о делят на две группы:

• прототрофы растут на простейших питательных средах, содержащих простые углеводы, источник азота и набор ионов, а все остальные жизненно важные вещества синтезируют самостоятельно;

• ауксотрофы должны получать как минимум один метаболит (аминокислоту, витамин) из среды, будучи неспособными его синтезировать.

Простейшие и некоторые грибы питаются голозойным способом, то есть поглощают высокомолекулярные соединения и расщепляют их уже в своем организме.

Растения, большинство грибов и все бактерии питаются голофитным способом. При таком способе бактерия осуществляет внеклеточное пищеварение (ферменты выделяются во внешнюю среду) и контактное пищеварение (ферментами на поверхности м/о). Высокомолекулярные соединения расщепляются до низкомолекулярных, а затем уже проникают в клетку через барьеры.

Питательные вещества

Из биогенных химических элементов (С, О, N, H) лимитирующими являются углерод и азот. По способности усваивать источники углерода м/о делят на две группы:

• аутотрофы – из простых неорганических соединений (СО2), патогенных м/о нет;

• гетеротрофы – из сложных органических соединений:

  • метатрофы (питаются мертвой органикой);

  • паратрофы (питаются в условиях живого организма);

• миксотрофы умеют переключаться с автотрофного пути обмена на гетеротрофный.

По способности усваивать азот выделяют аминоаутотрофы (азотфиксирующие – из атмосферного, нитрифицирующие – из аммиака, аммонифицирующие – из солей аммония) и аминогетеротрофы.

Необходимые макроэлементы – сера, фосфор, калий, кальций, магний, натрий и хлор.

Необходимые микроэлементы – марганец, цинк, медь, кобальт, никель, молибден, железо, бор, йод, селен и др. Микроэлементы нужны бактерии в очень малых, следовых количествах. Они входят в состав некоторых ферментных систем.

Для жизнедеятельности отдельных видов бактерий необходимы и другие вещества – факторы роста. По сути это аналоги витаминов животных. К важнейшим из них относятся аминокислоты (у разных видов разные незаменимые АК), пуриновые и пиримидиновые основания, жирные кислоты (входят в состав фосфолипидов), гем и витамины (чаще группы В и К).

Механизмы проникновения питательных веществ

Питательные вещества в бактериальную клетку поступают в клетку путем активного и пассивного транспорта.

Пассивный транспорт идет по градиенту концентрации и не требует затрат энергии. Все вещества перемещаются из области более высокой концентрации в область более низкой посредством простой диффузии. Так в бактериальную клетку поступают О2, СО2, Н2.

Вода проникает в клетку посредством осмоса – движения в сторону большей осмолярности. Диффузия с участием белков-переносчиков называется облегченной диффузией. У прокариот она встречается редко.

Активный транспорт идет против градиента концентрации, с затратой энергии и контролируется геномом. Этим путем в клетку попадает большинство гидрофильных веществ (сахара, нуклеотиды, аминокислоты, антибиотики). В переносе участвуют мембранные белки-пермеазы. Пермеазы класса унипорт переносят один тип субстрата, симпорт – два типа в одном направлении, антипорт – два типа в противоположных направлениях.

Активным механизмом также является транслокация, при которой переносимые вещества одновременно модифицируются (чаще фосфорилируются). Активный везикулярный транспорт – эндо- и экзоцитоз, пиноцитоз – у прокариот встречается редко.