Fiziologia microorganismelor studiază trăsăturile de dezvoltare, nutriție, metabolismul energetic și alte procese ale activității microbiene în diferite condiții de mediu.
Nutriția microorganismelor
Nutriția microbilor se realizează prin difuzie prin membrană și membrană a nutrienților dizolvați în apă. Compușii organici complexi insolubili sunt pre-scabați în afara celulei prin enzimele eliberate de microbi în substrat.
Prin intermediul nutriției, microorganismele sunt împărțite în autotrofe și heterotrofe.
Autotrofii pot sintetiza compuși organici din substanțe anorganice (în principal dioxid de carbon, azot anorganic și apă). Ca sursă de energie pentru sinteză, acești microbi folosesc energia luminii (fotosinteza) sau energia reacțiilor oxidative (chemosinteză).
Heterotrofii folosesc în cea mai mare parte compuși organici gata preparați pentru nutriție. Microbii care se hrănesc cu substanțe organice ale animalelor moarte sau ale plantelor se numesc saprofite. Acestea includ bacterii putrede, ciuperci și drojdie. Microorganismele paratrofe, sau paraziți, trăiesc în afara nutrienților celulelor vii ale organismului gazdă. Majoritatea microbilor paraziți sunt paratrofii.
Metabolismul și compoziția microorganismelor
Toate reacțiile metabolice din celula microbiană apar cu ajutorul catalizatorilor biologici - enzimelor. Cele mai multe enzime constau dintr-o parte proteică și dintr-un grup protetic non-proteic. Grupul protetic poate include metale precum fier, cupru, cobalt, zinc, precum și vitamine sau derivați ai acestora. Unele enzime constau doar din proteine simple. Enzimele sunt specifice și acționează numai pe o anumită substanță. Prin urmare, în fiecare microorganism există un întreg complex de enzime, iar unele enzime pot fi eliberate în exterior, unde participă la pregătirea pentru asimilarea compușilor organici complexi. Enzimele microorganismelor sunt folosite în industria alimentară și în alte industrii.
Apa. Celula microbiană este 75-85% apă. Cea mai mare parte a apei este în citoplasma celulei într-o stare liberă. În apă au loc toate procesele metabolice biochimice, apa fiind, de asemenea, un solvent al acestor substanțe, deoarece nutrienții intră în celulă numai sub forma unei soluții, iar produsele metabolice sunt, de asemenea, îndepărtate din celulă cu apă. O parte din apa din celulă este într-o stare legată și face parte din anumite structuri celulare. În sporii de bacterii și ciuperci, cantitatea de apă liberă este redusă la 50% sau mai puțin. Cu o pierdere semnificativă de apă legată, celula microbiană moare.
Substanțele organice ale celulelor microbiene sunt reprezentate de proteine (6-14%), grăsimi (1-4%), carbohidrați, acizi nucleici.
Proteinele - materialul plastic principal al oricărei celule vii, inclusiv microbiene. Proteinele formează baza citoplasmei, fac parte din membrana celulară și unele structuri celulare. Ei efectuează o funcție catalitică foarte importantă, deoarece fac parte din enzimele care catalizează reacțiile de schimb în celula microbiană.
Celulele microbiene conțin acid deoxiribonucleic (ADN) și acid ribonucleic (ARN). ADN-ul este în principal în nucleul celulei sau nucleotide, ARN - în citoplasmă și ribozomi, unde participă la sinteza proteinelor.
Carbohidrații fac parte din cochilii, capsule și citoplasmă. Acestea sunt reprezentate în principal de carbohidrați complexi - polizaharide (amidon, dextrină, glicogen, fibră), pot fi în combinație cu proteine sau lipide. Carbohidrații pot fi depozitați în citoplasmă ca granule de glicogen, ca material energetic rezervat.
Substanțe minerale (fosfor, sodiu, magneziu, clor, sulf etc.) sunt incluse în compoziția de proteine și enzime ale celulelor microbiene sunt necesare pentru metabolismul și întreținerea presiunii osmotice intracelulare normală.
Vitaminele sunt necesare pentru viața normală a microorganismelor. Ei participă la procesele metabolice, deoarece fac parte din multe enzime. Vitaminele, de regulă, ar trebui să vină cu alimente, dar unii microbi au capacitatea de a sintetiza vitamine, de exemplu, B2 sau B12.
Respirarea microorganismelor
Procesele de biosinteză a substanțelor celulare microbiene continuă cu consumul de energie. Majoritatea microbilor folosesc energia reacțiilor chimice care implică oxigenul în aer. Acest proces de oxidare a nutrienților cu eliberarea de energie se numește respirație. Energia este eliberată în timpul oxidării substanțelor anorganice (autotrofate) sau organice (heterotrofe).
Microorganismele aerobice (aerobi) utilizează energia eliberată în timpul oxidării substanțelor organice cu oxigen în aer, formând substanțe anorganice, dioxid de carbon și apă. La aerobi sunt multe bacterii, ciuperci și niște drojdii. Ca sursă de energie, cele mai multe ori consumă carbohidrați.
Microorganismele anaerobe (anaerobe) nu utilizează oxigen pentru respirație, trăiesc și se reproduc în absența oxigenului, primind energie ca urmare a proceselor de fermentare. Anaerobii sunt bacterii din genul Clostridium (stick botulinic și stick de perfringen), bacterii cu acid butiric etc.
În condiții anaerobe, trece prin fermentația alcoolică, lactică și fermentată, iar procesul de conversie a glucozei în alcool, acid lactic sau butiric are loc cu eliberarea de energie. Aproximativ 50% din energia eliberată este disipată sub formă de căldură, iar restul este acumulată în ATP (acid adenozin trifosforic).
Unele microorganisme sunt capabile să trăiască în prezența oxigenului, atât fără, cât și fără ea. În funcție de condițiile de mediu, aceștia pot trece de la procesele anaerobe de obținere a energiei la aerobic și invers. Astfel de microorganisme sunt numite anaerobe facultative.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: