8.Обмін речовин у м/о (хімічний склад, ферменти, живлення, дихання).

Хімічний склад мікроорганізмів подібний до хімічного складу інших організмів. Встановлено, що мікроорганізми містять близько 70-ти елементів.

Мікробна клітина складається з води 80% і сухих речовин 20% .

Вода у клітині знаходиться у вільному і зв’язаному стані. У воді проходить розчинення органічних і мінеральних речовин. Кількість води у клітині може змінюватися залежно від умов зовнішнього середовища. При втраті води проходять зміни в обміні речовин. У результаті клітина висихає і гине.

Білки являються основною речовиною клітини. У склад клітини входять прості (протеїни) і складні (протеїди) білки. Вони приймають участь у будові кліткових структур, у рості і розмноженні і від них залежить резистентність клітини.

Вуглеводи в мікробній клітині знаходяться у вигляді моно- та полісахаридів. Вони входять до складу клітинної оболонки, капсули і являються енергетичним матеріалом в процесі дихання.

Жири входять до складу клітинної оболонки і цитоплазматичної мембрани, надають клітині стійкості у несприятливих умовах та грають роль запасних речовин.

Мінеральні речовини. Вміст мінеральних речовин у мікробній клітині незначний, проте вони відіграють важливу роль. До найважливіших мінеральних елементів відносять: макроелементи - фосфор, калій, натрій, кальцій, хлор, залізо, мікроелементи: магній, сірка, мідь, цинк, кобальт, молібден. Найбільше у мікробній клітині фосфору, який приймає участь у процесах обміну речовин. Залізо входить у склад дихальних ферментів та каталізує окислювальні процеси. Солі натрію і калію регулюють осмотичний тиск.

Ферменти всі біохімічні процеси, які проходять у мікробній клітині відбуваються за участю ферментів ( живлення, дихання, ріст, розмноження ).

Ферменти діляться на екзоферменти виділяються зовні клітини, розщеплюють складні з’єднання на прості та ендоферменти - приймають участь у внутріклітинних процесах, накопичуються в ній, виділяються тільки при руйнуванні клітини і тільки тоді потрапляють у продукт. Це явище важливе при дозріванні твердих сирів.За новою класифікацією ферменти діляться на 6 груп.

1. Гідролази –розщепляють складні з’єднання, приєднуючи молекули

води.

2. Оксидоредуктази – каналізують окислно – відновні реакції процесів

дихання і бродіння.

3. Трансферази – ферменти переносу.

4. Ліази – ферменти розщеплення.

5. Ізомерази - ферменти перетворюють органічні сполуки в їх ізомери.

6. Лігази – ферменти синтезу.

Властивості ферментів. Це каталізатори білкової природи, що прискорюють хімічні реакції та грають важливу роль в обміні речовин. Мають специфічну дію. Їх властивість залежить від ряду зовнішніх факторів (температури, рН середовища, присутності деяких речовин). По відношенню до температури ферменти поділяються на термолабільні – витримують температуру 45 – 50 ⁰С вище ін активуються та термостабільні – витримують температуру до 70 ⁰ С.

Конструктивний обмін

Поживні речовини, які надходять у клітину, піддаються суттєвим перетворенням і змінам. Перетворення речовин у клітині називається обміном речовин. Утворення клітинних речовин називається анаболізмом (конструктивний обмін). Розщеплення поживних речовин - катаболізмом (енергетичний обмін). Відбувається одночасно, взаємозв’язані і складають єдиний процес.

Живлення мікроорганізмів. Поживні речовини проникають у мікробну клітину через усю поверхню напівпроникливої клітинної оболонки.

Поживні речовини проникають у клітину завдяки явищу дифузії і адсорбції. При дифузії вода рухається в сторону більш вищої концентрації речовин, а розчинені в ній речовини в сторону їх меншої концентрації.

При живленні клітини важливу роль відіграє адсорбція (прикріплення),тобто наявність на клітинній оболонці електричних зарядів, що дає можливість проникати через неї іонам з протилежним зарядом і відштовхуються іони з однаковим зарядом.

Інтенсивність живлення залежить від різниці концентрації поживних речовин в клітині і оточуючому середовищі.

При рівній концентрації вода постійно притікає в клітину цитоплазма набрякає, щільно прилягає до оболонки. Такий стан називається тургором клітини (набрякання).

При збільшенні концентрації розчину (додавання солі або цукру) клітина зневоднюється, цитоплазма зморщується, збирається в один або декілька шматків, відходить від оболонки, живлення клітини порушується. Таке явище називається плазмолізом клітини (зморщування).

При зниженні концентрації розчину (дистильована вода) клітина набрякає в результаті притоку води у великій кількості, клітина роздуває нагадує форму кулі і навіть може лопнути. Таке явище називається плазмоптизом.

Процес поглинання поживних речовин, необхідних для синтезу складових частин мікробної клітини називається асиміляція, а виділення у навколишнє середовище продуктів обміну називається дисиміляція.

Типи живлення (трофії). Класифікація мікроорганізмів за типами живлення:

1. щодо джерел енергії (хемо - хімічне, фото - світлове);

2. щодо джерела вуглецю (авто – вуглекислота, гетеро – органічна сполука).

За джерелом вуглецю всі мікроорганізми поділяють на автотрофи і гетеротрофи.

Автотрофи - (грец. autos – сам, hophe – їжа) мікроорганізми, які використовують вуглець із вуглекислого газу повітря.

Гетеротрофи – мікроорганізми, які використовують вуглець із готових органічних речовин. Гетеротрофи поділяються на сапрофіти та паразити.

Сапрофіти - мікроорганізми, які ростуть на мертвому субстраті продуктах розпаду рослин і тварин (кормах, рештках).

Паразити – мікроорганізми, які живуть (паразитують) у клітинах господаря. Це збудники інфекційних хвороб. Джерелом вуглецю є цукор, спирти, гліцерин, сорбіт. Джерелом азоту – білки, амінокислоти азот із атмосфери.

Потреба мікроорганізмів у факторах росту. Деякі мікроорганізми не можуть синтезувати речовини свого тіла без додаткових речовин – стимуляторів росту – росткових речовин. Вони грають роль каталізаторів біохімічних процесів, що проходять у клітині. По своїй хімічній природі і по ролі в обміні речовин вони діляться на три групи:

амінокислоти, які необхідні для будови білків;

• пурини і піримідини, які потрібні для побудови нуклеїнових кислот;

• вітаміни групи В.

Якщо у живильні середовища добавити росткові речовини то ріст і розмноження мікроорганізмів збільшується в сотні раз