Физиология микроорганизмов Питание

1. Элементарный состав клеток. Макро- и микроэлементы.

2. Внеклеточное питание, механизмы поступления питательных веществ в клетку.

3. Типы питания: автотрофия и гетеротрофия.

4. Хемоорганогетеротрофы и их роль в пищевой промышленности.

5. Характеристика питательных сред для микроорганизмов, факторы роста.

I. Элементарный состав клеток. Макро- и микроэлементы.

Микробная клетка по своему химическому составу подобна растительным и животным. Отличие от неживой природы состоит в соотношении элементов: основная составляющая клетки – вода, содержание которой составляет 70 – 85%, а остальных веществ – 15 – 20%. Вода может быть в двух состояниях: свободная и связанная. Это универсальный растворитель.

Свободная вода обеспечивает гидролиз органических соединений, участвует в термо- и осморегуляции, в процессе питания, т.е. обеспечивает поступление питательных веществ в клетку, выводе продуктов обмена веществ. Содержание свободной воды непостоянно, зависит от физиологического состояния микроорганизма, от условий выращивания.

Связанная вода входит в химический состав клеточных структур; высвобождается только при разрушении клеток. Содержание связанной воды относительно постоянно,

Сухие вещества

По количественному вкладу в построение клетки все элементы в живых организмах делят на три группы:

1. макроэлементы;

2. микроэлементы;

3. ультромикроэлементы.

К макроэлементам относятся:

• органогены (90 – 98% сухих веществ): углерод – 50%, водород – 8%, кислород – 20%, азот – 14%;

• зольные (3 – 10% сухих веществ): Mg, K, Na, Ca, P, Fe, S – содержание каждого составляет от 0,01 до 2%.

Микроэлементы. Их концентрация составляет 10ˉ³ - , к ним относятся: J, Br, B, Zn, Cu и др. Как правило в питательную среду для выращивания микроорганизмов их не добавляют, они содержатся в виде следов.

Ультромикроэлементы. Их содержание меньше, чем : Be, Au и др.

Жизнедеятельность всех живых систем проявляется во взаимодейст-вии молекул всех химических веществ (молекулярный уровень организации живой материи).

Неорганические вещества

Вода, минеральные соли (могут быть в диссоциированном состоянии). Они влияют на постоянство внутренней среды клетки, обеспечивают буферность, активируют ферменты, участвуют в регулировании осмотического давления. В связанном с органическими веществами состоянии они обеспечивают ряд функций, например, Fe входит в состав гемоглобина, Co - в состав витамина В2, J – в гормон щитовидной железы – тироксина, Na и K обеспечивают электрический заряд на мембранах нервных волокон.

Органические вещества

Большинство органических соединений – полимеры. Они состоят из повторяющихся частиц – мономеров. Регулярные полимеры состоят из одинаковых мономеров, например, углеводы; нерегулярные состоят из разных мономеров, например, белки.

Основная функция углеводов – энергетическая. (1 грамм глюкозы дает 17,1 кДж). Углеводы входят в состав ДНК и РНК, оболочек клеток, оболочек органелл, служат запасным питательным веществом.

Белки входят в состав рибосом, клеточных мембран, хромосом и мембран органеллы.

Нуклеиновые кислоты содержатся в ДНК и РНК. ДНК содержатся в ядре в хромосомах, в митохондриях, у прокариот – нуклеоиде. ДНК – это материальный носитель наследственной информации. РНК находятся в ядрышке, в рибосомах, в цитоплазме, в митохондриях, в хлоропластах.

Липиды – это органические соединения с различной структурой, но общими свойствами. Обеспечивают 25 – 30% всей энергии, необходимой организму (при полном распаде 1 грамма жира образуется 38,9 кДж). Входят в состав цитоплазматических мембран, цитоплазмы, гликолипиды у животных входят в состав клеток мозга и нервных волокон. Жиры поставщики эндогенной воды.