ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Обмен веществ и энергии из "Микробиология очистки воды" Крупные молекулы веществ, нерастворимых в воде (целлюлоза, крахмал, белки), превращаются вне клетки под влиянием гидролитических ферментов в низкомолекулярные соединения, хорошо растворимые в воде. Например, целлюлоза и крахмал превращаются в глюкозу, белки — в аминокислоты, пластмассы и смолы — в их мономерные компоненты, иначе говоря, полимеры, природные и синтетические, превращаются в мономеры. [c.85] Водорастворимые питательные вещества адсорбируются на клеточных оболочках микробов, а затем диффундируют в клетку микроорганизма. Диффузия, или проникновение веществ через клеточную оболочку, возможна в связи с мозаичным строением микробной плазменной оболочки — мембраны. Внешний слой плазмы — цитоплазматическая мембрана — трехслойна толщина ее 6—8,5 нм. Структурные субъединицы мембраны представляют собой сочетание липоидных и протеиновых молекул — липо-идно-протеиновую мозаику. Часть субъединиц является белковолипидными комплексами, другая часть — ферменты. Липоидные ячейки пропускают жирорастворимые вещества (глицерин, жирные кислоты), а протеиновые ячейки—воду и водорастворимые вещества (углеводы, сахара и водные растворы аминокислот и минеральных солей). До 757о всех липидов бактерий сосредоточено в мембранах. Ферменты мембраны или плазмалеммы участвуют в глубокой деструкции сложных органических веществ, поступающих в клетку, либо в трансформации некоторых органических соединений, без чего их потребление или энергетическое использование невозможно. [c.85] Большую роль при поступлении питательных веществ внутрь клетки играют, по современным представлениям, ферменты пер-меазы или транслоказы. В настоящее время считают, что передвижение веществ из внешней среды в бактериальную клетку обеспечивается, по крайней мере, четырьмя группами механизмов пассивной и активной диффузиями, стереоспецифически-ми пассивной и активной диффузиями. Из них только пассивная диффузия не требует затраты энергии, так как диффундирующее вещество в этом случае, последовательно растворяясь в веществе клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, переходит внутрь клетки, причем устанавливается равенство внутренней и внешней концентраций. Остальные три механизма требуют затраты энергии, причем стереоспецифические пассивная и активная диффузии происходят при участии специфических белков — переносчиков пермеаз. Сейчас сравнительно хорошо изучены пермеазы, осуществляющие транспорт внутрь клетки углеводов, аминокислот и некоторых ионов. [c.85] Установлена связь между химическим строением различных веществ и их способностью проникать в микробную клетку. [c.85] Удельный вес бактерий в среднем равен 1,055. Плазма бактериальной клетки обладает известной вязкостью, которая в 800 раз превышает вязкость воды, что соответствует примерно вязкости глицерина. Иногда вязкость у старых клеток может в 8000 раз превышать вязкость воды. Это соответствует вязкости густого сахарного сиропа. У юных бактериальных клеток вязкость низкая, с возрастом она повышается. То же наблюдается по направлению от центра клетки к периферии Основная масса цитоплазмы — это жидкий золь. Периферическая часть клетки пребывает в состоянии геля. [c.86] Полупроницаемость клеточной стенки и цитоплазматической мембраны обусловливают осмотические свойства клеток микроорганизмов. Все микроорганизмы обладают внутриклеточным осмотическим давлением. При внесении бактерий, дрожжей и актиномицетов в концентрированные растворы солей или сахаров у них наблюдается явление плазмолиза. При этом внешнее осмотическое давление намного превышает внутреннее. Плазмолиз у грамотрицательных бактерий воспроизводится легче, чем у грамположительных, которые не плазмолизируются или с трудом плазмолизируются. Внутреннее осмотическое давление бактерий равно 3—6 атм, оно вдвое ниже, чем в клетках животных. Это связано с большей проницаемостью оболочки бактерий по сравнению с оболочками клеток высших животных. [c.86] Для чистой воды pH 7,07. Чем выше кислотность, тем ниже числовое значение pH, чем выше щелочность, тем больше числовое значение pH. Нижний предел pH — О, верхний — 14,0. Среды, используемые для культивирования бактерий, должны иметь pH 7,2—7,4 для дрожжей — 6,0—6,5 для микроскопических грибов — 5,0—6,0. Изменение концентрации водородных ионов резко сказывается на развитии всех физиологических функций микроорганизмов. С изменением pH меняется проницаемость клеточной оболочки, а следовательно, и условия питания. Ускоряется или тормозится деятельность микробных ферментов. [c.87] У бактериальных клеток имеется электрический заряд, который всегда имеет отрицательный знак. Если в сосуд с бактериями, находящимися во взвешенном состоянии в нейтральной водной среде, погрузить два электрода и пропустить ток, то бактерии передвигаются к аноду. Это явление называется электрофорезом и свидетельствует о наличии у бактерий отрицательного электрокинетического потенциала. Отрицательный заряд бактерий обусловлен большим количеством кислых фосфолипидов и небольшого количества основных белков в мембранах бактериальной клетки. У разных бактерий потенциал неодинаков, он зависит от электрохимических свойств веществ, входящих в поверхностный слой бактериальной клетки. Ионогенный распад поверхностно расположенных веществ увеличивает электрический потенциал, что, например, происходит под влиянием антибиотиков либо лизоцима. Величина электрокинетического потенциала зависит от характера среды, окружающей клетку (концентрация электролитов и pH). Поэтому для электрохимической характеристики поверхности бактерий более типична изоэлектрическая точка, чем электрокинетический потенциал. [c.87] Потребности микроорганизмов в питательных веществах весьма разнообразны. Микробы, как и другие живые организмы, нуждаются в различных химических элементах.. Микроорганизмам необходимы органогены С, Н, О, Ы, зольные элементы 5, Р, К, N3, М , Са и микроэлементы Мп, 2п, Си, Сс1, Со, С1, В, 5 . [c.88] Гетеротрофные микроорганизмы ассимилируют углерод только из готовых органических соединений, но так как органических соединений в природе бесчисленное множество, то среди гетеротрофов есть виды и даже иногда штаммы или группы бактерий, усваивающие углерод из определенных классов веществ. [c.88] Полимерная молекула белка непригодна для питания бактерий. Ферменты протеазы расщепляют пептидную связь белков. Полученные в результате этого органические кислоты и аминокислоты служат питательными веществами для микроорганизмов. [c.89] У пурпурных бактерий бактериохлорофилл маскируется красно-коричневыми пигментами типа каротиноидов и фикобилинов. Все три группы фотосинтезирующих бактерий характеризуются различной степенью автотрофности — от облигатной (зеленые серобактерии) до факультативной (пурпурные неверные бактерии). Пурпурные серобактерии являются промежуточной группой. [c.90] Хемосинтез осуществляется бесцветными бактериями. Процесс хемосинтеза был открыт в 1888 г. знаменитым микробиологом С. Н. Виноградским у нитрифицирующих бактерий. Нитрифицирующая бактерия Nitrosomonas окисляет NH3 в азотистую кислоту. [c.90] На окисление одного моля аммиака должно было бы затрачиваться два атома кислорода, но расчеты показывают, что в действительности затрачивается 2,89 атома кислорода. Для полного же окисления NH3 до азотистой кислоты и воды нужны были бы три атома кислорода. Однако, поскольку на этот окислительный процесс затрачивается меньше чем три атома кислорода, предполагают, что параллельное восстановление СО2 осуществляется водородом аммиака это и указывает на сопряженность указанных процессов. Механизм передачи химической энергии окисления на восстановление СО2 до сих пор изучен недостаточно. [c.90] Источниками азота для микроорганизмов могут служить различные вещества. Наряду со строго паратрофным питанием за счет живых белков (паразитизм) существуют микроорганизмы, усваивающие пептоны, аминокислоты, азот нитро- и аминогрупп неорганических солей и молекулярный азот атмосферы. Приведенные в этой книге литературные данные и собственные наблюдения позволяют считать, что среди бактерий, актиномицетов и грибов есть много видов, способных усваивать азот синтетических соединений капролактама, нитроанилина, нитробензола, пикриновой кислоты и цианистых соединений. [c.91] По отношению к азоту все бактерии разделяются на две группы 1) аминоавтотрофные, синтезирующие белковые вещества за счет неорганических источников азота, и 2) аминогетеротрофные, способные синтезировать ряд аминокислот из простейших источников, но не способные построить одну или несколько аминокислот и требующие их в готовом виде. Есть среди них такие, которые могут расти только на белках (патогенные бактерии) или на пептонах (молочнокислые бактерии). [c.91] Вернуться к основной статье