Особенности питания бактерий

Типы питания

Для осуществления нормальных процессов жизнедеятельности бактери нуждаются в целом ряде химических веществ: азоте, углеводе, фосфоре, сере, калии и др. элементах.

В зависимости от того, откуда микроорганизмы получают углерод, бактерии делят на:

• аутотрофы, то есть организмы, использующие для образования органических соединений с целью построения тела диокисид углерода и другие неорганические вещества (нитрифицирующие бактерии, серобактерии, железобактерии и др);
• гетеротрофы, организмы, употребляющие готовые органические вещества.

Гетеротрофы, в свою очередь, делят на:

• сапрофиты, организмы, утилизирующие остатки отмерших организмов;
• паразиты, организмы, питающиеся за счет организма хозяина.

В зависимости от вида окисляемого субстрата, являющегося донором водорода или электронов, бактерии делят на группы:

• литотрофные организмы, использующие неорганические соединения в качестве доноров водорода;
• органотрофные организмы, использующие органические соединения в качестве доноров водорода.

В зависимости от источника энергии различают:

• фототрофы, фотосинтезирующие организмы;
• хемотрофы, организмы, использующие химические источники энергии.

Факторы роста

Для роста на питательных средах микроорганизмам необходимы дополнительные компоненты – факторы роста.

К факторам роста относятся следующие соединения:

• аминокислоты участвуют в построении белков;
• пиримидины и пурины образуют нуклеиновые кислоты;
• витамины входят в состав некоторых ферментов и т.д.

По отношению к факторам роста микроорганизмы делят на:

• ауксотрофы. Этим бактериям необходим один фактор роста или несколько.
• прототрофы. Могут самостоятельно синтезировать соединения, необходимые для роста. Способны создавать компоненты из солей аммония и глюкозы.

Механизмы питания

Поступление веществ в бактериальную клетку зависит от ряда факторов:

• $pH$ среды;
• растворимости молекул в воде или липидах;
• концентрации веществ;
• разных факторов, влияющих на проницаемость мембран и т.д.

Условно выделяют четыре механизма поступления веществ в клетку:

• Простая диффузия. Перемещение веществ осуществляется в результате разницы концентраций по разные стороны ЦПМ. Данный вид транспорта происходит без затраты энергии. Органические молекулы, медицинские препараты проходят через липидный слой цитоплазматической мембраны, реже – по каналам в ЦПМ, заполненным водой.

• Облегченная диффузия. Перемещение веществ осуществляется в результате разницы концентраций по разные стороны ЦПМ. Процесс возможен при наличии специфических молекул-переносчиков, находящихся в ЦПМ. Каждый переносчик может транспортировать через мембрану определенное вещество.

  Например, белками-переносчиками выступают пермеазы, местом синтеза которых является цитоплазматическая мембрана.

• Активный транспорт. Осуществляется при помощи пермеаз, протекает в направлении от веществ с меньшей концентрацией в сторону веществ с большей концентрацией. Процесс происходит с затратой АТФ, которая образуется в ходе окислительно-восстановительных процессов в клетке.

• Перенос групп (транслокация). Процесс сходен с активным транспортом. Отличительной чертой является то, что в ходе переноса молекула видоизменяется, к примеру, фосфорилируется. Из клетки выход веществ происходит в результате диффузии, при участии транспортных систем.

Ферменты бактерий

Ферменты, катализирующие метаболизм, происходящий внутри клетки, называют эндоферментами. В окружающую среду бактериальная клетка выделяет экзоферменты, которые расщепляют макромолекулы питательных сред до простых веществ, способных усваиваться клеткой. Некоторые экзоферменты способны инактивировать антибиотики, то есть выполняют защитную функцию (пенициллиназа).

• Конститутивные ферменты. Синтезируются клеткой постоянно, не завися от присутствия в питательной среде субстратов.
• Индуцибельные ферменты (адаптивные). Способны синтезироваться клеткой только при присутствии в среде субстрата этого фермента.

Ферменты агрессии разрушают клетки и ткани, способствуя широкому распространению бактерий и их токсинов. Например, коллагеназа, гиалуронидаза, дезоксирибонуклеаза, лецитовителлаза, нейраминидаза и др.

Все ферменты бактерий можно разделить на следующие классы:

• окислительно-восстановительные ферменты – оксидоредуктазы (оксидазы, дегидрогеназы);
• трансферазы, осуществляющие перенос радикалов и атомов;
• гидролазы, участвующие в процессах гидролиза (фосфатазы, эстеразы, глюкозидазы);
• лиазы, отщепляющие группы веществ от субстратов негидролитическим путем (карбоксилазы);
• изомеразы, способные превращать органические вещества в изомеры (фосфогексоизомераза);
• синтетазы, или лигазы, катализирующие синтез сложных веществ из простых (глютаминсинтетаза, аспарагинсинтетаза).