Дихання (або біологічне окислення) мікроорганізмів являє собою сукупність біохімічних процесів, в результаті яких звільняється енергія, необхідна для життєдіяльності мікробних клітин.
Всі фізіологічні процеси, такі як рух, зростання і розмноження, утворення спор і капсул, вироблення токсинів, можуть здійснюватися при постійному припливі енергії. Мікроорганізми добувають енергію за рахунок окислення різних хімічних сполук: вуглеводів (частіше глюкози), спиртів, органічних кислот, жирів і т. Д. Сутність окислення полягає в тому, що речовини, що окислюють віддає електрони, а відновлюване отримує їх.
За типом дихання все мікроорганізми поділяються на облігатні (строгі) аероби, облігатні анаероби і факультативні (необов'язкові) анаероби.
Облігатні аероби (мікобактерії туберкульозу та ін.) Живуть і розвиваються при вільному доступі кисню, т. Е. Реакції окислення здійснюються у них за участю молекулярного кисню з вивільненням великої кількості енергії. Прикладом може служити окислення глюкози в аеробних умовах:
82,6 кД (688,5 ккал)
Існують і мікроаерофіли, які потребують малих кількостях кисню (деякі лептоспіри, бруцели). Облігатні анаероби (клостридії правця, ботулізму і ін.) Здатні жити і розмножуватися тільки в відсутність вільного кисню повітря. Дихання у анаеробів відбувається шляхом ферментації субстрату з Освітою невеликої кількості енергії.
Так, при анаеробному розкладанні 1 моль глюкози енергії виділяється значно менше, ніж при аеробному диханні:
С6Н, 2О6
2С2Н5ОН + 2СО2 + 130,6 кД (31,2 ккал)
Наявність вільного кисню для облігатних анаеробів є згубним. Це пов'язано з тим, що в присутності кисню кінцевим продуктом окислення органічних сполук виявляється перекис водню. А оскільки анаероби не володіють здатністю продукувати фермент каталазу, що розщеплює перекис водню, то вона накопичується і токсично діє на бактерії.
Факультативні анаероби можуть розмножуватися як при наявності молекулярного кисню, так і при відсутності його. До них відносять більшість патогенних і сапрофітних бактерій. Процеси розкладання органічних речовин в безкисневих умовах, що супроводжуються виділенням енергії, називають також бродінням. Залежно від участі певних мікроорганізмів і кінцевих продуктів розщеплення вуглеводів розрізняють кілька типів бродіння: спиртове, здійснюване дріжджами; молочнокисле, яке викликається молочнокислими бактеріями; олійно-кисле, обумовлене олійно-кислими бактеріями і ін.
Виділення тепла при диханні мікроорганізмів можна спостерігати при вирощуванні культур в судинах, захищених від втрати тепла, - температура живильного середовища буде поступово підвищуватися. З виділенням надлишкового тепла при диханні деяких мікроорганізмів пов'язані процеси самозаймання торфу, гною, вологого сіна і бавовни. Біохімічні механізми дихання більш детально викладені в підручниках біологічної хімії.