Фізіологія мікроорганізмів вивчає особливості розвитку, харчування, енергетичного обміну та інших процесів життєдіяльності мікробів в різних умовах середовища.
харчування мікроорганізмів
Харчування мікробів здійснюється шляхом дифузії через оболонку і мембрану розчинених у воді поживних речовин. Нерозчинні складні органічні сполуки попередньо розщеплюються поза клітиною за допомогою ферментів, що виділяються мікробами в субстрат.
За способом живлення мікроорганізми поділяють на аутотрофний і гетеротрофні.
Аутотрофи здатні синтезувати з неорганічних речовин (в основному вуглекислого газу, неорганічного азоту і води) органічні сполуки. Як джерело енергії для синтезу ці мікроби використовують світлову енергію (фотосинтез) або енергію окислювальних реакцій (хемосинтез).
Гетеротрофи використовують для харчування в основному готові органічні сполуки. Мікроби, що харчуються органічними речовинами відмерлих тварин або рослинних організмів, називають сапрофіти. До них відносяться бактерії гниття, гриби і дріжджі. Паратрофние мікроорганізми, або паразити, живуть за рахунок поживних речовин живих клітин організму господаря. До паратрофії відноситься більшість хвороботворних мікробів.
Обмін речовин і склад мікроорганізмів
Всі реакції обміну речовин в мікробної клітині відбуваються за допомогою біологічних каталізаторів - ферментів. Більшість ферментів складаються з білкової частини і простетической небелковой групи. У простетичної групу можуть входити такі метали, як залізо, мідь, кобальт, цинк, а також вітаміни або їх похідні. Деякі ферменти складаються тільки з простих білків. Ферменти специфічні і діють тільки на одне певну речовину. Тому в кожному микроорганизме знаходиться цілий комплекс ферментів, причому деякі ферменти здатні виділятися назовні, де беруть участь у підготовці до засвоєння складних органічних сполук. Ферменти мікроорганізмів використовуються в харчовій і інших видах промисловості.
Вода. Мікробна клітина на 75-85% складається з води. Велика частина води знаходиться в цитоплазмі клітини у вільному стані. У воді протікають все біохімічні процеси обміну речовин, вода є також розчинником цих речовин, так як поживні речовини надходять в клітину тільки у вигляді розчину, а продукти обміну видаляються з клітки теж з водою. Частина води в клітці знаходиться в зв'язаному стані і входить до складу деяких клітинних структур. У суперечках бактерій і грибів кількість вільної води знижено до 50% і менше. При значній втраті зв'язаної води мікробна клітина гине.
Органічні речовини мікробної клітини представлені білками (6-14%), жирами (1-4%), вуглеводами, нуклеїновими кислотами.
Білки - основний пластичний матеріал будь-який живий клітини, і мікробної в тому числі. Білки складають основу цитоплазми, входять до складу оболонки клітини і деякі клітинні структури. Вони виконують дуже важливу каталітичну функцію, так як входять до складу ферментів, які каталізують реакції обміну в мікробної клітці.
У клітці мікробів містяться дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і рибонуклеїнова кислота (РНК). ДНК знаходиться в основному в ядрі клітини або нуклеотидах, РНК - в цитоплазмі і рибосомах, де бере участь в синтезі білка.
Вуглеводи входять до складу оболонок, капсул і цитоплазми. Вони представлені в основному складними вуглеводами - полісахариди (крохмаль, декстрин, глікоген, клітковина), можуть бути в з'єднанні з білками або ліпідами. Вуглеводи можуть відкладатися в цитоплазмі у вигляді зерен глікогену, як запасного енергетичного матеріалу.
Мінеральні речовини (фосфор, натрій, магній, хлор, сірка та ін.) Входять до складу білків і ферментів мікробної клітини, вони необхідні для обміну речовин і підтримки нормального внутрішньоклітинного осмотичного тиску.
Вітаміни необхідні для нормальної життєдіяльності мікроорганізмів. Вони беруть участь в процесах обміну речовин, так як входять до складу багатьох ферментів. Вітаміни, як правило, повинні надходити з їжею, проте деякі мікроби мають здатність синтезувати вітаміни, наприклад В2 або В12.
дихання мікроорганізмів
Процеси біосинтезу речовин мікробної клітини протікають з витратою енергії. Більшість мікробів використовують енергію хімічних реакцій за участю кисню повітря. Цей процес окислення поживних речовин з виділенням енергії називається диханням. Енергія вивільняється при окисленні неорганічних (аутотрофи) або органічних (гетеротрофи) речовин.
Аеробні мікроорганізми (аероби) використовують енергію, що виділяється при окисленні органічних речовин киснем повітря з утворенням неорганічних речовин, вуглекислого газу і води. До аеробів відносяться багато бактерій, гриби і деякі дріжджі. Як джерело енергії вони найчастіше за все використовують вуглеводи.
Анаеробні мікроорганізми (анаероби) не використовують для дихання кисень, вони живуть і розмножуються при відсутності кисню, отримуючи енергію в результаті процесів бродіння. Анаеробами є бактерії з роду клостридій (ботулінового паличка і паличка перфрингенс), маслянокислі бактерії і ін.
В анаеробних умовах проходять спиртове, молочнокисле і маслянокислое бродіння, при цьому процес перетворення глюкози в спирт, молочну або масляну кислоту відбуваються з виділенням енергії. Близько 50% виділеної енергії розсіюється у вигляді тепла, а інша частина акумулюється в АТФ (аденозинтрифосфорная кислота).
Деякі мікроорганізми здатні жити як в присутності кисню, гак і без нього. Залежно від умов середовища вони можуть переходити з анаеробних процесів отримання енергії на аеробні, і навпаки. Такі мікроорганізми називаються факультативними анаеробами.
