Обмен веществ у микроорганизмов. Химический состав микробной клетки и связь этого вопроса с товароведением.

Катаболизм, или энергетический обмен,— это процесс распада белков, жиров, углеводов в процессе окисления. У микроорганиз­мов различают 2 основные формы катаболизма — дыхание и бро­жение. При дыхании происходит полное разрушение органических веществ с выходом большого количества энергии и образованием бедных энергией конечных продуктов: С0₂ и Н₂0. При брожении осуществляется неполный распад органических веществ с высво­бождением незначительного количества энергии и накоплением богатых энергией конечных продуктов: этилового спирта, молоч­ной, масляной и других кислот. Свободная энергия, высвобождаю­щаяся при катаболизме органических веществ, аккумулируется в форме энергии фосфатных связей АТФ.

Конеч­ные продукты обмена веществ — метаболиты выделяются во внеш­нюю среду и обусловливают рост, развитие и размножение микро­организмов.

Х имический состав микроорганизмов

Клетка микроорганизмов содер­жит минеральные и органические вещества. Минеральные вещества входят в состав органических молекул, а также содержатся в клетке в свободном состоянии.

Вода. Большую часть вегетативной микробной клетки составляет вода (75—85 % от общей массы клетки). Ос­тальные 15—25 % составляют сухие вещества (углерод, водород, азот, кислород).

Содержание воды в цитоплазме зависит от особенностей вида микроорганизма, его возраста, питания и состава среды. Вода играет существенную физиологическую роль в жизни клетки. Она служит растворителем органических и ми­неральных веществ, (является дисперсионной средой для всех колло­идов, источником ионов водорода и кислорода, основной средой для протекания реакций промежуточного обмена.) Вода содержится в клетке в свободной и связанной с клеточными коллоидами форме. Связанная вода более устойчива к испарению и замерзанию.

В состав сухих веществ микробной клетки входят органогены, или органические вещества,— углерод, водород, кислород и азот. Органогены идут на пос­троение сложных органических соединений клетки: белков, углево­дов, липидов.)

Минеральные, или зольные вещества (Фосфор, калий, магний, сера, железо, медь, кобальт). Минеральные вещества необходимы для ферментативных реак­ций, регулирования осмотического давления, кислотности рН, окислительно-восстановительного потенциала и биосинтеза мак­ромолекул.

(Наибольшее количество приходится на фосфор. Он входит в состав нуклеино­вых кислот, фосфолипидов и ряда коферментов, используется для синтеза энергетического производного АТФ и играет существенную роль в клеточном обмене.)

Меньше в клетке содержится калия, ко­торый необходим для гидролиза АТФ и процессов декарбоксилирования.)

(Магний играет важную роль в активировании некоторых ферментов и входит в состав пигментов некоторых микроор­ганизмов.)

Органические вещества микробной клетки Представлены белками, нуклеиновыми кислотами, углеводами, липидами и другими соеди­нениями, эти вещества содержатся в виде биополимеров.

(На долю белков в микробной клетке приходится 15-80 % сухого вещества. У бактерий их 50-80 %, у дрожжей — 40-60, у грибов — 15—40 %.) Белки содержатся в различных клеточных структурах: выступают как катали­заторы химических реакций — ферменты; входят в состав клеточных структур и жгутиков; обеспечивают транспорт питательных веществ в клетку. Белки микробной клетки представлены простыми — про­теинами и сложными — протеидами и включают 20 важнейших аминокислот. Протеины микробных клеток — альбумины и глобу­лины — являются основной частью протеидов, а также носителями ферментативных свойств.

Нуклеиновые кислоты — сложные полимеры, состоящие из ог­ромного количества элементарных единиц — нуклеотидов. В состав каждого нуклеотида входят молекула фосфорной кислоты, рибоза или дезоксирибоза и пуриновое или пиримидиновое азотистое основание.

ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота является материальной основой наследственности, содержит дезоксирибозу и азотистые основания: аденин, гуанин, цитозин, тимин. В ДНК закодирована информация всех генетических свойств микроорганизмов.

РНК — рибонуклеиновая кислота нах-ся в цитоплазме и рибосомах; участвует в биосинтезе белка, со­держит рибозу и основания: аденин, гуанин, цитозин, урацил.

Липиды объединяют ряд ве­ществ: нейтральные жиры, высшие жирные кислоты, воски и фосфолипиды. (Соединения могут находиться в микробных клетках в свободном состоянии, но чаще образуют комплексы с белками.) Липиды являются запасными питательными веществами; обуслов­ливают антигенные свойства и токсичность патогенных бактерий; входят в структуру клеточной стенки, оказывая влияние на ее про­ницаемость; участвуют в энергетическом обмене микроорганиз­мов и определяют кислотоустойчивость микроорганизмов.

Углеводы - Основ­ную их часть составляют полисахариды — крахмал, гликоген, крах- малоподобное вещество гранулеза и продукты их гидролиза. Угле­воды являются резервными веществами и ис­пользуются клеткой как источники энергии и углерода.

Пигменты составляют у некоторых микроорганизмов значительную долю сухого вещес­тва. Они обусловливают окраску микроорга­низмов, а иногда выделяются в окружающую среду.

Фотосинтезирующие бактерии содержат особый пигмент типа хлорофилла растений — бактериохлорофилл (бактериохлорофиллс а, b, с, d). Фототрофы и некоторые дрожжи образуют пигменты ка­ ротиноиды, которые участвуют в ассимиляции углекислого газа. У некоторых дрожжей в значитель­ном количестве образуются желто-розовые и оранжевые каротино­иды, которые являются провитаминами витамина А. Такие дрожжи используют для получения белково-витаминных кормовых продук­тов.

(Живая микробная клетка имеет постоянную и определенную ки­слотность рН цитоплазмы независимо от того, находится она в ки­слой или щелочной среде. Реакция цитоплазмы у микроорганизмов слабощелочная, а электрический заряд у большинства отрицатель­ный.)