Класифікація мікроорганізмів за типом харчування

1. Класифікація мікроорганізмів за типом харчування.

Розрізняють вуглецеве та азотне харчування.

I. Потипу вуглецевого харчуваннямікроорганізми прийнято ділити нааутотрофи та гетеротрофи.Аутотрофи (прототрофи)- мікроорганізми, здатні сприймати вуглець з вуглекислоти повітря. До них відносяться нітрифікуючі бактерії, залізобактерії, серобактерії. Аутотрофи здатні використовувати сприйняту вуглекислоту для синтезу складних органічних сполук. Таким чином, аутотрофи мають здатність синтезувати складні органічні сполуки з неорганічних. Оскільки такі мікроби не потребують готових органічних сполук, серед них немає хвороботворних. Однак серед аутотрофів зустрічаються мікроорганізми, що мають здатність засвоювати вуглець з вуглекислоти повітря та з органічних сполук. Такі мікроорганізми, що мають змішаний тип харчування, визначені як міксотрофи.Гетеротрофина противагу аутотрофам використовують вуглець з будь-яких готових органічних сполук (найчастіше це вуглець спиртів, цукрів, органічних кислот, багатоатомних спиртів). До гетеротрофів належать збудники різноманітних бродіння, гнильні мікроби та мікроорганізми – збудники різних захворювань. Однак розподіл мікроорганізмів на аутотрофи і гетеротрофи досить умовно, так як при зміні умов середовища обмін речовин у мікроорганізмів може змінюватися. ) іпаратрофи- паразитичні мікроорганізми, що живуть на поверхні або всередині організму господаря і харчуються за його рахунок.

ІІ. За способомзасвоєння азотистих речовин мікроорганізми поділяють на чотири групи:

Протеолітичні, здатні розщеплювати нативні білки, пептиди, амінокислоти.
Дезамінуючі, здатні відщеплювати аміногрупи тільки у вільних амінокислот.
Нітритно-нітратні, що засвоюють окислені форми азоту.
Азотфіксуючі, що мають властивість засвоювати атмосферний азот.

Потреба мікроорганізмів у зольних елементах невелика. Усі вивчені бактерії потребують вітамінів або ростових речовин, які відіграють роль каталізаторів біохімічних процесів мікробної клітини. Вони ж є структурними одиницями при утворенні деяких ферментів. До вітамінів, необхідним мікробної клітини належать: біотин, вітаміни групи В, вітамін К та низка інших. Надлишок вітамінів затримує зростання бактерій. Крім вітамінів до факторів росту бактерій відносять пуринові та піримідинові основи (аденін, гуанін, цитозин, тимін, урацил, ксантин та гіпоксантин). Деякі мікроорганізми в якості ростових факторів використовують амінокислоти, що синтезуються мікробною клітиною або знаходяться в середовищі. Деякі мікроорганізми мають здатність синтезувати ростові фактори у відносно великих кількостях, забезпечуючи не лише свої потреби, але й інтенсивно виділяючи синтезовані речовини в навколишнє середовище. Наприклад, пропіоновокислі бактерії здатні синтезувати вітамін В12, що активно використовується в промисловості.

Фототрофні мікроорганізми - це мікроорганізми, здатні використовувати вяк джерело енергії світло. Наприклад, синьо-зелені водорості, пурпурові серобактерії. Ці мікроорганізми містять пігменти, за своїм складом близькі до хлорофілу рослин.
Хемотрофні мікроорганізми одержують енергію в результаті окисно-відновних реакцій за участю поживних субстратів.

Способи надходження поживних речовин у клітину

Надходження речовин у клітину та виділення продуктів обміну в навколишнє середовище відбувається у мікроорганізмів через всю поверхню тіла. У мікроорганізмів дуже велика в порівнянні з об'ємом поверхня клітини, що всмоктує їжу, що обумовлює дуже активний обмін речовин. Надходження поживних речовин у клітину складний процес.

Речовини живильного середовища можуть надходити в клітину тільки в розчиненому стані. Нерозчинні складні органічні сполуки повинні бути розщеплені на більш прості поза клітиною, що відбувається за допомогою екзоферментів мікроорганізмів.

Найбільш відомі два шляхи проникнення речовин у клітину: осмос та адсорбція (специфічне перенесення). Активна роль цих процесах належить цитоплазматичної мембрані.

Омосо являє собою дифузію речовин в розчинах через напівпроникну перетинку (мембрану). Як відомо, через такі мембрани можуть дифундувати речовини, що перебувають у стані дійсних розчинів. Виникає осмос під впливом різниці осмотичних тисків у розчинах з обох боків напівпроникної мембрани.

Оболонка клітини проникна і затримує лише макромолекули. Цитоплазматична мембрана клітини має напівпроникність; вона є осмотичним бар'єром, регулюючи надходження у клітину та вихід із неї розчинених речовин.

При осмотичному проникненні поживних речовинклітину рушійною силою служить різниця осмотичних тисків між середовищем та клітиною. Таке пасивне перенесення речовин не вимагає витрати енергії і протікає до вирівнювання концентрації із зовнішнім розчином.

Якщо мікроорганізм потрапляє до субстрату, осмотичний тиск якого вищий, ніж у клітині, то цитоплазма віддає воду у зовнішнє середовище. Поживні речовини в клітину не надходять, вміст клітини зменшується обсягом, і протопласт відстає від клітинної оболонки. Це називається плазмолізом клітини.

При надмірно низькому осмотичному тиску зовнішнього середовища може настати плазмоптис клітини - явище, зворотне плазмолісу, коли внаслідок високої різниці осмотичних тисків цитоплазма швидко переповнюється водою. Це може призвести до розриву клітинної оболонки, що спостерігається, наприклад, при поміщенні бактерій у дистильовану воду.

Другий шлях надходження речовин у клітину – активний – шляхом перенесення їх особливими, локалізованими у цитоплазматичній мембрані речовинами ферментної природи. Ці переносники, звані пермеазами, мають субстратну специфічність. Кожен транспортує лише певну речовину, що має подібну до білка-переносника стереохімічну структуру молекули. На зовнішній стороні цитоплазматичної мембрани переносник адсорбує речовину - вступає з нею в тимчасовий зв'язок і дифундує комплексно через мембрану, віддаючи на внутрішній стороні її речовину, що транспортується в цитоплазму. Речовина може надходити і тоді, коли концентрація його в клітині більша, ніж у середовищі. За такого перенесення речовин витрачається енергія. При цьому транспортується речовина може зазнати зміни, наприклад з нерозчинного в мембрані переходить в розчинний стан.

Цитоплазматична мембрана, таким чином,є не тільки осмотичним бар'єром, але й має вибіркову проникність.

2. Мікробіологічні процеси, що протікають при квашенні. Квашення, соління та сечування відносять до біохімічних методів консервування. Він заснований на утворенні природного консерванту – молочної кислоти, яка накопичується внаслідок молочнокислого бродіння. Сутність молочнокислого бродіння полягає у перетворенні Сахаров на молочну кислоту під впливом молочнокислих бактерій. Молочна кислота надає продукту специфічного смаку і запаху, пригнічує розвиток сторонньої мікрофлори.

Молочнокисле бродіння може відбуватися двома шляхами:

♦ гомоферментативним – коли переважно утворюється молочна кислота;

♦ гетероферментативним – крім молочної кислоти утворюються й інші побічні продукти: вуглекислий газ, лимонна та піровиноградна кислоти та ін.

Найкраща температура для квашення – кімнатна, для зимового зберігання – від 5 °C тепла до нуля. Квашена капуста вважається готовою до вживання, коли закінчиться молочнокисле бродіння. До кінця бродіння вона набуває світлого, бурштиново – жовтого кольору, має приємний запах і кислуватий смак. Гіркий смак свідчить про ненормальний хід бродіння або неякісну підготовку капусти до квашення (погана зачистка, залишене зелене листя).

Характеристика мікроорганізмів - збудників псування.

1. До складу мікроорганізмів входять вода, білки, нуклеїнові кислоти, вуглеводи, ліпіди, мінеральні речовини. Вода - основний компонент бактеріальної клітини, що становить близько 80% її маси. Вона знаходиться у вільному або пов'язаному стані із структурними елементами клітини. У суперечках кількість води зменшується до 18.20%. Вода є розчинником длябагатьох речовин, а також виконує механічну роль у забезпеченні тургору. При плазмолізі. втрати клітиною води в гіпертонічному розчині. відбувається відшарування протоплазми від клітинної оболонки. Видалення води з клітини, висушування зупиняють процеси метаболізму. Більшість мікроорганізмів добре переносять висушування. За нестачі води мікроорганізми не розмножуються. Висушування у вакуумі із замороженого стану (ліофілізація) припиняє розмноження та сприяє тривалому збереженню мікробних особин.

Білки (40.80 % сухої маси) визначають найважливіші біологічні властивості бактерій і складаються зазвичай із поєднань 20 амінокислот. До складу бактерій входить діамінопімелінова кислота (ДАП), відсутня в клітинах людини і тварин. Бактерії містять понад 2000 різних білків, що перебувають у структурних компонентах та беруть участь у процесах метаболізму. Більшість білків має ферментативної активністю. Білки бактеріальної клітини зумовлюють антигенність та імуногенність, вірулентність, видову приналежність бактерій.

Нуклеїнові кислоти бактерій виконують функції, аналогічні нуклеїновим кислотам еукаріотичних клітин: молекула ДНК у вигляді хромосоми відповідає за спадковість, рибонуклеїнові кислоти (інформаційна, або матрична, транспортна та рибосомна) беруть участь у біосинтезі білка.

Бактерії можна характеризувати (таксономічно) за вмістом суми гуаніну та цитозину (ГЦ) у молярних відсотках (М%) від загальної кількості основ ДНК. Точнішою характеристикою мікроорганізмів є гібридизація їх ДНК. Основа методу гібридизації ДНК. здатність денатурованої (однонитчастої) ДНК ренатуруватися, тобто. з'єднуватися з комплементарною ниткою ДНК та утворювати дволанцюгову молекулу ДНК.

Вуглеводи бактерій представлені простими речовинами (моно-і дисахариди) та комплексними сполуками. Полісахариди часто входять до складу капсул. Деякі внутрішньоклітинні полісахариди (крохмаль, глікоген та ін.) є запасними поживними речовинами.

Лип іди в основному входять до складу цитоплазматичної мембрани та її похідних, а також клітинної стінки бактерій, наприклад, зовнішньої мембрани, де, крім біомолекулярного шару ліпідів, є ЛПС. Ліпіди можуть виконувати у цитоплазмі роль запасних поживних речовин. Ліпіди бактерій представлені фосфоліпідами, жирними кислотами та глі-церидами. Найбільше ліпідів (до 40%) містять мікобактерії туберкульозу.

Мінеральні речовини бактерій виявляють у золі після спалювання клітин. У великій кількості виявляються фосфор, калій, натрій, сірка, залізо, кальцій, магній, а також мікроелементи (цинк, мідь, кобальт, барій, марганець та ін.). , активують ферменти, входять до складу ферментів, вітамінів та структурних компонентів мікробної клітини. 2. Мікрофлора зерна У 1 гр зерна містяться мільйони мікроорганізмів. Якісний склад мікрофлори: 90% складають бактерії, 5-7% суперечки цвілевих грибів та невелику кількість дріжджів. Серед бактерій переважає гербікола, вважається, що велика кількість клітин гербіколи є високим показником якості зерна. Зустрічаються також мікрококи, молочнокислі бактерії та спорові анаеробні палички. Переважає польова пліснява, мало пенетилів та аспергіловю У міру зберігання зерна, польова пліснява відмирає, а домінуючими стають пенетили та аспергили, які називають пліснявами зберігання. Життєдіяльність мікрофлори залежить від температури навколишнього середовищасередовища. Більшість бактерій та грибів мезофіли, оптимальна температура розвитку яких 20-30 градусів. Вплив температур на розвиток мікроор