Классификация микроорганизмов по способам питания. Сущность автотрофного и гетеротрофного питания. Сапрофиты и паразиты. Привести примеры

Вариант 2

2.Мир микроорганизмов и его разнообразие.

28.Классификация микроорганизмов по способам питания. Сущность автотрофного и гетеротрофного питания. Сапрофиты и паразиты. Привести примеры.

86. Явление антагонизма. Антибиотики и их применение в растениеводстве.

Мир микроорганизмов и его разнообразие.

Микроорганизмы мельчайшие организмы, имеющие различное строение и разнообразные биологические свойства. Изучением строения микроорганизмов, их морфологии и физиологии, жизненных циклов и систематики, наследственности и изменчивости, взаимоотношений микроорганизмов с внешней средой и организмом человека или животного занимается микробиология.

Микроорганизмы, имеющие клеточную организацию, могут относиться к эукариотам или к прокариотам. Первая группа включает Грибы и Простейшие, вторая — Бактерии. К микроорганизмам можно отнести также неклеточные формы жизни — вирусы, вироиды и прионы.

Микроорганизмы широко распространены в природе. Они находятся в почве, воде, воздухе, в организме и на поверхности тела человека и животных, на растениях, различных предметах, в пищевых продуктах. Микроорганизмы играют важную роль в круговороте веществ в природе. С помощью микроорганизмов почвы осуществляются биологический круговорот углерода, азота, фосфора, фиксация молекулярного азота воздуха, благодаря их жизнедеятельности происходят разложение и минерализация животных и растительных остатков, попадающих в почву, процесс ее самоочищения от нечистот и отбросов. Микроорганизмы, обитающие в воде, участвуют в круговороте серы, железа и других элементов, осуществляют разложение органических веществ животного и растительного происхождения, обеспечивают самоочищение воды в водоемах. Микрофлора, заселяющая организм человека и животных, играет важную роль в их жизнедеятельности. Многие микроорганизмы используют для получения биологически активных соединений (в т. ч. антибиотиков, иммуномодуляторов и др.), различных пищевых, например кисломолочных, продуктов. В сельском хозяйстве применяют бактериальные удобрения, с помощью микроорганизмов осуществляют консервирование кормов.

Относительно небольшая часть микроорганизмов является условно-патогенной или патогенной для человека и животных. Некоторые микроорганизмы вызывают поражение с.-х. продуктов, приводят к обеднению почвы азотом, обладают деструктивным действием на объекты окружающей среды, санитарно-технические, производственные и другие сооружения и объекты, вызывают цветение и загрязнение водоемов, накопление ядовитых веществ (сероводорода, нитритов, микробных токсинов).

Микроорганизмы отличаются хорошей приспособляемостью к действию факторов внешней среды. Различные микроорганизмы могут расти при температуре от -6° до +50—75° ( архебактерии — при температуре около 300°, создаваемой под давлением в горячих источниках на дне океана), повышенном уровне ионизирующего излучения, любом значении рН, при 25% концентрации хлорида натрия, в условиях различного содержания кислорода (вплоть до полного его отсутствия)

Классификация микроорганизмов по способам питания. Сущность автотрофного и гетеротрофного питания. Сапрофиты и паразиты. Привести примеры.

В соответствии с принятой сейчас классификацией микроорганизмы по типу питания разделяют на ряд групп в зависимости от источников потребления энергии и углерода. Так, выделяют:

· фототрофы, пользующиеся энергией солнечного света,

· хемотрофы, энергетическим материалом для которых служат разнообразные органические и неорганические вещества.

В зависимости от того, в какой форме микроорганизмы получают из окружающей среды углерод, их подразделяют на две группы:

· автотрофные ("сами себя питающие"), использующие в качестве единственного источника углерода диоксид углерода,

· гетеротрофные ("питающиеся за счет других"), получающие углерод в составе довольно сложных восстановленных органических соединений.

Таким образом, по способу получения энергии и углерода микроорганизмы можно подразделить:

· фотоавтотрофы,

· фотогетеротрофы,

· хемоавтотрофы и

· хемогетеротрофы.

· Внутри группы в зависимости от природы окисляемого субстрата, называемого донором электронов (Н-донором), в свою очередь, выделяют:

· органотрофы, потребляющие энергию при разложении органических веществ, и

· литотрофы (от греч. lithos - камень), получающие энергию за счет окисления неорганических веществ.

Поэтому в зависимости от используемого микроорганизмами источника энергии и донора электронов следует различать:

· фотоорганотрофы,

· фотолитотрофы,

· хемоорганотрофы

· хемолитотрофы.

Таким образом, выделяют восемь возможных типов питания.

Каждой группе микроорганизмов присущ определенный тип питания.

· Фототрофиия источник энергии - солнечный свет.

· Фотолитоавтотрофия - тип питания, характерный для микроорганизмов, использующих энергию света для синтеза веществ клетки из С0₂ и неорганических соединений (Н₂0, Н₂S, S°), т.е. осуществляющих фотосинтез.

К данной группе относят цианобактерий, пурпурных серных бактерий и зеленых серных бактерий.

Цианобактерий (порядок Суаnobасtеriа1еs), как и зеленые растения, восстанавливают С0₂ до органического вещества фотохимическим путем, используя водород воды.

· Фотоорганогетеротрофия - тип питания, характерный для микроорганизмов, которые для получения энергии помимо фотосинтеза могут использовать еще и простые органические соединения.

К этой группе относятся пурпурные несерные бактерии.

Пурпурные серные бактерии (семейство Chromatiaceae) содержат бактериохлорофиллы а и b, обусловливающие способность данных микроорганизмов к фотосинтезу, и различные каротиноидные пигменты.

· Фотоорганогетеротрофия - тип питания, характерный для микроорганизмов, которые для получения энергии помимо фотосинтеза могут использовать еще и простые органические соединения.

К этой группе относятся пурпурные несерные бактерии.

Пурпурные несерные бактерии (семейство Rhjdospirillaceae) содержат бактериохлорофиллы а и b, а также различные каротиноиды. Они не способны окислять сероводород (Н₂S), накапливать серу и выделять ее в окружающую среду.

· При хемотрофии энергетический источник - неорганические и органические соединения.

· Хемолитоавтотрофия - тип питания, характерный для микроорганизмов, получающих энергию при окислении неорганических соединений, таких, как Н₂, NH₄⁺, N0₂^-, Fе²⁺, Н₂S, S°, S0з^{2 - ,} S₂0з^2-, СО и др. Сам процесс окисления называют хемосинтезом. Углерод для построения всех компонентов клеток хемолитоавтотрофы получают из диоксида углерода.

По характеру пищи, используемой в процессе жизнедеятельности, все живые организмы делятся на автотрофных и гетеротрофных. Неорганические составные -- CO₂, H₂O и др. служат основной пищей для автотрофных организмов (большинство растений), которые синтезируют из них путём фотосинтеза или хемосинтеза органические вещества: белки, жиры, углеводы, составляющие пищу гетеротрофных организмов (ряд растений, все Грибы, животные и человек). Помимо белков жиров и углеводов гетеротрофным организмам необходимы витамины, нуклеиновые кислоты и микроэлементы.

Автотрофы-организмы, синтезирующие из неорганических соединений органические вещества. Часть организмов (фотоавтотрофы) использует для этого энергию солнца.

К ним относятся высшие растения (исключение составляют растения-паразиты), водоросли (фотоавтотрофные протисты), фотосинтезирующие бактерии. Они получают энергию в ходе фотосинтеза, осуществляющегося в хлоропластах (эукариоты) или на клеточных мембранах (прокариоты).

В ходе фотосинтеза образуется не только глюкоза, но и аминокислоты, используемые для построения белков. Другие организмы используют для этого энергию, высвобождающуюся в ходе химических реакций. Такие организмы называются хемоавтотрофами.

Автотрофы являются продуцентами в сообществах, именно они составлют первый ярус в пищевой пирамиде (первые звенья пищевых цепей)

Гетеротрофы - организмы, которые не способны синтезировать органические вещества из неорганических. Для синтеза необходимых для своей жизнедеятельности органических веществ им требуются органические вещества, произведённые другими организмами. В процессе пищеварения пищеварительные ферменты расщепляют полимеры органических веществ на мономеры. В сообществах гетеротрофы - это консументы различных порядков и редуценты.

Некоторые организмы (например, хищные растения) сочетают в себе признаки как автотрофов, так и гетеротрофов. Такие организмы называются миксотрофами.

У низших организмов выделяют три типа питания продуктами в основном растительного происхождения, т.е. гетеротрофного питания: симбиотический, паразитический и сапрофитный.

При симбиотическом питании один организм питается отходами другого, не причиняя ему вреда. Например, нитрифицирующие бактерии, живущие на бобовых растениях снабжают их азотом. В кишечнике млекопитающих находятся бактерии, помогающие расщеплять питательные вещества, например кишечная палочка E.coli. Благодаря безвредности данной бактерии для человека она широко используется при создании БСС.

При паразитическом питании организм-паразит разрушает системы жизнедеятельности организма-хозяина.

При сапрофитномпитании организмы выделяют ферменты на мертвый или разлагающийся органический материал.

К ним относятся грибы, ряд бактерий и насекомых. Некоторые сапрофиты выделяют ферменты протеазы, способные разлагать белки, растворять оболочки других клеток, в том числе болезнетворных. Поэтому протеазы широко применяют в качестве объектов биотехнологии в моющих средствах, а также в БСС для обнаружения с помощью ферментативных реакций различных специфичных для них белков-субстратов.