Химический состав микроорганизмов

ГЛАВА4. ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Как все живые существа, микроорганизмы осуществляют процес­сы питания, дыхания, роста и размножения. В то же время для мик­роорганизмов характерны некоторые особенности, отличающие их от высших организмов. Будучи одноклеточными, микроорганизмы самос­тоятельно осуществляют все жизненные процессы, и регуляция этих про­цессов заложена в каждой клетке.

Химический состав микроорганизмов

Значительную часть клетки составляет вода - от 70 до 85% от об­щей массы. Вода служит средой, в которой протекают разнообразные химические процессы микробной клетки. В ней растворяются кристал­лоиды, диссоциируют электролиты, формируются коллоиды. Кроме того, сама вода как химический компонент, непосредственно участву­ет в реакциях гидролиза белков, углеводов и липоидов. Количество воды в клетке постоянно, и это постоянство регулируется цитоплазматической мембраной.

Сухой остаток микробной клетки составляет от 15% до 30%. Из них половина приходится на белки. Это простые белки - протеины и сложные белки - протеиды. Аминокислотный состав белков характе­рен для различных видов микроорганизмов. Белки входят в состав ферментов. Белками являются экзотоксины, с которыми связана патогенность целого ряда микробов; белками являются многие антигены, с ними связана специфичность микробов.

Нуклеиновые кислоты являются важнейшими компонентами микробов. В ДНК зашифрована вся наследственная информация клет­ки, а РНК участвует в процессах считывания информации, передачи се на рибосомы и синтеза в них белка - соответственно: матричная РНК (мРНК), рибосомальная РНК (рРНК) и транспортная РНК (тРНК).

Установлено, что состав нуклеотидов ДНК, а именно соотноше­ния гуанин + цитозин/аденин + тимин является стабильным признаком. Поэтому его можно использовать для определения таксономического положения бактерий. Например, у стафилококков процентное содер­жание Г+Ц-28%-39%, а у сходных с ними микрококков Г+Ц=65%-83%, следовательно, они принадлежат к разным родам.

Липиды у бактерий, не содержащих жировые вещества в виде вклю­чений, составляют около 10% сухого остатка. У бактерий, имеющих особые жировые включения, например, у микобактерий туберкулеза, количество липидов достигает 40%, что обеспечивает этим бактериям устойчивость к кислотам, щелочам, спиртам. В состав липидов входят нейтральные жиры, фосфолипиды и свободные жирные кислоты. Фосфолипиды являются составной частью цитоплазматической мембра­ны, принимают участие в транспорте веществ. Липиды входят в со­став липополисахарида клеточной стенки грамотрицательных бакте­рий - это их эндотоксин и О-антиген.

Углеводы выполняют в клетке пластическую роль и являются ис­точником энергии, необходимым для обменных процессов. Количество углеводов в клетке непостоянно даже у одной и той же бактерии (от 10% до 30%) и зависит не только от рода и вида, но и от условий разви­тия микробов. Бактерии содержат моносахариды, дисахариды, полисахариды. У некоторых бактерий полисахаридный антиген настолько специфичен, что позволяет разграничить отдельные типы внутри вида. Например, капсульный антиген пневмококков, поверхностный С-антиген стрептококков.

Минеральные вещества микроорганизмов разнообразны, коли­чество и состав их зависит от вида микробов и состава питательной среды. Основные элементы, необходимые для жизнедеятельности клет­ки - натрий, калий, фосфор, кальций, магний, железо, медь, сера, хлор, кремний. Некоторые металлы - железо, кальций - входят в состав фер­ментов. Фосфор входит в состав аденозинтрифосфорной кислоты, ко­торая является своеобразным аккумулятором энергии. Ионы металлов участвуют в поддержании постоянства осмотического давления, реак­ции среды (рН) в клетке. Реакция цитоплазмы слабощелочная. Заряд на поверхности бактерий - отрицательный, у спирохет - положитель­ный. Благодаря одноименному заряду, бактерии в физрастворе обра­зуют равномерно-мутную взвесь. Склеивание их между собой и обра­зование хлопьев наблюдается при реакции агглютинации, а также при потере поверхностного заряда клетки, например, у шероховатых R-форм бактерий.