Чем питаются гетеротрофные бактерии

Особенности развития и питания бактерий-гетеротрофов

Бактерии, которые еще называются гетеротрофы, – это микроорганизмы, использующие в качестве источника энергии химические соединения, содержащие углерод. Этим они отличаются от автотрофных организмов, ведь гетеротрофы не могут существовать без внешнего источника питания.

Гетеротрофные организмы: что это

Гетеротрофные микроорганизмы не могут синтезировать органические соединения у себя внутри путем фотосинтеза или хемосинтеза. В первом случае органические соединения синтезируются при наличии солнечного света. Хемосинтетики же образуют питательные соединения путем переработки некоторых органических веществ.

Все бактерии, будь то гетеротрофы или автотрофы, непременно питаются определенными источниками. Граница между такими формами жизни условная, так как наука знает примеры организмов, имеющих переходную форму питания. Их называют миксотрофными.

Как питаются гетеро-организмы

Гетеротрофы и автотрофы тесно связаны между собой. Ведь выживание этих микроорганизмов напрямую связано с наличием автотрофных существ. В эту категорию входят и хемотрофы. Выходит, эти прожорливые микросущества потребляют то, что произвели для них автотрофы.

Все гетеротрофы делятся на такие виды.

Некоторые виды бактерий-гетеротрофов имеют похожее питание, что и хемосинтетики. Так, они окисляют органические соединения без усвоения кислоты. Такое питание является промежуточным. Однако особенности таких переходных типов организмов, питающихся так же, как и хемотрофы, находят свое применение в различных видах хозяйственной деятельности человека.

Роль гетеротрофных микробов в природе

Гетеротрофы перерабатывают готовые органические соединения, добывая из них углерод и окисляя его. Благодаря этим микросуществам, до 90 процентов углекислого газа попадает в атмосферу именно благодаря гетеротрофам.

Гетеротрофы и хемотрофы способствуют образованию плодородной почвы. В одном грамме почвы содержится такое колоссальное количество микробов, что позволяет говорить о ней как о живой системе.

Отметим также, что гетеротрофы сапрофиты способствуют переработке органического материала. Если бы не эти бактерии, то планета покрылась бы толстым слоем опавшей листвы, веток, а также погибших животных. Проще говоря, сапрофиты «поедают» органические отходы.

Благодаря деятельности, которую выполняют гетеротрофы или автотрофы, происходит самоочищение водоемов. Что такое самоочищение, знает каждый школьник: без этого процесса вся вода на планете очень скоро превратилась бы в полностью непригодную для употребления и жизни.

Без сапрофитов невозможна переработка органических веществ. Сапрофиты способствуют поддержанию постоянного количества биомассы.

Аэробные и анаэробные гетеротрофные организмы

Анаэробы живут в местах, где нет кислорода. Для них этот элемент, как ни странно, является токсичным. Поэтому они получают энергию для жизни путем так называемого фосфорилирования. Этот процесс происходит путем распада аминокислот и белков.

Путем брожения расщепляется глюкоза и другие глюкозообразные вещества. Известные нам процессы – молочнокислое, спиртовое, а также метановое брожение – являются анаэробными.

Аэробные формы жизни гетеротрофного типа живут только за счет кислорода. Все эти бактерии имеют достаточно разнообразную дыхательную цепь. Она помогает им приспосабливаться к разным концентрациям кислорода в воздухе.

Гетеротрофы получают энергию путем окисления АТФ (аденозинтрифосфата – важнейшего белкового соединения), для чего им и нужен кислород. Однако большое количество кислорода не означает, что в такой атмосфере смогут существовать микроорганизмы. Экспериментально доказано, что если количество свободного О2 в атмосфере достигнет половины общего объема, то развитие практически всех известных бактерий прекратится. А в атмосфере чистого 100-процентного кислорода не может развиваться ни один простейший организм, даже прокариот.

В целом роль гетеротрофных микробов в природе огромна. Без них невозможно развитие любых высших организмов. Без преувеличения можно сказать, что они являются основой жизни на Земле.

Работаю врачом ветеринарной медицины. Увлекаюсь бальными танцами, спортом и йогой. В приоритет ставлю личностное развитие и освоение духовных практик. Любимые темы: ветеринария, биология, строительство, ремонт, путешествия. Табу: юриспруденция, политика, IT-технологии и компьютерные игры.

Источник

Питание бактерий

Что такое питание бактерий?

Бактерии – простейшие существа, которые появились на Земле более трех миллиардов лет назад. Они очень неприхотливы. Выдерживают влагу и высокую температуру, поэтому могут жить везде: и в воде, и в воздухе, и в земле, и в растениях, в организме животных и человека. Конечно, как и любым существам, обитающим на планете, необходимо питание. Оно зависит от среды, в которой растут и развиваются микроорганизмы.

Любые существа для своей жизнедеятельности должны питаться. В результате этого процесса бактерии получают вещества, которые служат источником энергии.

Микроорганизмам жизненно необходимы азот, углерод, водород, так как они есть в любом живом организме. Именно от того, как и в каком количестве микроорганизмы получают полезные для них вещества, зависят типы их питания. Одни бактерии получают питание в уже растворенном или молекулярном виде, так как не могут сами выделять ферменты в окружающую среду. Другие бактерии сами выделяют ферменты и могут расщеплять поступающие вещества до молекул. Таким образом, питание бактерий – это получение ими питательных веществ для полноценного развития микроорганизмов, их роста и размножения.

Особенности питания бактерий

И все-таки питание бактерий существенно отличается от получения пищи всеми другими организмами. У микроорганизмов нет собственной пищеварительной системы, они берут питательные вещества из окружающей среды или из других организмов, в которых находятся. Усваиваются эти вещества всей клеткой, хотя их расщепление происходит вне самой клетки.

Эти факторы влияют на то, что проникновение энергии в бактерии не встречает никаких препятствий, процесс происходит достаточно быстро. Проживая в любых условиях и имея очень хорошую приспособляемость, микроорганизмы, перемещаясь из одной среды обитания в другую, очень быстро к ней привыкают и даже могут поменять способ питания. Именно разные способы питания бактерий являются их еще одной особенностью.

Способы питания бактерий

Способы питания бактерий – это процессы поступления в клетку бактерии питательных веществ. Существует несколько способов питания микроорганизмов:

• При поступлении веществ в клетку бактерии она не затрачивает энергию. Такой процесс называется облегченной диффузией, когда концентрация молекул вне клетки больше, чем внутри нее Молекулы, несущие питательные вещества, начинают проникать в клетку и распределяться по ней.

• При процессе простой или пассивной диффузии молекулы находятся внутри клетки в разной концентрации по сторонам мембраны, они постепенно распределяются по клетке, так как имеют разные размеры.

• Активный перенос питательных веществ требует затраты энергии, так как количество веществ в клетке может в несколько раз превышать их количества во внешней среде. Такой способ питания характерен окислительно-восстановительным процессам, происходящим в период питания бактерий.

• При четвертом способе переноса питательных веществ химически измененные молекулы походят через мембрану, так как в обычном виде они восприниматься бактерией не могут.

В процессе питания участвует и выделительная система, так как поступающие вещества в любом случае должны удаляться. Выходят они тремя способами: с помощью фосфотрансферазной реакции, контранселяционных секций (образование специального канала, через который молекулы белка выходят в окружающую среду), почковании мембраны (молекулы выходят в мембранном пузырьке).

Но способы поступления питательных веществ в бактерии неразрывно связаны с типами их питания.

Типы питания бактерий

Изучая типы питания бактерии, нельзя говорить об их единообразии. Они зависят от поступления внутрь бактерии веществ, позволяющих ей полноценно развиваться. К ним относятся углерод, водород, электроны и поступление энергии.

В зависимости от транспортировки в клетки бактерий углерода они делятся на два типа питания: автотрофное и гетеротрофное. Гетеротрофы не могут самостоятельно выделять органические вещества из неорганических и получают первые в готовом виде.

Автотрофные выполняют эту работу самостоятельно внутри клетки разными способами: с помощью выработки фотосинтеза и благодаря химическим реакциям. Гетеротрофы в свою очередь подразделяются на паразиты, симбионты и сапрофиты. А автотрофы могут быть фототрофами и хемотрофами. Именно разновидности автотрофных бактерий влияют на получение бактериями энергии.

В зависимости от поступления в бактерии электронов и водорода питание происходит с помощью литотрофов, переносящих неорганические вещества средствами сероводорода, аммиака, углекислого газа и других соединений, и органотрофов, которые доставляют электроны с помощью органических соединений. Разновидности питания бактерий позволяют им принимать активное участие в пищеварительных цепях.

Цепи питания бактерий

Цепь питания – это взаимодействие между организмами с целью получения питательных веществ. Простейшие организмы, к которым и относятся бактерии, играют в цепи питания очень важную роль. Они участвуют и в начальной ее стадии, и в завершающей, так как участвуют в разложении растений и живых организмов. Такие бактерии относятся к разряду деструкторов, то есть разрушающих микроорганизмов.

Участвуя в разложении органических веществ, они обогащают почву, так как возвращают ей то, что было взято у нее растениями или животными. Также деструкторы поглощают энергию погибших организмов. Происходит этот процесс двумя способами: при распаде углеводов и при образовании гумуса в почве. Бактерии, возвращая в почву питательные вещества, замыкают пищеварительную цепь.

В самой цепи питания выделяются пять уровней. На первом, втором, третьем и четвертом уровнях находятся автотрофы, живущие в растениях, воде и другой среде, они разносят питательные вещества. Пятый уровень принадлежит бактериям, участвующим в разлагающемся процессе умерших организмов. Тем самым бактерии с автотрофным типом питания проходят через всю цепь, а бактерии с гетеротрофным типом питания завершают ее.

Автотрофный тип питания бактерий

Автотрофный тип питания существенно отличается от гетеротрофного, так как бактерии не получают органические вещества в готовом виде, а перерабатывают их самостоятельно. Такой процесс может происходить с помощью фотосинтеза или хемосинтеза. В зависимости от процесса получения питательных веществ и получения из них энергии бактерии с автотрофным питанием делятся на два вида.

Фототрофные бактерии получают энергию за счет солнечного света путем участия в процессе фотосинтеза. Длина волн светового поглощения колеблется от 850 до 1100 нм.

Фотосинтез, в котором участвуют бактерии, выделяющие кислород в окружающую среду, называют аноксигенным. В нем принимают участие бактерии, живущие в зеленых и пурпурны водорослях, которые растут в пресной и соленой воде. Оксигенный фотосинтез происходит под воздействием кислорода, в нем участвуют цианобактерии. Он состоит из нескольких этапов. Сначала бактерии поглощают свет (фотофизический этап), затем образуется АТФ (фотохимический этап), и происходит выделение органических веществ (химический этап).

Бактерии-хемотрофы используют в качестве получения энергии хемосинтез. Это процесс химических реакций окисления неорганических веществ.

В зависимости от того, какие вещества окисляются, можно выделить разные виды бактерий:

• Железобактерии могут окислять железо, участвовать в процессе появления ржавчины

• Серобактерии способны перерабатывать серу

• Нитрифицирующие бактерии живут за счет переработки аммиака

• Водородные бактерии при очень высокой температуре могут окислять водород

Организмы, в которых живут бактерии-хемитрофы, не могут обладать фотосинтезом, так как не способны воспринимать солнечный свет.

Гетеротрофный тип питания бактерий

Гетеротрофный тип питания бактерий основан на паразитическом существовании, то есть он происходит за счет тех организмов, в которых бактерии находятся. Бактерии могут быть полезными, а могут нанести организму вред. Все гетеротрофы подразделяют на три группы: паразиты, симбионты и сапрофиты. Бактерии, вызывающие заболевания организмов, называют патогенными. Если паразиты находятся внутри клетки и поражают только ее, они являются облигатными, к ним могут относиться вирусы. Факультативные паразиты уничтожают не только клетки, но и ткани организма, но существовать они могут только в искусственной среде и в особенных условиях.

Болезнетворные бактерии приносят вред человеку и животным, заражая вирусными инфекциями. Но не все микроорганизмы с гетеротрофным типом питания вредны. Гетеротрофы играют важную роль в переработке органических веществ, они добывают из них углерод и поглощают его. Благодаря гетеротрофам почва становится плодородной, природа очищается от погибших организмов как на земле, так и в водоемах. Процесс питания гетеротрофных организмов не одинаков.

Его можно рассмотреть с разных сторон. Любые организмы имеют определенные стадии питания, во время которых пища попадает внутрь и после некоторых процессов выводится наружу. Такие же действия происходят и во время питания бактерий. Так, процесс питания некоторых гетеротрофов можно разделить на пять стадий: сначала они поглощают пищу, затем идет процесс переваривания, потом органические вещества транспортируются в клетку, и на последней стадии происходит процесс ассимиляции и выделения.

При этом гетеротрофные бактерии имеют несколько типов питания:

• Голозойный позволяет расщеплять твердые органические соединения, так как проходят все стадии пищеварения

• Сапрофитный тип питания – это участие в разложении мертвых организмов

• Паразитический тип питания предполагает использование другого организма в качестве добывания питательных веществ.

• Симбиотический тип питания подразумевает взаимовыгодное взаимодействие двух микроорганизмов или бактерии и организма

В связи с таким распределением на типы питания все гетеротрофные бактерии можно называть либо свободноживущими, не зависящими от другого микроорганизма, либо симбиотическими, то есть взаимодействующими с другими организмами.

Таким образом, можно заметить, что гетеротрофный тип питания не может быть одинаков для всех бактерий.

Он имеет три основных вида:

1) Бактерии, питающиеся готовыми органическими веществами

2) Бактерии, питающиеся мертвыми организмами

3) Бактерии, питающиеся живыми организмами

Эти виды составляют основу питания гетеротрофных бактерий.

Питание бактерий-сапрофитов

Сапрофиты – одна из разновидностей гетеротрофных бактерий. Они получают питание, перерабатывая мертвые организмы. Сапрофиты помогают разлагаться органическим веществам, выделяя ферменты. Поглощение мертвых организмов происходит путем их разложения, поэтому сапрофиты можно назвать «санитарами» окружающей среды. Участвуя в разложении, они уничтожают мертвых животных, погибшие растения.

Даже в гниении листьев участвуют сапрофиты. Для питания бактериям-сапрофитам необходимы азот, белки, витамины, пептиды, нуклеотиды, которые они получают, используя ту среду, в которой обитают. Сапрофиты могут быть анаэробными, не нуждающимися в кислороде. Их можно обнаружить в любых видах брожения: кисломолочные продукты, вина. Другой вид сапрофитов – аэробные, нуждающиеся в кислороде. Это гнилистые бактерии, которые участвуют в процессе гниения. Некоторые сапрофитные бактерии могут быть опасными для человека. Такие сапрофиты иногда путают с паразитами.

Питание бактерий-паразитов

К бактериям-паразитам можно отнести болезнетворные микроорганизмы, которые обитают внутри клеток живых организмов. Там они получают питание и размножаются, принося вред, так как организмы получают повреждения. Вредные вещества, выделяемые паразитами, распространяются по всему организму, неся такие вирусные болезни, как чума, холера, ботулизм, туберкулез и так далее. Бактерии-паразиты очень хорошо привыкают к той среде, в которую они попадают с водой, пищей, через контакт с заболевшим.

При этом они могут полностью уничтожить организм, в который попали, и тогда вынуждены искать новую среду обитания. Борьба с бактериями-паразитами идет постоянно. Ученые разрабатывают лекарства, пытаясь уничтожить болезнетворные бактерии. Но паразиты могут обитать в воздухе, поднимаясь на тридцать километров от земли, в почве, в воде. При этом одни паразиты все время живут в одном организме, питаясь им. Другие паразиты факультативные.

Они заражают организм, заставляют его погибнуть, а потом питаются его остатками, участвуя в разложении, как сапрофиты. Следовательно, живые организмы для бактерий-паразитов – это прекрасная среда для питания и дальнейшего размножения.

Питание бактерий-симбионтов

Бактерии-симбионты – это различные вещества, которые живут в одном организме и взаимодействуют между собой. У этих бактерий две функции: они оказывают положительное действие на организм, в котором живут, и защищают его от проникновения болезнетворных микроорганизмов. Например, бактерии-симбионты живут в кишечнике человека.

Они помогают переваривать остатки пищи, выделяя полезные для организма вещества. Симбионты находятся и в растениях, оказывая помощь в усвоении азота, в котором растения нуждаются. Бактерии соединяют молекулы азота с другими молекулами, создавая полезные вещества для растений. Находясь в корнях молодых растений симбионты взаимодействуют с ними, помогая им усваивать азот и забирая углеводы. Такое взаимодействие взаимовыгодно обоим организмам, помогает им развиваться.

Бактерии могут быть полезными и вредными, но без них жизнь на планете приостановилась бы. Бактерии участвуют во всех процессах жизнедеятельности живых организмов. Являясь простейшими, они составляют основу всей жизни на планете

Источник

Особенности развития и питания бактерий-гетеротрофов

45. Питание микроорганизмов. Гетеротрофные микроорганизмы. Различная степень гетеротрофности

Гетеротрофность
– понятие достаточно широкое, объединяющее
разные группы микроорганизмов. Обычно
такие микроорганизмы извлекают энергию
с помощью хемосинтеза.

К гетеротрофным
бактериям относят следующие группы:

-Облигатные
внутриклеточные паразиты (от греч.
parasitos – нахлебник) проявляют наибольшую
степень гетеротрофности. Эти организмы
приспособлены к жизни только внутри
хозяйских клеток. Паразитический образ
жизни привел к возникновению некоторых
адаптаций, в результате которых
редуцировались некоторые метаболические
пути этих бактерий.

-Факультативные
паразиты способны расти на искусственных
питательных средах, хотя их состав
обычно достаточно сложен. Кроме того,
необходимо создание особых условий для
роста таких бактерий. Факультативные
паразиты способны вызывать инфекции и
использовать органические вещества
клеток и тканей других организмов.

-Сапрофитные
бактерии (от греч.

«sapros» – гнилой,
«phyton» – растение) – гетеротрофные
организмы, нуждающиеся в готовых
органических веществах животного и
растительного происхождения. От других
организмов у данной группы нет
специфической зависимости.

-Копиотрофные
(эвтрофные) микроорганизмы (от греч.
«copiosus» – изобилие) – особая группа
гетеротрофных бактерий, обитающих в
водоемах.

Такие бактерии нуждаются в
больших концентрациях органики в воде.

-Олиготрофные
бактерии (от греч. «oligos» – малый) –
группа гетеротрофных бактерий, обитающих
в водоемах и нуждающихся в незначительных
концентрациях органических веществ в
воде.

Однако резкую
грань между этими подгруппами гетеротрофов
не всегда можно установить. Отдельные
виды микробов-паразитов могут существовать
во внешней среде как сапрофиты, и
наоборот, некоторые сапрофиты в
определенных условиях вызывают
заболевания у людей, животных и растений.

Многие сапрофиты
всеядны, т. е. способны использовать в
качестве источника углерода разнообразные
органические соединения; некоторые
проявляют выраженную специфичность
(избирательность) в отношении источника
углерода.

Существуют и такие,
которые используют только определенное
вещество, их называют субстрат-специфичными
микроорганизмами.

Сапрофиты наряду
с органическими соединениями используют
и CO2, вовлекая его в обмен веществ.

Углекислый газ служит дополнительным
источником углерода для биосинтеза
веществ тела.

Важной в природе
физиологической группой, нуждающейся
в простых углеродных субстратах, являются
метаногенные бактерии. Это древнейшие
организмы, относящиеся к царству архей,
приспособлены к потреблению СО, H2/СО2,
формиат, ацетат, метанол и др..

Бактерии
этой физиологической группы имеют в
родовом названии приставку Methano-.

Карбоксидобактерии
– микроорганизмы, способные использовать
в метаболизме оксид углерода.

В природном
круговороте СО появляется, в основном,
за счет антропогенного воздействия,
горения лесов и торфа, вулканической
деятельности и в атмосфере подвергается
фотоокислению до углекислого газа.

Карбоксидобактерии аэробны, способные
синтезировать СО-дегидрогеназу и
использовать СО как донор электронов.
Использовать СО способны сульфидогены,
метаногены, гомоацетогены, фототрофы.

Метилотрофные
микроорганизмы способны расти на
одноуглеродных соединениях – веществах,
в состав молекулы которых входит один
или несколько атомов углерода, но не
содержится С–С связей.

К окислению
формиата способны энтеробактерии.

Питание бактерий. Типы и механизмы питания бактерий. Аутотрофы и гетеротрофы. Факторы роста. Прототрофы и ауксотрофы

Типы питания.Микроорганизмы нуждают­ся в углеводе, азоте, сере, фосфоре, калии и других элементах.

В зависимости от источников углерода для питания бактерии делятся на аутотрофы, использующие для построения своих клеток диоксид углерода С02 и другие неорганические соединения, и гетеротрофы, питающиеся за счет готовых органических соединений.

Аутотрофными бактериями являются нитрифицирующие бактерии, находящиеся в почве; серобактерии, обитающие в воде с сероводородом; железобак­терии, живущие в воде с закисным железом, и др.

Гетеротрофы, утилизирующие органические остатки отмерших организмов в окружающей среде, называются сапрофитами.

Гетеротрофы, вызывающие заболевания у человека или живот­ных, относят к патогенным и условно-патогенным. Среди пато­генных микроорганизмов встречаются облигатные и фа­культативные паразиты.

Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки, например риккетсии, вирусы и некоторые простейшие.

В зависимости от окисляемого субстрата, называемого доно­ром электронов или водорода, микроорганизмы делят на две группы. Микроорганизмы, использующие в качестве доноров во­дорода неорганические соединения, называют литотрофны-ми (от греч. lithos — камень), а микроорганизмы, использую­щие в качестве доноров водорода органические соединения, — органотрофами.

Учитывая источник энергии, среди бактерий различают фототрофы, т.е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые во­доросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуж­дающиеся в химических источниках энергии.

Механизмы питания.Поступление различных веществ в бак­териальную клетку зависит от величины и растворимости их мо­лекул в липидах или воде, рН среды, концентрации веществ, различных факторов проницаемости мембран и др.

Клеточная стенка пропускает небольшие молекулы и ионы, задерживая мак­ромолекулы массой более 600 Д. Основным регулятором поступ­ления веществ в клетку является цитоплазматическая мембрана.

Условно можно выделить четыре механизма проникновения пи­тательных веществ в бактериальную клетку: это простая диффу­зия, облегченная диффузия, активный транспорт, транслокация групп.

Наиболее простой механизм поступления веществ в клетку — простая диффузия, при которой перемещение веществ про­исходит вследствие разницы их концентрации по обе стороны цитоплазматической мембраны.

Вещества проходят через липид-ную часть цитоплазматической мембраны (органические молеку­лы, лекарственные препараты) и реже по заполненным водой каналам в цитоплазматической мембране.

Пассивная диффузия осуществляется без затраты энергии.

Облегченная диффузия происходит также в результате разницы концентрации веществ по обе стороны цитоплазмати­ческой мембраны. Однако этот процесс осуществляется с помо­щью молекул-переносчиков, локализующихся в цитоплазматичес­кой мембране и обладающих специфичностью.

Каждый перенос­чик транспортирует через мембрану соответствующее вещество или передает другому компоненту цитоплазматической мембра­ны — собственно переносчику. Белками-переносчиками могут быть пермеазы, место синтеза которых — цитоплазматичес­кая мембрана.

Облегченная диффузия протекает без затраты энер­гии, вещества перемещаются от более высокой концентрации к более низкой.

Активный транспорт происходит с помощью пермеаз и направлен на перенос веществ от меньшей концентрации в сто­рону большей, т.е. как бы против течения, поэтому данный про цесс сопровождается затратой метаболической энергии (АТФ), образующейся в результате окислительно-восстановительных ре­акций в клетке.

Перенос (транслокация) групп сходен с активным транспортом, отличаясь тем, что переносимая молекула видо­изменяется в процессе переноса, например фосфорилируется. Выход веществ из клетки осуществляется за счет диффузии и при участии транспортных систем.

Факторы роста бактерий: витамины, АК, пуриновые и пиримидиновые основания, липиды.

Ауксотрофы — организмы, которые не способны синтезировать определенное органическое соединение, необходимое для роста этого организма. Ауксотрофия — характеристика подобных организмов, этот термин противоположен прототрофии. Без добавления в питательную среду этого вещества ауксотрофы не растут. Гемолитический стрептококк

Прототрофы, наоборот, неприхотливые бактерии. (Стаф. Ауреус)

8. Питательные среды. Искусственные питательные среды: простые, сложные, общего назначения, элективные, дифференциально-диагностические.

Питательная среда – среда, содер­жащие различные соединения сложного или простого состава, которые применяются для размножения бактерий или других микроорганизмов в лабораторных или промышленных условиях.

В бактериологической практике чаще всего используют сухие питательные среды, которые получают на основе достижений современной биотехнологии.

Для их приготовления используют экономически рентабельное непищевое сырье: утратившие срок годности кровезаменители (гидролизин—кислотный гидролизат крови животных, аминопептид — ферментативный гидролизат крови; продукты биотехнологии (кормовые дрожжи, кормовой лизин, виноградная мука, белколизин).

Сухие питательные среды могут храниться в течение длительного времени, удобны при транспортировке и имеют относительно стандартный состав.

По консистенции питательные среды могут быть жид­кими, полужидкими, плотными. Плотные среды готовят путем до­бавления к жидкой среде 1,5—2% агара, полужидкие — 0,3— 0,7 % агара.

Агар представляет собой продукт переработки осо­бого вида морских водорослей, он плавится при температуре 80—86 °С, затвердевает при температуре около 40 °С и в застыв­шем состоянии придает среде плотность. В некоторых случаях для получения плотных питательных сред используют желатин (10—15%).

Ряд естественных питательных сред (свернутая сы­воротка крови, свернутый яичный белок) сами по себе являются плотными.

По целевому назначению среды подразделяют на основные, элективные и дифференци­ально-диагностические.

К основнымотносятся среды, применяемые для выращивания многих бактерий.

Это триптические гидролизаты мясных, рыбных продуктов, крови животных или казеина, из которых готовят жидкую среду — питательный бульон и плотную — пита­тельный агар.

Такие среды служат основой для приготов­ления сложных питательных сред — сахарных, кровяных и др., удовлетворяющих пищевые потребности патогенных бак­терий.

Элективныепитательные среды предназначены для избира­тельного выделения и накопления микроорганизмов определен­ного вида (или определенной группы) из материалов, содержа­щих разнообразную постороннюю микрофлору.

При создании элективных питательных сред исходят из биологических особен­ностей, которые отличают данные микроорганизмы от большин­ства других.

Например, избирательный рост стафилококков на­блюдается при повышенной концентрации хлорида натрия, хо­лерного вибриона — в щелочной среде и т. д.

Дифференциально-диагностическиепитательные среды при­меняются для разграничения отдельных видов (или групп) мик­роорганизмов. Принцип построения этих сред основан на том, что разные виды бактерий различаются между собой по биохи­мической активности вследствие неодинакового набора фермен­тов.

Особую группу составляют синтетические и полусинтетиче­ские питательные среды. В состав синтетических сред входят химически чистые вещества: аминокислоты, минеральные соли, углеводы, витамины.

В полусинтетические среды дополнительно включают пептон, дрожжевой экстракт и другие питательные вещества.

Эти среды чаще всего применяют в научно-исследова­тельской работе и в микробиологической промышленности при получении антибиотиков, вакцин и других препаратов.

Бактериологический метод изучения микроорганизмов. Принципы и методы выделения чистых культур аэробных и анаэробных бактерий. Характер роста микроорганизмов на жидких и плотных питательных средах.

Питание микроогранизмов. Типы питания. Аутотрофы и гетеротрофы. механизм поступления питательных веществ в микробную клетку

Всем микроорганизмам для осуществления процессов питания, дыхания, размножения необходимы питательные вещества.

В качестве питательных веществ и источников энергии микроорганизмы используют различные органические и неорганические соединения, для нормальной жизнедеятельности им требуются также микроэлементы и факторы роста.

Процесс питания микроорганизмов имеет ряд особенностей: во-первых, поступление питательных веществ происходит через всю поверхность клетки; во-вторых, микробная клетка обладает исключительной быстротой метаболических реакций; в-третьих, микроорганизмы способны довольно быстро адаптироваться к изменяющимся условиям среды обитания. Разнообразие условий существования микроорганизмов обусловливает различные типы питания.

Типы питания определяются по характеру усвоения углерода и азота. Источником других органогенов – водорода и кислорода служит вода. Вода необходима микроорганизмам и для растворения питательных веществ, так как они могут проникать в клетку только в растворенном виде.

По усвоению углерода микроорганизмы делят на два типа: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы (от греч. autos – сам, trophe – питание) способны синтезировать сложные органические вещества из простых неорганических соединений. Они могут использовать в качестве источника углерода углекислоту и другие неорганические соединения углерода. Автотрофами являются многие почвенные бактерии (нитрифицирующие, серобактерии и др.).

Гетеротрофы (от греч. heteros – другой, trophe – питание) для своего роста и развития нуждаются в готовых органических соединениях. Они могут усваивать углерод из углеводов (чаще всего глюкозы), многоатомных спиртов, органических кислот, аминокислот и других органических веществ.

Гетеротрофы представляют обширную группу микроорганизмов, среди которых различают сапрофитов и паразитов.

Сапрофиты (от греч. sapros – гнилой, phyton – растение) получают готовые органические соединения от отмерших организмов. Они играют важную роль в разложении мертвых органических остатков, например бактерии гниения и др.

Паразиты (от греч. parasites – нахлебник) живут и размножаются за счет органических веществ живой клетки растений, животных или человека. К таким микроорганизмам относятся риккетсии, вирусы и некоторые простейшие (см. главу 11).

По способности усваивать азот микроорганизмы делятся также на две группы: аминоавтотрофы и аминогетеротрофы.

Аминоавтотрофы для синтеза белка клетки используют молекулярный азот воздуха (клубеньковые бактерии, азотобактер) или усваивают его из аммонийных солей.

Аминогетеротрофы получают азот из органических соединений – аминокислот, сложных белков. К ним относят все патогенные микроорганизмы и большинство сапрофитов.

По источникам энергии среди микроорганизмов различают фототрофы, использующие для биосинтетических реакций энергию солнечного света (пурпурные серобактерии) и хемотрофы, которые получают энергию за счет окисления неорганических веществ (нитрифицирующие бактерии и др.) и органических соединений (большинство бактерий, в том числе и патогенные для человека виды).

Однако резкой границы между типами питания микробов провести нельзя, так как есть такие виды микроорганизмов, которые могут переходить от гетеротрофного типа питания к автотрофному, и наоборот.

В настоящее время для характеристики типов питания введена новая терминология: гетеротрофы называют органотрофами, а автотрофы – литотрофами (от греч. litos – камень), так как подобные микроорганизмы способны расти в чисто минеральной среде.

Транспорт питательных веществ. Питательные вещества могут проникать в цитоплазму микробных клеток только в виде небольших молекул и в растворенном виде.

Сложные органические вещества (белки, полисахариды и др.) предварительно подвергаются воздействию ферментов, выделяемых микробной клеткой, и после этого становятся доступными для использования. Транспорт питательных веществ в клетку и выход из нее продуктов метаболизма осуществляется в основном через цитоплазматическую мембрану.

Питательные вещества проникают в клетку несколькими способами:

1. Пассивная диффузия, т. е. перемещение веществ через толщу мембраны, в результате чего выравниваются концентрация веществ и осмотическое давление по обе стороны оболочки. Таким путем могут проникать питательные вещества, когда концентрация в среде значительно превышает концентрацию веществ в клетке.

2. Облегченная диффузия – проникновение питательных веществ в клетку с помощью активного переноса их особыми молекулами-переносчиками, называемыми пермеазами. Это вещества ферментной природы, которые локализованы на цитоплазматической мембране и обладают специфичностью.

Каждая пермеаза адсорбирует соответствующее питательное вещество на наружной стороне цитоплазматической мембраны, вступает с ним во временную связь и диффундирует комплексно через мембрану, отдавая на внутренней стороне ее транспортируемое вещество в цитоплазму.

Этот процесс совершается без использования энергии, так как перемещение веществ происходит от более высокой концентрации к более низкой.

3. Активный транспорт питательных веществ осуществляется также с помощью пермеаз, но этот процесс требует затраты энергии. В этом случае питательное вещество может проникнуть в клетку, если концентрация его в клетке значительно превышает концентрацию в среде.

4. В ряде случаев транспортируемое вещество может подвергаться химической модификации, и такой способ переноса веществ получил название переноса радикалов или транслокации химических групп. По механизму передачи транспортируемого вещества этот процесс сходен с активным транспортом.

Выход веществ из микробной клетки осуществляется или в виде пассивной диффузии, или в процессе облегченной диффузии с участием пермеаз.

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Типы питания живых организмов

Все живые организмы, обитающие на Земле, представляют собой открытые системы, зависящие от поступления веществ и энергии извне. Процесс потребления веществ и энергии называют питанием. Химические вещества необходимы для построения тела, энергия — для осуществления процессов жизнедеятельности.

Существует два типа питания живых организмов: автотрофное и гетеротрофное.

Типы питания живых организмов крупных систематических групп

Надцарства
Царства
Подцарства
Автотрофы
Гетеротрофы
Фототрофы
Хемотрофы
Биотрофы
Сапротрофы

Прокариоты	Дробянки	Бактерии	+	+	+	+
Архебактерии	+	+	+	+
Цианобактерии	+	+	—	—
Эукариоты	Растения	Багрянки	+	—	—	—
Настоящие водоросли	+	—	—	—
Высшие растения	+	—	Очень редко	?
Грибы	Низшие	—	—	Редко	+
Высшие	—	—	Редко	+
Животные	Простейшие	—	—	+	Очень редко
Многоклеточные	—	—	+	+

Живые организмы в зависимости от типа питания делят на автотрофов и гетеротрофов.

Автотрофы (автотрофные организмы). Это организмы, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (растения, некоторые бактерии). Другими словами, это организмы, способные создавать органические вещества из неорганических — углекислого газа, воды, минеральных солей.

В зависимости от источника энергии автотрофы делят на фотоавтотрофов и хемоавтотрофов. Фототрофы — организмы, использующие для биосинтеза световую энергию (растения, цианобактерии).

Хемотрофы — организмы, использующие для биосинтеза энергию химических реакций окисления неорганических соединений (хемотрофные бактерии: водородные, нитрифицирующие, железобактерии, серобактерии и др.).

По способу получения пищи гетеротрофы делят на фаготрофов и осмотрофов. Фаготрофы (голозои) заглатывают твердые куски пищи (животные). Осмотрофы поглощают органические вещества из растворов непосредственно через клеточные стенки (грибы, большинство бактерий).

По состоянию источника пищи гетеротрофы подразделяют на биотрофов и сапротрофов. Биотрофы питаются живыми организмами. К ним относятся зоофаги (питаются животными) и фитофаги (питаются растениями), в том числе паразиты.

Среди них встречаются детритофаги (питаются детритом), некрофаги (питаются трупами животных), копрофаги (питаются экскрементами) и др.

Миксотрофы. Некоторые живые существа в зависимости от условий обитания способны и к автотрофному, и к гетеротрофному (смешанному типу) питания.

Организмы со смешанным типом питания называют миксотрофами.

Они могут синтезировать органические вещества из неорганических соединений и питаться готовыми органическими соединениями (насекомоядные растения, представители отдела эвгленовых водорослей и др.).

ПОИСК

Возникшие гетеротрофные организмы научились использовать солнечный свет, стали независимыми и при дальнейшей эволюции не испытывали недостатка в пище. Эти свойства имеют и некоторые пурпурные бактерии, существующие в настоящее время.

, как и гетеротрофные бактерии, потребляют углерод из готовых органических соединений, в том числе из ядов (цианидов, фенола и др.). Размножение грибов происходит разрастанием гиф и спор. [c.

Витамины представляют собой группу незаменимых органических соединений различной химической природы, необходимых любому организму в ничтожных концентрациях и выполняющих в нем каталитические и регуляторные функции.

Недостаток того или иного витамина нарушает обмен веществ и нормальные процессы жизнедеятельности организма, приводя к развитию патологических состояний. Витамины не образуются у гетеротрофов. Способностью к синтезу витаминов обладают лишь автотрофы, в частности растения.

Многие микроорганизмы также образуют целый ряд витаминов, поэтому синтез витаминов с помощью микроорганизмов стал основой для разработки технологий промышленного производства этих биологически активных соединений. [c.53]

Жизненный цикл. Этот цикл тесно связан с углеродом атмосферы и гидросферы. В атмосфере источниками углекислого газа служат дыхание гетеротрофных организмов, гниение и горение органических веществ, газообмен с гидросферой, выветривание пород, вулканизм.

Запас углерода атмосферы расходуется в основном на фотосинтез в зеленых растениях суши и на газообмен с гидросферой. В гидросфере посредством фотосинтеза, осуществляющегося водными растениями, диоксид углерода попадает в растительное вещество, на базе которого развивается животный мир гидросферы.

-В то же время углекислый газ выделяется в воду при дыхании гетеротрофов. [c.207]

Эта аргументация не кажется нам достаточно обоснованной, так как все случаи превращения энергии у гетеротрофов, приведенные в табл. 10.1, несмотря на все достойные удивления превращения, имеют к. п. д.

не более 50%, так что больше половины полученной с растительной пищей свободной энергии (G) превращается в обыкновенное тепло (Я). Для удержания температуры тела выше окружающего уровня этого более чем достаточно.

Наконец, теплокровные животные составляют лишь незначительную долю гетеротрофов большинство животных принимает температуру окружающей среды. [c.472]

Каждый тип энергетического метаболизма может осуществляться на базе различных биосинтетических способностей организма. Выше уже обсуждалось деление всех прокариот в зависимости от особенностей конструктивного метаболизма на две группы авто- и гетеротрофов.

Следовательно, можно выделить 8 сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, которые отражают возможности способов существования (питания) прокариот (табл. 12). Всем способам питания соответствуют реально существующие прокариотные организмы.

Однако число [c.109]

Источником углерода для роста служат разнообразные органические соединения (белки, пептиды, отдельные аминокислоты, углеводы, кислоты) и СО2.

Разные представители в этом плане существенно различаются большинство — облигатные гетеротрофы, некоторые — факультативные и облигатные автотрофы.

Автотрофная ассимиляция СО2 происходит, вероятно, по восстановительному ЦТК. Углеводы, что показано по крайней мере для [c.433]

Актиномицеты — гетеротрофы. Для выделения этой группы микроорганизмов используют различные среды, содержаш,ие органические вещества растительного или животного происхождения, как, например, мясопептонный агар (МПА), сусло-агар (СА), картофельный агар, наиболее распространенной средой для учета актиномицетов является крах-мало-аммиачная среда [56,64], [c.42]

Источник углерода Органические вещества Неорганические вещества Гетеротроф Автотроф [c.444]

В зависимости от источника питания различают бактерии ав-тотрофы и гетеротрофы.

Автотрофные организмы утилизируют и окисляют минеральные соединения, гетеротрофные организмы используют в качестве источника энергии и биосинтеза клетки готовые органические вещества, находящиеся в сточной воде.

Механизм биологического окисления в аэробных условиях (в присутствии растворенного кислорода) гетеротрофными бактериями может быть представлен следующей схемой [55] [c.146]

Несмотря на то, что тиосульфат скорее всего является промежуточным продуктом окисления сульфида и серы тетратионатобразующими гетеротрофами, как это следует из стехиометрии потребления кислорода, в прямых экспериментах накопления тиосульфата обнаружить не удавалось, по – видимому, вследствие высокой скорости окисления последнего до тетратионата. [c.123]

Миксобактерии близки к истинным бактериям, они имеют такие же малые размеры и палочковидную форму размножаются путем полеречного изоморфного деления являются хемосинтезирующими, гетеротрофами способны расти на искусственных средах. Большинство из них строгие аэробы, не образующие опор мезофнлы, растут гари нейтральной реакции среды pH 7,2. [c.281]

Среди бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеротрофы и автотрофы, причем перимущественное развитие та или иная группа получает в зависимости от условий работы системы. Эти две группы бактерий различаются по своему отношению к источнику углеродного питания.

Гетеротрофы используют в качестве источника углерода готовые органические вещества и перерабатывают их для получения энергии и биосинтеза клетки.

Автотрофные организмы потребляют для синтеза клетки неорганический углерод, а энергшо получают за счет фотосинтеза, используя энергию света, либо хемосинтеза путем окисления некоторых неорганических соединений (например, аммиака, нитритов, солей двухвалентного железа, сероводорода, элементарной серы и Др.). [c.100]

Среди бактерий в очистных сооружениях сосуществуют гетеро-трофы и автотрофы, которые различаются по своему отношению к источнику углеродного питания.

Гетеротрофы используют в качестве источника углерода готовые органические вещества и перерабатьша-ют их для получения энергии и биосинтеза клетки.

Автотрофиые организмы потребляют для синтеза неорганический углерод, а энергию получают либо за счет фотосинтеза, либо за счет хемосинтеза при окислении ряда неорганических соединений. [c.241]

Растения, не использующие для своей жизнедеятельности вещества органической природы, называются аутотрофными организмами животные являются гетеротрофными организмами.

Среди микроорганизмов встречаются как аутотрофы, так и гетеротрофы.

Кроме того, для микроорганизмов характерным признаком считается наличие специфических химических веществ и реакций, не встречающихся в клетках животных и растений. [c.15]

Бактерии — мельчайшие организмы (ультрапланктон), размер которых не превышает 5 мкм. Бактерии являются автотрофами, гетеротрофами и олиготрофами. Автотрофные бактерии включают фотосинтезирующие формы, использующие для синтеза ОВ из минеральных веществ солнечную энергию, и хемосинтезирующие, использующие для этой цели химическую энергию. Авто- [c.112]

Большая часть бактерий — гетеротрофы, они сушествуют за счет органических веществ других организмов, за счет разложения сложных органических молекул. Гетеротрофы, использующие для питания мертвые ОВ (некрому), называются сапрофитами, или гнилостными] те же бактерии, которые живут в теле живых организмов, называются паразитами. [c.113]

По отношению к кислороду бактерии подразделяются на аэробные, развивающиеся в присутствии кислорода, анаэробные — при отсутствии свободного кислорода, факультативно-анаэробные, растущие в тех и других условиях.

Бактерии, развивающиеся в высокоминерализованных средах (более 100 г/л), называются галофильными. Анаэробные гетеротрофы — это метанобразующие, метанокисляюшие, молочнокислые, маслянокислые, гнилостные бактерии и др. [c.

Сульфатредуцируюшие бактерии — анаэробные гетеротрофы извлекают кислород из сульфатов они всегда присутствуют в морских водах. [c.132]

Впервые понятия авто- и гетеротрофия были введены для противопоставления растительного и животного образа жизни. Позднее их распространили на все другие организмы, в том числе и на прокариотные. Термин автотрофия означает питающийся самостоятельно, гетеротрофия — питающийся другими от греческих слов autos — сам, heleros — другой, trophe — пища. [c.83]

Если прокариоты выращивать на средах, где источник углерода — одно-, двух- или трехуглеродные соединения, то необходимые сахара (в первую очередь С ) они должны синтезировать из имеющихся в среде источников углерода.

У подавляющего большинства автотрофов на среде с СО2 в качестве единственного источника углерода сахара синтезируются в реакциях восстановительного пентозофосфатного цикла.

У гетеротрофов на среде с Сз- и Сз-соединениями для синтеза необходимых сахаров используются в значительной степени реакции, функционирующие в ка-таболическом потоке, например в гликолитическом пути.

Однако поскольку некоторые ферментативные реакции этого пути необратимы, в клетках гетеротрофных прокариот, способных использовать двух- и трехуглеродные соединения, сформировались специальные ферментативные реакции, позволяющие обходить необратимые реакции катаболического пути. [c.87]

К V подгруппе отнесены архебактерии, характеризующиеся совокупностью следующих признаков облигатные термофилы ацидофилы или нейтрофилы аэробы, факультативные или строгие анаэробы автотрофы или гетеротрофы. Метаболизм больщинства из них связан с молекулярной серой (S ). Представители порядка Thermoproteales в процессе хемолитоавтотрофного роста получают энергию в реакции [c.180]

Образовавшиеся молекулы 3-ФГК затем подвергаются серии последовательных ферментативных преврашений, ведуших к образованию молекулы глюкозы.

Эти преврашения включают реакции, известные в гликолитическом пути, но идушие теперь в обратном направлении (реакции, катализируемые ферментами Ф2— Ф5 и Ф7 на рис.

77), и реакции, сформировавшиеся у гетеротрофов на пути синтеза глюкозы из С2- и Сз-соединений для обхода необратимых реакций гликолитического пути (реакции, катализируемые ферментами Фб и Фа на рис. 77). Реакция восстановления [c.295]

Все это создает большую нагрузку на конечный этап дыхательной цепи.

Действительно, у железобактерий и нитрификаторов конечный участок дыхательной цепи развит очень сильно эти бактерии характеризуются исключительно высоким содержанием цитохромов с и д, во много раз превышающим их содержание у гетеротрофов. Рассмотрим теперь более подробно отдельные группы хемолитотрофных эубакгерий. [c.370]

Все нитрифицирующие бактерии — облигатные аэробы некоторые виды — микроаэрофилы. Большинство — облигатные автотрофы, рост которых ингибируется органическими соединениями в концентрациях, обычных для гетеротрофов.

С использованием ” С-соединений показано, что облигатные хемолитоавтотрофы могут включать в состав клеток некоторые органические вещества, но в весьма ограниченной степени. Основным источником углерода остается СО2, ассимиляция которой осуществляется в восстановительном пентозофосфатном цикле.

Только для некоторых штаммов МНгоЬас1ег показана способность к медленному росту в среде с органическими соединениями в качестве источника углерода и энергии. [c.382]

Преметаболиты в схеме представляют собой простые питательные вещества, поступающие извне (аммоний, ионы металлов, углекислота, сульфаты, фосфаты, нитраты, для гетеротрофов — моносахариды и некоторые другие) [c.143]

Органические вещества Хемолито- гетеротрофия Прокариоты (водородные, метановые и другие бактерии) [c.444]

Органические вещества Хемооргано- гетеротрофия Животные и многие прокариоты [c.444]

Источник