Харчування і розмноження мікробів - мікробіологія з технікою мікробіологічних досліджень
Відео: Яка бруд! Скільки бактерій на поверхні смартфона?
Відео: Підготовка робочої рідини біопрепаратів
Мікроорганізми, як і всі живі істоти, пройшли складний еволюційний шлях розвитку. Це знаходить відображення не тільки в морфології мікробів, але і в їх фізіології (харчування, дихання, розмноження).
Харчування відіграє найважливішу роль в життєдіяльності мікроорганізмів. Завдяки харчуванню відбувається оновлення їх цитоплазми і ядра, зростання і розмноження і накопичується необхідна енергія для складних біосинтетичних процесів.
Джерелами харчування для мікробів служать складні органічні і неорганічні сполуки, мінеральні речовини і вітаміни. За типом харчування, за його складності мікроорганізми діляться на дві основні фізіологічні групи: 1) аутотрофи, або прототрофи- 2) гетеротрофи. Гетеротрофи в свою чергу поділяються на метатрофи і паратрофії.
Аутотрофний харчування - найбільш простий тип харчування. Мікроби - аутотрофи здатні засвоювати органогени у вигляді елементів і неорганічних сполук. Прикладом аутотрофи можуть служити відкриті С. Н. Виноградским нитрифицирующие бактерії грунту. Ці бактерії засвоюють вуглець з вуглекислоти (подібно до рослин), азот - з аміаку і його солей, а кисень і водень - з води. Для асиміляції вуглекислоти аутотрофи використовують сонячну енергію (фотосинтез) або хімічну енергію (хемосинтез), одержувану при окисленні бактеріями різних мінеральних сполук.
У гетеротрофов тип харчування більш складний. Ці мікроби вже потребують готових органічних сполуках, причому метатрофи засвоюють органогени з мертвих органічних речовин, а паратрофії и для побудови цитоплазми використовують живу матерію. Джерелами вуглецю для цієї групи мікроорганізмів служать цукру, багатоатомні спирти, карбонові кислоти, молочна, лимонна, оцтова кислоти, етиловий спирт, а джерелами азоту - амінокислоти. Як і аутотрофи, водень і кисень вони отримують з води, а кисень - з атмосфери.
Багато мікроорганізмів, крім звичайних поживних речовин, потребують ще в дуже істотних факторах росту. Факторами зростання є вітамін В6, пантотенова, нікотинова кислоти і багато інших речовин.
Процес обміну речовин між мікробної клітиною і навколишнім середовищем являє складне явище, залежне від ряду факторів: концентрації поживних речовин в клітині і поза нею, проникності цих речовин через клітинну стінку, pH зовнішнього середовища, електричного заряду оболонки, хімічної природи поживних речовин і т. д. у мікробну клітину поживні речовини з навколишнього середовища надходять через напівпроникну оболонку шляхом дифузії і осмосу або шляхом обмінної адсорбції, сутність якої полягає в наступному. Електричний заряд мікробної оболонки адсорбує на поверхні протилежно заряджені іони живильного середовища, які потім проникають всередину клітини, де використовуються для побудови різних органічних речовин. Через оболонку проникають тільки ті іони живильного середовища, розміри яких не перевищують розмірів її пір (М. Ф. Федоров). Клітинна стінка пропускає всередину клітини воду, розчини кристалоїдів і деякі органічні речовини, але вона не проникна для колоїдів. У зв`язку з цим речовини колоїдної природи можуть бути використані тільки після попереднього їх розщеплення за допомогою ферментів, які виділяють мікроорганізми (екзоферменти). Надійшли в мікробну клітину речовини синтезуються, в результаті чого утворюються білки, вуглеводи, ліпіди та інші складні органічні речовини. Через оболонку з мікробної клітини в навколишнє середовище виділяються різноманітні продукти життєдіяльності, включаючи складні білки (токсини, ферменти та ін.).
В результаті процесу харчування відбувається зростання бактерійної клітини, т. Е. Збільшення маси її цитоплазми. Клітка, що досягла певного віку, ділиться на дві дочірні шляхом простого поперечного поділу. Розподіл вважається закінченим, коли цитоплазма дочірніх клітин розділена перегородкою. В цьому і полягає процес розмноження у бактерій.
Перегородка найчастіше утворюється в середині клітини, і дочірні клітини виходять однакової величини. Іноді перегородка утворюється ближче до одного кінця, тоді дочірні клітини неоднакового розміру. Площина, в якій відбувається поділ у різних мікроорганізмів, неоднакова. Палички завжди діляться тільки поперечно. У коків розподіл відбувається в різних площинах, що призводить до різних угруповань коків (стафілококи, диплококи, стрептококи, сарціни).
Більшість звивистих форм бактерій розмножуються так само, як і палички, т. Е. Діляться поперечно.
Крім поперечного ділення, у деяких бактерій (мікобактерії, коринебактерії) початок новим особинам дають бічні вирости.
Швидкість розмноження бактерій в сприятливих умовах існування надзвичайно велика: кожні 15-20 хвилин з однієї особини виходять дві. Підраховано, що якщо за 1 годину мікроб буде давати тільки дві особини, то через добу число їх досягне 16,5 мільйона, а за 5 діб складатиме кількість мікроорганізмів, «що може заповнити басейни всіх морів і океанів» (В. Л. Омелянський).
Розмноження мікробів, засіяних на рідку живильне середовище, відбувається в кілька послідовних фаз:
Відео: Russian Science Festival
- Перша фаза-латентна, або вихідна стаціонарна. Під час цієї фази відбувається пристосування мікробів до живильному середовищі, вони не розмножуються, і деяка кількість засіяних особин навіть гине. Лише до кінця фази починається процес розмноження.
- Друга фаза-фаза логарифмічного Роста. Вона характеризується тим, що мікроби починають енергійно розмножуватися, швидкість їх ділення постійна, внаслідок чого кількість клітин зростає в геометричній прогресії.
одиниці часу
Мал. 21. Фази розмноження бактерій. ab - вихідна стаціонарная- bd - фаза логарифмічного росту-de - стаціонарна фаза eg - стадія відмирання.
- Третя фаза - стаціонарна, або період зрілості. У цій фазі максимальну кількість розмножилися клітин деякий час утримується на одному певному рівні. Концентрація клітин в живильному середовищі постійна. Така сталість пояснюється тим, що розмноження і відмирання клітин врівноважують один одного.
- Четверта фаза - період старіння, або стадія відмирання культури, наступає від виснаження живильного середовища і накопичення в ній шкідливих продуктів обміну в результаті життєдіяльності культури.
Графічно це показано на рис. 21.
Репродукція вірусів вивчена ще недостатньо. Згідно з останніми даними, цикл репродукції вірусів складається з трьох основних періодів: підготовчого, латентного і заключного. Проникнувши в організм людини або тварини, вони адсорбуються на поверхні тих клітин, які до них чутливі. Ферменти клітинної стінки руйнують білкову оболонку вірусу і тоді звільнилася ДНК або РНК вірусу проникає всередину клітини. Це призводить до зміни характеру обміну речовин клітини і утворення нових ферментів, які синтезують специфічні для даного вірусу нуклеїнові кислоти і білки. В ядрі клітин синтезуються нуклеїнові кислоти,
в цитоплазмі - білки. У кінцевій стадії з цих компонентів утворюються нові вірусні частинки - віріони (репродукція вірусів), які виділяються з уражених клітин, а потім вони адсорбуються новими клітинами і т. Д.
