Дыхание и питание микроорганизмов

Каждый день вокруг нас сосредоточено большое количество микроорганизмов, которых мы не замечаем, ведь размер микробов настолько мал, что рассмотреть их можно только под микроскопом. Несмотря на это, в их клетках происходят характерные для живых организмов процессы питания, дыхания, выделения и размножения.

Самые распространенные виды микроорганизмов

Все микроорганизмы можно разделить на несколько видов, которые объединены в группу по общим признакам в строении, образе жизни и питании:

1. Бактерии. Это микроорганизмы, которые преимущественно имеют одноклеточное тело, размеры которого не превышают нескольких десятков мкм. Все бактерии делятся на три вида: шаровидные, палочковидные и извитые.
2. Вирусы. Эти микробы не имеют клеточного строения, размеры их тела измеряются в нанометрах, поэтому увидеть вирусы можно только при помощи мощного микроскопа. Тело вируса состоит из белка и нуклеиновой кислоты. Бактериофаги - это вирусы бактерий, микрофаги - вирусы грибов.
3. Грибы. Эти микроорганизмы не используют процесс фотосинтеза для преобразования неорганических веществ в органические, поэтому им требуется готовое питание, которое они получают от различных субстратов. Грибы могут располагать свои колонии на растениях, животных, человеке, вызывая заболевания.
4. Дрожжи. Тело этих микроорганизмов чаще всего имеет округлую форму, строение в большинстве случаев одноклеточное. Дрожжи делятся почкованием, могут находиться в почве, на продуктах питания, в отходах производства.

Физиология микроорганизмов

Микроорганизмы, как и другие живые организмы, тоже нуждаются в питании и дыхании. Они растут, размножаются, выделяют продукты распада и со временем умирают. Особенности питания микроорганизмов - это специфика получения необходимых веществ для роста и размножения, связанная со строением микроба.

Физиологические процессы микроорганизмов имеют некоторые особенности:

• микробы могут развиваться в кислородной и бескислородной среде;
• большинство микробов могут выживать даже в самых суровых условиях окружающей среды;
• микробы обладают способностью быстро приспосабливаться к меняющимся условиям.

Дыхание и питание микроорганизмов - это жизненно важные процессы, обеспечивающие рост и развитие микробов.

Как питаются?

Способ питания той или иной группы микроорганизмов зависит от их особенностей строения. Изучением вопроса жизни микробов занимается наука микробиология. Питание микроорганизмов может происходить по разным схемам. Некоторые микробы используют неорганические вещества, воду и кислород для образования органических веществ для питания. Другие микробы питаются уже готовыми органическими веществами, которые находятся в окружающей среде.

Выделяются несколько видов механизмов питания микробов:

1. Пассивная диффузия. Питательные вещества поступают в клетку из-за разницы в концентрации веществ по ту и другую сторону мембраны цитоплазмы.
2. Облегченная диффузия. Этот процесс происходит в том случае, если концентрация вещества вне клетки выше, чем концентрация вещества внутри ее. Переносом веществ занимаются специальные белки, которые связывают молекулу вещества и переносят ее в цитоплазму.
3. Активный перенос. Используется при очень низкой концентрации субстрата во внешней среде. Его осуществляют все те же белки, только в этом случае процесс переноса сопровождается затратой энергии.
4. Транслокация радикалов. Такой способ переноса веществ сопровождается расщеплением молекулы вещества на составляющие. Перенос осуществляют белки пермеазы.

Виды микроорганизмов по способу питания

Для активного роста и размножения микроорганизмам необходимо постоянное питание. В зависимости от типа питания микроорганизмов можно выделить следующую классификацию групп микробов:

1. Аутотрофы. Бактерии этого вида производят органические вещества из неорганических за счет использования внешних ресурсов. Аминоаутотрофы используют молекулы азота воздуха, фототрофы - солнечную энергию. Хемотрофы получают энергию путем окисления органических веществ.
2. Гетеротрофы. Не производят органические вещества самостоятельно, а берут готовое питание из среды. Аминогетеротрофы потребляют азот из органических веществ. Сапрофиты получают органические вещества от умерших организмов, а паразиты - приспосабливаются к жизни на живых организмах.
3. Миксотрофы. Эти организмы способны использовать разные способы получения органических веществ.

Дыхание микроорганизмов

В процессе дыхания происходят окислительно-восстановительные реакции, в результате которых образуется аденозинтрифосфорная кислота (АТФ), которая аккумулирует химическую энергию. Окисляемыми веществами могут быть спирты, глюкоза, органические кислоты, жиры.

По типу дыхания все микроорганизмы подразделяются на две группы:

1. Аэробы. Микробы, относящиеся к этой группе, могут существовать только при наличии молекулярного кислорода, который используется ими в окислительных реакциях.
2. Анаэробы. Могут расти и размножаться только в бескислородной среде, так как процесс образования АТФ происходит путем субстратного фосфорилирования.
3. Факультативные анаэробы. Эти микроорганизмы могут использовать оба способа окисления сложных органических веществ, поэтому расти и размножаться они могут и в кислородной, и в бескислородной среде.
4. Микроаэрофилы. Благоприятной средой для таких микробов является среда с пониженным давлением кислорода.
5. Капнофильные микроорганизмы. Активно растут и размножаются при повышенном содержании углекислого газа в воздухе.

Благоприятные условия для роста и размножения микроорганизмов

Активный рост микроорганизмов возможен только при наличии необходимой для них питательной среды. При постоянном поступлении нужных веществ клетки начнут активно делиться, микробы будут размножаться, и увеличивать численность своей колонии.

Температура окружающей среды должна быть не ниже +6 градусов Цельсия, наилучшими условиями является теплая среда (+23...+27 °С). Бактериям с аэробным типом дыхания необходим постоянный приток молекулярного кислорода, анаэробам, напротив, кислород противопоказан.

Использование микроорганизмов

Некоторые колонии бактерий, грибов и дрожжей используют для организации очистных сооружений. Бактерии способны перерабатывать стоковые отходы в процессе своей жизнедеятельности, организуя экологичный способ избавления от большого количества отходов производства.

Процесс очищения построен на способности определенных видов бактерий приспосабливаться к составу вносимых стоков. Растут и активно размножаются те группы микроорганизмов, для которых питательная среда является подходящей. Идет активное расщепление сложных веществ до более простых.

Человек - источник питания для микроорганизмов

Не все микроорганизмы приносят благо человечеству. Многие из них приспосабливаются к жизни в организме человека, оказывая паразитическое воздействие, вызывая серьезные заболевания.

Паразиты - это организмы, которые живут внутри другого живого организма или на его поверхности, и питаются за его счет. Паразиты, попавшие в организм человека, наносят значительный урон его здоровью. В некоторых случаях наступает летальный исход.

Некоторые бактерии, попадая в пищеварительную систему, могут нарушить нормальную микрофлору ЖКТ и привести к полному расстройству механизма переработки и распада питательных веществ. Вирусы - возбудители заболеваний, которые человек переносит очень тяжело. Грибы - это паразиты, которые могут размещать свои колонии на кожных покровах, ногтевых пластинах, вызывая разрушение тканей.

Микроорганизмам-паразитам будет легче организовать свою жизнедеятельность в организме ослабленного человека, иммунитет которого не способен бороться с патогенной микрофлорой.

В заключение

Для того чтобы знать, как использовать микроорганизмы или как бороться с ними, нужно понимать принцип их физиологических процессов. Если создавать все условия для возникновения подходящей для них среды, тогда микробы будут активно питаться и размножаться. Микробы можно убить, но этот процесс занимает достаточно длительно время.