Схема дыхания бактерий

Дыхание, питание и значение бактерий

Схема дыхания бактерий

Дыхание бактерий

Как дышат бактерии? Для анаэробов кислород не требуется или почти не требуется. Аэробы, напротив, живут только в среде, содержащей кислород.

Первые бактерии на планете были бескислородными, и массово погибли, когда бурный рост цианобактерий насытил атмосферу кислородом.

Анаэробные бактерии могут быть очень агрессивными, например, Clostridium tetani, возбудитель столбняка, или Clostridium botulinum, заражающая ботулизмом.

Питание бактерий

По способу питания бактерии делятся на две группы: автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофы продуцируют органику из неорганических веществ путем фотосинтеза, который у бактерий может идти как с участием кислорода посредством хлорофилла (цианобактерии), так и без него (гелиобактерии).

Хемосинтез у бактерий — тоже автотрофный тип питания, при котором источником энергии для создания органических веществ внутри клетки являются реакции окисления неорганических соединений (так питаются железобактерии, серобактерии).

Гетеротрофные бактерии, которые составляют большинство, питаются готовыми углеродосодержащими соединениями.

Бактерии-сапротрофы перерабатывают органические остатки растений и животных, живут в навозе, древесине, компостах.

В почве содержится гигантское количество бактерий, благодаря которым органика (например, опавшая листва) превращается в минеральные соединения, обогащающие почву, делающие ее плодородной.

Образование спор

  1. Формирование бактериальных спор происходит при неблагоприятных условиях среды (недостатке влаги, органики, слишком низкой или высокой температуре).
  2. Бактерия усыхает, изменяет внешний вид, образует толстую оболочку под мембраной. Эта форма чрезвычайно устойчива к внешним воздействиям, может пережить и кипячение и огромные отрицательные температуры.
  1. С приходом благоприятных условий плотная оболочка рвется, клетка начинает набирать воду и полезные вещества, а потом и делиться. Важно, что спора бактерии никак не участвует в процессе размножения — это лишь способ выжить в трудное время.

Роль бактерий в природе и жизни человека

Почвенные бактерии.

  1. Бактерии гниения.Аэробы. Высвобождают аммиак при гниении органических веществ. Создают перегной. Вызывают порчу продуктов.
  2. Бактерии брожения. Преобразуют перегной в комплекс минеральных солей, преобразуют продукты питания, например, способствуют скисанию молока, сока, фруктов. Молочнокислые бактерии полезны, так как высвобождают из сахара молочную кислоту, угнетающую гнилостные бактерии. Из бактерий брожения получают различные медицинские препараты.
  3. Нитрифицирующие бактерии. Аэробы. Могут окислять аммиак, образуя нитраты, нитриты в почве — минеральные удобрения. Очищают сточные воды, расщепляя органику.
  4. Денитрифицирующие бактерии. Осуществляют химический процесс, в ходе которого нитраты поэтапно восстанавливаются до молекулярного азота, который возвращается в атмосферу.
  5. Клубеньковые бактерии. Гетеротрофы. Селятся в корнях растений семейства бобовых, фиксируют азот.
  6. Азотфиксаторы. Кроме клубеньковых бактерий к этой группе относят цианобактерии, ряд свободноживущих почвенных бактерий.

Болезнетворные бактерии. Вызывают различные заболевания, самыми тяжелыми из которых являются брюшной тиф, столбняк, дизентерия, холера, ботулизм, пневмония, газовая гангрена, туберкулез, дифтерия, сальмонеллез, коклюш, сибирская язва, туляремия.

Для борьбы со многими из них питьевые жидкости кипятят, молоко пастеризуют, руки и предметы дезинфицируют. В целях профилактики болезней вводят прививки (столбняк, дифтерия, коклюш).

Помимо людей и животных, бактериальные заболевания могут поражать и растения.

Симбиотические бактерии. Создают нормальную, сбалансированную микрофлору в организмах человека и животных. Например, безвредные штаммы кишечной палочки (Escherichia coli) заселяют кишечник, не причиняя вреда, и даже способны синтезировать витамин К.

Симбионты живут на кожных покровах, в верхних дыхательных путях, в пищеварительном тракте. Вырабатывают органические кислоты, витамины, ферменты, антибиотики.

Однако при лечении болезней антибиотиками симбионты зачастую гибнут, из-за чего баланс флоры нарушается, бурно растут патогенные бактерии.

Хочешь сдать экзамен на отлично? Жми сюда – онлайн тесты по биологии

Источник: https://EgeVideo.ru/stati/rasteniya-v-ege-po-biologii/dykhanie-pitanie-i-znachenie-bakteriy/

Дыхание и питание микроорганизмов

Схема дыхания бактерий

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.

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.

Источник: https://FB.ru/article/396617/dyihanie-i-pitanie-mikroorganizmov

Поступающие в микробную клетку питательные вещества трансформируются затем в те или иные составные вещества цитоплазмы, ядра, оболочки клетки и т. д. Для этих сложных синтетических процессов необходимо определенное количество энергии, которую микробная клетка должна получать для поддержания своей жизнедеятельности так же непрерывно, как и питательные вещества.

Энергия необходима не только для синтетических процессов, но и для других многочисленных проявлений жизнедеятельности бактерий — размножения микробов, движения, образования спор и капсул и т. д.

Всю необходимую энергию микробные клетки получают за счет экзотермических реакций, осуществляемых путем окислительно-восстановительных преобразований различных химических соединений, обладающих большими запасами потенциальной энергии.

Процессы, обеспечивающие энергетические потребности микроорганизмов, объединяются под названием дыхательных. Особенно доступны окислению в процессе дыхания углеводы, освобождающие большое количество энергии. Используются также и другие органические вещества — жиры, белки, кислоты и пр.

Л. Пастер впервые установил необычайную способность некоторых микроорганизмов развиваться без использования кислорода воздуха, в то время как все высшие организмы — растения и животные — могут жить в атмосфере, содержащей кислород.

По этому признаку Л. Пастер разделил микроорганизмы по типам дыхания на две группы — аэробы и анаэробы.

Аэробы для получения энергии осуществляют окисление органического материала кислородом воздуха, например уксусно-кислые бактерии, плесневые грибы.

В процессе аэробного дыхания растений и животных органическое вещество окисляется до конечных продуктов — CO2 и H2О. При этом освобождается весь запас энергии данного вещества:

У микроорганизмов такое дыхание встречается редко. Чаще органические вещества разрушаются не до конца. Образующиеся при этом все еще довольно сложные продукты могут использоваться человеком в хозяйственных целях (уксусная кислота, сорбоза, диоксиацетон и др.).

Однако при неглубоком окислении выделяется меньше энергии. Например, энергетический баланс при использовании уксусно-кислыми бактериями этилового спирта будет выражен уравнением:

Примерами типичных аэробов являются также чудесная палочка (продигиозум), сенная палочка, бактерии туберкулеза и др.

Не только уксусно-кислые, но и некоторые другие аэробные микробы могут быть использованы для получения полезных веществ.

Для этого необходимо прекратить процессы окисления, вызываемые этими микроорганизмами, на каком-либо этапе с тем, чтобы не произошло полного окисления и остались продукты с запасом скрытой энергии.

Анаэробы — это микроорганизмы, способные к дыханию без использования свободного кислорода. Анаэробный процесс дыхания у микроорганизмов происходит за счет отнятия у субстрата водорода. Отношение анаэробных микроорганизмов к кислороду различно.

Одни из них совсем не переносят кислорода и носят название облигатных, или строгих, анаэробов. К их числу принадлежат, например, возбудители масляно-кислого брожения, столбнячная палочка, возбудители ботулизма: Другие микробы могут развиваться как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Их называют факультативными, или условными, анаэробами; это молочно-кислые бактерии, кишечная палочка, протей, дрожжи и др.

В зависимости от условий существования факультативные анаэробы могут изменять анаэробный тип дыхания на аэробный. Так, дрожжи при ограниченном притоке кислорода разлагают сахар на спирт и углекислоту; при обильной аэрации у них преобладает аэробное дыхание с полным окислением Сахаров до углекислого газа и воды.

Разрушение энергетического материала в анаэробных процессах всегда идет не до конечных продуктов, образуя целый ряд нужных человеку веществ — этиловый и бутиловый спирты, масляную и молочную кислоты и др.

Типичные анаэробные дыхательные процессы принято называть брожениями. Примером получения энергии анаэробным путем может служить спиртовое брожение, осуществляемое многими дрожжами и некоторыми другими микроорганизмами по схеме:

Из приведенного уравнения видно, что часть субстрата, превратившаяся в углекислый газ, представляет собой глубоко окисленное по сравнению с гексозой соединение (отношение числа атомов углерода к кислороду в составе углекислого газа равно 1:2 против исходного 1:1). Зато другая часть, превратившаяся в этиловый спирт, восстановилась (отношение числа углеродных атомов к кислороду 2:1),

Окислительно-восстановительный процесс затронул исходный продукт сбраживания без участия кислорода.

Такой тип превращений субстрата характерен и для всех типичных брожений — молочно-кислого, масляно-кислого и др.

К числу анаэробов принадлежат представители различных групп микроорганизмов; среди них встречаются и болезнетворные, например возбудители газовой гангрены, палочка ботулизма и пр. Болезнетворными анаэробами богата загрязненная почва, поэтому попадание земли в раны может быть очень опасным.

В энергетическом отношении аэробное дыхание во много раз выгоднее анаэробного.

Так, при аэробном процессе окисления глюкозы до углекислого газа и воды освобождается примерно в 25 раз больше энергии, чем при анаэробном процессе (например, спиртовом брожении).

Это объясняется тем, что конечные продукты, получающиеся в результате анаэробного окисления, всегда представляют собой сложные органические соединения, имеющие большой запас энергии,— спирты, кислоты и др.

В связи с этим многие процессы брожения находят применение для получения ценных пищевых и . технических продуктов.

Продукты жизнедеятельности одних микроорганизмов часто могут быть энергетическим материалом для других. Так, дрожжи образуют из сахара этиловый спирт, который уксусно-кислые бактерии окисляют в уксусную кислоту.

В большинстве случаев из всего количества энергии, выделившейся из субстрата в ходе дыхательных процессов, на нужды самих микроорганизмов используется примерно лишь четвертая часть. Значительная доля энергии (75-90%) в виде тепла выделяется в окружающее пространство.

Выделение тепла при дыхании микроорганизмов можно наблюдать при выращивании культур в сосудах, защищенных от потери тепла, где температура питательной среды постепенно повышается. Выделением тепла при дыхании микроорганизмов обусловливаются процессы самосогревания влажного сена, навоза, торфа, зерновых масс, муки.

Существует довольно много светящихся бактерий, у которых окислительные процессы в клетке сопровождаются отдачей световой энергии.

Свечение морской воды, прелого дерева, пищевых продуктов (мяса, рыбы) обусловливается присутствием светящихся бактерий, или фотобактерий.

Их свечение объясняется интенсивным окислением кислородом особых фотогенных веществ. Установлено, что светиться могут и убитые бактерии.

По современным представлениям, значение дыхания в обмене веществ не ограничивается ролью только энергетического процесса. Установлено, что часть более или менее простых веществ, образующихся в ходе дыхания, вновь вовлекается в процесс синтеза необходимых для организма сложных соединений, т. е. используется в пластических целях.

Заканчивая рассмотрение обмена веществ микроорганизмов, следует обратить внимание на то, что неизбежно выделяемые ими в окружающую среду продукты жизнедеятельности, накапливаясь, оказывают губительное влияние на сами микроорганизмы, их выделяющие.

При возрастании концентрации продуктов обмена в среде процессы жизнедеятельности замедляются и практически могут прекратиться совсем. Так, жизнедеятельность дрожжей значительно замедляется при накоплении в сбраживаемом субстрате 10—14 % спирта; не более 3-4 % уксусной кислоты могут переносить уксусно-кислые бактерии.

Объяснить это явление можно тем, что продукты обмена затормаживают течение тех самых биохимических реакций, которые необходимы для поддержания нормальной жизнедеятельности клеток и итогом которых является образование этих веществ.

Иллюстрацией может служить затруднение дыхания у всех, в том числе и у человека, в результате накопления углекислого газа, выделяющегося при дыхании. Некоторые продукты обмена, обладающие широким спектром действия, т. е.

оказывающие влияние не только на продуцирующие их организмы, но и на другие, находят применение в хозяйственной практике. Так, молочная и уксусная кислоты, углекислый таз, этиловый спирт и другие применяют для защиты пищевых продуктов от микробиологической порчи.

Источник: https://alternativa-sar.ru/tehnologu/mikrobiologiya/v-n-azarov-osnovy-mikrobiologii-i-sanitarii/1410-dykhanie-bakterij

Дыхание бактерий

Схема дыхания бактерий

Путемдыхания микроорганизмы добывают энергию.Дыхание- биологический процесс переносаэлектронов через дыхательную цепь отдоноров к акцепторам с образованиемАТФ.

В зависимости от того, что являетсяконечным акцептором электронов, выделяютаэробноеи анаэробное дыхание.

При аэробном дыхании конечным акцепторомэлектронов является молекулярныйкислород (О2),при анаэробном- связанный кислород (-NO3, =SO4,=SO3).

Примеры.

О2

Аэробноедыхание донор водородаH2O

Анаэробноедыхание

нитратноеокислениеNO3

(факультативныеанаэробы) донор водородаN2

сульфатноеокислениеSO4

(облигатныеанаэробы) донор водородаH2S

Потипу дыхания выделяютчетыре группы микроорганизмов.

1.Облигатные(строгие) аэробы.Им необходим молекулярный (атмосферный)кислород для дыхания.

2.Микроаэрофилынуждаются в уменьшенной концентрации(низком парциальном давлении) свободногокислорода. Для создания этих условий вгазовую смесь для культивированияобычно добавляют CO2,например до 10- процентной концентрации.

3.Факультативныеанаэробы могутпотреблять глюкозу и размножаться ваэробных и анаэробных условиях. Срединих имеются микроорганизмы, толерантныек относительно высоким (близких катмосферным) концентрациям молекулярногокислорода – т.е. аэротолерантные, а такжемикроорганизмы которые способны вопределенных условиях переключатьсяс анаэробного на аэробное дыхание.

4.Строгиеанаэробыразмножаются только в анаэробныхусловиях т.е. при очень низких концентрацияхмолекулярного кислорода, который вбольших концентрациях для них губителен.Биохимически анаэробное дыханиепротекает по типу бродильных процессов,молекулярный кислород при этом неиспользуется.

Аэробноедыхание энергетически более эффективно(синтезируется большее количество АТФ).

Впроцессе аэробного дыхания образуютсятоксические продукты окисления (H2O2-перекись водорода, -О2- свободные кислородные радикалы), откоторых защищают специфические ферменты,прежде всего каталаза, пероксидаза,пероксиддисмутаза.У анаэробов эти ферменты отсутствуют,также как и системарегуляции окислительно- восстановительногопотенциала (rH2).

Основныеметоды создания анаэробных условий длякультивирования микроорганизмов.

1.Физический- откачивание воздуха, введение специальнойгазовой безкислородной смеси (чаще – N2-85%, CO2-10%, H2-5%).

2.Химический- применяют химические поглотителикислорода, используют газрегенирирующиепакеты.

3.Биологический- совместное культивирование строгихаэробов и анаэробов (аэробы поглощаюткислород и создают условия для размноженияанаэробов).

4.Смешанный- используют несколько разных подходов.

Необходимоотметить, что создание оптимальныхусловий для строгих анаэробов- оченьсложная задача. Очень непросто обеспечитьпостоянное поддержание безкислородныхусловий культивирования, необходимыспециальные среды без содержаниярастворенного кислорода, поддержаниенеобходимого окислительно- восстановительногопотенциала питательных сред, взятие идоставка, посев материала в анаэробныхусловиях.

Существуетряд приемов, обеспечивающих болееподходящие условия для анаэробов-предварительное кипячение питательныхсред, посев в глубокий столбик агара,заливка сред вазелиновым маслом длясокращения доступа кислорода, использованиегерметически закрывающихся флаконови пробирок, шприцев и лабораторнойпосуды с инертным газом, использованиеплотно закрывающихся эксикаторов сгорящей свечой. Используются специальныеприборы для создания анаэробных условий-анаэростаты. Однако в настоящее времянаиболее простым и эффективнымоборудованием для создания анаэробныхи микроаэрофильных условий являетсясистема “Газпак” со специальнымигазорегенерирующими пакетами, действующимипо принципу вытеснения атмосферноговоздуха газовыми смесями в герметическизакрытых емкостях.

Впроцессе метаболизма выделяют два видаобмена: 1) пластический (конструктивный):анаболизм (с затратами энергии), катаболизм(с выделением энергии); 2) энергетическийобмен (протекает в дыхательных мезосомах):дыхание; брожение.

Взависимости от акцепторов протонов иэлектронов среди бактерий различаютаэробы, факультативные анаэробы иоблигатные анаэробы. Для аэробовакцептором является кислород.

Факультативные анаэробы в кислородныхусловиях используют процесс дыхания,в бескислородных – брожение.

Дляоблигатных анаэробов характерно толькоброжение, в кислородных условияхнаступает гибель микроорганизмов из-заобразования перекисей, идет отравлениеклетки.

Облигатныеаэробы(бруцеллы,легионеллы, псевдомонады, микобактерии,возбудитель сибирской язвы) растут иразмножаются только в присутствиикислорода. Используют кислород дляполучения энергии путем кислородногодыхания.

Они подразделяются на: 1) строгиеаэробы(менингококки,бордетеллы), которые растут при парциальномдавлении атмосферы воздуха; 2) микроаэрофилы(листерии)растут при пониженном парциальномдавлении атмосферного возхдуха.

Облигатныеанаэробы(бифидобактерии,лактобактерии,клостридии)не используюткислород для получения энергии. Типметаболизма у них бродильный.

Ониподразделяются на: 1) строгиеанаэробы– микроорганизмы для которых молекулярныйкислород токсичен; он либо убиваетмикроорганизмы, либо ограничивает ихрост.

Энергию строгие анаэробы получаютмаслянокислым брожением; 2) аэротолерантныемикроорганизмы(молочнокислыебактерии) используют кислород дляполучения энергии, но могут существоватьв его атмосфере. Энергию получаютгетероферментативным молочнокислымброжением.

Факультативныеанаэробы(пневмококки,энтерококки, энтеробактерии, коринебактерии,франциселлы)способнырасти и размножаться как в присутствиикислорода, так и в отсутствии его. Ониобладают смешанным типом метаболизма.Процесс получения энергии у них можетпроисходить кислородным дыханием вприсутствии кислорода, а в его отсутствиипереключаться на брожение.

Различноефизиологическое отношение микроорганизмовк кислороду связано с наличием у нихферментных систем, позволяющихсуществовать в атмосфере кислорода. Вокислительных процессах, протекающихв атмосфере кислорода образуютсятоксические продукты: перекись водородаН2О2и закисный радикал кислорода О2-.

Для нейтрализации токсичных формкислорода, микроорганизмы, способныесуществовать в его атмосфере, имеютзащитные механизмы.

Уоблигатных аэробов и факультативныханаэробов накоплению закисного радикалакислорода препятствует ферментсупероксиддисмутаза.

Уаэротолерантных микроорганизмовнакоплению закисного радикала кислородапрепятствует высокая концентрацияионов марганца, перекись водородаразрушается ферментом пероксидазой.

Устрогих анаэробов наличие ферментасупероксиддисмутазы коррелирует с ихустойчивостью к кислороду. Длякультивирования строгих анаэробовсоздаются условия, позволяющие удалятьатмосферный кислород: использованиеанаэростатов, добавление в питательныесреды редуцирующих кислород веществ,например тиогликолята натрия, использованиепоглоттелей кислорода.

Источник: https://studfile.net/preview/5966545/page:6/

Дыхание бактерий, грибов, растений, классификация по типу: аэробное, анаэробное, брожение

Схема дыхания бактерий

Чтобы перерабатывать питательные вещества, поступающие в микроорганизмы, им необходимо много энергии. Она также необходима для размножения и роста. Чтобы получить ее, микроорганизмы дышат. Дыхание бактерий заключается в том, что органические вещества, имеющие более сложную формулу, окисляются до более простых. При этом процессе высвобождается биоэнергия.

В микробиологии принято было считать дыхание биологическим окислением органических веществ кислородом. Но открытие анаэробов, которым для получения энергии он не нужен, перевернуло представления об этом понятии полностью.

Классификация по типу дыхания

Чтобы получить необходимую биоэнергию для жизни и питания из органических и неорганических веществ, одни бактерии используют для этого О2, для других он, наоборот, смертелен, а третьи прекрасно приспосабливаются к любым условиям и любому его содержанию. Учитывая такую сущность, их делят по способу на два типа: аэробные, для которых необходим кислород, и анаэробные ─ те, для которых он губителен.

У грибов, так же как у бактерий, два типа дыхания: аэробное и анаэробное. Яркий пример грибов-анаэробов ─ дрожжи. Процесс выработки энергии анаэробных грибов происходит в цитоплазме и носит название гликолиз.

Такие съедобные грибы, как лисички, белые, моховики, и многие другие дышат так же, как растения и другие аэробные формы жизни. Процесс выработки энергии у аэробных грибов и растений происходит в митохондриях.

Растения являются аэробами, им, чтобы дышать, необходим О2, а продуктом его переработки является углекислый газ.

Но в отличие от грибов у растений, как и у сине-зеленых водорослей, параллельно с дыханием происходит процесс фотосинтеза. Растения и сине-зеленые водоросли при этом выделяют О2 больше чем поглощают, когда дышат.

При отсутствии солнечного света растения только дышат. И при нехватке кислорода растения гибнут, что не страшно факультативным формам.

Аэробные микроорганизмы

В процессе дыхания аэробные бактерии преобразуют окисление органики до воды и углекислого газа. При полном окислении выделяется вся энергия. Если происходит неполное окисление органики, то невыделившаяся часть будет оставаться в продуктах их питания. Автотрофы нужную им энергию получают за счет неорганических веществ, а гетеротрофы – из органических.

Учитывая потребность микроорганизмов в кислороде, ученые выделили такие классификации:

  • облигатные;
  • факультативные;
  • микроаэрофилы;
  • капнеические.

Облигатные аэробы

Облигатные (строгие) способны существовать, только если в среде есть наличие свободного О2 не менее 21%.

Ярким примером облигатных форм являются уксуснокислые микроорганизмы, которым для жизнедеятельности и питания необходимо большое количество О2. Также к строгим аэробам относят растения, животные, многие типы грибов.

Даже небольшая нехватка свободного кислорода приводит к тому, что замедляется рост и развитие аэробов.

Факультативные аэробы

К условным (факультативным) относят тех аэробов, жизнедеятельность которых может протекать как с участием О2, так и без него. Часть аэробов хорошо развивается при его большом количестве, другим, наоборот, необходим малый процент.

Это обусловлено тем, что одни аэробы вместе с ферментами переносят водород на свободные соединения, а некоторые переносят вместе с водородом и кислород. В зависимости от процента содержания О2 такие микроорганизмы способны менять метаболические процессы и изменять использование свободного кислорода на продукты брожения.

Их умение приспосабливаться как в кислородосодержащей среде, так и в анаэробной привело к большому числу видов.

Микроаэрофилы

Это тип аэробов, сущность жизни которых зависит от низкого содержания (около 2%) кислорода. В отличие от других аэробов для дыхания у бактерий этого типа необходим О2 пониженной концентрации.

Многие из них, например, Helicobacter pylori, вызывающий гастрит и язву желудка, а также Streptococcus pyogenes, известный как возбудитель фарингита, плохо переносят нормальную концентрацию О2.

Эта их сущность применяется при лечении заболеваний с применением препаратов, имитирующих атмосферный О2.

Капнеические

В микробиологии вид микроорганизмов, которым для дыхания нужен не только О2, но и СО2, носит название капнеические.

Анаэробы

Для дыхания этих микроорганизмов О2 не нужен. Это называется брожением. Нужную энергию они получают путем расщепления сложных молекул органики на простые.

Процесс брожения происходит в результате распада глюкозы без наличия воздуха, к примеру, спиртовое брожение, где глюкоза преобразуется в спирт и выделяется углекислый газ.

В результате такого брожения выделяется биоэнергия, температура субстрата повышается на несколько градусов. Жизнедеятельность такого вида хорошо видна при брожении и нагревании зерна, сена, силоса.

Основными особенностями анаэробов являются:

  • Образование метана. Этот биопроцесс происходит в результате деятельности метановых бактерий путем разложения органических соединений.
  • Образование сероводорода. Это является продуктом работы сероводородных бактерий.
  • Винное брожение.

Анаэробы делятся на два вида: факультативные и облигатные. Факультативные виды могут дышать и в кислородосодержащей среде, и там, где кислород отсутствует. Самые яркие представители облигатных микроорганизмов – стрептококки, кишечная палочка, стафилококки, иерсинии, шигеллы.

Облигатные формы погибают там, где есть свободный О2. Анаэробные облигатные виды представлены двумя типами: спорообразующими (клостридиями) и неспорообразующими.

Спорообразующие часто являются возбудителями многих инфекционных заболеваний: ботулизма, гнойных инфекций, столбняка.

Неспорообразующие являются жителями организмов человека и животных. Часто они являются возбудителями таких инфекционных заболеваний, как пневмония, перитонит, отит, абсцесс головного мозга и легких, сепсис и другие. Их развитие происходит в основном при переохлаждении, снижении общей сопротивляемости организма, травмах.

В жизнедеятельности микробов, грибов и растений есть много схожих химических процессов, но только бактерии способны существовать в любой среде, при любых температурах, что привело к их расселению на планете в таких масштабах.

Образование высшее филологическое. В копирайтинге с 2012 г., также занимаюсь редактированием/размещением статей. Увлечения — психология и кулинария.

Источник: https://probakterii.ru/prokaryotes/vital-functions/dyxanie-bakterij.html

ЭффектЛечения
Добавить комментарий