Питание бактерий краткий ответ

Типы питания микроорганизмов. Деление микроорганизмов по способу питания

Источник энергии	Донор электронов	Источник углерода
Органические вещества	CO2
Свет	Органические вещества	Фотоорганогетеротрофы (пурпурные несерные бактерии)	Фотоорганоавтотрофы (окисление неусваиваемых веществ, некоторые зелёные серные бактерии)
Неорганические вещества	Фотолитогетеротрофы (некоторые зелёные бактерии, гелиобактерии)	Фотолитоавтотрофы (водоросли, цианобактерии)
Энергия химических связей	Органические вещества	Хемоорганогетеротрофы (микроорганизмы-деструкторы)	Хемоорганооавтотрофы (трудноусваиваемые вещества)
Неорганические вещества	Хемолитогетеротрофы (некоторые сульфатредукторы)	Хемолитоавтотрофы (серуокисляющие, водородные, нитрифицирующие, железобактерии)

По типам питания (трофии) все живые существа делятся на несколько групп в зависимости от природы источников углерода и энергии, а также донора электронов.

Организмы, использующие в качестве источника углерода в конструктивном метаболизме углекислоту, носят название автотрофов, а использующие готовые органические вещества – гетеротрофов. Если для энергетического метаболизма источником служит свет, то организм называют фототрофом.

Хемотрофия характеризуется использованием энергии химических реакций. При этом органотрофы в качестве донора электронов применяют органическое вещество, а литотрофы – неорганическое.

Высшие животные и растения способны только к хемоорганогетеротрофии и фотолитоавтотрофии соответственно, тогда как у микроорганизмов представлены все типы метаболизма, к тому же они могут переключаться на другой тип питания в зависимости от условий. Типы питания можно считать «пробами» эволюции.

Совет

Метаболизм того или иного вещества начинается с его проникновения в клетку. У большинства микроорганизмов клетка поглощает вещества, растворённые в воде.

У прокариот клеточная стенка и цитоплазматическая мембрана служат существенным препятствием для высокомолекулярных веществ. Поэтому такие соединения сначала расщепляются вне клетки на олиго- и мономеры соответствующими гидролазами. У грамотрицательных бактерий эти ферменты расположены на наружной стороне цитоплазматической мембраны.

Либо локализованы в периплазматическом пространстве. Высокомолекулярные вещества приникают в их периплазму с помощью белков-поринов, находящихся в наружной мембране.

У микроорганизмов, которые часто живут в бедных средах (разбавленных растворах), существует несколько принципиально различных способов поступления веществ в клетку.

Диффузия. Все незаряженные молекулы (вода, газы) могут поступать в клетку путём обычной пассивной диффузии. Это проникновение веществ в клетку по градиенту концентрации не требует затрат энергии и происходит до тех пор, пока не наступит равновесие между содержанием этого вещества вне клетки и внутри клетки. Процесс идёт с невысокой скоростью.

В аэробных водных растворах Fe2 неустойчив и быстро окисляется до Fe3 . Поэтому для снабжения двухвалентным железом аэробные микроорганизмы имеют особые переносчики – сидерофоры, которые вне клетки ковалентно связывают Fe3 и диффундируют через мембрану, восстанавливая его, где освобождают Fe2 внутри клетки.

Сидерофоры обнаружены и у высших организмов в слюне, крови и слёзной жидкости. Таким образом эти жидкости предохранены от заражения.

Обратите внимание

Экскреция продуктов метаболизма у микроорганизмов, как правило, происходит путём облегчённой диффузии.

Активный транспорт. Механизмы активного транспорта позволяют веществам поступать в клетку против градиента концентрации. Такие механизмы сопряжены с затратой метаболической энергии.

Первичный транспорт – выброс протонов из клетки с образованием протонного градиента через цитоплазматическую мембрану. За счёт этого трансмембранного градиента протонов и работают все виды вторичного транспорта.

Протонный градиент в клетке всегда поддерживается на определённом уровне за счёт дыхания, фотосинтеза и брожения.

Связывающие белки высокоспецифичны, образуют комплекс с субстратом и переносят его через периплазматическое пространство на соответствующие пермеазы, которые с затратой энергии транспортируют субстрат внутрь клетки. Обычно используется энергия в форме АТФ, но могут участвовать и другие соединения с макроэргическими связями.

Транспортные системы с участием связывающих белков есть и у грамположительных  микроорганизмов, но тогда связывающие белки «заякорены» своей N-концевой частью в цитоплазматической мембране.

Биология для студентов – 25. Классификация микроорганизмов по типам питания и способам получения энергии

Различают углеродное и азотное питание.

Аутотрофы (прототрофы) – микроорганизмы, способные воспринимать углерод из углекислоты воздуха. К ним относятся нитрифицирующие бактерии, железобактерии, серобактерии. Аутотрофы способны использовать воспринятую углекислоту для синтеза сложных органических соединений.

Таким образом, аутотрофы обладают способностью синтезировать сложные органические соединения из неорганических. Поскольку такие микробы не нуждаются в готовых органических соединениях, среди них нет болезнетворных.

Однако среди аутотрофов встречаются микроорганизмы, обладающие способностью усваивать углерод из углекислоты воздуха и из органических соединений. Такие микроорганизмы, имеющие смешанный тип питания определены как миксотрофы.

Важно

Гетеротрофы в противоположность аутотрофам используют углерод из любых готовых органических соединений (чаще всего это углерод спиртов, сахаров, органических кислот, многоатомных спиртов).

К гетеротрофам принадлежат возбудители различного рода брожений, гнилостные микробы и микроорганизмы – возбудители различных заболеваний.

Однако деление микроорганизмов на аутотрофы и гетеротрофы достаточно условно, так как при изменении условий среды обмен веществ у микроорганизмов может меняться.

Гетеротрофы включают в себя две подгруппы:

• метатрофы (сапрофиты) – живут за счет использования мертвых субстратов (гнилостные микроорганизмы),
• паратрофы – паразитические микроорганизмы, живущие на поверхности или внутри организма хозяина и питающиеся за его счет.

По способу усвоения азотистых веществ микроорганизмы подразделяют на четыре группы:

1. Протеолитические, способные расщеплять нативные белки, пептиды, аминокислоты.
2. Дезаминирующие, способные отщеплять аминогруппы только у свободных
3. Нитритно-нитратные, усваивающие окисленные формы азота.
4. Азотфиксирующие, обладающие свойством усваивать атмосферный азот.

Потребность микроорганизмов в зольных элементах невелика. Необходимые для жизни минеральные соединения присутствуют в естественной среде обитания.

https://www.youtube.com/watch?v=ytpressru

Все изученные бактерии нуждаются в витаминах или ростовых веществах, которые играют роль катализаторов биохимических процессов микробной клетки. Они же служат структурными единицами при образовании некоторых ферментов. К витаминам, необходимым микробной клетке принадлежат: биотин, витамины группы В, витамин К и ряд других. Избыток витаминов задерживает рост бактерий.

Кроме витаминов к факторам роста бактерий относят пуриновые и пиримидиновые основания (аденин, гуанин, цитозин, тимин, урацил, ксантин и гипоксантин). Некоторые микроорганизмы в качестве ростовых факторов используют аминокислоты, синтезируемые самой микробной клеткой или находящиеся в среде.

Некоторые микроорганизмы обладают способностью синтезировать ростовые факторы в относительно больших количествах, обеспечивая не только свои потребности, но и интенсивно выделяя синтезируемые вещества в окружающую среду.

Например, пропионовокислые бактерии способны синтезировать витамин В12, что активно используется в промышленности.

Кроме описанных способов получения микроорганизмами питательных веществ часто применяется классификация микроорганизмов в зависимости от источника энергии:

• Фототрофные микроорганизмы – это микроорганизмы, способные использовать в качестве источника энергии свет. Например, синезеленые водоросли, пурпурные серобактерии. Эти микроорганизмы содержат
• Хемотрофные микроорганизмы получают энергию в результате окислительно-восстановительных реакций с участием питательных субстратов.

Распространение почвенных микроорганизмов

Бактерий вокруг нас великое множество и распространены они почти везде. Их нет разве что в кратерах действующих вулканов и на небольших участках испытательных полигонов, где проводятся взрывы атомного оружия. Никакие другие жесткие условия окружающей среды не мешают существованию бактерий. Они спокойно переносят ледники Антарктики и живут в воде обжигающих кипящих источников, спокойно приспосабливаются к раскаленным пескам жарких пустынь и живут на скалистых склонах горных вершин.

Микрофлора почвы очень богата и разнообразна. Всего в одном кубическом сантиметре может встречаться до миллиарда бактерий. Однако популяция почвенных микроорганизмов может изменяться. Это зависит от типа и состава почвы, ее состояния, а также глубины изучаемого слоя.

Бактерии гниения

Сапрофиты (бактерии гниения) обычно живут на поверхности грунта. Они обитают в верхних слоях почвы, на отмерших частях корневых систем растений, на поверхности погибших личинок. В качестве источника своей жизнедеятельности используют органическую мертвую ткань: в огромных количествах обнаруживаются на останках животных, упавших листьях и плодах растений.

К семейству сапрофитов относится большая часть представителей почвенных бактерий. Существует два вида подобных микроорганизмов. Одни из них живут в бескислородных средах, а другим для полноценной жизнедеятельности обязательно нужен воздух. Это свободноживущие организмы, которые никогда не вступают в симбиоз.

К питательным органическим соединениям сапрофиты достаточно требовательны. Любой перерабатываемый ими продукт должен содержать определенные компоненты, что влияет на процесс их роста, развития и жизнедеятельности. Обязательные питательные соединения – это:

• азотосодержащие соединения или определенный набор аминокислот;
• витамины, белковые и углеводные соединения;
• пептиды, нуклеотиды.

Типы питания и группы микроорганизмов по типу питания

Типы питания и группы микроорганизмов по типу питания. Бактериальный фотосинтез и его типы. Систематика прокариот. Группы прокариотных организмов

Поступление питательных веществ в микробную клетку может происходить за счет : l осмоса и диффузии; l пассивного транспорта; l активного транспорта

В зависимости от источника получения энергии микроорганизмы делятся: l на фототрофные, способные использовать солнечную энергию, l хемотрофные, получающие энергию за счет окислительно восстановительных реакций.

Деление бактерий по типам дыхания l l l Облигатные аэробы (возбудители туберкулеза, чумы, холеры) Облигатные анаэробы (возбудители столбняка, ботулизма, газовой анаэробной инфекции, бактероиды, фузобактерии) Факультативные анаэробы (стафилококки, ешерихии, сальмонели, шигели и другие) Микроаэрофилы (молочнокислые, азотфиксирующие бактерии) Капнеичные (возбудитель бруцеллеза бычьего типа)

В зависимости от природы доноров электронов: фототрофные литотрофы; l хемотрофные литотрофы — использующие в качестве доноров электронов неорганические соединения; l фото- и хемоорганотрофы — использующие только органические соединения. К последним принадлежит значительное боль шинство бактерий, в том числе патогенные для человека виды. l

Микроорганизмы, способные синтезировать все необходимые им органические соединения (углеводы, аминокислоты и др. ) из указанных компонентов, называются прототрофами. l Микроорганизмы, неспособные синтезировать какое-либо из необходимых соединений и ассимилирующие их в готовом виде из окружающей среды или организма хозяина (человека, животного), называются ауксотрофами по этому соединению. Чаще всего ими являются патогенные или условно патогенные для человека микроорганизмы. l

Основные типы питания прокариот Тип питания Источник углерода Фотолитоавтотрофы ФЛАТ С 02 Фотоорганоавтотрофы ФОАТ СО 2 и органич. соединения Хемолитоавтотрофы ХЛАТ СО 2 Хемоорганогетеротрофы ХОГТ Органические соединения Источник энергии Свет Донор электронов Представители прокариот Цианобактерии, зеленые, Н 20 Неорг. соед.

(H 2 S, S, серные пурпурные бактерии, Na 2 S 203 i H 2) прохлорофиты, гелиобактерии. Органические соединения Некоторые пурпурные бактерии Реакции окисления неорганичес ких веществ Неорганические соединения (Н 2, H 2 S, NH 3, Fe 2 и др. ) Нитрифицирующие, тионовые, водородные бактерии; ацидофильные железобактерии Реакции окисления органических веществ Органические соединения Аммонификаторы, азотфиксаторы, пектинокоразрушающие, Молочнокислые, уксуснокислые, маслянокислые и др. Свет

Бактериальный фотосинтез l – зависимый от бактериохлорофиллов бескислородный фотосинтез; l – зависимый от хлорофиллов кислородный фотосинтез; l – зависимый от бактериородопсина бескислородный фотосинтез галофильных бактерий.

Отличия бактериального фотосинтеза от фотосинтеза растений l l l наличие специфических пигментов фотосинтеза (бактериохлорофиллов, каротиноидов, бактериородопсина); расширение спектра поглощения световой энергии от 700 нм до 1100 нм; экологические условия жизни более разнообразны, от оптимальных до экстремальных;

Совет

Структурная организация фотосинтетического аппарата прокариот 1. Светособирающие пигменты поглощают свет и передают в реакционные центры. l 2. Фотохимические реакционные центры трансформируют энергию. l 3. Фотосинтетические электронтранспортные системы обеспечивают перенос электронов, сопряженный с запасанием энергии в АТФ. l

Пигменты бактерий Цианобактерии 1) пигменты с тетрапиррольной структурой (хлорофиллы, фикобилипротеиды); Deinococcus radiodurans 2) пигменты, основу которых составляют полиизопреноидные цепи (каротиноиды).

https://www.youtube.com/watch?v=https:accounts.google.comServiceLogin

Систематика (таксономия) l наука о многообразии и взаимосвязях между организмами. Одна из задач систематики распределение (классификация) множества организмов по группам (таксонам).

Систематика прокариот

В микробиологии широко применяют специальные термины Культура это видимая глазом совокупность бактерий на питательных средах. Культуры могут быть чистыми (совокупность бактерий одного вида) и смешанными (совокупность бактерий двух или более видов). l Штамм это совокупность бактерий одного вида, выделенных из разных источников или из одного источника в разное время.

Почвенные бактерии

В своем большинстве бактерии почвенные являются хемосинтетиками, т. е. питаются продуктами, полученными в результате окислительно-восстановительных реакций при участии углекислого газа. В процессе своей жизнедеятельности они производят вещества, необходимые для роста и развития других микроорганизмов.

Семейство почвенных микроорганизмов достаточно разнообразно. Здесь присутствуют такие бактерии, как:

• Азотфиксаторы, которые способны усваивать молекулы азота и синтезировать его в органические соединения.
• Почвенные бактерии гниения, которые способствуют распаду сложных веществ на простые. Эти микробы играют важную почвообразовательную роль.
• Бактерии, способствующие восстановлению тяжелых металлов.
• Бактерии брожения – масляно-, молочно- и уксуснокислые.

• Болезнетворные микроорганизмы.

Питание бактерий и грибов

Растения в природе выполняют функцию производителей органического вещества. Животные играют роль потребителей, питающихся органическими веществами. Бактерии и грибы — разрушители тел отмерших организмов. Они разлагают мертвые тела до минеральных веществ, которые поступают в почву и вновь поглощаются растениями.

Питание бактерий

Некоторые гетеротрофные бактерии питаются органическими веществами, содержащимися в мертвых телах, выделениях растений и животных. Такие бактерии обитают в воде, почве, на коже, в кишечнике животных.

Разлагая органические вещества, они возвращают в почву минеральные соли, а в атмосферу углекислый газ, необходимый для фотосинтеза.

Обратите внимание

Бактерии-паразиты поселяются в тканях человека, животных, растений и вызывают различные бактериальные болезни. К ним относятся туберкулезная палочка, дизентерийная палочка, возбудители ангины, пневмонии.

На корнях фасоли, бобов, люпина .можно увидеть маленькие клубеньки, размером чуть больше булавочной головки. В них находятся очень полезные для растений клубеньковые бактерии. Они поглощают азот из воздуха и преобразуют его в доступные для растений азотные соединения.

Клубеньковые бактерии снабжают растение-хозяина азотом, а сами извлекают из корней растения необходимые для жизнедеятельности вещества удобрением. Когда растение отмирает, соединения азота остаются в почве и повышают ее плодородие.

Подобные взаимовыгодные отношения между различными организмами называют симбиозом (от греч. «symbosis» — совместная жизнь).

Питание грибов

Грибы, так же, как и большинство бактерий, гетеротрофы.

Другие паразитируют, поселяясь на живых организмах (растениях или животных), и питаются за их счет. Так, некоторые грибы могут поселиться на теле человека, вызывая различные заболевания, которые так и называют грибковыми.

Некоторые грибы получают органические вещества из корней деревьев. При этом мицелии гриба вступает в тесный контакт с корнями деревьев. Гифы мицелия плотно оплетают корень и даже проникают внутрь ого клеток.

В результате образуется грибо-корень, или микориза (от греч. mykes — гриб и rhiza — корень).

Для питания грибы используют сложные органические вещества, которые не могут проникать в клетки через клеточные оболочки. Пищеварительный сок, который у животных выделяется в кишечник, у грибов выделяется наружу. С помощью его ферментов происходит расщепление сложных органических веществ на более простые, которые всасываются всей поверхностью гриба.

Различные типы питания

https://www.youtube.com/watch?v=https:tv.youtube.com

Все болезнетворные бактерии можно классифицировать по тому, каким способом они получают питательные вещества. Согласно этому признаку выделяют автотрофы и гетеротрофы.

Автотрофными являются те одноклеточные, которые получают питание способом преобразования неорганических веществ в органические. Для этого они осуществляют ряд химических реакций. Бактерии, которые носят название метаноокисляющих, обладают крайне полезным свойством – они перерабатывают метан, таким способом отвечая за регулирование количества парникового газа в атмосфере

Это крайне важно для предотвращения глобального потепления, риск которого повышен в связи с деятельностью человека

Бактерии спирохеты под микроскопом

Гетеротрофами названы те болезнетворные бактерии, способ питания которых не связан с переработкой веществ. Они используют органические молекулы для поддержания своей жизнедеятельности. В свою очередь, гетеротрофы подразделяются на несколько разновидностей:

• Бактерии-сапрофиты берут все необходимое из тех органических молекул, в которых начался процесс разложения. К сапрофитам относятся практически все бациллы (бактерии в форме палочки).
• Симбионты находятся во взаимодействии с другими организмами.
• Бактерии-паразиты живут за счет того организма, в котором находятся. Они питаются тканями и полезными веществами, которые носитель вырабатывает для своих нужд. Именно эти болезнетворные микробы являются наиболее опасными для здоровья человека.

Болезнетворные бактерии

Бактерии гниения (сапрофиты) и другие условно патогенные микробы, попавшие в организм человека из окружающей среды, при наличии определенных условий могут вызвать тяжелые заболевания как у людей, так и у животных. Особенно подвержены такому воздействию люди с ослабленным иммунитетом и пациенты, страдающие от авитаминоза, неврозов и постоянного переутомления. Бывают случаи, когда вызванные резидентной микрофлорой заболевания заканчиваются летальным исходом.

Сапрофитные микроорганизмы, попав в организм человека, могут вызвать бактериальный шок, развивающийся вследствие поступления в кровь большого количества условно патогенных микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности. Обычно подобное явление происходит на фоне длительных очаговых инфекций.

Нередко представители резидентной почвенной микрофлоры способствуют возникновению гнойно-воспалительных процессов и абсцессов в организме.

Однако отрицательное воздействие условно патогенные микроорганизмы на организм живых существ могут оказать лишь при появлении благоприятных для их жизнедеятельности факторов. Для улучшения земельных почв, их обогащения и минерализации такая микрофлора необходима. Ведь без нее земли вовсе перестанут быть плодородными, а это, несомненно, станет негативным фактором для естественного круговорота жизни на Земле.