ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

2. ПОЛОЖЕННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ У ПРИРОДІ

2.3. ЗАГАЛЬНІ ВЛАСТИВОСТІ МІКРООРГАНІЗМІВ

Головною ознакою мікроорганізмів, що відображено в самій їх назві, є мала величина особин. Вона не тільки стала причиною відокремлення цих організмів від рослин і тварин, але з нею суттєво пов’язані й особливості морфології мікроорганізмів, активність і пластичність їх метаболізму, поширення в природі, а також зручність роботи в лабораторії.

Розмір особини та співвідношення між поверхнею та об'ємом. Діаметр більшості бактерій не перевищує тисячної частки міліметре. Ця величина — мікрометр, або мікрон (10³мм). Дані про тонку структуру клітини наводяться в нанометрах: 1 нм = 10^-3 мкм = 10^-6 мм. Розмір дрібних ціанобактерій, дріжджів і найпростіших становить близько 10 мкм. Але для таких надзвичайно малих організмів характерним є дуже велике співвідношення поверхні до об’єму. Якщо куб з довжиною грані 1 см (об’ємом 1 см³) розбити на кубики з довжиною грані 1 мкм. то отримаємо 10¹² кубиків об'ємом по 1 мкм³ кожний. Сумарна поверхня цих кубиків у 10 000 разів перевищує поверхню вихідного кубика. Об’єм 1 мкм³ є характерним для середньої бактеріальної клітини.

Велике відношення поверхні до об’єму зумовлює інтенсивну взаємодію з навколишнім середовищем. З цим пов’язаний дуже швидкий обмін речовинами між середовищем і клітиною мікроорганізмів. Правило німецького фізіолога М. Рубнера (1893 р.) говорить, що енергетичний обмін тварини у спокої пропорційний не масі, а поверхні її тіла. Якщо це правило поширити і на клітини. то слід чекати, що рівні метаболічної активності будуть відрізнятися на кілька порядків. Відповідно високими є і швидкості росту мікроорганізмів. Так. в організмі вола масою 500 кг за добу утворюється приблизно 0.5 кг білка, за такий самий час 500 кг дріжджів можуть синтезувати понад 50000 кг білка.

Пластичність метаболізму. У вищих рослин і тварин зміни обміну речовин відносно жорстко обмежені набором ферментів. У процесі індивідуального розвитку організму склад ферментів змінюється, але в різних умовах зовнішнього середовища ці зміни незначні. Мікроорганізми характеризуються більшою пластичністю метаболізму. Для бактерій висока здатність до адаптації просто необхідна. Це визначається їх малими розмірами. У бактеріальній клітині розміститься тільки кілька сотень тисяч білкових молекул. Тому не потрібні не даний час ферменти не можуть міститися про запас. Деякі ферменти, які необхідні для перероблення поживних речовин, утворюються тільки тоді, коли відповідна речовина з’являється поблизу клітини. Такі індуцибельні ферменти можуть становити до 10 % білка, що міститься у клітині. Отже, клітинні регуляторні механізми у мікроорганізмів відіграють суттєвішу роль і проявляються чіткіше, ніж в інших живих істот.

Поширення мікроорганізмів. Малі розміри мікроорганізмів мають велике значення і для їх екології. Багато рослин і тварин існують лише на певних континентах, а мікроорганізми є скрізь. Завдяки своїм малим розмірам вони легко поширюються з повітряними потоками. Як превило, достатньо 1 г садового ґрунту, щоб виділити з нього вид бактерій, який буде рости за рахунок будь-якої природної сполуки. Створюючи в пробірці певні селективні умови, можна з невеликої кількості зразка ґрунту чи мулу одержувати накопичувальні культури, а з них і чисті культури більшості відомих мікроорганізмів.

Малі розміри мікроорганізмів дають можливість одержувати в одній пробірці чи чашці Петрі та досліджувати популяції, які складаються з 10⁸ -10¹⁰ окремих клітин, і завдяки цьому виявляти такі рідкісні явища, як мутація чи передача набутої ознаки. При цьому немає потреби у використанні складної техніки, наявності великого простору і часу. Великі успіхи біохімічних і генетичних досліджень досягнуті завдяки простоті роботи з мікроорганізмами.