ЗАГАЛЬНА МІКРОБІОЛОГІЯ - Т.П. Пирог - 2004

6. РІСТ МІКРООРГАНІЗМІВ

6.3. ЖИВЛЕННЯ МІКРООРГАНІЗМІВ

6.3.1. Головні та мінорні біоелементи

Тільки невелика кількість елементів періодичної системи потрібна мікроорганізмам у відносно високих концентраціях (≥10⁴ М). Це десять головних біологічних елементів, наведених у табл. 6.2.

Таблиця 6.2

Десять головних біоелементів, їх джерела і деякі функції

Елемент	Джерело	Функції в метаболізмі
С	Органічні сполуки СО₂	Основні компоненти клітинного матеріалу
О	О₂, Η₂Ο. органічні сполуки, СО₂	Те саме
Н	Н₂, Н_2О, органічні сполуки	-
N	NH_2, NO₂, N₂, органічні сполуки	-
S	SO₄². HS . S². S₄O₂² органічні сполуки сірки	Компонент цистеїну, метионіну. тиамінпірофосфату, моферменту А. біотину та α-ліпоєвої кислоти
Р	НРО₄²	Компонент нуклеїнових кислот, фосфоліпідів та нуклеотидів
к	K	Основний неорганічний катіон у клітині,. кофактор деяких ферментів
Mg	Mg²⁺	Кофактор ферментів (наприклад, кіназ), присутній у клітинних стінках, мембранах та ефірах фосфорної кислоти
Са	Са²⁺·	Кофактор ферментів, входить до складу екзоферментів (амілаз, протеаз). Са² - дипіколінат є важливим компонентом ендоспор
Fe	Fe2^- ,. Fe²⁺	Міститься в цитохромах, фередоксинах, інших залізосіркопротеїдах, кофактор ферментів

Крім десяти головних біоелементів. мікроорганізмам необхідні мінорні біоелементи (табл. 6.3). У табл. 6.2 і 6.3 зазначено джерела цих елементів, а також їх функції а метаболізмі.

Поживні середовища, на яких вирощують мікроорганізми, повинні відповідати таким мінімальним вимогам: в них повинні бути присутні всі елементи, з яких будується клітина, причому в такій формі, в якій мікроорганізми здатні їх засвоювати.

У природі більшість біологічних елементів міститься у вигляді солей, мікроорганізми поглинають їх у вигляді катіоніа та аніонів. Велика різноманітність сполук, які використовуються мікроорганізмами, спостерігається тільки щодо перших п'яти елементів (сірка, азот, кисень, водень, вуглець).

Тик, сірка, як правило, споживається у вигляді сульфатів. відновлюється до сульфіду і потім використовується в біосинтетичних процесах. Проте певні групи бактерій потребують відновлених сполук сірки. Так, деякі метаноутворювальні бактерії ростуть тільки в присутності сірководню. Тіобацили і деякі фототрофні бактерії використовують сульфіди, елементну сірку або тіосульфат як донор електронів.

Азот необхідний у великих кількостях, оскільки в клітинах його міститься близько 10 %. У природі азот зустрічається у вигляді аміаку, нітрату, нітриту, азотвмісних органічних сполук та молекулярного азоту. Кращим джерелом азоту для мікроорганізмів є аміак, який може споживатися практично всіма організмами. Нітрат спочатку відновлюється до аміаку і тільки після цього використовується в біосинтетичних процесах.

Таблиця 6.3

Мінорні біоелементи, їх джерела і функції в клітині

Елемент	Джерело	Функції в обміні речовин
Zn	Zn²⁺	Міститься в ферментах (алкогольдегідрогеназа, лужна фосфатаза, альдолаза, РНК та ДНК-полімераза)
Мn	Μn²⁺	Містяться в бактеріальній пероксиддисмутазі, кофактор ферментів
Na	Na^-	Необхідні галофільним бактеріям
СІ	Cl^-
Мо	MoO₄²	Міститься в ферментах (нітратредуктаза, нітрогеназа, форміатдегідрогеназа)
Se	SeO₃²	Міститься в ферментах (гліцинредуктаза, форміатдегідрогеназа)
Co	Co²⁺	Міститься в коферменті вітамін-В₁₂-ферментіІв (глутаматмутаза, метилмалоніл-КоА-мутаза)
Cu	Cu²⁺	Міститься в цитохромоксидазах та оксигеназах
W	WO₄²	Міститься в деяких форміатдегідрогеназах
Nl	Nl²⁺	Міститься в уреазі, необхідний для автотрофного росту водневих бактерій

Нітрит є продуктом нітрат-нітритного дихання і метаболічної активності бактерій Ntiroeomcnas і близьких родів. Нітрит, крім того, може окис назватись до нітрату бактеріями Nіtrobacter. Ряд бактерій здатні фіксувати молекулярний азот і відновлювати його до аміаку. Ця здатність виявлена тільки у прокаріот. I, нарешті, багато які мікроорганізми як джерело азоту використовують органічні сполуки.

Вуглець, водень і кисень можуть споживатися мікроорганізмами у формі органічних та неорганічних сполук (СО₂, Н_2, Н₂S, NН₂, О₂, NO₂, SО₄²). Слід зазначити, що жодна з органічних сполук, що утворюються в результаті життєдіяльності різних організмів, на Землі не накопичується. Важливу роль у їх розкладі відіграють мікроорганізми. Велика різноманітність процесів життєдіяльності мікроорганізмів привела до формулювання так званої «доктрини катаболічної безвідмовності мікроорганізмів», згідно з якою будь-яка сполука вуглецю, що є в природі, використовується яким-небудь мікроорганізмом.

Метаболізм (обмін) сполук, шо містять вуглець, водень чи кисень, має велике значення не тільки тому, що ці сіє менти «важливими компонентами клітини, в й тому, що ці сполуки є субстратами для одержання мікроорганізмами енергії.