Жизнедеятельность микроорганизмов. 
Основы микробиологии

В результате изучения данной главы студент должен: знать

• • химический состав клеток микроорганизмов;
• • условия развития и основные процессы жизнедеятельности микроорганизмов;
• • способы и типы питания микроорганизмов;
• • способы получения энергии микроорганизмами; уметь
• • различать конструктивный и энергетический обмен у микроорганизмов; владеть
• • пониманием сущности обмена веществ у микроорганизмов;
• • пониманием способов получения микроорганизмами энергии в процессах дыхания и брожения.

Основы жизнедеятельности микроорганизмов

Микроорганизмы — живые существа, они растут, дышат, питаются, выделяют продукты жизнедеятельности в окружающую среду. Однако эти процессы у микроорганизмов протекают не так, как у животных или растений. Процессы роста, развития, питания, способы получения энергии, происходящие при этом превращения веществ в клетке изучает физиология микроорганизмов. Знание физиологии позволяет управлять жизнедеятельностью микроорганизмов, эффективно использовать ее в практических целях — поставить на службу человеку в сельском хозяйстве, промышленности, а также найти средства борьбы с микробами, когда это необходимо.

В основе жизнедеятельности микроорганизмов (как и всех живых существ) лежит обмен веществ с окружающей средой; этот процесс называется метаболизм. Жизнь есть способ существования белковых тел при постоянном обмене веществ с окружающей их внешней природой — такое определение жизни дал Ф. Энгельс еще в позапрошлом веке. Причем разрушение белка приводит к прекращению жизни.

Обмен веществ у микроорганизмов представляет собой сложный комплекс разнообразных химических превращений различных соединений, поступающих в организм из внешней среды (субстрата). Поступившие в микробную клетку питательные вещества подвергаются переработке. Процесс разложения поступивших в микробную клетку веществ называется катаболизм (диссимиляция, разрушение). Под катаболизмом подразумевается целый комплекс процессов, которые происходят за счет окислительно-восстановительных реакций, сопровождающихся выделением энергии. Основными формами катаболизма являются дыхание и брожение. Дыхание представлено окислительно-восстановительными реакциями, протекающими с участием кислорода воздуха, а брожение — реакциями без участия кислорода (в анаэробных условиях).

Из образующихся в ходе процессов дыхания и брожения простых соединений синтезируются сложные вещества, необходимые клетке, этот процесс называют анаболизм (ассимиляция, созидание, строительство). Анаболизм и катаболизм находятся в тесном взаимодействии, взаимозависимости, неотделимы друг от друга; они обусловливают рост, развитие и размножение микроорганизмов. Одно и то же вещество может служить и источником энергии, и материалом для синтеза компонентов тела в микробной клетке.

В процессе брожения происходит неполное расщепление органических соединений, сопровождающееся образованием различных веществ и выделением энергии. В процессе дыхания происходит полное окисление органических соединений с образованием конечных продуктов окисления — углекислого газа и воды, которое сопровождается выделением энергии. Процесс дыхания и получил такое название по аналогии с дыханием макроорганизмов.

Многочисленные химические реакции обмена веществ, управляемые ферментами, протекают в определенной последовательности. Катализаторами практически всех реакций являются ферменты. Образующиеся в результате обмена веществ соединения выводятся микроорганизмами из клетки и попадают в окружающую среду. Микроорганизмы отличаются крайне интенсивным обменом веществ. Одна микробная клетка за сутки при благоприятных условиях может употребить пищу, масса которой в 30—40 раз больше массы ее тела.

В процессе своей жизнедеятельности микроорганизмы выделяют в окружающую среду большое количество разнообразных соединений (кислоты, спирты, углекислый газ и др.). Благодаря этой особенности микроорганизмы широко используются в различных технологических процессах, при переработке сырья и др. Но, к сожалению, эта же особенность жизнедеятельности микроорганизмов обусловливает порчу товаров, особенно продовольственных.