เมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์

เมแทบอลิซึม- นี่คือชุดของกระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์และรับรองกิจกรรมที่สำคัญ เมแทบอลิซึมของเซลลูล่าร์ประกอบด้วยสองกระบวนการที่มุ่งตรงข้ามกัน: เมแทบอลิซึมของพลังงาน (แคแทบอลิซึม) และเมแทบอลิซึมเชิงสร้างสรรค์ (แอนะโบลิซึม)

เมแทบอลิซึมของพลังงาน (แคแทบอลิซึม)เป็นชุดของปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ต่างๆ ที่ลดลง พร้อมด้วยการปล่อยพลังงานที่สะสมโดยเซลล์ในรูปของพันธะฟอสเฟต

เมแทบอลิซึมเชิงสร้างสรรค์ (แอแนบอลิซึม)- นี่คือชุดของปฏิกิริยาสังเคราะห์ทางชีวภาพซึ่งเป็นผลมาจากสารที่มาจากภายนอกและผลิตภัณฑ์ระดับกลางที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการ catabolism สารของเซลล์จึงถูกสังเคราะห์ กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานฟรีที่เก็บไว้ในโมเลกุล ATP หรือสารประกอบที่อุดมด้วยพลังงานอื่นๆ

เมแทบอลิซึมเชิงสร้างสรรค์และพลังงานประกอบด้วยปฏิกิริยาของเอนไซม์ที่ต่อเนื่องกันจำนวนหนึ่งซึ่งสามารถแสดงตามอัตภาพได้ดังนี้ ในระยะเริ่มต้น โมเลกุลเคมีจะถูกเปิดเผย ซึ่งทำหน้าที่เป็นสารตั้งต้นสำหรับการเผาผลาญทั้งสองประเภท การเปลี่ยนแปลงที่ตามมารวมถึงปฏิกิริยาของเอนไซม์จำนวนหนึ่งและนำไปสู่การสังเคราะห์สารตัวกลาง ผลิตภัณฑ์สุดท้ายของเส้นทางที่สร้างสรรค์ที่เกิดขึ้นในขั้นตอนสุดท้ายนั้นใช้ในการสร้างสารของเซลล์ และผลิตภัณฑ์พลังงานจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม

กระบวนการที่สร้างสรรค์และมีพลังเกิดขึ้นในเซลล์ในเวลาเดียวกัน ในโปรคาริโอตส่วนใหญ่มีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ในกระบวนการของแอแนบอลิซึม เอนไซม์จำนวนมากถูกสังเคราะห์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญพลังงาน ในทางกลับกัน ปฏิกิริยา catabolic ไม่เพียงแต่สร้างพลังงานสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวเคมีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงผลิตภัณฑ์ขั้นกลางอีกมากมายที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์สารที่ประกอบเป็นโครงสร้างเซลล์

เมแทบอลิซึมของโปรคาริโอตทั้งที่มีพลังและสร้างสรรค์นั้นมีความหลากหลายอย่างมาก นี่เป็นผลมาจากความจริงที่ว่าแบคทีเรียสามารถใช้สารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ที่หลากหลายที่สุดเป็นแหล่งพลังงานและคาร์บอน ความสามารถนี้เกิดจากความแตกต่างในชุดของเอ็นไซม์ภายนอกเซลล์หรือเอ็กโซไซม์ที่อยู่ในกลุ่มไฮโดรเลส ซึ่งถูกปล่อยออกมาภายนอกและทำลายโมเลกุลขนาดใหญ่ของสารตั้งต้นดั้งเดิมให้เป็นสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ สารที่เกิดขึ้นจากการกระทำของเอนไซม์ดังกล่าวเข้าสู่เซลล์แบคทีเรียและสัมผัสกับการทำงานของเอนไซม์เผาผลาญระดับกลาง

ลักษณะทั่วไปของการเผาผลาญพลังงานในแง่ของแหล่งพลังงาน จุลินทรีย์ทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: คีโมโทรฟิกและโฟโตโทรฟิก การสังเคราะห์โมเลกุล ATP จาก ADP และฟอสเฟตสามารถเกิดขึ้นได้สองวิธี:

ฟอสฟอรีเลชันในระบบทางเดินหายใจหรือระบบขนส่งอิเล็กตรอนแบบสังเคราะห์แสง กระบวนการนี้ในโปรคาริโอตเกี่ยวข้องกับเยื่อหุ้มหรืออนุพันธ์ของพวกมัน ดังนั้นจึงเรียกว่าเมมเบรนฟอสโฟรีเลชัน การสังเคราะห์ ATP ในกรณีนี้เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของ ATP synthase:

ฟอสฟอรีเลชั่นที่ระดับพื้นผิว ในกรณีนี้ กลุ่มฟอสเฟตจะถูกถ่ายโอนไปยัง ADP จากสาร (สารตั้งต้น) ที่มีพลังงานมากกว่า ATP: วิธีการสังเคราะห์ ATP นี้เรียกว่าฟอสโฟรีเลชันของสารตั้งต้นในเซลล์ ปฏิกิริยาของสารตั้งต้นของสารตั้งต้นไม่เกี่ยวข้องกับโครงสร้างเมมเบรนและถูกเร่งโดย เอนไซม์ที่ละลายน้ำได้ของการเผาผลาญระดับกลาง

ปฏิกิริยาการลดออกซิเดชันทั้งหมดของการเผาผลาญพลังงานในจุลินทรีย์เคมีสามารถแบ่งออกเป็นสามประเภท:

การหายใจแบบแอโรบิกหรือแอโรบิกออกซิเดชัน

การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน

การหมัก

กระบวนการหลักของการเผาผลาญพลังงานในโปรคาริโอตจำนวนมาก การหายใจแบบแอโรบิกซึ่งผู้บริจาคไฮโดรเจนหรืออิเล็กตรอนเป็นสารอินทรีย์ (มักเป็นอนินทรีย์น้อยกว่า) และตัวรับขั้นสุดท้ายคืออ็อกซิเจนระดับโมเลกุล ปริมาณพลังงานหลักระหว่างการหายใจแบบใช้ออกซิเจนถูกสร้างขึ้นในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเช่น อันเป็นผลมาจากเมมเบรนฟอสโฟรีเลชั่น Oxidative phosphorylation นำหน้าด้วย glycolysis และวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก (Krebs cycle)

การหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน- สายโซ่ของปฏิกิริยาแอนแอโรบิก-รีดักชันรีดักชัน ซึ่งถูกรีดิวซ์เป็นปฏิกิริยาออกซิเดชันของสารตั้งต้นอินทรีย์หรืออนินทรีย์ โดยไม่ใช้ออกซิเจนระดับโมเลกุลเป็นตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้าย แต่มีสารอนินทรีย์อื่นๆ (ไนเตรต ไนไตรต์ ซัลเฟต ซัลไฟต์ CO: เป็นต้น) รวมทั้งสารอินทรีย์ (ฟูมาเรต ฯลฯ) ในระหว่างการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน โมเลกุล ATP จะก่อตัวขึ้นในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอนเป็นหลัก กล่าวคือ อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาของเมมเบรน phosphorylation แต่ในปริมาณที่น้อยกว่าในระหว่างการหายใจแบบใช้ออกซิเจน

ในการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจน สารประกอบอนินทรีย์หรืออินทรีย์เป็นตัวรับอิเล็กตรอนขั้นสุดท้ายในห่วงโซ่การขนส่งอิเล็กตรอน ตัวอย่างเช่น ถ้าตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้ายคือ SO 4 2- กระบวนการจะเรียกว่า ลมหายใจซัลเฟตและแบคทีเรีย - ลดซัลเฟตหรือ ลดซัลไฟต์ ... หากตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้ายคือ NO 3 - หรือ NO 2 - กระบวนการจะเรียกว่า การหายใจด้วยไนเตรตหรือ denitrification และแบคทีเรียที่ดำเนินกระบวนการนี้ - ดีไนตริฟายอิ้ง ... CO 2 สามารถทำหน้าที่เป็นตัวรับอิเล็กตรอนสุดท้าย กระบวนการนี้เรียกว่า ลมหายใจคาร์บอเนตและแบคทีเรีย - มีเทน (เกิดมีเทน) ... การหายใจด้วยฟูมาเรตเป็นหนึ่งในไม่กี่ตัวอย่างเมื่อสารอินทรีย์ทำหน้าที่เป็นตัวรับขั้นสุดท้าย

แบคทีเรียที่สามารถหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนได้ทำให้การขนส่งอิเล็กตรอนสั้นลงหรือทางเดินหายใจ, โซ่, เช่น พวกมันไม่มีพาหะทั้งหมดของสายโซ่หายใจแบบแอโรบิก นอกจากนี้ ในสายโซ่ระบบทางเดินหายใจของแอนแอโรเบส ไซโตโครมออกซิเดสจะถูกแทนที่ด้วยรีดักเตสที่เกี่ยวข้อง ในสภาวะไร้อากาศที่เคร่งครัด วงจร Krebs จะไม่ทำงาน หรือขาดการทำงานและทำหน้าที่สังเคราะห์ทางชีวสังเคราะห์เท่านั้น แต่ไม่มีการทำงานที่กระฉับกระเฉง ปริมาณหลักของโมเลกุล ATP ระหว่างการหายใจแบบไม่ใช้ออกซิเจนถูกสังเคราะห์ในกระบวนการของฟอสโฟรีเลชันของเมมเบรน

การหมัก- ชุดของปฏิกิริยารีดอกซ์แบบไม่ใช้ออกซิเจนซึ่งสารประกอบอินทรีย์ทำหน้าที่เป็นทั้งผู้บริจาคและผู้รับอิเล็กตรอน ตามกฎแล้ว ผู้ให้อิเล็กตรอนและตัวรับอิเล็กตรอนถูกสร้างขึ้นจากซับสเตรตที่หมักได้เดียวกัน (เช่น จากคาร์โบไฮเดรต) สารตั้งต้นหลายชนิดสามารถหมักได้ แต่มีการใช้คาร์โบไฮเดรตดีกว่าชนิดอื่น ในระหว่างการหมัก ATP จะถูกสังเคราะห์โดยเป็นผลมาจากปฏิกิริยาฟอสโฟรีเลชันของซับสเตรต

ในสาระสำคัญทางชีววิทยา การหมักเป็นวิธีการรับพลังงาน ซึ่ง ATP เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบไม่ใช้ออกซิเจนของสารตั้งต้นอินทรีย์ในปฏิกิริยาของสารตั้งต้นฟอสโฟรีเลชัน ในระหว่างการหมัก ผลิตภัณฑ์ที่แตกแยกของซับสเตรตอินทรีย์หนึ่งตัวสามารถทำหน้าที่เป็นทั้งผู้ให้และตัวรับอิเล็กตรอนพร้อมกันได้

ในระหว่างการหมักคาร์โบไฮเดรตและสารอื่นๆ จำนวนหนึ่ง ผลิตภัณฑ์ เช่น เอทานอล แลคติก ฟอร์มิก กรดซัคซินิก อะซิโตน CO2 H2 ฯลฯ จะก่อตัวขึ้น (เป็นรายบุคคลหรือเป็นส่วนผสม) ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์ที่มีชัยหรือโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ลักษณะเฉพาะ แยกแยะระหว่างแอลกอฮอล์ กรดแลคติก กรดฟอร์มิก กรดบิวทิริก กรดโพรพิโอนิก และการหมักประเภทอื่นๆ

ปฏิกิริยารีดอกซ์ชนิดที่นิยมที่สุดในแบคทีเรีย อันเป็นผลมาจากการจัดหาพลังงานที่ใหญ่ที่สุดในรูปแบบของโมเลกุล ATP คือการหายใจแบบใช้ออกซิเจน ปฏิกิริยาการจ่ายพลังงานประเภทที่พึงประสงค์น้อยที่สุดคือการหมักพร้อมกับผลผลิตขั้นต่ำของ ATP

คำอธิบายประกอบ

บทนำ

1. แนวคิดทั่วไปของเมแทบอลิซึมและพลังงาน

2. เมตาบอลิซึมที่สร้างสรรค์

3. ความต้องการโปรคาริโอตในสารอาหาร

3.1 แหล่งที่มาของคาร์บอน

3.3 ข้อกำหนดสำหรับแหล่งกำมะถันและฟอสฟอรัส

3.4 ความจำเป็นของไอออนโลหะ

3.5 ความต้องการปัจจัยการเจริญเติบโต

4. ประเภทของการเผาผลาญของจุลินทรีย์

5. เมแทบอลิซึมของพลังงานของโฟโตโทรฟ

6. เมแทบอลิซึมของพลังงานของเคมีบำบัดโดยใช้กระบวนการหมัก

7. เมแทบอลิซึมของพลังงานเคมีออร์แกนโนโทรฟโดยใช้กระบวนการหายใจ

8. การเผาผลาญพลังงานของ chemolithoautotrophs

บทสรุป

งานหลักสูตรนี้มีข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการเผาผลาญแบคทีเรียอย่างสร้างสรรค์และกระฉับกระเฉง งานเสร็จสิ้นใน 37 แผ่น ประกอบด้วย 5 ตัวเลข 1 ตาราง

ชุดของกระบวนการเปลี่ยนรูปของสสารในสิ่งมีชีวิตพร้อมกับการต่ออายุอย่างต่อเนื่องเรียกว่าเมแทบอลิซึมหรือเมแทบอลิซึม

คุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของสิ่งมีชีวิตคือความสามารถในการสืบพันธุ์และความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับสิ่งแวดล้อม สิ่งมีชีวิตใด ๆ สามารถดำรงอยู่ได้ภายใต้สภาวะของการไหลเข้าของสารอาหารอย่างต่อเนื่องจากสภาพแวดล้อมภายนอกและการปล่อยของเสียเข้าสู่ร่างกาย

สารอาหารที่เซลล์ดูดซึมจะถูกแปลงเป็นส่วนประกอบเฉพาะของเซลล์อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่ซับซ้อน ชุดของกระบวนการทางชีวเคมีของการดูดซึมการดูดซึมสารอาหารและการสร้างองค์ประกอบโครงสร้างของเซลล์โดยเสียค่าใช้จ่ายเรียกว่าเมตาบอลิซึมเชิงสร้างสรรค์หรือแอแนบอลิซึม กระบวนการสร้างสรรค์ไปพร้อมกับการดูดซับพลังงาน พลังงานที่จำเป็นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพของหน้าที่อื่นๆ ของเซลล์ เช่น การเคลื่อนไหว ออสโมเรกูเลชัน เป็นต้น ได้มาโดยเซลล์ผ่านการไหลของปฏิกิริยาออกซิเดชัน ซึ่งทั้งหมดคือเมแทบอลิซึมของพลังงาน หรือแคแทบอลิซึม (รูปที่ 1)

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดสามารถใช้พลังงานที่มีพันธะทางเคมีเท่านั้น สารแต่ละตัวมีพลังงานศักย์อยู่จำนวนหนึ่ง ตัวพาวัสดุหลักคือพันธะเคมี การแตกหรือการเปลี่ยนแปลงซึ่งนำไปสู่การปลดปล่อยพลังงาน

ระดับพลังงานของพันธะเคมีไม่เหมือนกัน สำหรับบางคนมันมีค่าของคำสั่งของ 8-10 kJ การเชื่อมต่อดังกล่าวเรียกว่าปกติ ในพันธะอื่น ๆ มีพลังงานที่สูงกว่ามาก - 25-40 kJ สิ่งเหล่านี้เรียกว่าการเชื่อมต่อแบบมหภาค สารประกอบที่รู้จักเกือบทั้งหมดที่มีพันธะดังกล่าวรวมถึงอะตอมของฟอสฟอรัสและซัลเฟอร์ที่เกี่ยวข้องกับการก่อตัวของพันธะเหล่านี้

มีบทบาทสำคัญในชีวิตของเซลล์โดยกรดอะดีโนซีนไตรฟอสฟอริก (ATP) โมเลกุลของมันประกอบด้วยสารตกค้างของกรดอะดีนีน ไรโบส และกรดฟอสฟอริกสามชนิด: (ภาคผนวก รูปที่ 2)

เอทีพีเป็นศูนย์กลางในการเผาผลาญพลังงานของเซลล์ พันธะมหภาคในโมเลกุล ATP นั้นบอบบางมาก การไฮโดรไลซิสของพันธะเหล่านี้นำไปสู่การปลดปล่อยพลังงานอิสระจำนวนมาก:

ATP + H20 → ADP + H3P04- 30.56 kJ

ไฮโดรไลซิสดำเนินการด้วยการมีส่วนร่วมของเอนไซม์เฉพาะ โดยให้พลังงานแก่กระบวนการทางชีวเคมีที่เกิดขึ้นพร้อมกับการดูดซึมพลังงาน ในกรณีนี้ ATP จะทำหน้าที่เป็นผู้จัดหาพลังงาน ด้วยขนาดที่เล็ก โมเลกุล ATP จึงกระจายไปยังส่วนต่างๆ ของเซลล์ สต็อกของ ATP ในเซลล์ได้รับการต่ออายุอย่างต่อเนื่องเนื่องจากปฏิกิริยาของการเพิ่มกรดฟอสฟอริกที่ตกค้างไปยังโมเลกุลของกรดอะดีโนซีนไดฟอสฟอริก (ADP):

ADP + H3P04 → ATP + H20

การสังเคราะห์เอทีพี เช่น การไฮโดรไลซิส ดำเนินการโดยการมีส่วนร่วมของเอ็นไซม์ แต่จะมาพร้อมกับการดูดซึมพลังงาน วิธีการได้มาซึ่งจุลินทรีย์ แม้ว่าจะมีความหลากหลาย สามารถลดเหลือสองประเภท:

1) การใช้พลังงานแสง

2) การใช้พลังงานของปฏิกิริยาเคมี

ในกรณีนี้ พลังงานทั้งสองประเภทจะเปลี่ยนเป็นพลังงานพันธะเคมีของ ATP ดังนั้น ATP จึงทำหน้าที่เป็นหม้อแปลงไฟฟ้าในเซลล์

แอแนบอลิซึมและแคแทบอลิซึมเชื่อมโยงกันอย่างแยกไม่ออก รวมกันเป็นหนึ่งเดียว เนื่องจากผลิตภัณฑ์ของเมแทบอลิซึมของพลังงาน (ATP และสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำ) ถูกใช้โดยตรงในการเผาผลาญของเซลล์ที่สร้างสรรค์ (รูปที่ 6.1)

ในเซลล์ของจุลินทรีย์ ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานและกระบวนการสร้างสรรค์ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขเฉพาะหลายประการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในธรรมชาติของสารอาหาร อย่างไรก็ตาม ในแง่ของปริมาตร ปฏิกิริยา catabolic มักจะเหนือกว่ากระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพ ความสัมพันธ์และการผันคำกริยาของเมแทบอลิซึมทั้งสองประเภทนี้แสดงให้เห็นในเบื้องต้นว่าปริมาณรวมของกระบวนการเชิงสร้างสรรค์ทั้งหมดขึ้นอยู่กับปริมาณพลังงานที่มีอยู่ที่ได้รับในกระบวนการเมแทบอลิซึมของพลังงาน

เมแทบอลิซึมเชิงสร้างสรรค์มุ่งเป้าไปที่การสังเคราะห์ไบโอพอลิเมอร์หลักสี่ประเภท: โปรตีน กรดนิวคลีอิก โพลีแซ็กคาไรด์ และลิพิด

ด้านล่างนี้เป็นแผนผังทั่วไปของการสังเคราะห์ทางชีวภาพของสารประกอบอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งเน้นขั้นตอนหลักต่อไปนี้: การก่อตัวของสารตั้งต้นอินทรีย์จากสารอนินทรีย์ที่ง่ายที่สุด (I) ซึ่ง "โครงสร้างบล็อก" (II) จะถูกสังเคราะห์ในครั้งต่อไป เวที. ต่อจากนั้น ส่วนประกอบหลักที่ยึดติดกันด้วยพันธะโควาเลนต์ ก่อตัวเป็นไบโอโพลีเมอร์ (III): การใช้งาน (รูปที่ 3)

โครงร่างที่นำเสนอของกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพไม่ได้สะท้อนถึงความซับซ้อนทั้งหมดของการเปลี่ยนแปลงสารตั้งต้นที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำไปเป็นหน่วยการสร้างที่มีน้ำหนักโมเลกุลมาก อันที่จริง การสังเคราะห์ดำเนินไปเป็นชุดของปฏิกิริยาต่อเนื่องกับการก่อตัวของผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมระดับกลางต่างๆ นอกจากนี้ระดับการพัฒนาความสามารถในการสังเคราะห์ทางชีวภาพของจุลินทรีย์นั้นแตกต่างกันมาก ในจุลินทรีย์บางชนิด เมแทบอลิซึมเชิงสร้างสรรค์รวมถึงระยะทั้งหมดที่แสดงในแผนภาพ ส่วนระยะอื่นๆ จะจำกัดอยู่ที่ระยะที่สองและสามหรือเฉพาะระยะที่สามเท่านั้น นั่นคือเหตุผลที่จุลินทรีย์ต่างกันอย่างมากในด้านความต้องการทางโภชนาการ อย่างไรก็ตาม องค์ประกอบพื้นฐานของอาหารจะเหมือนกันสำหรับสิ่งมีชีวิตทุกชนิด และต้องรวมถึงส่วนประกอบทั้งหมดที่ประกอบเป็นสารในเซลล์ เช่น คาร์บอน ไนโตรเจน ไฮโดรเจน ออกซิเจน เป็นต้น

ขึ้นอยู่กับแหล่งคาร์บอนที่ใช้ในการแลกเปลี่ยนเชิงสร้างสรรค์ จุลินทรีย์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: autotrophs และ heterotrophs

Autotrophs (จากภาษากรีก "autos" - ตัวมันเอง "trophe" - อาหาร) ใช้คาร์บอนไดออกไซด์เป็นแหล่งคาร์บอนเพียงแหล่งเดียวและจากสารประกอบอนินทรีย์สารตั้งต้นธรรมดานี้พวกมันสังเคราะห์พอลิเมอร์ชีวภาพที่จำเป็นทั้งหมด ออโตโทรฟมีความสามารถสังเคราะห์ทางชีวภาพสูงสุด

Heterotrophs (จากภาษากรีก "heteros" - อื่นๆ) ต้องการแหล่งคาร์บอนอินทรีย์ ความต้องการทางโภชนาการของพวกเขามีความหลากหลายอย่างมาก บางคนกินของเสียของสิ่งมีชีวิตอื่นหรือใช้เนื้อเยื่อพืชและสัตว์ที่ตายแล้ว จุลินทรีย์ดังกล่าวเรียกว่า saprophytes (จากภาษากรีก "sapros" - เน่าเสียและ "phyton" - พืช) สารประกอบอินทรีย์จำนวนหนึ่งที่พวกเขาใช้เป็นแหล่งคาร์บอนมีจำนวนมาก เช่น คาร์โบไฮเดรต แอลกอฮอล์ กรดอินทรีย์ กรดอะมิโน เป็นต้น จุลินทรีย์ชนิดใดชนิดหนึ่งหรือชนิดอื่นสามารถนำมาใช้เป็นแหล่งโภชนาการหรือพลังงานได้

สำหรับการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ จุลินทรีย์ต้องการไนโตรเจน ในความสัมพันธ์กับแหล่งที่มาของสารอาหารไนโตรเจนในจุลินทรีย์ autoaminotrophs และ heteroaminotrophs สามารถแยกแยะได้ อดีตสามารถใช้ไนโตรเจนอนินทรีย์ (แอมโมเนียม, ไนเตรต, โมเลกุล) หรือรูปแบบที่ง่ายที่สุดของอินทรีย์ (ยูเรีย) และจากสารประกอบเหล่านี้เพื่อสร้างโปรตีนที่หลากหลายในร่างกายของพวกเขา ในกรณีนี้ ไนโตรเจนทุกรูปแบบจะถูกแปลงเป็นรูปแบบแอมโมเนียมก่อน รูปแบบที่ลดลงที่สุดของไนโตรเจนนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นหมู่อะมิโนอย่างง่ายดาย Heteroaminotrophs ต้องการไนโตรเจน - โปรตีนและกรดอะมิโนในรูปแบบอินทรีย์ บางชนิดต้องการกรดอะมิโนครบชุด ส่วนบางชนิดก็สร้างสารประกอบโปรตีนที่จำเป็นจากกรดอะมิโนหนึ่งหรือสองชนิดโดยการแปลงเป็นกรด

จุลินทรีย์หลายชนิดที่แตกต่างกันในแง่ของคาร์บอนคือ autoaminotrophs ซึ่งรวมถึงแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับการบำบัดน้ำเสีย

ความต้องการออกซิเจนและไฮโดรเจนสำหรับการเผาผลาญเชิงสร้างสรรค์นั้นเกิดขึ้นจากจุลินทรีย์โดยต้องเสียน้ำและสารอาหารอินทรีย์ แหล่งที่มาของธาตุเถ้า (P, S, K, Mg, Fe) คือเกลือแร่ที่สอดคล้องกัน ความต้องการองค์ประกอบเหล่านี้มีน้อย แต่จำเป็นต้องมีในสภาพแวดล้อม นอกจากนี้ microelements - Zn, Co, Cu, Ni ฯลฯ มีความจำเป็นสำหรับการทำงานปกติของ microbes ส่วนหนึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโภชนาการตามธรรมชาติของจุลินทรีย์ส่วนหนึ่งถูกหลอมรวมจากเกลือแร่

วิธีการได้อาหาร กล่าวคือ วิธีการให้อาหารจุลินทรีย์นั้นมีความหลากหลายมาก การให้อาหารมีสามวิธีหลัก: โฮโลไฟติก ซาโปรโซอิก และโฮโลโซอิก

โภชนาการโฮโลไฟติก (จากภาษากรีก "โฮโล" - โดยรวม "พอดี" - พืช) เกิดขึ้นตามประเภทของการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โภชนาการดังกล่าวมีอยู่ในออโตโทรฟเท่านั้น ในบรรดาจุลินทรีย์ วิธีการนี้เป็นลักษณะของสาหร่าย รูปแบบสีของแฟลกเจลเลต และแบคทีเรียบางชนิด

เพื่อให้เข้าใจกระบวนการเผาผลาญที่ซับซ้อนของจุลินทรีย์ จำเป็นต้องพิจารณาองค์ประกอบทางเคมีของเซลล์จุลินทรีย์และคลังแสงของเอนไซม์ที่มีอยู่

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์จุลินทรีย์

องค์ประกอบทางเคมีของเซลล์จุลินทรีย์เหมือนกับพืชชั้นสูง ประกอบด้วยน้ำ 75-85% และวัตถุแห้ง 15-25% ของมวลรวมของเซลล์

น้ำเป็นองค์ประกอบที่จำเป็นของเซลล์ - กระบวนการทางเคมีเกิดขึ้นในนั้น แร่ธาตุจะละลาย และสารอินทรีย์ที่ซับซ้อน - โปรตีน คาร์โบไฮเดรต ไขมัน - ถูกทำลายลง โปรตีนและกรดนิวคลีอิกมีความสำคัญมากที่สุดในการเพิ่มจำนวนและการเติบโตของเซลล์ คาร์โบไฮเดรตพบได้ในปริมาณมากในเซลล์ยีสต์และเชื้อรา เหล่านี้คือโพลีแซ็กคาไรด์ - ไกลโคเจน, เด็กซ์ทริน, กลูโคส มีคาร์โบไฮเดรตน้อยในเซลล์แบคทีเรีย

ไขมันและสารคล้ายไขมัน (ลิปิด) ส่วนใหญ่พบในชั้นผิวของไซโตพลาสซึม ไขมันคิดเป็นค่าเฉลี่ย 3-7% ของวัตถุแห้งของเซลล์ (ใน tubercle bacillus - 20-40%, Endomyces fungi - 50-60%)

สารแร่มีอยู่ในเซลล์ของจุลินทรีย์ในปริมาณเล็กน้อย (เพียง 3-10%) แต่บทบาทของพวกมันนั้นยอดเยี่ยม - ส่งผลต่ออัตราและทิศทางของปฏิกิริยาเคมี ที่สำคัญที่สุดคือโพแทสเซียม แมกนีเซียม แคลเซียม เหล็ก ฯลฯ เนื้อหาของโปรตีน ไขมัน คาร์โบไฮเดรต และแร่ธาตุในเซลล์ขึ้นอยู่กับชนิดของจุลินทรีย์และสภาวะของการดำรงอยู่

เอนไซม์เซลล์จุลินทรีย์

เอ็นไซม์เป็นสารอินทรีย์ที่ซับซ้อนซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาเคมี เซลล์ผลิต (ผลิต) พวกมันเพื่อใช้ในกระบวนการทางสรีรวิทยา เซลล์สามารถมีเอ็นไซม์หลายชนิด (เช่น ในเชื้อรา Aspergillus ประมาณ 50 ชนิด) เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีต่างๆ สามารถเกิดขึ้นได้พร้อม ๆ กัน เอนไซม์ที่พบบ่อยที่สุดที่ผลิตโดยจุลินทรีย์คือคาร์โบไฮเดรตและโปรตีเอส

คาร์โบไฮเดรต - สลายแป้ง ไฟเบอร์ และพอลิแซ็กคาไรด์อื่น ๆ ด้วยการมีส่วนร่วมของน้ำ เหล่านี้รวมถึงอะไมเลส (แบ่งแป้งเป็นคาร์โบไฮเดรตธรรมดา), มอลเทส (สลายคาร์โบไฮเดรตมอลโทส), ไลเปส (ไฮโดรไลซ์ไขมันและน้ำมันเพื่อสร้างกรดไขมัน) จุลินทรีย์ส่วนใหญ่มีเอนไซม์เหล่านี้

โปรตีเอสกระตุ้นการสลายตัวของโปรตีนและโพลีเปปไทด์ เอนไซม์เหล่านี้ผลิตโดยแบคทีเรียเน่าเสีย, รา, แอคติโนมัยซีต

เอนไซม์แต่ละตัวมีการกระทำเฉพาะ กล่าวคือ สามารถแยกสารประกอบบางชนิดเท่านั้น นอกจากนี้ยังมีจุดสำคัญสำหรับการทำงานของเอนไซม์แต่ละตัวที่เกี่ยวกับอุณหภูมิ pH และสภาวะอื่นๆ

เมแทบอลิซึม

ทุกเซลล์ที่มีชีวิตต้องการพลังงานที่ไหลเวียนอย่างต่อเนื่อง - เซลล์จะได้รับพลังงานนี้ในกระบวนการเมแทบอลิซึม เมแทบอลิซึม (เมแทบอลิซึม) หมายถึงผลรวมของปฏิกิริยาเคมีทั้งหมดที่เกิดขึ้นในเซลล์ในช่วงชีวิตของมัน

การเผาผลาญจะดำเนินการในสองทิศทางหลัก

หนึ่งในนั้นคือการสร้างการแลกเปลี่ยน จำเป็นสำหรับเซลล์ที่มีชีวิตสำหรับการสังเคราะห์ทางชีวภาพ กล่าวคือ สำหรับการสร้างเซลล์ การเปลี่ยนชิ้นส่วนที่สึกหรอ การเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ เซลล์ได้รับวัสดุก่อสร้างที่จำเป็นในรูปของอาหารที่มาจากภายนอก สารอาหารเข้าสู่เซลล์จุลินทรีย์ได้สองวิธี ประการแรกคือการออสโมซิส (การแพร่กระจาย) ของสารอาหารจากสภาพแวดล้อมภายนอกซึ่งมีความเข้มข้นสูงกว่าในเซลล์ แรงผลักดันในกรณีนี้คือความแตกต่างของแรงดันออสโมติกระหว่างเซลล์กับสภาพแวดล้อมภายนอก วิธีที่สองคือการถ่ายโอนสารอาหารเข้าสู่เซลล์โดยใช้เอนไซม์พิเศษ ในทั้งสองกรณี สารอาหารจะแทรกซึมผ่านเยื่อหุ้มเซลล์เข้าไปในไซโตพลาสซึมของเซลล์ กระบวนการทางโภชนาการเป็นหน้าที่ทางสรีรวิทยาที่สำคัญที่สุดของเซลล์จุลินทรีย์ สาระสำคัญของกระบวนการทางโภชนาการคือภายใต้การกระทำของเอนไซม์เซลล์ สารประกอบอินทรีย์โมเลกุลสูงถูกแบ่งออกเป็นโมเลกุลต่ำ: น้ำตาล กรดอะมิโน กรดอินทรีย์ และสารของเซลล์จุลินทรีย์เองนั้นถูกสังเคราะห์ขึ้นมา: ไซโตพลาสซึม , ผนังเซลล์, กรดนิวคลีอิก เป็นต้น

นอกจากสารอาหารสำหรับสร้างกิจกรรมการสังเคราะห์ทางชีวภาพแล้ว เซลล์ยังต้องการพลังงานอีกด้วย ดังนั้นด้านที่สองของเมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์คือเมแทบอลิซึมของพลังงาน กล่าวคือ ให้พลังงานแก่เซลล์ จุลินทรีย์ได้รับพลังงานจากการออกซิไดซ์สารอินทรีย์ (คาร์โบไฮเดรต ไขมัน และวัสดุพลังงานอื่นๆ) ในกระบวนการหายใจ ซึ่งเป็นหน้าที่ทางสรีรวิทยาที่สำคัญมาก ในสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ กระบวนการหายใจดำเนินไปในรูปแบบต่างๆ ขึ้นอยู่กับความสัมพันธ์ของพวกมันกับออกซิเจน ดังนั้นแอโรบิกจึงใช้ออกซิเจนที่เป็นก๊าซและรับพลังงานจากการเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ (การหายใจ) สิ่งนี้เป็นไปได้เนื่องจากการมีอยู่ของเอนไซม์บางชนิดในเซลล์ของแอโรบิก - ไซโตโครม ในสภาวะไร้อากาศ เอ็นไซม์เหล่านี้จะหายไปและกระบวนการในการได้รับพลังงานจะเกิดขึ้นโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของออกซิเจน ในแง่ของออกซิเจน anaerobes แบ่งออกเป็นสามกลุ่ม สภาวะไร้ออกซิเจนที่เข้มงวด (เช่น แบคทีเรียกรดบิวทิริก) โดยทั่วไปไม่สามารถมีชีวิตอยู่ได้ในที่ที่มีออกซิเจน พวกมันได้รับพลังงานจากคอนจูเกตออกซิเดชัน - การลดลงของซับสเตรต (เช่น กระบวนการหมัก) ไม่ใช้ออกซิเจนแบบคณะ (ไม่เข้มงวด) ในที่ที่มีออกซิเจนใช้สำหรับกระบวนการออกซิเดชั่น (สำหรับการหายใจ) และในกรณีที่ไม่มีพวกมันจะได้รับพลังงานโดยไม่ต้องมีส่วนร่วมของออกซิเจน (ยีสต์)

กระบวนการออกซิเดชันของไม่ใช้ออกซิเจนประกอบด้วยการกำจัดไฮโดรเจนออกจากสารประกอบออกซิไดซ์ (ดีไฮโดรจีเนชัน) ไฮโดรเจนจับกับสารอื่น ๆ (ตัวรับไฮโดรเจน) กระบวนการหายใจที่ปราศจากออกซิเจนนี้เรียกว่า การหมักวัสดุที่มีพลังสำหรับการหมักคือสารที่มีแหล่งพลังงานมาก

ดังนั้น สารอาหารจึงถูกใช้โดยเซลล์ในสองทิศทาง: สำหรับการสังเคราะห์สารในร่างกายและเพื่อให้ร่างกายมีพลังงาน กระบวนการทางโภชนาการและการหายใจนั้นสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดและดำเนินการโดยเซลล์ในเวลาเดียวกัน พวกเขาให้หน้าที่ที่สำคัญทั้งหมดของเซลล์ ผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมที่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้จะถูกปล่อยออกจากเซลล์สู่สภาพแวดล้อมภายนอก เมแทบอลิซึมแสดงในแผนภาพ 1 ด้านล่าง

โครงการที่ 1 เมแทบอลิซึมในจุลินทรีย์

ตามประเภทของสารอาหาร จุลินทรีย์แบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: autotrophs และ heterotrophs

ออโตโทรฟ- จุลินทรีย์ที่สังเคราะห์สารในร่างกายจากธาตุอนินทรีย์ เส้นทางสำหรับการสังเคราะห์นี้อาจแตกต่างออกไป จุลินทรีย์บางชนิด เช่น แบคทีเรียกำมะถันสีม่วง เช่น พืชสีเขียว ใช้การสังเคราะห์ด้วยแสง แต่สารอื่นๆ มีบทบาทในคลอโรฟิลล์ พลังงานอื่นๆ สำหรับกระบวนการสังเคราะห์เหล่านี้ได้มาจากปฏิกิริยารีดอกซ์ ในกรณีนี้ สารอนินทรีย์ทำหน้าที่เป็นผู้ให้อิเล็กตรอน และคาร์บอนไดออกไซด์ก็เป็นแหล่งของคาร์บอน

Heterotrophs- เหล่านี้เป็นจุลินทรีย์ที่ต้องการสารประกอบอินทรีย์สำเร็จรูป โดยใช้คาร์โบไฮเดรต แอลกอฮอล์ และกรดอินทรีย์เป็นแหล่งคาร์บอน และโปรตีน และผลิตภัณฑ์จากการสลายของพวกมันเป็นแหล่งไนโตรเจน แบคทีเรีย ยีสต์ และราส่วนใหญ่เป็นเฮเทอโรโทรฟ

เมแทบอลิซึมของออกซิเจนแบคทีเรียที่มีการเผาผลาญออกซิเดชันได้รับพลังงานจาก การหายใจ

การหายใจ -กระบวนการรับพลังงานในปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชันที่เกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาออกซิเดชัน ฟอสโฟรีเลชัน ซึ่งสารประกอบอินทรีย์ (ในออร์กาโนโทรฟ) และอนินทรีย์ (ในลิโธโทรฟ) สามารถเป็นผู้ให้อิเล็กตรอนได้ และมีเพียงสารประกอบอนินทรีย์เท่านั้นที่สามารถเป็นตัวรับได้
ในแบคทีเรียที่มีการเผาผลาญออกซิเดชัน ตัวรับอิเล็กตรอน (หรือไฮโดรเจน (H +)) คือออกซิเจนระดับโมเลกุล ในกรณีนี้ ไพรูเวตจะถูกออกซิไดซ์อย่างสมบูรณ์ในวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกถึง C 2 วัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิกทำหน้าที่เป็นซัพพลายเออร์ของสารตั้งต้นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพและอะตอมไฮโดรเจน ซึ่งในรูปของ NAD ที่ลดลงจะถูกถ่ายโอนไปยังออกซิเจนโมเลกุลผ่านชุดของพาหะที่มีระบบหลายเอนไซม์ที่มีโครงสร้างซับซ้อน - ห่วงโซ่การหายใจ ห่วงโซ่ทางเดินหายใจในแบคทีเรีย มันถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นใน CPM และในโครงสร้างเยื่อหุ้มเซลล์
สารพาหะที่ขนส่งไฮโดรเจน (อิเล็กตรอน) ไปยังโมเลกุลออกซิเจนเป็นของดีไฮโดรจีเนส 4 ประเภท ได้แก่ โคเอ็นไซม์ NAD, ฟลาโวโปรตีน, ควิโนน และไซโตโครม โปรตอน (อิเล็กตรอน) จะเคลื่อนที่จากพาหะหนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งในทิศทางของศักย์ไฟฟ้ารีดอกซ์ที่เพิ่มขึ้น ห่วงโซ่ทั่วไปมีลักษณะดังนี้:

TCA -> NAD (H 2) -> ฟลาโวโปรตีน -> ควิโนน ---> ไซโตโครม: b -> c -> a - O 2

ในบรรดาไซโตโครมของแบคทีเรียนั้น ไซโตโครม b, c, a และ a 3 มีความโดดเด่น ขั้นตอนสุดท้ายของการถ่ายโอนอิเล็กตรอน (โปรตอน) ไปตามห่วงโซ่ทางเดินหายใจคือการลดลงของไซโตโครม a - a3 (ไซโตโครมออกซิเดส) Cytochrome oxidase เป็นขั้วออกซิเดสที่ถ่ายโอนอิเล็กตรอนไปยังออกซิเจน ในกระบวนการถ่ายโอนอิเล็กตรอนผ่านไซโตโครม ความจุของธาตุเหล็กที่เป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มพอร์ฟีรีเหล็กจะเปลี่ยนไป การถ่ายโอนอิเล็กตรอนเสร็จสิ้นโดยปฏิกิริยา O 2 + 4F 2+ 2O 2 + 4F 3+ โปรตอนที่เกิดขึ้นระหว่างการเกิดออกซิเดชันของ FAD หรือ quinones จะถูกจับโดย O 2 "ไอออนเพื่อสร้างน้ำ

การก่อตัวของเอทีพีในระบบทางเดินหายใจสัมพันธ์กับกระบวนการเคมีบำบัด การวางแนวพิเศษของพาหะใน CPM นำไปสู่ความจริงที่ว่าการถ่ายโอนไฮโดรเจนเกิดขึ้นจากด้านในไปยังพื้นผิวด้านนอกของเมมเบรนอันเป็นผลมาจากการสร้างการไล่ระดับของอะตอมไฮโดรเจนซึ่งปรากฏตัวต่อหน้า ศักยภาพของเมมเบรน พลังงานของศักย์เมมเบรนใช้สำหรับการสังเคราะห์ ATPase ที่แปลเป็นภาษาท้องถิ่นในเมมเบรน

ในเวลานี้ในยูคาริโอตเอ็นไซม์ของระบบทางเดินหายใจมีองค์ประกอบที่ค่อนข้างคงที่ในแบคทีเรียมีการเปลี่ยนแปลงในองค์ประกอบของห่วงโซ่ทางเดินหายใจ ตัวอย่างเช่น แบคทีเรียจำนวนมากมีแนฟโทควิโนนแทนที่จะเป็นยูบิควิโนน และองค์ประกอบของไซโตโครมอาจขึ้นอยู่กับสภาวะการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย ในแบคทีเรียบางชนิด ไม่มีไซโตโครม และเมื่อสัมผัสกับออกซิเจน ไฮโดรเจนจะถูกถ่ายโอนโดยตรงไปยังออกซิเจนด้วยความช่วยเหลือของฟลาโวโปรตีน ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ - Н 2 О 2

นอกจากคาร์โบไฮเดรตแล้ว โปรคาริโอตยังสามารถใช้สารประกอบอินทรีย์อื่นๆ โดยเฉพาะโปรตีนเป็นแหล่งพลังงาน ออกซิไดซ์ให้กลายเป็น CO 2 และ H 2 O ได้อย่างสมบูรณ์

กรดอะมิโนและโปรตีนสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานได้เช่นกัน การใช้งานมีความเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางเอนไซม์บางอย่างในลักษณะเตรียมการ ในขั้นต้น โปรตีนจะถูกแยกออกนอกเซลล์โดยเอ็นไซม์โปรตีโอไลติกไปเป็นเปปไทด์ ซึ่งจะถูกดูดซึมโดยเซลล์และจะถูกแยกออกโดยเปปไทเดสภายในเซลล์กับกรดอะมิโน กรดอะมิโนสามารถใช้ในการเผาผลาญเชิงสร้างสรรค์ และในแอมโมเนียแบคทีเรีย กรดอะมิโนสามารถใช้เป็นวัสดุหลักในกระบวนการพลังงานในระหว่าง ออกซิเดชันการปนเปื้อนซึ่งส่งผลให้เกิดการปลดปล่อยแอมโมเนียและการเปลี่ยนกรดอะมิโนเป็นกรดคีโตซึ่งเข้าสู่การเผาผลาญเชิงสร้างสรรค์ผ่านวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก:

2R-CHNH 2 -COOH + O 2 -> 2R-CO-COOH + 2NH 3

กระบวนการของแอมโมเนียมเรียกว่า "การเน่าเสีย" และมีการสะสมของผลิตภัณฑ์ที่มีกลิ่นเฉพาะอันไม่พึงประสงค์ของเอมีนหลักที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการนี้

แบคทีเรียที่เน่าเปื่อยทำหน้าที่สร้างแร่ธาตุของโปรตีนโดยสลายตัวเป็น CO 2, NH 3, H 2 S. แบคทีเรียที่เน่าเสีย ได้แก่ โพรทูส ซูโดโมแนส บาซิลลัส ซีเรียส

เมแทบอลิซึมของการหมัก (เอนไซม์)

การหมักหรือ การหมัก- กระบวนการได้มาซึ่งพลังงานซึ่งไฮโดรเจนที่แยกออกจากสารตั้งต้นถูกถ่ายโอนไปยังสารประกอบอินทรีย์

ออกซิเจนไม่ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการหมัก สารประกอบอินทรีย์ที่ลดลงจะถูกปล่อยออกสู่อาหารเลี้ยงเชื้อและสะสมอยู่ในนั้น คาร์โบไฮเดรต กรดอะมิโน (ยกเว้นอะโรมาติก) พิวรีน ไพริมิดีน และโพลีไฮดริกแอลกอฮอล์สามารถหมักได้ อะโรมาติกไฮโดรคาร์บอน, สเตียรอยด์, แคโรทีนอยด์, กรดไขมันไม่สามารถหมักได้ สารเหล่านี้จะสลายตัวและออกซิไดซ์เฉพาะเมื่อมีออกซิเจนเท่านั้น โดยจะมีความเสถียรภายใต้สภาวะไร้อากาศ ผลิตภัณฑ์หมักได้แก่ กรด แก๊ส แอลกอฮอล์

ในระหว่างการหมักเฮกโซส (กลูโคส) ไพรูเวตจะถูกออกซิไดซ์เพียงบางส่วนในวัฏจักรกรดไตรคาร์บอกซิลิก หลังทำหน้าที่เป็นซัพพลายเออร์ของสารตั้งต้นสำหรับกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพเท่านั้น พลังงานในรูปของ 2 โมเลกุล ATP เกิดขึ้นจากฟอสโฟรีเลชั่นของซับสเตรตซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการออกซิเดชันของไตรโอสฟอสเฟตเป็นไพรูเวต ไฮโดรเจนที่แยกออกจากสารตั้งต้น ในรูปของ NAD รีดิวซ์ จะถูกถ่ายโอนไปยังไพรูเวต แปลงเป็นปฏิกิริยาลูกโซ่เป็นเอทานอล กรด และก๊าซ ขึ้นอยู่กับลักษณะของผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้าย การหมักคาร์โบไฮเดรตหลายประเภทมีความโดดเด่น

การหมักด้วยแอลกอฮอล์ส่วนใหญ่จะพบในยีสต์ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายคือเอทานอลและ CO2 การหมักกลูโคสเกิดขึ้นผ่านวิถี PDF ภายใต้สภาวะไร้อากาศ เมื่อมีออกซิเจน กระบวนการหมักจะอ่อนตัวลง และการหายใจก็เข้ามาแทนที่ การปราบปรามการหมักแอลกอฮอล์ด้วยออกซิเจนเรียกว่าปาสเตอร์เอฟเฟค

การหมักด้วยแอลกอฮอล์ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร: เบเกอรี่, การผลิตไวน์

การหมักกรดแลคติกการหมักกรดแลคติกมีสองประเภท: โฮโมเฟอร์เมนเททีฟและเฮเทอโรเฟอร์เมนเททีฟ

ที่ โฮโมเฟอร์เมนเททีฟประเภทของการสลายตัวของกลูโคสจะเกิดขึ้นตามเส้นทาง PDF ไฮโดรเจนจาก NAD ที่ลดลงจะถูกถ่ายโอนไปยังไพรูเวตโดยแลกเทต ดีไฮโดรจีเนส และเกิดกรดแลคติกขึ้น การหมักกรดแลคติกแบบ Homofermentative เกิดขึ้นใน S. pyogenes, E.faecalis, S. salivariusบางชนิดในสกุล แลคโตบาซิลลัส: L. dulgaricus, L. lactis.

Heterofermentativeการหมักกรดแลคติกมีอยู่ในแบคทีเรียที่ไม่มีเอ็นไซม์ของวิถี PDP: อัลโดเลสและไอโซเมอเรสฟอสเฟตไตรโอส ความแตกแยกของกลูโคสเกิดขึ้นตามวิถี IF โดยมีการก่อตัวของฟอสโฟกลีเซอรอล อัลดีไฮด์ ซึ่งจะถูกแปลงเป็นไพรูเวตเพิ่มเติมผ่านทางวิถี PDP และต่อมาลดลงเป็นแลคเตท เอทานอลและกรดอะซิติกเป็นผลิตภัณฑ์เพิ่มเติมของการหมักประเภทนี้ การหมักกรดแลคติกเฮเทอโรเอนไซม์เกิดขึ้นในตัวแทนต่างๆของแบคทีเรียในสกุล แลคโตบาซิลลัสและ ไบฟิโดแบคทีเรียม

ผลิตภัณฑ์หมักกรดแลคติกมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของการต้านทานการล่าอาณานิคมโดยแบคทีเรียในสกุล แลคโตบาซิลลัสและ ไบฟิโดแบคทีเรียม,ประกอบเป็นฟลอราลำไส้บังคับ

แบคทีเรียกรดแลคติกใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมนมเพื่อให้ได้ผลิตภัณฑ์กรดแลคติก รวมทั้งในการสร้างโปรไบโอติก

การหมักกรดฟอร์มิก (ผสม)พบในครอบครัว Enterobacteriaceae Vibrionaceae.กลูโคสถูกแยกออกโดยวิถี PDP ส่วนกลูโคเนตถูกแยกออกทางวิถี CDPG

ขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์หมักที่ปล่อยออกมาภายใต้สภาวะไร้อากาศ กระบวนการสองประเภทมีความโดดเด่น:
1. ในกรณีหนึ่ง ไพรูเวตถูกแยกออกด้วยการก่อตัวของอะเซทิลโคเอ็นไซม์ A และกรดฟอร์มิก ซึ่งสามารถแยกออกเป็นคาร์บอนไดออกไซด์และโมเลกุลไฮโดรเจนได้ ผลิตภัณฑ์จากการหมักอื่นๆ ที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาลูกโซ่ ได้แก่ เอทานอล กรดซัคซินิกและแลคติก การก่อตัวของกรดแก่สามารถตรวจพบได้โดยการทำปฏิกิริยากับตัวบ่งชี้ เมทิลปาก,ซึ่งเปลี่ยนสีในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดสูง
2. ด้วยการหมักแบบอื่นจะมีกรดจำนวนหนึ่งเกิดขึ้น แต่ผลิตภัณฑ์หลักของการหมักคือ อะซิโตอินและ 2,3-บิวเทนไดออลอะซิโทอินถูกสร้างขึ้นจากโมเลกุลไพรูเวต 2 โมเลกุล ตามด้วยดีคาร์บอกซิเลชัน 2 ตัว ด้วยการลดลงของอะซิโตอินตามมา 2,3-butanediol จะเกิดขึ้น สารเหล่านี้เมื่อทำปฏิกิริยากับอัล-แนฟทอลในตัวกลางที่เป็นด่าง จะทำให้เกิดสีน้ำตาลซึ่งปรากฏให้เห็น ปฏิกิริยา Voges-Proskauer ใช้ในการระบุแบคทีเรีย

การหมักกรดบิวทิริกกรดบิวทิริก บิวทานอล อะซิโตน ไอโซโพรพานอล และกรดอินทรีย์อื่นๆ อีกจำนวนหนึ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง กรดอะซิติก ไนลอน วาเลอเรียน และปาลมิติก เป็นผลิตภัณฑ์จากการหมักคาร์โบไฮเดรตโดยไม่ใช้ออกซิเจนแบบไม่ใช้ออกซิเจน สเปกตรัมของกรดเหล่านี้ซึ่งกำหนดโดยโครมาโตกราฟีแบบแก๊สและของเหลวถูกใช้เป็นวิธีการที่รวดเร็วในการระบุชนิดไม่ใช้ออกซิเจน

การหมักโปรตีนหากโปรตีนที่มีเมแทบอลิซึมจากการหมักทำหน้าที่เป็นแหล่งพลังงานสำหรับแบคทีเรีย แบคทีเรียดังกล่าวจะเรียกว่า เปปโตไลติกคลอสตริเดียบางชนิดเป็นสารสลายเอนไซม์โดยเฉพาะ C. histolyticum, C. โบทูลินัมแบคทีเรีย Peptolytic ไฮโดรไลซ์โปรตีนและกรดอะมิโนหมัก กรดอะมิโนหลายชนิดถูกหมักร่วมกับสารอื่นๆ โดยตัวหนึ่งทำหน้าที่เป็นผู้ให้และอีกตัวหนึ่งเป็นตัวรับไฮโดรเจน กรดอะมิโนผู้บริจาคถูกแยกออกเป็นกรดคีโต ซึ่งจะถูกแปลงเป็นกรดไขมันอันเป็นผลมาจากการออกซิเดชันดีคาร์บอกซิเลชัน
5 การจำแนกแบคทีเรียที่เกี่ยวข้องกับออกซิเจน คุณสมบัติของการเพาะปลูกแบบไม่ใช้ออกซิเจน

ออกซิเจนซึ่งมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาตินั้นอยู่ในสภาพอิสระและถูกผูกไว้ ในเซลล์จะอยู่ในสถานะผูกมัดในองค์ประกอบของน้ำและสารประกอบอินทรีย์ ในบรรยากาศมีสถานะอิสระในรูปของโมเลกุลซึ่งมีปริมาตรเท่ากับ 21%

ในแง่ของออกซิเจนเช่นเดียวกับการใช้ในกระบวนการรับพลังงานจุลินทรีย์แบ่งออกเป็น 3 กลุ่ม: aerobes บังคับ, anaerobes บังคับ, anaerobes คณะ

บังคับ aerobes
พวกมันเติบโตและสืบพันธุ์ในที่ที่มีออกซิเจนเท่านั้น ใช้ออกซิเจนเพื่อสร้างพลังงานผ่านการหายใจด้วยออกซิเจน

พลังงานได้มาจากเมแทบอลิซึมของปฏิกิริยาออกซิเดชัน โดยใช้ออกซิเจนเป็นตัวรับอิเล็กตรอนปลายทางในปฏิกิริยาที่เร่งปฏิกิริยา ไซโตโครมออกซิเดส

แอโรบิกบังคับแบ่งออกเป็น แอโรบิกที่เข้มงวด,ซึ่งเติบโตที่ความกดอากาศบางส่วนของบรรยากาศและ ไมโครแอโรไฟล์,ซึ่งใช้ออกซิเจนในกระบวนการผลิตพลังงาน เติบโตภายใต้แรงดันบางส่วนที่ลดลง

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่า microaerophiles มีเอ็นไซม์ที่ถูกปิดใช้งานเมื่อสัมผัสกับสารออกซิไดซ์ที่แรงและทำงานเฉพาะที่ค่าความดันบางส่วนของออกซิเจนต่ำเช่นเอนไซม์ไฮโดรเจนเนส

บังคับ anaerobes
อย่าใช้ออกซิเจนเป็นพลังงาน
เมแทบอลิซึมของพวกมันเป็นแบบหมัก ยกเว้นเมแทบอลิซึมในแบคทีเรียสองประเภท: เดสซัลโฟบริโอและ ดีซัลโฟโตมาคิวลัมซึ่งเป็นเคมีบำบัดและการหายใจด้วยซัลเฟต แอนแอโรบิกบังคับแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: แอนแอโรบิกที่เข้มงวดและแอนแอโรบิกที่เข้มงวด

ไม่ใช้ออกซิเจนอย่างเข้มงวดโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าโมเลกุลออกซิเจนเป็นพิษต่อพวกเขา: มันฆ่าเชื้อจุลินทรีย์หรือจำกัดการเจริญเติบโตของพวกมัน

ไม่ใช้ออกซิเจนอย่างเข้มงวดได้รับพลังงานจากการหมักกรดบิวทิริก แบบไม่ใช้ออกซิเจนที่เข้มงวดรวมถึง ตัวอย่างเช่น คลอสตริเดียบางตัว (S. โบทูลินัม, C, tetani),แบคทีเรีย

ทนทานต่ออากาศจุลินทรีย์ไม่ได้ใช้ออกซิเจนเป็นพลังงาน แต่สามารถมีอยู่ในบรรยากาศได้

กลุ่มนี้รวมถึงแบคทีเรียกรดแลคติกซึ่งได้รับพลังงานจากการหมักกรดแลคติกเฮเทอโรเอนไซม์

วิธีการเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจน
สำหรับการเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจน จำเป็นต้องลดศักยภาพรีดอกซ์ของสิ่งแวดล้อมลง เพื่อสร้างสภาวะสำหรับแอนแอโรไบโอซิส เช่น ปริมาณออกซิเจนในสิ่งแวดล้อมและพื้นที่โดยรอบต่ำ ซึ่งทำได้โดยใช้วิธีการทางกายภาพ เคมี และชีวภาพ

วิธีการทางกายภาพจากการเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในสภาพแวดล้อมที่ไม่มีอากาศถ่ายเท ซึ่งทำได้โดย:
1) หว่านในอาหารที่มีสารรีดิวซ์และออกซิไดซ์ได้ง่าย
2) การหว่านจุลินทรีย์ลึกลงไปในอาหารที่มีความหนาแน่นสูง
3) การกำจัดอากาศจากภาชนะที่จุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจนเติบโต
4) เปลี่ยนอากาศในเรือด้วยก๊าซที่ไม่แยแส

เป็นสารรีดิวซ์มักใช้เนื้อเยื่อสัตว์หรือพืช (ประมาณ 0.5 กรัม) (ตับ สมอง ไต ม้าม เลือด มันฝรั่ง สำลี) เนื้อเยื่อเหล่านี้จับออกซิเจนที่ละลายในสิ่งแวดล้อมและดูดซับแบคทีเรีย เพื่อลดปริมาณออกซิเจนในตัวกลางของสารอาหาร ให้ต้มประมาณ 10-15 นาทีก่อนหว่านเมล็ด จากนั้นจึงทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วและเทน้ำมันวาสลีนที่ปราศจากเชื้อจำนวนเล็กน้อยลงไปด้านบน ความสูงของชั้นน้ำมันในหลอดทดลองประมาณ 1 ซม.

เป็นสารออกซิไดซ์ได้ง่ายใช้รูปแบบกลูโคส แลคโตส และโซเดียม

สื่อการเพาะเลี้ยงของเหลวที่ดีที่สุดด้วยสารรีดิวซ์คือสื่อ Kitta-Tarozzi ซึ่งใช้สำหรับการสะสมของไม่ใช้ออกซิเจนในระหว่างการหว่านขั้นต้นจากวัสดุทดสอบและเพื่อรักษาการเติบโตของการเพาะเลี้ยงแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่แยกได้

การหว่านจุลินทรีย์ลึกลงในสื่อที่มีความหนาแน่นสูงผลิตโดยวิธี Vignal-Veyon ซึ่งประกอบด้วยการป้องกันทางกลของพืชที่ไม่ใช้ออกซิเจนจากออกซิเจนในบรรยากาศ ใช้หลอดแก้วยาว 30 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 3-6 มม. ปลายด้านหนึ่งของท่อถูกดึงเข้าไปในเส้นเลือดฝอยในรูปของปิเปตปาสเตอร์ และปลายอีกด้านจะหดตัว เสียบสำลีเข้าไปในปลายกว้างที่เหลือของหลอด วัสดุทดสอบถูกฉีดวัคซีนลงในหลอดทดลองด้วยวุ้นสารอาหารที่ละลายแล้วทำให้เย็นลงถึง 50 ° C จากนั้น วุ้นที่ฉีดวัคซีนแล้วจะถูกปั๊มลงในหลอด Vignal-Veyon ที่ปลอดเชื้อ ปลายหลอดเส้นเลือดฝอยถูกผนึกด้วยเปลวไฟจากเตา และวางหลอดไว้ในเทอร์โมสตัท สิ่งนี้สร้างเงื่อนไขที่เอื้ออำนวยต่อการเจริญเติบโตของแบบไม่ใช้ออกซิเจนที่เข้มงวดที่สุด เพื่อแยกโคโลนีที่แยกจากกัน หลอดจะถูกตัดด้วยตะไบโดยปฏิบัติตามกฎของ asepsis ในระดับโคโลนีที่แตกออก และโคโลนีจะถูกจับด้วยห่วงปลอดเชื้อและถ่ายโอนไปยังหลอดทดลองที่มีสารอาหารเพื่อการเพาะปลูกต่อไปและ ศึกษาในรูปแบบบริสุทธิ์

การกำจัดอากาศผลิตโดยปั๊มเชิงกลออกจากอุปกรณ์พิเศษ - แอนนาโรสแตทซึ่งวางถ้วยที่มีการฉีดวัคซีนแบบไม่ใช้ออกซิเจน แอนนาโรสแตทแบบพกพาเป็นกระบอกโลหะที่มีผนังหนาพร้อมฝาปิดอย่างดี (พร้อมปะเก็นยาง) พร้อมก๊อกระบายน้ำและเกจวัดสุญญากาศ หลังจากวางจานหรือหลอดทดลองที่ฉีดวัคซีนแล้ว อากาศจากเครื่องแอนเนโรสแตทจะถูกลบออกโดยใช้ปั๊มสุญญากาศ

เปลี่ยนแอร์ก๊าซที่ไม่แยแส (ไนโตรเจน ไฮโดรเจน อาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์) สามารถผลิตได้ในแอนะโรสแตตเดียวกันโดยแทนที่ด้วยแก๊สจากกระบอกสูบ

วิธีการทางเคมีขึ้นอยู่กับการดูดซึมของออกซิเจนในบรรยากาศในภาชนะที่ปิดสนิท (anaerostat, desiccator) โดยสารเช่น pyrogallol หรือ sodium hydrosulfite Na 2 S2O 4
วิธีการทางชีวภาพขึ้นอยู่กับการเพาะปลูกร่วมกันของไม่ใช้ออกซิเจนกับแอโรบิกที่เข้มงวด สำหรับสิ่งนี้ วุ้นเส้นกว้างประมาณ 1 ซม. ถูกตัดออกจากจานวุ้นแช่แข็งตามเส้นผ่านศูนย์กลางของจานด้วยมีดผ่าตัดที่ปลอดเชื้อ ได้แผ่นวุ้นครึ่งแผ่นสองแผ่นในจานเดียว ที่ด้านหนึ่งของจานวุ้น จะฉีดเชื้อ aerobe เช่น S. aureus หรือ Serratiamarcescens ในอีกด้านหนึ่งจะมีการเพาะเชื้อแบบไม่ใช้ออกซิเจน ขอบถ้วยถูกปิดผนึกด้วยดินน้ำมันหรือเติมด้วยพาราฟินที่หลอมเหลวแล้ววางในเทอร์โมสตัท หากเงื่อนไขถูกต้อง แอโรบิกจะเริ่มทวีคูณในจาน หลังจากที่พวกเขาใช้ออกซิเจนในช่องถ้วยจนหมด การเจริญเติบโตของแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะเริ่มขึ้น (หลังจาก 3-4 วัน) เพื่อลดพื้นที่อากาศในจาน เทอาหารเลี้ยงเชื้อให้หนาที่สุด
วิธีการแบบผสมผสานอาศัยการผสมผสานระหว่างวิธีการทางกายภาพ เคมี และชีวภาพเพื่อสร้างภาวะที่ไม่ใช้ออกซิเจน

6 เอ็นไซม์ของแบคทีเรีย การจำแนกประเภทของพวกเขา การทำงานของเอนไซม์ของจุลินทรีย์และการนำไปใช้ในการจำแนกแบคทีเรีย
ปฏิกิริยาเมตาบอลิซึมทั้งหมดในเซลล์แบคทีเรียขึ้นอยู่กับกิจกรรมของเอนไซม์ที่อยู่ใน 6 คลาส: oxyreductase, transferase, hydrolase, ligase, lyase, ไอโซเมอเรสเอ็นไซม์ที่ผลิตโดยเซลล์แบคทีเรียสามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นได้ทั้งภายในเซลล์ - เอ็นโดไซม์,และปล่อยสู่สิ่งแวดล้อม - เอ็กโซไซม์ Exozymes มีบทบาทสำคัญในการจัดหาเซลล์แบคทีเรียด้วยแหล่งคาร์บอนและพลังงานที่พร้อมสำหรับการแทรกซึม ไฮโดรเลสส่วนใหญ่เป็นเอ็กโซไซม์ที่ปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อม ทำลายโมเลกุลขนาดใหญ่ของเปปไทด์ โพลีแซ็กคาไรด์ ลิปิดให้เป็นโมโนเมอร์และไดเมอร์ที่สามารถเจาะเข้าไปในเซลล์ได้ เอ็กโซไซม์จำนวนหนึ่ง เช่น hyaluronidase, collagenase และอื่นๆ เป็นเอ็นไซม์ของการรุกราน เอ็นไซม์บางชนิดถูกแปลเป็นภาษาท้องถิ่นในพื้นที่ปริพลาสมิกของเซลล์แบคทีเรีย เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนสารเข้าสู่เซลล์แบคทีเรีย สเปกตรัมของเอนไซม์เป็นลักษณะการจัดอนุกรมวิธานของครอบครัว สกุล และในบางกรณี สปีชีส์ ดังนั้นการกำหนดสเปกตรัมของกิจกรรมของเอนไซม์จึงถูกใช้ในการสร้างตำแหน่งอนุกรมวิธานของแบคทีเรีย การมีอยู่ของ exozymes สามารถระบุได้โดยใช้สื่อการวินิจฉัยแยกโรค ดังนั้น สำหรับการจำแนกแบคทีเรีย จึงมีการพัฒนาระบบทดสอบพิเศษขึ้น ซึ่งประกอบด้วยชุดสื่อการวินิจฉัยแยกโรค

การระบุแบคทีเรียโดยกิจกรรมของเอนไซม์

ส่วนใหญ่มักจะกำหนดเอนไซม์ของคลาส hydrolases และ oxidoreductase โดยใช้วิธีการและสื่อพิเศษ

เพื่อตรวจสอบกิจกรรมการย่อยโปรตีนจุลินทรีย์ถูกฉีดวัคซีนลงในคอลัมน์เจลาตินด้วยการฉีด หลังจาก 3-5 วัน พืชผลจะถูกตรวจสอบและสังเกตลักษณะของการทำให้เป็นของเหลวของเจลาติน เมื่อแบคทีเรียบางชนิดสลายโปรตีน ผลิตภัณฑ์ที่เฉพาะเจาะจงสามารถถูกปลดปล่อยออกมาได้ เช่น อินโดล ไฮโดรเจนซัลไฟด์ แอมโมเนีย ในการตรวจสอบนั้น จะใช้กระดาษตัวบ่งชี้พิเศษซึ่งวางไว้ระหว่างคอและจุกผ้าฝ้ายในหลอดทดลองที่มี BCH และ / หรือน้ำเปปโตนที่ฉีดวัคซีนด้วยจุลินทรีย์ที่ศึกษา อินโดล (ผลิตภัณฑ์จากการสลายตัวของทริปโตเฟน) เปลี่ยนเป็นสีชมพูบนแถบกระดาษที่แช่ในสารละลายอิ่มตัวของกรดออกซาลิก กระดาษที่ชุบด้วยสารละลายตะกั่วอะซิเตทจะเปลี่ยนเป็นสีดำเมื่อมีไฮโดรเจนซัลไฟด์ สำหรับการตรวจวัดแอมโมเนียใช้การทดสอบสารสีน้ำเงิน

สำหรับจุลินทรีย์หลายชนิด ลักษณะอนุกรมวิธานคือความสามารถในการย่อยสลายคาร์โบไฮเดรตบางชนิดเพื่อสร้างกรดและผลิตภัณฑ์ที่เป็นก๊าซ... เพื่อเปิดเผยสิ่งนี้จึงใช้สื่อ Giss ที่มีคาร์โบไฮเดรตต่างๆ (กลูโคส, ซูโครส, มอลโตส, แลคโตส, ฯลฯ ) สำหรับการตรวจจับกรดน้ำยา Andrede ถูกเติมลงในสื่อซึ่งเปลี่ยนสีจากสีเหลืองซีดเป็นสีแดงในช่วง pH 7.2-6.5 ดังนั้นชุดของสื่อ Giss ที่มีการเติบโตของจุลินทรีย์จึงเรียกว่า "แถวที่แตกต่างกัน"

เพื่อตรวจจับก๊าซโฟลตถูกลดระดับลงในสื่อของเหลวหรือสื่อกึ่งของเหลวโดยใช้วุ้น 0.5%

เพื่อตรวจสอบความเป็นกรดที่รุนแรงลักษณะของการหมักแบบผสม ตัวบ่งชี้เมทิลเรดซึ่งมีสีเหลืองที่ pH 4.5 และสูงกว่า และสีแดงที่ค่า pH ต่ำกว่า ถูกเติมลงในอาหารที่มีกลูโคส 1% และเปปโทน 0.5% (อาหารของคลาร์ก)

ไฮโดรไลซิสของยูเรียกำหนดโดยการปล่อยแอมโมเนีย (การทดสอบสารสีน้ำเงิน) และความเป็นด่างของตัวกลาง

เมื่อระบุจุลินทรีย์หลายชนิดจะใช้ปฏิกิริยา Voges-Proskauer สำหรับอะซิโตอิน- ตัวกลางในการก่อตัวของบิวเทนไดออลจากกรดไพรูวิก ปฏิกิริยาเชิงบวกบ่งชี้ว่ามีการหมักด้วยบิวเทนไดออล

ตรวจจับคาตาเลสเป็นไปได้โดยฟองออกซิเจนซึ่งเริ่มถูกปล่อยออกมาทันทีหลังจากผสมเซลล์จุลินทรีย์กับสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 1%

สำหรับการตรวจวัดไซโตโครมออกซิเดสใช้รีเอเจนต์: 1) สารละลายแอลกอฮอล์ 1% ของ cc-naphthol-1; 2) สารละลายในน้ำ 1% ของ N-dimethyl-p-phenylenediamine dihydrochloride การปรากฏตัวของไซโตโครมออกซิเดสนั้นพิจารณาจากสีน้ำเงินที่ปรากฏหลังจาก 2-5 นาที

สำหรับการตรวจวัดไนไตรต์ใช้กริสรีเอเจนต์: การปรากฏตัวของสีแดงบ่งชี้ว่ามีไนไตรต์

7 การเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของแบคทีเรีย ขีด จำกัด อุณหภูมิการเจริญเติบโต ระยะของการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียบนตัวกลางธาตุอาหารเหลว
กิจกรรมที่สำคัญของแบคทีเรียมีลักษณะการเจริญเติบโต- การก่อตัวขององค์ประกอบโครงสร้างและหน้าที่ของเซลล์และการเพิ่มขึ้นของเซลล์แบคทีเรียเองและ ยังเพาะพันธุ์- การสืบพันธุ์ด้วยตนเองทำให้จำนวนเซลล์แบคทีเรียในประชากรเพิ่มขึ้น
แบคทีเรียทวีคูณโดยเลขฐานสองหารครึ่ง น้อยกว่าโดยการแตกหน่อ Actinomycetes เช่นเชื้อราสามารถคูณด้วยสปอร์ได้ Actinomycetes เป็นแบคทีเรียที่แตกแขนง คูณด้วยการกระจายตัวของเซลล์เส้นใย แบคทีเรียแกรมบวกแบ่งโดยการสร้างพาร์ทิชันที่สังเคราะห์ขึ้นในเซลล์ และแบคทีเรียแกรมลบแบ่งตามการหดตัวอันเป็นผลมาจากการก่อตัวของรูปทรงดัมเบลล์ซึ่งมีการสร้างเซลล์ที่เหมือนกันสองเซลล์
การแบ่งเซลล์นำหน้าด้วยการจำลองแบบของโครโมโซมของแบคทีเรียในลักษณะกึ่งอนุรักษ์นิยม (สาย DNA แบบสองเกลียวเปิดออกและแต่ละสายจะประกอบเข้าด้วยกันด้วยสายคู่สม) ซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของโมเลกุล DNA ของนิวเคลียสของแบคทีเรีย - นิวเคลียสเป็นสองเท่า
การจำลองแบบของ DNA เกิดขึ้นในสามขั้นตอน: การเริ่มต้น การยืดตัว หรือการเติบโตของสายโซ่ และการสิ้นสุด
การสืบพันธุ์ของแบคทีเรียในอาหารที่เป็นของเหลวแบคทีเรียที่ฉีดวัคซีนในปริมาณที่แน่นอนของสารอาหารที่ไม่เปลี่ยนแปลง การเพิ่มจำนวน บริโภคสารอาหาร ซึ่งนำไปสู่การลดลงของสารอาหารและการหยุดการเจริญเติบโตของแบคทีเรีย การเพาะเลี้ยงแบคทีเรียในระบบดังกล่าวเรียกว่าการเพาะเลี้ยงแบบแบทช์และการเพาะเลี้ยงเรียกว่าการเพาะเลี้ยงแบบแบทช์ หากสภาพการเพาะปลูกได้รับการบำรุงรักษาโดยการจัดหาสารอาหารสดอย่างต่อเนื่องและการไหลของของเหลวเพาะเลี้ยงในปริมาณเท่ากัน การเพาะปลูกดังกล่าวจะเรียกว่าต่อเนื่อง และเรียกว่าการเพาะเลี้ยงแบบต่อเนื่อง

เมื่อแบคทีเรียเติบโตบนอาหารที่เป็นของเหลว จะสังเกตเห็นการเติบโตของวัฒนธรรมด้านล่าง กระจาย หรือผิวเผิน (ในรูปของฟิล์ม) การเจริญเติบโตของแบคทีเรียแบบกลุ่มที่เติบโตบนอาหารเลี้ยงเชื้อที่เป็นของเหลวแบ่งออกเป็นหลายระยะหรือช่วง:
1. เฟสล่าช้า
2. ระยะของการเติบโตแบบลอการิทึม
3. ระยะการเจริญเติบโตคงที่หรือความเข้มข้นสูงสุดของแบคทีเรีย
4. ระยะการตายของแบคทีเรีย
ระยะเหล่านี้สามารถแสดงเป็นภาพกราฟิกในรูปแบบของส่วนของเส้นโค้งการเติบโตของแบคทีเรีย ซึ่งสะท้อนการพึ่งพาลอการิทึมของจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตในช่วงเวลาของการเพาะปลูก

เฟสล่าช้า- ระยะเวลาระหว่างการหว่านของแบคทีเรียและการเริ่มต้นของการสืบพันธุ์ ระยะเวลาของระยะแล็กโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 4-5 ชั่วโมง ในขณะเดียวกันแบคทีเรียก็เพิ่มขนาดและเตรียมการแบ่งตัว ปริมาณกรดนิวคลีอิก โปรตีน และส่วนประกอบอื่นๆ เพิ่มขึ้น
ระยะการเจริญเติบโตแบบลอการิทึม (เลขชี้กำลัง)เป็นช่วงที่มีการแบ่งตัวของแบคทีเรียอย่างเข้มข้น ระยะเวลาประมาณ 5-6 ชั่วโมง ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตที่เหมาะสม แบคทีเรียสามารถแบ่งตัวทุกๆ 20-40 นาที ในระยะนี้ แบคทีเรียจะอ่อนแอที่สุด ซึ่งอธิบายได้จากความไวสูงของส่วนประกอบเมตาบอลิซึมของเซลล์ที่กำลังเติบโตอย่างเข้มข้นไปจนถึงการยับยั้งการสังเคราะห์โปรตีน กรดนิวคลีอิก ฯลฯ
แล้วก็มาถึงระยะของการเติบโตแบบคงที่ซึ่งจำนวนเซลล์ที่มีชีวิตยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ทำให้เป็นระดับสูงสุด (ความเข้มข้นของ M) ระยะเวลาแสดงเป็นชั่วโมงและแตกต่างกันไปตามชนิดของแบคทีเรีย ลักษณะเฉพาะ และการเพาะปลูก
ระยะการตายสิ้นสุดกระบวนการเจริญเติบโตของแบคทีเรียโดดเด่นด้วยการตายของแบคทีเรียภายใต้เงื่อนไขของการสูญเสียแหล่งที่มาของสารอาหารและการสะสมของผลิตภัณฑ์จากการเผาผลาญของแบคทีเรียในนั้น มีระยะเวลาตั้งแต่ 10 ชั่วโมงจนถึงหลายสัปดาห์ ความเข้มข้นของการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของแบคทีเรียขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงองค์ประกอบที่เหมาะสมของสารอาหาร ศักยภาพในการรีดอกซ์ ค่า pH อุณหภูมิ ฯลฯ
การสืบพันธุ์ของแบคทีเรียบนอาหารที่มีความหนาแน่นสูงแบคทีเรียที่เติบโตบนสารอาหารที่เป็นของแข็งจะสร้างโคโลนีรูปทรงกลมที่แยกออกมาโดยมีขอบเรียบหรือไม่สม่ำเสมอ (รูปตัว S และ R) ซึ่งมีความสม่ำเสมอและสีต่างกันไป ขึ้นอยู่กับเม็ดสีของแบคทีเรีย

เม็ดสีที่ละลายน้ำได้จะกระจายตัวในอาหารเลี้ยงเชื้อและระบายสี เม็ดสีอีกกลุ่มหนึ่งไม่ละลายในน้ำ แต่ละลายได้ในตัวทำละลายอินทรีย์ และสุดท้ายมีเม็ดสีที่ไม่ละลายในน้ำหรือในสารประกอบอินทรีย์

จุลินทรีย์ที่พบได้บ่อยที่สุดคือเม็ดสี เช่น แคโรทีน แซนโทฟิลล์ และเมลานิน เมลานินเป็นเม็ดสีสีดำ สีน้ำตาล หรือสีแดงที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งสังเคราะห์จากสารประกอบฟีนอล เมลานินพร้อมกับ catalase, superoxide cismutase และ peroxidases ปกป้องจุลินทรีย์จากผลกระทบของอนุมูลออกซิเจนเปอร์ออกไซด์ที่เป็นพิษ เม็ดสีหลายชนิดมีฤทธิ์ต้านจุลชีพเหมือนยาปฏิชีวนะ

8 หลักการเพาะเชื้อแบคทีเรีย วิธีการแยกวัฒนธรรมบริสุทธิ์ของแบคทีเรียวัตถุประสงค์
เครื่องมืออเนกประสงค์

การหว่าน "สนามหญ้า"

วัฒนธรรมอันบริสุทธิ์คือ ประชากรของแบคทีเรียชนิดเดียวหรือหนึ่งชนิดที่ปลูกบนอาหารเลี้ยงเชื้อ แบคทีเรียหลายประเภทถูกแบ่งตามลักษณะเฉพาะเป็นตัวแปรทางชีวภาพ - biovars... ไบโอวาร์ที่มีคุณสมบัติทางชีวเคมีต่างกันเรียกว่า เฮโมวาร์โดยคุณสมบัติแอนติเจน - serovars, โดยความไวต่อ phage - ฟาโกวาร์... การเพาะเลี้ยงจุลินทรีย์ในสายพันธุ์เดียวกันหรือไบโอวาร์ที่แยกจากแหล่งต่าง ๆ หรือในเวลาต่างกันจากแหล่งเดียวกันเรียกว่า สายพันธุ์ซึ่งมักจะระบุด้วยตัวเลขหรือสัญลักษณ์บางอย่าง การเพาะเลี้ยงแบคทีเรียบริสุทธิ์ในห้องปฏิบัติการวินิจฉัยแบคทีเรียนั้นได้มาจากอาณานิคมที่แยกได้โดยการเพาะเชื้อด้วยการวนลูปเข้าไปในหลอดทดลองด้วยอาหารเลี้ยงเชื้อที่เป็นของแข็งหรือบ่อยครั้งน้อยกว่า

อาณานิคมคือการสะสมที่มองเห็นได้ของบุคคลของจุลินทรีย์ชนิดหนึ่งซึ่งเกิดขึ้นจากการเพิ่มจำนวนของเซลล์แบคทีเรียหนึ่งเซลล์บนสารอาหารที่มีความหนาแน่นสูง (บนพื้นผิวหรือในระดับความลึก) อาณานิคมของแบคทีเรียในสปีชีส์ต่างกันแตกต่างกันในลักษณะสัณฐานวิทยา สี และลักษณะอื่นๆ

ได้วัฒนธรรมบริสุทธิ์ของแบคทีเรียสำหรับการศึกษาวินิจฉัย - การระบุตัว , ซึ่งทำได้โดยการกำหนดลักษณะทางสัณฐานวิทยา วัฒนธรรม ชีวเคมี และลักษณะอื่นๆ ของจุลินทรีย์

สัญญาณทางสัณฐานวิทยาและทิงเจอร์แบคทีเรียได้รับการศึกษาโดยการตรวจด้วยกล้องจุลทรรศน์ของรอยเปื้อน การย้อมด้วยวิธีการต่างๆ และการเตรียมพื้นเมือง

สมบัติทางวัฒนธรรมมีลักษณะความต้องการทางโภชนาการ สภาวะ และชนิดของการเจริญเติบโตของแบคทีเรียในอาหารที่เป็นของแข็งและของเหลว พวกมันถูกกำหนดโดยสัณฐานวิทยาของอาณานิคมและลักษณะของการเติบโตของวัฒนธรรม

สัญญาณทางชีวเคมีแบคทีเรียถูกกำหนดโดยชุดของเอ็นไซม์ที่เป็นส่วนประกอบและเหนี่ยวนำซึ่งมีอยู่ในสกุล สปีชีส์ และตัวแปรเฉพาะ ในทางปฏิบัติทางแบคทีเรียวิทยา เอนไซม์ saccharolytic และ proteolytic ของแบคทีเรีย ซึ่งพิจารณาจากสื่อการวินิจฉัยแยกโรค มักมีความสำคัญทางอนุกรมวิธาน

เมื่อตรวจพบแบคทีเรียขึ้นอยู่กับประเภทและสายพันธุ์ ให้ความสนใจกับเม็ดสีที่ทำให้อาณานิคมและสื่อวัฒนธรรมในหลากหลายสี ตัวอย่างเช่น เม็ดสีแดงเกิดจาก Serratia marcescens เม็ดสีทองคือ Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus) เม็ดสีเขียวแกมน้ำเงินคือ Pseudomonas aeruginosa

เพื่อสร้าง biovar(hemovar, serovar, phage type) ทำการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อระบุเครื่องหมายที่เหมาะสม - การกำหนดเอนไซม์, แอนติเจน, ความไวต่อพัดลม

วิธีการแยกเชื้อบริสุทธิ์ของแบคทีเรีย

เครื่องมืออเนกประสงค์สำหรับการผลิตพืชผลเป็นวงแบคทีเรีย นอกจากนี้เข็มแบคทีเรียชนิดพิเศษยังใช้สำหรับการหว่านด้วยการฉีดและการหว่านบนจานเพาะเชื้อ - ไม้พายโลหะหรือแก้ว สำหรับการเพาะเลี้ยงวัสดุเหลวพร้อมกับลูปจะใช้ปาสเตอร์และปิเปตที่สำเร็จการศึกษา ส่วนแรกนั้นทำมาจากหลอดแก้วหลอมต่ำที่ผ่านการฆ่าเชื้อแล้วซึ่งถูกวาดบนเปลวไฟในรูปของเส้นเลือดฝอย ส่วนปลายของเส้นเลือดฝอยถูกปิดผนึกทันทีเพื่อรักษาความเป็นหมัน ในปาสเตอร์และปิเปตที่สำเร็จการศึกษา ปลายด้านกว้างปิดด้วยสำลีแล้ววางในกล่องพิเศษหรือห่อด้วยกระดาษแล้วฆ่าเชื้อ

เมื่อทำการเพาะเลี้ยงแบคทีเรียหยิบหลอดทดลองด้วยมือซ้าย และด้วยมือขวา ใช้นิ้วจับปลั๊กสำลี IV และ V แล้วนำออก ถือไว้เหนือเปลวไฟของเตา ใช้นิ้วอีกข้างหนึ่งจับห่วง รวบรวมหัวเข็ม จากนั้นปิดท่อด้วยจุก จากนั้นจึงนำลูปที่มีหัวเชื้อเข้าไปในหลอดทดลองที่มีวุ้นแบบเอียง โดยลดระดับลงไปเป็นคอนเดนเสทในส่วนล่างของอาหารเลี้ยงเชื้อ และวัสดุจะกระจายในลักษณะซิกแซกเหนือพื้นผิวเอียงของวุ้น หลังจากถอดห่วงออกแล้ว ให้เผาขอบของหลอดทดลองแล้วปิดด้วยจุกปิด ห่วงถูกฆ่าเชื้อด้วยเปลวไฟและวางไว้ในขาตั้งกล้อง หลอดเพาะเชื้อจะระบุวันที่ของการฉีดวัคซีนและลักษณะของเชื้อ (หมายเลขการศึกษาหรือชื่อวัฒนธรรม)

การหว่าน "สนามหญ้า"ผลิตด้วยไม้พายบนวุ้นสารอาหารในจานเพาะเชื้อ ในการทำเช่นนี้ ให้เปิดฝาด้วยมือซ้าย ใช้หัวเชื้อที่มีห่วงหรือปิเปตบนพื้นผิวของวุ้นสารอาหาร จากนั้นใช้ไม้พายผ่านเปลวไฟของเตาทำให้เย็นลงที่ด้านในของฝาและวัสดุจะถูกถูให้ทั่วพื้นผิวของตัวกลาง หลังจากการฟักตัวของเชื้อ แบคทีเรียจะเติบโตอย่างต่อเนื่องอย่างสม่ำเสมอ

โมดูล 2 แนวคิดของการเผาผลาญ, สภาวะสมดุล, การปรับตัวทางสรีรวิทยาของบุคคล

ลักษณะการทำงานตามสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาท (โสม, เดนไดรต์, แอกซอน, การขนส่งแอกซอน, เมแทบอลิซึม) ชนิดของเซลล์ประสาท. การจำแนกหน้าที่ของเซลล์ประสาท

ชีวิตของร่างกายมนุษย์เป็นปรากฏการณ์ที่ซับซ้อนและไม่เหมือนใคร แต่มีกลไกดังกล่าวที่สนับสนุนการดำรงอยู่ของมันและในขณะเดียวกันก็สามารถถอดประกอบเป็นส่วนประกอบที่ง่ายที่สุดที่ทุกคนสามารถเข้าถึงได้ ก่อนอื่นจำเป็นต้องพูดถึงการเผาผลาญของแบคทีเรียซึ่งมีความซับซ้อนตามเงื่อนไขเท่านั้นในความเป็นจริงกระบวนการเช่นเมแทบอลิซึมของแบคทีเรียนั้นค่อนข้างง่าย เพื่อทำความคุ้นเคยกับกระบวนการเผาผลาญของจุลินทรีย์โดยละเอียด วิทยาศาสตร์ของจุลชีววิทยาช่วยได้ กระบวนการภายใต้การศึกษาช่วยสร้างรูปแบบใหม่ของการรักษาโรคต่างๆ

หากเราพูดถึงภาพรวมของกระบวนการเผาผลาญของแบคทีเรีย เรากำลังพูดถึงวัฏจักรของปฏิกิริยา และในปฏิกิริยาบางอย่าง งานคือการให้พลังงานแก่ร่างกายมนุษย์ และสำหรับส่วนอื่นๆ สิ่งเหล่านี้คือวิธีในการเติมเต็มร่างกาย อันที่จริงมันเป็นวัสดุก่อสร้างชนิดหนึ่ง ... ถ้าเราพูดถึงเมแทบอลิซึมของเซลล์แบคทีเรีย ก็เป็นไปไม่ได้ที่จะพบความแตกต่างจากหลักการทางชีววิทยาของชนิดทั่วไป เป็นแบคทีเรียที่เป็นพื้นฐานของกลไกชั่วคราวของกระบวนการชีวิตของเซลล์ที่มีชีวิต

กระบวนการดังกล่าวมี 2 ประเภทซึ่งขึ้นอยู่กับผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึม:

1. แคแทบอลิซึมประเภททำลายล้างหรือปฏิกิริยาทำลายล้าง เมแทบอลิซึมประเภทนี้สามารถทำได้โดยการหายใจในลักษณะออกซิเดชัน ความจริงก็คือเมื่อกระบวนการทางเดินหายใจดำเนินการองค์ประกอบของออกซิเดชั่นจะไหลเข้าสู่ร่างกายมนุษย์ซึ่งเริ่มออกซิไดซ์สารประกอบเคมีบางชนิดเมื่อพลังงานของเอทีพีถูกปล่อยออกมา พลังงานนี้มีอยู่ในเซลล์ในรูปของพันธะประเภทฟอสเฟต
2. แอแนบอลิซึมแบบสร้างสรรค์หรือปฏิกิริยาของธรรมชาติเชิงสร้างสรรค์ เรากำลังพูดถึงกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพซึ่งโมเลกุลอินทรีย์ได้รับพวกมันมีความจำเป็นเพื่อรักษาชีวิตของเซลล์ กระบวนการทั้งหมดเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาของสารเคมี สารและผลิตภัณฑ์ประเภทภายในเซลล์มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาดังกล่าว ปฏิกิริยาดังกล่าวได้รับพลังงานเนื่องจากพลังงานที่เก็บไว้ใน ATP ถูกใช้ไป

กระบวนการประเภทเมแทบอลิซึมส่วนใหญ่เกิดขึ้นในเซลล์ประเภทโปรคาริโอต และกระบวนการนี้เกิดขึ้นครั้งเดียว ทั้งหมดนี้มีรูปแบบของวัฏจักรชนิดปิด เมื่อกระบวนการเผาผลาญเกิดขึ้นผลิตภัณฑ์เริ่มก่อตัวขึ้นซึ่งมาพร้อมกับโครงสร้างของประเภทเซลล์จากนั้นปฏิกิริยาสังเคราะห์ทางชีวภาพก็เริ่มขึ้นซึ่งเอนไซม์บางชนิดมีส่วนร่วมพวกเขาดำเนินการกระบวนการสังเคราะห์ของธรรมชาติที่มีพลัง เมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์ประเภทนี้ไม่ได้มีเพียงชนิดเดียว

เมแทบอลิซึมของจุลินทรีย์หมายถึงสารตั้งต้นซึ่งเรากำลังพูดถึงหลายขั้นตอน:

• เวทีต่อพ่วงเมื่อสารตั้งต้นถูกประมวลผลโดยเอนไซม์ที่ผลิตโดยแบคทีเรีย
• ระยะกลางเมื่อผลิตภัณฑ์ประเภทกลางเริ่มสังเคราะห์ในเซลล์
• ขั้นตอนสุดท้าย- เริ่มกระบวนการแยกผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายออกสู่สิ่งแวดล้อมโดยรอบ

คุณสมบัติทั้งหมดของกระบวนการนี้เกิดจากการมีเอนไซม์สองประเภท (เรากำลังพูดถึงโมเลกุลประเภทโปรตีนที่สามารถเร่งปฏิกิริยาในโครงสร้างเซลล์:

1. ประการแรก จำเป็นต้องพูดเกี่ยวกับเอ็กโซไซม์ ซึ่งเป็นโมเลกุลของโปรตีน เมื่อเซลล์เริ่มถูกผลิตออกมาภายนอก และสารตั้งต้นภายนอกเริ่มกระบวนการทำลายล้างไปสู่โมเลกุลของชนิดดั้งเดิม
2. แยกจากกัน เราพูดถึงเอ็นโดไซม์ ซึ่งเป็นโมเลกุลประเภทโปรตีนที่ทำหน้าที่ภายในเซลล์ จากนั้นปฏิกิริยาร่วมเริ่มต้นด้วยโมเลกุลของสารตั้งต้นที่มาจากภายนอก

ควรสังเกตว่ามีเอ็นไซม์จำนวนหนึ่งที่สร้างโดยโครงสร้างเซลล์อย่างต่อเนื่อง (ธรรมชาติที่เป็นส่วนประกอบ) และมีเอนไซม์ที่ผลิตขึ้นในรูปแบบของปฏิกิริยาเมื่อมีสารตั้งต้นบางชนิดปรากฏขึ้น

เมแทบอลิซึมประเภทพลังงาน

กระบวนการในแบคทีเรียดังกล่าวดำเนินการโดยวิธีการทางชีววิทยาบางประเภท:

1. เส้นทางแรกคือเคมีบำบัดเมื่อได้รับพลังงานในกระบวนการปฏิกิริยาเคมี
2. เส้นทางที่สองคือ phototrophic (ในที่นี้เรากำลังพูดถึงพลังงานของการสังเคราะห์ด้วยแสงอยู่แล้ว)

หากเราพูดถึงวิธีที่แบคทีเรียหายใจด้วยวิธีเคมีบำบัด สามารถทำได้ 3 วิธี:

• ออกซิเดชันของออกซิเจน
• ออกซิเดชันโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจน
• กระบวนการหมัก

คุณสมบัติของการเผาผลาญของแบคทีเรีย

• กระบวนการดังกล่าวรวดเร็วและเข้มข้นมาก ภายในเวลาเพียงหนึ่งวัน แบคทีเรียหนึ่งตัวสามารถประมวลผลสารอาหารจำนวนดังกล่าวที่เกินน้ำหนักของตัวเองถึง 40 เท่า!
• แบคทีเรียปรับตัวได้เร็วมากกับสภาวะภายนอกทั้งหมด แม้กระทั่งสิ่งที่ไม่เอื้ออำนวยที่สุด
• สำหรับกระบวนการทางโภชนาการนั้นเกิดขึ้นทั่วทั้งเซลล์ผิว เป็นที่น่าสังเกตว่าไม่มีทางที่จะกลืนสารอาหารของโปรคาริโอตพวกมันไม่สามารถย่อยได้ภายในโครงสร้างเซลล์ความแตกแยกของพวกมันถูกขับออกนอกเซลล์และสังเกตการสังเคราะห์ทางเคมีของไซยาโนแบคทีเรีย

จุลินทรีย์เติบโตและเพิ่มจำนวนอย่างไร

ควรสังเกตว่าการเติบโตเป็นกระบวนการเมื่อบุคคลมีขนาดเพิ่มขึ้น และสำหรับกระบวนการสืบพันธุ์เอง นี่คือเวลาที่ประชากรเริ่มเพิ่มขึ้น

เป็นที่น่าสังเกตว่าแบคทีเรียสามารถทวีคูณในลักษณะที่การแบ่งไบนารีทำได้ง่ายๆ แต่วิธีนี้ยังห่างไกลจากวิธีเดียวนอกจากนี้ยังมีการแตกหน่อ หากแบคทีเรียมีรูปแบบแกรมบวก แสดงว่ามีผนังกั้นจากผนังเซลล์และเยื่อหุ้มเซลล์ชนิดไซโตพลาสซึมที่สามารถเติบโตภายในได้ หากแบคทีเรียเป็นแกรมลบ การหดตัวจะเริ่มก่อตัว หลังจากนั้นเซลล์จะแยกออกเป็นคู่ของบุคคล

ความเร็วของกระบวนการสืบพันธุ์นั้นน่าสังเกต มันสามารถแตกต่างกันได้ ถ้าเราพูดถึงแบคทีเรียส่วนใหญ่ที่ล้นหลาม พวกมันจะแบ่งทุกครึ่งชั่วโมง และมีเชื้อมัยโคแบคทีเรียที่เป็นวัณโรค ซึ่งกระบวนการแบ่งตัวนั้นช้ากว่า พอจะพูดได้ว่าการแบ่งตัวหนึ่งอาจใช้เวลาอย่างน้อย 18 ชั่วโมง Spirochetes ยังไม่แบ่งตัวอย่างรวดเร็วประมาณ 10 ชั่วโมง ดังนั้นคุณจะเห็นได้ว่าการเผาผลาญของจุลินทรีย์แตกต่างกันอย่างไร

หากคุณหว่านแบคทีเรียในอาหารเลี้ยงเชื้อเหลว ถ่ายในปริมาณหนึ่ง แล้วเก็บตัวอย่างทุกชั่วโมง การเติบโตของแบคทีเรียจะมีรูปร่างเป็นเส้นโค้ง

สารดังกล่าวเติบโตในหลายขั้นตอน:

• ระยะของชนิดแฝงซึ่งแบคทีเรียมีความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมทางโภชนาการได้อย่างรวดเร็วและสำหรับจำนวนนั้นจะไม่เพิ่มขึ้น
• ระยะการเจริญเติบโตของธรรมชาติลอการิทึม เมื่อปริมาณแบคทีเรียเริ่มเพิ่มขึ้นแบบทวีคูณ
• ระยะการเจริญเติบโตของชนิดที่อยู่กับที่ เมื่อสารใหม่จำนวนมากปรากฏขึ้นในขณะที่พวกมันตาย และจุลินทรีย์ที่มีชีวิตยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ทั้งหมดนี้สามารถไปถึงระดับสูงสุดได้ ในที่นี้ มีการใช้คำศัพท์เช่น M-concentration ซึ่งเป็นค่าที่เป็นลักษณะเฉพาะของแบคทีเรียทุกประเภท
• ระยะการตายเป็นกระบวนการที่จำนวนเซลล์ตายมีมากกว่าจำนวนเซลล์ที่มีชีวิต สิ่งนี้เกิดขึ้นเนื่องจากผลิตภัณฑ์เมตาบอลิซึมสะสมในร่างกายและสิ่งแวดล้อมหมดลง

โดยสรุปแล้วควรสังเกตว่าเมแทบอลิซึมของแบคทีเรียและจุลินทรีย์ทั้งหมดอาจมีความแตกต่างบางประการ อาจมีปัจจัยหลายประการ ลักษณะเฉพาะของร่างกายมนุษย์มีความสำคัญอย่างยิ่ง และสำหรับกระบวนการเช่นการควบคุมเมแทบอลิซึม พวกเขาเริ่มศึกษามันแม้ในโปรคาริโอต และโดยเฉพาะในโปรคาริโอต (นี่คือตัวดำเนินการของลำไส้)

จนถึงปัจจุบันมีวิธีการศึกษาที่หลากหลาย หากมีการศึกษาแบคทีเรียกำมะถัน การศึกษาจะมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง และสามารถใช้วิธีการอื่นๆ เพื่อศึกษาการเปลี่ยนแปลงของแบคทีเรียได้ แบคทีเรียที่เป็นเหล็กซึ่งมีคุณลักษณะเฉพาะของธาตุเหล็กที่ออกซิไดซ์ สมควรได้รับความสนใจเป็นพิเศษ