Химический состав микроорганизмов.

Структура (химический состав) клеток микроорганизмов постоянно изменяется, поэтому можно привести химический состав только для тех бактериальных клеток, которые размножаются с максимально скоростью. Химический состав бактериальных клеток дан на рис. 2.1 для сырой массы, которую получают центрифугированием, т.е. отделением от питательной среды. Такие отцентрифугированные бактериальные клетки содержат от 70 до 85% воды. Следовательно, сухая биомасса составляет 15…30% общей клеточной массы. Если клетки содержат большое количество запасных веществ (липиды, полисахариды, полифосфаты, серу) или имеют слизь, то их сухая масса в процентном соотношении будет больше.

Вода. Огромное значение в жизни микроорганизмов имеет вода. Все питательные вещества могут попасть в клетку только в растворенном до отдельных молекул состоянии. В клетке протекает множество различных химических процессов. Одни сложные вещества разлагаются, другие образуются из более простых соединений, вожжа же является той необходимой средой, в которой могут осуществляться все эти химические реакции, с водой же удаляются из клетки продукты обмена.Часть воды в клетке находится в связанном состоянии сбелками, углеводами и другими веществами и входит в клеточные структуры. Остальная вода находится в свободном состоянии и служит дисперсной средой для коллоидов и растворителем различных органических и минеральных соединений, образующихся в клетке при обмене веществ. Содержание свободной воды в клетке изменяется в зависимости от условий внешней среды, физиологического состояния клетки, ее возраста и др. Так, в спорах бактерий и грибов значительно меньше воды, чем в вегетативных клетках.Потеря свободной воды приводит к высыханию клетки и изменению обмена веществ. Потеря связанной воды приводит к нарушению клеточных структур и гибели клетки.Сухая биомасса клетки — это в основном полимеры.

Белки. Содержание белков в клетке составляет около 50 %. У разных микроорганизмов содержание белков следующее (%): у бактерий 40...80, у дрожжей 40...60, у грибов 15...40.Белки выполняют две основные функции: во-первых, входят в состав всех мембран клетки; во-вторых, играют роль ферментов — биохимических катализаторов, которые обусловливают, направляют и ускоряют почти все химические реакции, происходящие в живой клетке.Среди белков есть и такие, которые убивают жизнь, — токсины. Бактериальные токсины наиболее ядовитые.Некоторые микроорганизмы синтезируют большое количество белков в клетке — до 80 %. Такие микроорганизмы рассматриваются как возможные продуценты кормового и пищевого белка.Промышленное производство таких белков рентабельно, так как микроорганизмы быстро растут независимо от времени года и погоды. В качестве сырья для их роста используются отходы пищевой и других отраслей промышленности. Продуцентами могут быть дрожжи, бактерии и водоросли, особенно цианобактерии.

Нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). В клетке содержится от 3 до 4 % ДНК и от 10 до 20 % РНК. В молекуле ДНК закодирована ися наследственная информация вида. ДНК сосредоточена в основном в ядре эвкариотной клетки и в нуклеоиде прокариотной клетки. Часть ДНК находится в плазмидах. РНК сосредоточена главным образом в рибосомах (до 80%), синтезирующих белок, и в цитоплазме.

Липиды. В клетке образуется до 10 % липидов. Некоторые дрожжи и плесневые грибы синтезируют до 40... 60 % липидов. Липиды входят в состав цитоплазматической мембраны и в состав других мембран. Могут находиться в цитоплазме в виде гранул.

Клеточная стенка. Клеточная стенка обусловливает целостность клетки и составляет до 20 %.

Пигменты и минеральные вещества. Клетки микроорганизмов содержат в небольших количествах пигменты и минеральные вещества. Пигменты обусловливают окраску микроорганизмов, некоторые из них выделяются в окружающую среду. Фотосинтезирующие бактерии образуют пигмент бактериохлорофилл. Фототрофные микроорганизмы и отдельные виды дрожжей образуют каротиноиды, некоторые из которых являются провитамином витамина А. Микроорганизмы, синтезирующие такие пигменты, являются перспективными продуцентами белково-витаминных кормов. Минеральные вещества (элементы) составляют не более 5 %. Из них 50 % принадлежит углероду; 20 — кислороду; 10 — водороду; 10... 15 — азоту; 2... 6 % — фосфору. Другие элементы содержатся в еще меньших количествах: сера — 1 %; калий — 1; кальций — 0,5; магний — 0,5; железо — 0,2 % и др. Минеральные соединения играют большую роль в регуляции внутриклеточного осмотического давления и коллоидного состояния цитоплазмы. Они влияют на скорость и направление биохимических реакций, являются стимуляторами роста, активаторами ферментов.