Видове хранене на микроорганизмите

- автотрофен (от гръцки. авто- себе си, трофичен - хранене), характерен за растенията;

- хетеротрофен (от гръцки hetero-друг), характерен за животните.

Микроорганизмите, за разлика от растенията и животните, се характеризират с разнообразни видове хранене. В съответствие с новата класификация микроорганизмите се разделят на няколко групи според начина на хранене в зависимост от източниците на въглерод, енергия и донор на електрони.

В зависимост от енергийния източник се изолиратфототрофи, използващи енергията на слънчевата светлина, ихемотрофи, чийто енергиен материал са различни органични и неорганични вещества.

В зависимост от източника на въглерод те се разделят на автотрофи, използващи CO2 като единствен източник на въглерод, и хетеротрофи, които получават въглерод от готови органични съединения.

В зависимост от естеството на окисления субстрат, наречен донор на електрони (Н-донор), се разграничават органотрофи, които окисляват органичните вещества, и литотрофи (от гръцки litos - минерал, камък), които окисляват неорганични вещества.

Така се разграничават осем възможни вида хранене (Таблица 3).

Възможни видове хранене на микроорганизми (според E.N. Kondratieva)

Източник на захранване	Донор на водород	Източник на въглерод
Органични съединения	Диоксид

въглерод

СветлоОрганични съединенияфотоорганохетеротрофияфотоорганоавтотрофияСветлинаНеорганични съединенияфотолитохетеротрофияфотолитоавтотрофияОрганични съединенияОрганични съединенияхемоорганохетеротрофияхемоорганоавтотрофияНеорганични съединенияНеорганични съединенияхемолитохетеротрофияхемолитоавтотрофияВъпреки това, обикновено е достатъчно да се посочи източникът на енергия и донорът на електрони, за да се характеризира вида на храненето. Според тези критерии се разграничават четири вида хранене:

Този тип хранене е характерен за микроорганизми, които използват светлинна енергия за синтезиране на клетъчни вещества от CO2 и окисляване на неорганични съединения (H2O, H2S, S) по време на фотосинтеза. Тази група включва цианобактерии, лилави серни бактерии и зелени серни бактерии.

Цианобактериите, подобно на растенията, редуцират CO2 до органична материя, използвайки водата като донор на електрони:

Лилавите серни бактерии съдържат бактериохлорофили a и b, които определят способността на тези микроорганизми за фотосинтеза и различни каротеноидни пигменти (пренасят енергията на абсорбираната светлина към бактериохлорофил). Донорът на електрони е H2S.

Зелените серни бактерии съдържат зелени бактериохлорофили c, d, малко количество бактериохлорофил a, различни каротеноиди. В процеса на фотосинтеза сероводородът, сулфидът, сулфитът, тиосулфатът, сярата се окисляват в повечето случаи до SO4 2-.

Този тип хранене е характерно за микроорганизмите, които получават енергия в процеса на фотосинтеза и използват прости органични съединения като донори на електрони: органични киселини, алкохоли. Този тип хранене е характерен за несярните пурпурни бактерии. На светлина те могат да се развиват при строго анаеробни условия. Донорите на водород са органични съединенияВ светлината акцепторът на водорода е въглероден диоксид. Първо, органичната материя се окислява чрез дехидрогениране, след което водородът се прехвърля към молекулите на въглеродния диоксид:

Развитието им може да става и на тъмно. Но акцепторът на водорода при аеробни условия е кислородът, а при анаеробните условия е сярата.

Този тип хранене е характерно за микроорганизмите, които получават енергия от окисляването на неорганични съединения, като H2, NH4 +, NO2 -, Fe 2+, H2S, S, SO3 2- и др. Те получават въглерод за изграждането на всички клетъчни компоненти от CO2. За разлика от фотосинтезата, която използва светлинна енергия, този процес използва химическа енергия. Този тип хранене се наричахемосинтеза.

Явлението хемосинтеза в микроорганизмите е открито през 1887-1890 г. Български микробиолог С. Н. Виноградски.

Хемолитотрофите са нитрифициращи бактерии (окисляват амоняк или нитрити), серни бактерии (окисляват сероводород, сяра), водородни бактерии (окисляват водород до вода), железни бактерии (окисляват Fe 2+).

Образуваната в резултат на реакцията свободна сяра се натрупва в цитоплазмата на серните бактерии. Ако няма достатъчно сероводород, тогава свободната сяра се окислява в цитоплазмата с допълнително освобождаване на енергия:

Енергията, освободена в резултат на окислителните реакции, се използва от хемолитотрофите за намаляване на въглеродния диоксид. Редукцията на 1 молекула CO2 обаче изисква много повече енергия, отколкото се отделя при окисляването на молекула амоняк или сероводород. Следователно микроорганизмите трябва да преработват много голямо количество вещества в сравнение с количеството органична материя, което синтезират (например нитрифициращите бактерии окисляват до 35 молекули амоняк на молекула редуциранвъглероден двуокис).

Хемолитотрофите са най-важните геохимични агенти. Тяхната дейност в природата е свързана с образуването и разрушаването на минералите, те извършват най-важните етапи в кръговрата на минералните елементи. В допълнение, много от хемосинтезиращите бактерии са от национално икономическо значение: серните бактерии участват в пречистването на отпадъчни води, съдържащи серни съединения; нитрифициращи бактерии улавят амонячен азот, освободен по време на гниене в почвата.

Това е вид хранене, характерно за микроорганизмите, които получават необходимата енергия и въглерод от органични съединения. Това е най-разнообразната и многобройна група микроорганизми. Те са широко разпространени в природата и играят огромна роля в разграждането на органичната материя. Хемоорганотрофите използват готови органични съединения с различна химична структура като източници на въглерод. Най-подходящи са съединения, съдържащи алдехидни и кетонни групи, както и наситени връзки.

Сред хемоорганотрофите се разграничават сапротрофи, живеещи чрез разлагане на мъртва органична материя и паразити, които се хранят с тъканите на живи организми.

В живия свят най-разпространени са два вида хранене - фотолитотрофия и хемоорганотрофия. Първият тип хранене е характерен за висшите растения, водораслите и редица бактерии, вторият - за животните, гъбите и много микроорганизми. Други видове хранене се срещат в отделни групи бактерии, живеещи в специфични условия на околната среда.

Установена е обаче способността на много микроорганизми да преминават от един вид хранене към друг. Например, водород-окислителните бактерии в присъствието на кислород върху среда с въглехидрати могат да преминат от хемолитотрофия към хемоорганотрофия.

Разпределете групамикроорганизмимиксотрофи, които едновременно използват различни хранителни възможности (например окисляват органични и минерални съединения).