Химический состав клеток микроорганизмов

По составу веществ клетки микроорганизмов мало чем отличаются от животных и растений. В их клетках содержится 75—85% воды, остальные 15—25% составляют сухое вещество. Вода в клетке находится в свободном и связанном состоянии. Связанная вода входит в состав коллоидов клетки (белки, поли­сахариды и др.) и с трудом высвобождается из них. Свободная вода участвует в ^химических реакциях, служит растворителем для различных соединений, образующихся в клетке в процессе обмена веществ.

Сухое вещество клетки состоит из органических и мине­ральных веществ. Если содержание сухого вещества принять за 100%, то на долю минеральных веществ приходится 2-14%, остальная часть сухого вещества представлена органическими соединениями, основную массу которых составляют белки (до 52%), полисахариды (до 17%), нуклеиновые кислоты (РНК —до 16%, ДНК — до 3%) и липиды (до 9%). Эти соединения входят в состав различных клеточных структур микроорганизмов и выполняют важные физиологические функ­ции.

Белки микроорганизмов состоят из тех же аминокислот, что и белки животных и растений. Наибольшее значение из них имеют нуклеопротеиды — белки, связанные с нуклеиновыми кислотами (ДНК и РНК). Они являются обязательными компонентами ядра и рибосом. Нуклеопротеиды играют важную роль в процессах роста и размножения микроорганизмов, участвуют в передаче наследственных признаков. Ферменты также являются белками.

Полисахариды в клетках микроорганизмов представ­лены гликогеном, гранулезой, которые являются запасными питательными веществами, а также декстраном и леваном, образующими капсулы бактерий. Некоторые полисахариды (целлюлоза и др.) входят в состав клеточной стенки.

Липиды входят главным образом в состав клеточной стенки и цитоплазматической мембраны. Они откладываются в клетках в качестве запасных веществ.

В клетках микроорганизмов находятся и другие вещества — органические кислоты, их соли, пигменты, витамины и др.

Элементарный состав клеток микроорганизмов довольно разнообразен. Он представлен ниже (в % сухого вещества).

Углерод 50 Натрий 1

Кислород 20 Кальций 0, 5

Азот 14 Магний 0, 5

Водород 8 Хлор 0, 5

Фосфор 3. Железо 0, 2

Сера 1 Все остальные элементы 0, 3

Калий 1

Эти элементы играют различную физиологическую роль. Углерод, кислород, азот и водород входят в состав всех без исключения живых организмов и их называют органогенами. Это главные химические элементы, которые составляют основу органических веществ; водород и кислород входят в состав воды; кислород необходим для дыханния аэробным микроорганизмам. Важную физиологическую функцию выполняют также фосфор и сера. Фосфор входит в состав ряда важных органических соединений клетки— нуклеиновых кислот, фосфолипи-дов, АТФ и др. Без этого элемента развитие микроорганизмов невозможно. Сера необходима для синтеза серусодержащих аминокислот (цистина, цистеина, гмоцистеина, метионина), без которых невозможен синтез белков.

Эти шесть элементов составляют до 90—98% сухого вещества клеток, при этом на долю углерода приходится 50%.

Остаток представлен другими элементами. Все они входят в состав небелковой части различных ферментов, а некоторые выполняют и другие функции. Важное значение имеют калий, магний, кальций, железо.

Химический состав клеток микроорганизмов определяет их потребности в питательных веществах и дает представление о значении отдельных химических элементов и соединений для их жизнедеятельности.