ЗЛ. Физиология бактерий

Физиология бактерий изучает жизнеде­ятельность, метаболизм бактерий, вопросы питания, получения энергии роста и размно­жения бактерий, а также их взаимодействие с окружающей средой. Метаболизм бактерий лежит в основе изучения и разработки мето­дов их культивирования, получения чистых культур и их идентификации. Выяснение фи­зиологии патогенных и условно-патогенных бактерий важно для изучения патогенеза вы­зываемых ими инфекционных болезней, для постановки микробиологической диагности­ки, проведения лечения и профилактики ин­фекционных заболеваний, регуляции взаимо­отношения человека с окружающей средой, а также для использования бактерий в биотех­нологических процессах с целью получения биологически активных веществ.

3.1.1. Питание бактерий Химический состав бактериальной клетки.

Бактериальная клетка на 80—90 % состоит из воды, и только 10 % приходится на долю сухого вещества. Вода в клетке находится в свободном или связанном состоянии. Она выполняет механическую роль в обеспечении тургора, участвует в гидролитических реакци­ях. Удаление воды из клетки путем высуши­вания приводит к приостановке процессов метаболизма, прекращению размножения. Высушивание микроорганизмов в вакууме из замороженного состояния (лиофилизация) прекращает размножение микробов и спо­собствует длительному их сохранению.

Состав сухого вещества распределен следу­ющим образом:

52% составляют белки, 17 % — углеводы, 9 % - липиды, 16 % - РНК, 3 % - ДНК и 3 % — минеральные вещества.

Белки являются ферментами, а также со­ставной частью клетки, входят в состав цитоп-лазматической мембраны (ЦПМ) и ее произ-

водных, клеточной стенки, жгутиков, спор и некоторых капсул. Некоторые бактериальные белки являются антигенами и токсинами бак­терий. В состав белков бактерий входят от­сутствующие у человека Д-аминокислоты, а также диаминопимелиновая кислота.

Углеводы представлены в бактериальной клетке в виде моно-, ди-, олигосахаров и полисахаридов, а также входят в состав ком­плексных соединений с белками, липидами и другими соединениями. Полисахариды нахо­дятся в составе некоторых капсул, клеточной стенки; крахмал и гликоген являются запас­ными питательными веществами. Некоторые полисахариды принимают участие в форми­ровании антигенов.

Липиды или жиры входят в состав ЦПМ и ее производных, клеточной стенки гра-мотрицательных бактерий, а также служат запасными веществами, входят в состав эн­дотоксина грамотрицательных бактерий, в составе ЛПС формируют антигены. В бак­териальных жирах преобладают длинноце-почечные (С14—С18) насыщенные жирные кислоты и ненасыщенные жирные кислоты, содержащие одну двойную связь. Сложные липиды представлены фосфатидилинозитом, фосфатидилглицерином и фосфатидилэтано-ламином. У некоторых бактерий в клетке находятся воски, эфиры миколовой кислоты. Микоплазмы — единственные представители царства Procaryotae, имеющие в составе ЦПМ стеролы. Остальные бактерии в составе ЦПМ и ее производных не имеют стеролов.

Нуклеиновые кислоты. В бактериальной клетке присутствуют все типы РНК: иРНК, тРНК, рРНК. Пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды — это те строительные блоки, из которых синтезируются нуклеиновые кисло­ты. Кроме того, пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды входят в состав многих кофермен-тов и служат для активации и переноса амино­кислот, моносахаров, органических кислот.

ДНК выполняет в бактериальной клетке на­следственную функцию. Молекула ДНК постро­ена из двух полинуклеотидных цепочек. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара дезоксирибозы и фосфатной группы (рис. 3.1, а). Азотистые основания представле­ны пуринами(аденин, гуанин) и пиримидинами (тимин, цитозин). Каждый нуклеотид обладает полярностью. У него имеется дезоксирибозный 3'-конец и фосфатный 5'-конец. Нуклеотиды со­единяются в полинуклеотидную цепочку пос­редством фосфодиэфирных связей между 5'-кон-иом одного нуклеотида и З'-концом другого (рис. 3.1, б). Сцепление между двумя цепями обеспе­чивается водородными связями между компле­ментарными азотистыми основаниями: аденина с тимином, гуанина с цитозином. Нуклеотидные цепи антипараллельны: на каждом из концов линейной молекулы ДНК расположен 5'-конец одной цепи и 3'-конец другой цепи. Процентное содержание количества гуанинцитозин(ГЦ)-пар в ДНК определяет степень родства между бактери­ями и используется при определении таксономи­ческого положения бактерий.

Минеральные вещества обнаруживаются в золе, полученной после сжигания клеток. В большом количестве представлены мине­ральные вещества: N, S, Р, Са, К, Mg, Fe, Mn, а также микроэлементы: Zn, Си, Со, Ва.

Азот входит в состав белков, нуклеотидов, коферментов. Сера входит в виде сульфгид-рильных групп в структуру белков. Фосфор в виде фосфатов представлен в нуклеиновых кислотах, АТФ, коферментах. В качестве ак­тиваторов ферментов используются ионы Mg, Fe, Mn. Ионы К и Mg необходимы для акти­вации рибосом. Са является составной частью клеточной стенки грамположительных бакте­рий. У многих бактерий имеются сидерохро-мы, которые обеспечивают транспортировку ионов Fe внутрь клетки в виде растворимых комплексных соединений.

Классификация бактерий по типам питания и способам получения энергии. Основной целью метаболизма бактерий является рост, т. е. коор­динированное увеличение всех компонентов клетки. Поскольку основными компонентами бактериальной клетки являются органические соединения, белки, углеводы, нуклеиновые

кислоты и липиды, остов которых построен из атомов углерода, то для роста требуется посто­янный приток атомов углерода. В зависимости от источника усвояемого углерода бактерии подразделяют по типам на:

аутотрофы (от греч. autos — сам, trophe — питание), которые используют для постро­ения своих клеток неорганический углерод, в виде СО2;

гетеротрофы (от греч. heteros — другой), которые используют органический углерод. Легко усвояемыми источниками органи­ческого углерода являются гексозы, много­атомные спирты, аминокислоты.

Белки, жиры, углеводы и нуклеиновые кислоты являются крупными полимерными молекулами, которые синтезируются из мо­номеров в реакциях поликонденсации, про­текающих с поглощением энергии. Поэтому для восполнения своей биомассы бактериям помимо источника углерода требуется источ­ник энергии. Энергия запасается бактериаль­ной клеткой в форме молекул АТФ.

Организмы, для которых источником энер­гии является свет, называются фототрофами. Те организмы, которые получают энергию за счет окислительно-восстановительных реак-ций, называются хемотрофами.

Среди хемотрофов выделяют ли i отрофы (от греч. lithos — камень), способные использо­вать неорганические доноры электронов (Н₂, NH₃, H₂S, Fe²⁺ и др.) и органотрофы, которые используют в качестве доноров электронов органические соединения.

Бактерии, изучаемые медицинской мик­робиологией, являются гетерохемоорганот-рофами. Отличительной особенностью этой группы является то, что источник углерода у них является источником энергии. Учитывая разнообразие микромира и типов метаболиз­ма, далее изложение материала ограничено рассмотрением метаболизма у гетерохемоор-ганотрофов.

Степень гетеротрофности у различных бак­терий неодинакова. Среди бактерий выде­ляют сапрофиты (от греч. sapros — гнилой, phyton — растение), которые питаются мерт­вым органическим материалом и независимы от других организмов, и паразиты (от греч. parasites — нахлебник) — гетеротрофные мик-рорганизмы, зависимые в получении пита­тельных веществ от макроорганизма.

Среди паразитов различают облигатных и факультативных. Облигатные паразиты пол­ностью лишены возможности жить вне кле­ток. К ним относятся представители родов

Rickettsia, Coxiella, Ehrlichia, Chlamydia, раз­множающиеся только внутри клеток макро-рганизма.

Факультативные паразиты могут жить и без хозяина и размножаться, так же как и сапро­фиты, на питательных средах in vitro, т. е. вне организма.

Культивирование бактерий в системах in vi­tro осуществляется на питательных Средах. Искусственные питательные среды должны отвечать следующим требованиям:

1. Каждая питательная среда должна со­держать воду, так как все процессы жизнеде­ятельности бактерий протекают в воде.

2. Для культивирования гетероорганотроф-ных бактерий в среде должен содержаться органический источник углерода и энергии. Эту функцию выполняют различные органи­ческие соединения: углеводы, аминокислоты, органические кислоты, липиды. Наибольшим энергетическим потенциалом обладает глюко­за, так как она непосредственно подвергается расщеплению с образованием АТФ и ингре­диентов для биосинтетических путей. Часто используется в этих целях пептон — продукт неполного гидролиза белков, состоящий из поли-, олиго- и дипептидов. Пептон также поставляет аминокислоты для построения бактериальных белков.

3. Для синтеза белков, нуклеотидов, АТФ, коферментов бактериям требуются источни­ки азота, серы, фосфаты и другие минераль­ные вещества, в том числе микроэлементы.

Источником азота может служить пептон; кроме того, большинство бактерий способны использовать соли аммония в качестве источ­ника азота.

Серу и фосфор бактерии способны утили­зировать в виде неорганических солей: суль­фатов и фосфатов.

Для нормального функционирования фер­ментов бактериям требуются ионы Са²⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Fe²⁺, которые добавляют в питательную среду в виде солей, чаще всего фосфатов.

4. Решающее значение для роста мно­
гих микроорганизмов имеет рН среды.
Поддерживание определенного рН имеет
значение для предотвращения гибели мик­
роорганизмов от ими же образованных про­
дуктов обмена. С этой целью питательную

среду забуферивают, чаще всего используя фосфатный буфер. При сильном выделении бактериями кислот, как продуктов обмена, добавляют к питательной среде карбонат кальция СаС1₂.

5. Среда должна обладать определенным ос­
мотическим давлением. Большинство бакте­
рий способны расти на изотоничных средах,
изотоничность которых достигается добавле­
нием NaCl в концентрации 0, 87 %. Некоторые
бактерии не способны расти на средах при
концентрации соли в них ниже 1 %. Такие
бактерии называются галофильными.

ФДФ-путь. Г-6-Ф изомеризуется до фруктозо-6-фосфата, который под действием фосфофруктокина-зы превращается во фруктозо-1, 6-дифосфат, который в дальнейшем через образование 3-фосфоглицери-нового альдегида окисляется до пировиноградной кислоты.

Баланс окисления глюкозы по ФДФ-пути сла­гается из образования 2 молекул пирувата, 2 мо­лекул АТФ и 2 молекул восстановленного НАД.

ПФ-путь. В этом случае глюкозо-6-фосфат че­рез реакции дегидрирования и декарбоксилирования превращается в рибулезо-5-фосфат (Ри-5-Ф), кото­рый находится в равновесии с рибозо-5-фосфатом и ксилулозо-5-фосфатом. Ри-5-Ф расщепляется до

3-фосфоглицеринового альдегида, промежуточного продукта превращения глюкозы в пируват.

Образовавшиеся пентозофосфаты превращаются в результате транскетолазных и трансальдолазных реак­ций во фруктозо-6-фосфат, замыкая реакции в цикл, и в 3-фосфоглицериновый альдегид, промежуточный про­дукт превращения глюкозы в пируват по ФДФ-пути.

При одном обороте цикла образуется 1 молекула 3-фосфоглицеринового альдегида, 3 молекулы С0₂ и 2 молекулы восстановленного НАДФ.

Значение цикла заключается в подготовке важных промежуточных веществ, пентозофосфатов, эритро-зофосфатов, необходимых для синтеза нуклеиновых кислот и аминокислот, а также синтеза восстановлен­ного НАДФ.

ПФ-путь как единственный путь расщепления глюкозы встречается у бактерий, у которых отсутс­твуют основные ферменты ФДФ-пути (альдолаза и трифосфатизомераза), превращающие фруктозо-1, 6-дифосфат в пируват, например у некоторых видов рода Lactobacillus (L. brevis).

КДФГ-путь (путь Этнера—Дудорова) расщеп­ления глюкозы специфичен только для бактерий. Встречается у бактерий, потерявших фермент

фосфофруктокиназу, например у бактерий рода Pseudomonas.

Процесс начинается с дегидрирования глюкозо-6-фосфата до 6-фосфоглюконовой кислоты. От нее под действием дегидрогеназы отщепляется вода и образу­ется 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконовая кислота (КДФГ), которая расщепляется альдолазой на пиру-ват и 3-фосфоглицериновый альдегид. Последний окисляется до пировиноградной кислоты так же, как и по ФДФ-пути.

На каждую молекулу глюкозы образуется 1 молекула АТФ, 1 молекула восстановленного НАД и 1 молекула восстановленного НАДФ, которая эквивалента 1 мо­лекуле АТФ и 1 молекуле восстановленного НАД.

Микроорганизмы заметно различаются меж­ду собой по использованию того или иного из рассмотренных путей. Ферменты ФДФ-пути, как правило, являются обязательными компо­нентами клетки, хотя у многих бактерий этот путь действует лишь в обратном направлении; необратимые реакции при этом катализируют­ся ферментами. ПФ-путь также имеет универ­сальное значение, так как он служит постав­щиком ингредиентов для биосинтеза.

Пируват, образовавшийся при расщеплении глюкозы, превращается при участии кофакто­ров в «активированную» уксусную кислоту или ацетилкоэнзим А. Последний окисляется в С0₂ с отщеплением водорода в цикле три-карбоновых кислот.

Цикл трикарбоновых кислот выполняет не только функцию конечного окисления пита­тельных веществ, этот цикл обеспечивает про­цессы биосинтеза многочисленными пред-шественникамим: пируват а-кетоглутаровая, щавелевая и янтарные кислоты — для синтеза аминокислот; щавелевоуксусная — для синте­за пиримидиновых нуклеотидов, молонат — для синтеза аминокислот, пиримидиновых нуклеотидов и жиров (рис. 3.4).

Окислительный метаболизм. Бактерии, об­ладающие окислительным метаболизмом, энергию получают путем дыхания.

Дыхание — процесс получения энергии в реакциях окисления-восстановления, со­пряженных с реакциями окислительного фосфорилирования, при котором донора­ми электронов могут быть органические (у органотрофов) и неорганические (у литот-рофов) соединения, а акцептором — только неорганические соединения.

У бактерий, обладающих окислительным ме­таболизмом, акцептором электронов (или во­дорода (Н⁺)) является молекулярный кислород. В этом случае пируват полностью окисляется в цикле трикарбоновых кислот до С₂. Цикл трикарбоновых кислот выполняет функции как поставщика предшественников для биосинте-

тических процессов, так и атомов водорода, который в форме восстановленного НАД пе­реносится на молекулярный кислород через серию переносчиков, обладающих сложной структурно оформленной мультиферментной системой — дыхательной цепью. Дыхательная цепь у бактерий локализована в ЦПМ и во внут­риклеточных мембранных структурах.

Переносчики, осуществляющие транспорт водорода (электронов) на молекулярный кис­лород, относятся к 4 классам дегидрогеназ, коферментами которых являются НАД, фла-вопротеины, хиноны и цитохромы. Протоны (электроны) передвигаются от одного носителя к другому в направлении увеличивающегося окислительно-восстановительного потенциала. Типичная цепь выглядит следующим образом:

ЦТК—> НАД(Н₂)—> флавопротеид—> хинон -> -> цитохромы: в—> с-> а—O₂

Среди бактериальных цитохромов различа­ют цитохромы в, с, а и а₃. Конечным этапом пе­реноса электронов (протонов) по дыхательной цепи является восстановление цитохромов а - а3 (цитохромоксидазы). Цитохромоксидаза является конечной оксидазой, передающей электроны на кислород. В процессе переноса электронов по цитохромам меняется валент­ность входящего в состав железопорфириро-ванной группы железа. Завершается перенос электронов реакцией O₂ + 4F²⁺ 20² + 4F³⁺. Образующиеся при окислении ФАД или хи-нонов протоны связываются ионами О²" с образованием воды.

Образование АТФ вдыхательной цепи связы­вают с хемоосмотическим процессом. Особая ориентация переносчиков в ЦПМ приводит к тому, что передача водорода происходит с внутренней на внешнюю поверхность мем­браны, в результате чего создается градиент атомов водорода, проявляющийся в наличии мембранного потенциала. Энергия мембран­ного потенциала используется для синтеза ло­кализованной в мембране АТФазой АТФ.

В это время у эукариотов ферменты дыха­тельной цепи имеют относительно постоян­ный состав, у бактерий встречаются вариации в составе дыхательной цепи. Так, у многих бактерий вместо убихинонов имеются нафто-

хиноны, состав цитохромов может зависеть от условий роста бактерий. У некоторых бакте­рий цитохромы отсутствуют, и при контакте с кислородом происходит непосредственный перенос водорода на кислород с помощью флавопротеидов, конечным продуктом при этом оказывается перекись водорода — Н₂0₂.

Помимо углеводов прокариоты способны использовать другие органические соедине­ния, в частности белки, в качестве источника энергии, окисляя их полностью до С0₂ и Н₂0.

Аминокислоты и белки также могут высту­пать в качестве энергетических ресурсов. Их использование связано, в первую очередь, с определенными ферментативными преоб­разованиями подготовительного характера. Белки вначале вне клетки расщепляются про-теолитическими ферментами на пептиды, ко­торые поглощаются клеткой и расщепляются внутриклеточными пептидазами до амино­кислот. Аминокислоты могут использоваться в конструктивном метаболизме, а могут у ам­монифицирующих бактерий служить основ­ным материалом в энергетических процессах при окислительном дезаминировании, в резуль­тате которого происходит выделение аммиака и превращение аминокислоты в кетокислоту, которая через цикл трикарбоновых кислот вступает в конструктивный метаболизм:

2R - CHNH₂ - СООН + O₂ -> 2R - СО --COOH + 2NH₃

Процесс аммонификации известен как «гниение», при этом происходит накопление продуктов, обладающих неприятным специ­фическим запахом образующихся при этом первичных аминов.

Гнилостные бактерии осуществляют мине­рализацию белка, разлагая его до С0₂, NH₃, H₂S. К гнилостным бактериям относятся Proteus, Pseudomonas, Bacillus cereus.

Бродильный (ферментативный) метаболизм.

Ферментация, или брожение, — процесс получения энергии, при котором отщеплен­ный от субстрата водород переносится на органические соединения.

Кислород в процессе брожения участия не принимает. Восстановленные органические соединения выделяются в питательную среду и накапливаются в ней. Ферментироваться могут углеводы, аминокислоты (за исключе­нием ароматических), пурины, пиримидины, многоатомные спирты. Не способны сбра­живаться ароматические углеводороды, сте­роиды, каротиноиды, жирные кислоты. Эти вещества разлагаются и окисляются только в присутствии кислорода, в анаэробных усло­виях они стабильны. Продуктами брожения являются кислоты, газы, спирты.

При ферментации гексоз (глюкозы) пи-руват лишь частично окисляется в цикле трикарбоновых кислот. Последний выпол­няет только функции поставщика предшес­твенников для биосинтетических процессов. Энергия в форме 2 молекул АТФ образуется в результате субстратного фосфорилирования, протекающего при окислении триозофос-фата в пируват. Отщепившийся от субстра­та водород, находящийся в форме восста­новленного НАД, переносится на пируват, превращая его в цепи реакций в этанол, кислоты, газы. Исходя из природы конечных продуктов, различают несколько типов фер­ментации углеводов.

Спиртовое брожение. Встречается, в основ­ном, у дрожжей. Конечными продуктами яв­ляются этанол и С0₂. Сбраживание глюко­зы происходит по ФДФ-пути в анаэробных условиях. При доступе кислорода процесс брожения ослабевает, на смену ему приходит дыхание. Подавление спиртового брожения кислородом называется эффектом Пастера.

Спиртовое брожение используется в пищевой промышленности: хлебопекарной, виноделии.

Молочнокислое брожение. Различают два ти­па молочнокислого брожения: гомофермен-тативное и гетероферментативное.

При гомоферментативном типе расщеп­ление глюкозы проходит по ФДФ-пути. Водород от восстановленного НАД переда­ется на пируват при помощи лактатдегид-рогеназы, при этом образуется молочная кислота. Гомоферментативное молочно­кислое брожение происходит у S. pyogenes, E.faecalis, S. salivarius у некоторых видов рода Lactobacillus: L. dulgaricus, L. lactis.

Гетероферментативное молочнокислое бро­жение присутствует у бактерий, у которых от­сутствуют ферменты ФДФ-пути: альдолаза и триозофосфатизомераза. Расщепление глю­козы происходит по ПФ-пути с образовани­ем фосфоглицеринового альдегида, который превращается далее в пируват по ФДФ-пути и в последующем восстанавливается в лактат. Дополнительными продуктами этого типа бро­жения являются также этанол, уксусная кисло­та. Гетероферментативное молочнокислое бро­жение встречается у различных представителей бактерий родов Lactobacillus и Bifidobacterium.

Продукты молочнокислого брожения игра­ют большую роль в формировании колони­зационной резистентности бактериями рода Lactobacillus и Bifidobacterium, составляющих облигатную флору кишечника.

Молочнокислые бактерии широко исполь­зуются в молочной промышленности для по­лучения молочнокислых продуктов, а также в создании пробиотиков.

Муравьинокислое (смешанное) броже­ние. Встречается у представителей семейств Enterobacteriaceae Vibrionaceae. Глюкоза рас­щепляется по ФДФ-пути, глюконат расщеп­ляется по КДФГ-пути.

В зависимости от продуктов брожения, вы­деляющихся в анаэробных условиях, различа­ют два типа процессов:

1. В одном случае происходит расщепление
пирувата с образованием ацетилкофермента
А и муравьиной кислоты, которая, в свою
очередь, может расщепляться на двуокись уг­
лерода и молекулярный водород. Другими
продуктами брожения, образующимися через
цепь реакций, являются этанол, янтарная и
молочная кислоты. Сильное кислотообразо-
вание можно выявить реакцией с индикато­
ром метил-рот, который меняет окраску в
сильно кислой среде.

2. При другом типе брожения образуется це­
лый ряд кислот, однако главным продуктом
брожения являются ацетоин и 2, 3-бутандиол.
Ацетоин образуется из двух молекул пирувата с
последующим двукратным декарбоксилирова-
нием. При последующем восстановлении аце-
тоина образуется 2, 3-бутандиол. Эти вещества
при взаимодействии аl-нафтол в щелочной среде
вызывают образование окраски бурого цвета,

что выявляется реакцией Фогеса—Проскауэра,

Маслянокислое брожение. Масляная кислота, бутанол, ацетон, изопропанол и ряд других ор­ганических кислот, в частности уксусная, капро­новая, валерьяновая, пальмитиновая, являются продуктами сбраживания углеводов сахароли-тическими строгими анаэробами. Спектр этих кислот, определяемый при помощи газожид­костной хроматографии, используется как экс­пресс-метод при идентификации анаэробов.

Ферментация белков. Если для бактерий с бродильным метаболизмом источником энер­гии служат белки, то такие бактерии называ­ются пептолитическими. Пептолитическими являются некоторые клостридии, в частности С. histolyticum, С. botulinum. Пептолитические бактерии гидролизуют белки и сбраживают аминокислоты. Многие аминокислоты сбра­живаются совместно с другими, при этом од­на выполняет функцию донора, а другая фун­кцию — акцептора водорода. Аминокислота-донор дезаминируется в кетокислоту, которая в результате окислительного декарбоксилиро-вания превращается в жирную кислоту.

Анаэробное дыхание. Некоторые бактерии обладают способностью использовать в анаэ­робных условиях нитрат как конечный акцеп­тор водорода. Восстановление нитрата может происходить двумя путями:

1. Аммонификацией, при которой нитрат превращается в аммиак;

2. Денитрофикацией, при которой проис­ходит восстановление нитрата до молекуляр­ного азота или закиси азота.

Этот процесс связан с деятельностью фер­мента нитратредуктазы:

N0₃ -> N0₂ -> NO - NH₂OH -> NH₃

-> N₂ON₂

Сульфатное дыхание. Использовать суль­фат как конечный акцептор водорода при анаэробном дыхании способна лишь неболь­шая группа бактерий, включающая только два рода: Desulfovibrio, Desulfotomaculum. Эти бактерии являются строгими анаэробами, они обитают в сероводородном иле и не име­ют значения в медицинской микробиоло-

гии. Они способны использовать в качестве донора электронов молекулярный водород, поэтому их относят к хемолитотрофам. Этим бактериям принадлежит ведущая роль в обра­зовании сероводорода в природе.

3.1.6. Отношение бактерий к кислороду

Кислород, широко распространенный в при­роде, находится в свободном и связанном со­стоянии. В клетках он находится в связанном состоянии в составе воды и органических со­единений. В атмосфере он присутствует в сво­бодном состоянии в виде молекулярной фор­мы, объемная доля которого составляет 21 %.

По отношению к кислороду, а также по использованию его в процессах получения энергии микроорганизмы подразделяются на 3 группы: облигатные аэробы, облигатные анаэробы, факультативные анаэробы.