В зависимости от источника энергии микроорганизмы делят на фототрофы (энергию получают за счет фотосинтеза- например, цианобактерии, некоторые пигментные бактерии, например зеленые и пурпурные серобактерии,) и хемотрофы (энергия добывается за счет химических, окислительно - восстановительных реакций). К ним относятся бактерии, окисляющие водород с образованием воды (водородные бактерии), аммиак в азотистую кислоту (нитрифицирующие бактерии), сероводород до серной кислоты (бесцветные серобактерии).

В зависимости от окисляемого субстрата, называемого донором электронов или водорода микробы подразделяют на 2 группы:

1) литотрофы – используют в качестве доноров электронов неорганические соединения (от греческого lithos – камень);

2) органотрофы используют в качестве доноров органические соединения.

Хемоорганогетеротрофы – наиболее многочисленная группа микроорганизмов, среди нихразличают сапрофитов и паразитов.

- сапрофиты (от греч. sapros – гнилой, phyton – растение) - они живут за счет использования органических веществ различных субстратов животного и растительного происхождения. К ним относятся все те микробы, которые разлагают органические вещества в природе (в почве, воде), вызывают порчу пищевых продуктов или используются в процессах переработки растительного и животного сырья;

- паразиты - они способны развиваться только в теле других организмов, питаясь органическими веществами, входящими в состав последних. К паразитам принадлежат возбудители заболеваний человека, животных и растений. Выделяют облигатных и факультативных паразитов. Облигатные паразиты способны существовать только внутри клетки – это риккетсии, хламидии, вирусы. Факультативные паразиты могут менять тип питания и размножаться на питательных средах.

Факторы роста – вещества, необходимые для роста и размножения микробов: витамины, аминокислоты, пуриновые и пиримидиновые основания.

По отношению к факторам роста различают: а) ауксотрофы – нуждаются в одном или нескольких факторах роста; б) прототрофы – могут сами синтезировать факторы роста из глюкозы и солей аммония.

Транспорт питательных веществ

Проникновение питательных веществ в клетку происходит за счет явлений осмоса и диффузии.

Явление осмоса всегда возникает там, где есть два раствора с разной концентрацией веществ, разделенных между собой полупроницаемой мембраной. Движущей силой будет возникшее осмотическое давление.

В зависимости от концентрации веществ в окружающей среде микробная клетка может находиться в трех состояниях:

- тургoр - если осмотическое давление микробных клеток, обусловленное растворенными в клеточном соке веществами, несколько выше, чем в среде, то за счет притока из нее воды в клетке создается определенное упругое напряжение. Протопласт клетки при этом прижимается к клеточной оболочке, слегка растягивая ее.

- плазмолиз - если микроорганизм попадает в субстрат, осмотическое давление которого выше, чем в клетке, то цитоплазма отдает воду во внешнюю среду.

- плазмоптиз- явление, обратное плазмолизу. Наступает при чрезмерно низком осмотическом давлении внешней среды. Цитоплазма микробной клетки быстро переполняется водой, что может привести к разрыву клеточной оболочки.

Основным регулятором поступления веществ в бактериальную клетку является цитоплазматическая мембрана. Существует четыре основных механизма поступления веществ:

- пассивная диффузия – транспорт веществ непосредственно через липидный бислой по градиенту концентрации, то есть вследствие того, что кон­центрация вне клетки выше, чем внутри; энергонезатратная, не имеющая субстратной специфичности. Так поступают низкомолекулярные соединения (вода, кислород, ионы, яды и ингибиторы).

 - облегченная диффузия - по градиенту концентрации, энерго- незатратная, субстратспецифичная, осуществляется при участии специализированных белков-переносчиков пермеаз.

- активный транспорт - против градиента концентрации, субстратспецифичен, происходит также с участием пермеаз, энергозатратный (за счет АТФ), вещества поступают в клетку в химически неизмененном виде.

- транслокация (перенос групп)- это активный перенос химически измененных молекул, с участием пермеаз против градиента концентрации, с помощью фосфотрансферазной системы, энергозатратна, вещества (преимущественно сахара) поступают в клетку в форфорилированном виде (чаще всего в виде фосфатного эфира). Химическая природа транспортируемого вещества при переносе не изменяется.

Выход веществ из бактериальной клетки происходит путем пассивной диффузии или путем облегченной диффузии с участием пермеаз.