Дыхание микроорганизмов(биологическое окисление) – сопряженный окислительно-восстановительный процесс, при котором происходит перенос электронов и протонов от окисляемого вещества до восстанавливаемого, в результате образуется АТФ (аденозинтри-фосфорная кислота).

По типу дыхания все микроорганизмы разделяются на:

1) облигатные (строгие) аэробы,

2) облигатные анаэробы,

3) факультативные (необязательные) анаэробы,

Строгие аэробы (Pseudomonas aeruginosa, Bordetella pertussis, грибы, актиномицеты) не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, так как они его используют в качестве акцептора электронов. При этом, если конечным акцептором электронов является молекулярный кислород, выделяется значительное количество энергии.

Облигатные анаэробы (облигатные анаэробы: представители рода Clostridium, обитатели почвы, придонного ила, возбудители брожения клетчатки и других субстратов и т.д.) способны жить и размножаться только в отсутствии свободного кислорода воздуха. При этом выделяется небольшое количество энергии. Акцептором водорода или электронов у анаэробов может быть сульфат.

Факультативные анаэробы могут расти и размножаться как в присутствии кислорода, так и без него (возбудители спиртового брожения, кишечная палочка, стафилококки). Факультативные анаэробы могут осуществлять анаэробное дыхание, которое называется нитратным. Нитрат, являющийся акцептором водорода, восстанавливается до молекулярного азота и аммиака.

 Среди факультативных анаэробов различают:

· аэротолерантные бактерии, которые растут при наличии молекулярного кислорода, но не используют его (например многие молочнокислые бактерии).

· микроаэрофилы растут при пониженной концентрации кислорода.

Выделяют также капнофильные микроорганизмы. Они представляют собой бактерии, растущие в присутствии повышенных концентраций углекислого газа (3-5%). К ним относятся бактероиды, фузобактерии, гемофильные бактерии и др.

Брожение (субстратное фосфорилирование).

Брожение - это разновидность анаэробного дыхания, при котором и донором и акцептором водорода является органическое вещество.

При брожении происходит расщепление сложных органических веществ до более просто устроенных с выделением относительно небольшого количества энергии. При поступлении глюкозы в клетку, происходит гликолиз и образуется ПВК. Дальнейшие ее превращения предопределяются набором ферментов анаэробных бактерий.

 По конечному продукту расщепления углеводов различают спиртовое, бутиленгликолевое, молочнокислое, уксуснокислое, муравьинокислое, маслянокислое и пропионовокислое брожение. Наличие свободного кислорода для строгих анаэробов является губительным.

Ферменты микроорганизмов

Микроорганизмы синтезируют различные ферменты. Ферменты - это высокомолекулярные соединения белковой природы, которые являются катализаторами биологических процессов (т. е. оказывают влияние на скорость протекающей реакции).

Ферменты классифицируются на:

Экзоферменты – катализирующие процессы расщепления сложных веществ вне клетки. Это ферменты, не связанные с цитоплазмой клетки, они свободно выделяются во внешнюю среду или субстрат и осуществляют внеклеточное переваривание. Чаще всего они участвуют в питании микроорганизмов. Способность к образованию экзоферментов во многом определяет инвазивность бактерий- способность проникать через тканевые барьеры.

Эндоферменты – это ферменты, которые прочно связаны с цитоплазмой клетки, они катализируют метаболизм, проходящий внутри клетки.Чаще всего они участвуют в обмене веществ. Для их выделения клетку предварительно нужно разрушить.

По объекту действия ферменты подразделяются на:

а) ферменты белкового синтеза – связаны с рибосомами;

б) окислительно-востановительные ферменты - ферменты энергети-ческого обмена и транспорта питательных веществ, располагаются в ЦПМ и мезосомах;

в) протеолитические ферменты - ферменты расщепления белка;

г) сахаролитические ферменты -  расщепляющие углеводы;

д) защитные ферменты;

е) ферменты агрессии.

В соответствии с механизмами генетического контроля у бактерий ферменты можно разделить на конститутивные и адаптивные.

Конститутивные ферменты продуцируются клеткой постоянно (это в основном ферменты клеточного обмена – протеазы, оксидазы, липазы, карбогидразы и др.)                                    

Адаптивные ферменты, в свою очередь, подразделяются на:

· индуцируемые Продукция индуцируемых ферментов происходит в присутствии субстрата. Например, ферменты, расщепляющие лактозу, образуются в клетке в только присутствии этого углевода.

· ингибируемые Продукция ингибируемых ферментов, напротив, подавляется присутствием в среде конеч­ного субстрата в достаточно большой концентрации (например, триптофана).