Микроорганизмы – наиболее древняя форма организации жизни на Земле. По количеству они представляют собой самую значительную и самую разнообразную часть организмов, населяющих биосферу. 

Общие признаки микроорганизмов: малые размеры (за пределами границы видимости невооруженным глазом) и масса клетки; высочайшая скорость размножения; огромная активная поверхность клетки и поразительное по силе химическое воздействие на живую и косную (неживую) среду.

В 1937 г. французский исследователь Э. Шаттон предложил на основе единства структуры и эквивалентности функций клетки разделить все организмы на имеющие настоящее ядро, или эукариоты, и на не имеющие настоящего ядра, или прокариоты, и рассматривать их как основные типы клеточной организации. Предложение, хотя и не сразу, было принято, и к эукариотам отнесли грибы, водоросли (за исключением цианобактерий), простейшие, клетки растений и животных, а к прокариотам – бактерии и цианобактерии.

В 70-х гг. XX в. обнаружены микроорганизмы, структурно относящиеся к прокариотному типу, но значительно отличающиеся химическим строением важных клеточных макромолекул и способностью осуществлять уникальные биохимические процессы. Эти необычные прокариотные организмы были названы архебактериями. Типичные прокариоты, или бактерии, получили, соответственно, название эубактерий (истинных бактерий). Число известных архебактерий по сравнению с эубактериями чрезвычайно мало.

В основе морфологического разнообразия прокариотных организмов (в основном эубактерий) лежат различия в размерах и форме отдельных клеток, способах их деления, природе и наборе цитоплазматических включений, строении клеточной стенки и структур, локализованных снаружи от нее, наличии и типе дифференцированных форм, образующихся в процессе жизненного цикла. Общая картина физиологического разнообразия прокариот складывается из различий в механизмах получения энергии и источниках питания, разного отношения к молекулярному кислороду и другим факторам внешней среды, прежде всего свету, температуре, кислотности среды.

Бактерии существуют обычно в виде одиночных клеток; иногда они могут также образовывать ассоциации сходных клеток, характеризующиеся клеточными, но не организменными свойствами. Они не являются многоклеточными организмами, так как для истиных многоклеточных характерна функциональная дифференциация. Только нитчатым цианобактериям свойственны элементы клеточной дифференциации. Некоторые бактерии имеют трихомный тип строения, образуя в редких случаях нити с перегородками (септами).

К особенностям строения прокариот можно отнести слабую дифференциацию клетки, отсутствие эндоплазматического ретикулума, комплекса Гольджи, митохондрий хлоропластов, истинного ядра. Некоторые прокариоты наделены структурами отсутствующими у эукариот, - эндоспорами, аэросомами, бактериальными жгутиками. Цитоплазма прокариот неподвижна.

Особенности питания прокариот – поглощение клеткой питательных веществ в молекулярной форме, транспортный механизм поступления питательных веществ, отсутствие эндоцитоза (фагоцитоза и пиноцитоза).

Для клеток прокариот характерна высочайшая скорость обмена веществ и необычайно сильное воздействие на окружающую среду, поскольку они активно взаимодействуют с субстратом и окружающей средой всей поверхностью. У бактерий очень высокая скорость размножения – за короткий срок можно получить большую биомассу; они синтезируют разнообразные соединения: антибиотики, витамины, ростовые вещества, ферменты.

Прокариоты характеризуются разнообразием метаболических путей, особенно анаэробных энергетических реакций, в то время как всем эукариотам присущ анаэробный гликолиз – схема Эмбдена-Мейергофа_Парнаса. Кроме того, прокариоты исключительно приспособлены к окружающей среде, повсеместно распространены в природе, и только они способны осуществлять такие процессы, как азотфиксация, метаногенез и сульфидогенез.

Процессы развития микроорганизмов тесно связаны с физико-химическими условиями среды, в которой они обитают. Значения физико-химических факторов для жизнедеятельности разных групп микроорганизмов различны. Малая величина прокариот не дает возможности в полной мере оценить механизм повреждения и гибели клеток под воздействием физико-химических факторов, кроме как связать их с отдельными структурами клетки, ферментами или мембранами. Эффект оценивают либо по минимальному времени воздействия (если это температура, рН или другие физико-химические факторы), либо по минимальной концентрации (если это вещество), которые требуются для достижения эффекта, проявляющегося в отношении наиболее чувствительного к данному фактору компонента или структуры клетки. Интенсивное или длительное воздействие почти любого фактора внешней среды может привести к гибели микробной клетки. Исключение составляют устойчивые к действию факторов внешней среды споры бактерий.

Редко все жизненно важные факторы находятся в оптимальных для развития того или иного микроорганизма диапазонах. Чаще хотя бы один из них выпадает из оптимального диапазона и становится лимитирующим, решающим, и именно от него обычно зависит нормальное развитие микроорганизма.

Разнообразие условий биосферы определяет у микроорганизмов разнообразие свойств и адаптационных приспособлений к ним. По сравнению с высшими организмами у микроорганизмов значительно больший набор субстратов, используемых в качестве источников питания, и многообразнее реакции на тот или иной фактор воздействия. Отдельные виды микроорганизмов приспособились к жизни в экстремальных условиях.

ПЕРЕЧЕНЬ КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ К РАЗДЕЛУ 2

Отражены в контрольных работах №№ 1, 2 (ПРИЛОЖЕНИЕ 1).

Рекомендуемая литература для самостоятельной работы к разделу 2

1. Аркадьева З.А. и др. Промышленная микробиология / Под ред. С.Егорова. – М: Высш. шк. 1989. – 688 с.

2. Беккер М.Е. и др. Биотехнология. – М.: Агропромиздат, 1990. – 308 с.

3. Воробьева Л.И. Промышленная микробиология. – М.:МГУ, 1989. – 283 с.

4. Воробьева Л.И. Техническая микробиология. – М.:МГУ, 1987. – 167 с.

5. Грачева И.М. Технология ферментных препаратов. - М.: Пищевая промышленность, 1975. – 392 с.

6. Гусев М.В. Микробиология / М.В. Гусев, Л.А. Минеева. - М.: Академия, 2006.- 464 с.

7. Егорова Т.А. Основы биотехнологии /Т.А. Егорова, С.М. Клунова, Е.А. Живухина. – М.: Изд. центр «Академия», 2003. – 208 с.

8. Елинов Н.П. Основы биотехнологии. – С-Пб.: Наука, 1995. – 598 с.

9. Елинов Н.П. Химическая микробиология.– М.: Высшая школа, 1989.– 448 с.