Дихання мікроорганізмів

Живильні речовини, що надійшли в мікробну клітину, зазнають в ній складні перетворення.

На ці перетворення витрачається певна кількість енергії.
Енергія витрачається також для забезпечення росту і розмноження мікроба. Необхідну для цих цілей енергію мікробна клітина отримує в процесі дихання. Сутність такого процесу полягає в тому, що складні органічні речовини окислюються до більш простих з виділенням енергії.

Для окислення органічних речовин з метою отримання енергії одні мікроорганізми використовують кисень повітря, інші здатні обходитися при цьому без кисню, а для третіх кисень повітря є навіть шкідливим. Отже, по відношенню до кисню повітря мікроорганізми можна поділити на аеробні – це ті мікроорганізми, які потребують кисню повітря, і анаеробні мікроорганізми, яким кисень повітря не потрібен.

Серед анаеробних мікробів зустрічаються суворі, або безумовні, анаероби, на них кисень повітря діє згубно, і факультативні, або умовні, анаероби, здатні існувати як у присутності кисню, так і без нього.

До числа аеробних мікроорганізмів відносяться гриби і багато бактерії, наприклад, оцтовокислі.

Аеробні мікроорганізми в процесі дихання окислюють органічні речовини зазвичай повністю до утворення в якості кінцевих продуктів вуглекислого газу і води.

Повне окислення супроводжується виділенням всієї енергії, що міститься в окислюють продукти. Таке окислення, наприклад, цукру, може бути виражене таким рівнянням:

C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + 674 ккал.

При неповному окисленні органічних речовин виділяється менше енергії. Невиделівшаяся частина енергії залишається в такому випадку в продуктах неповного окислення. Так, окислення етилового спирту Оцтовокислі бактеріями може йти до стадії утворення оцтової кислоти і води з неповним виділенням енергії:

С2Н5ОН + О2 = СН3СООН + Н2О + 116 ккал,

в той час як у випадку повного окислення реакція йде за схемою:

С2Н5ОН + 3О2 = 2СО2 + 3Н2О + 326 ккал

При цьому виділяється вся міститься в етиловому спирті енергія.

Аеробні автотрофні мікроорганізми необхідну їм енергію отримують за рахунок окислення неорганічних речовин.

Анаеробні мікроорганізми характеризуються бескислородним диханням, яке називається бродінням. При бескислородном диханні окислення речовин завжди протікає неповно.

Прикладом безкисневого дихання є спиртове бродіння, що викликається дріжджами в анаеробних умовах. Це бродіння протікає за схемою:

С6Н12О6 = 2С2Н5ОН + 2СО2 + 27 ккал

В результаті спиртового бродіння цукор перетворюється в етиловий спирт і вуглекислий газ із виділенням 27 ккал енергії. Як видно, окислення цукру відбувається неповно, оскільки один з кінцевих продуктів – етиловий спирт – володіє значним запасом енергії (326 ккал), яка в анаеробних умовах виявилася невиділеної.

Деякі мікроорганізми в анаеробних умовах здатні окисляти органічні речовини завдяки використанню кисню, що входить до складу інших сполук. Подібної здатністю володіють, наприклад, денітрифікуючі бактерії, що використовують кисень, що міститься в нітратах.

Виділяється в результаті окислювальних процесів енергія використовується мікроорганізмами на життєві процеси лише в незначній частині (менше чверті). Велика частина її втрачається, виділяючись у навколишнє середовище у вигляді тепла. За рахунок цього тепла відбувається нагрівання, наприклад субстрату при спиртовому бродінні, в результаті чого його температура стає на 2-3 ° С вище температури навколишнього повітря.

Під впливом мікроорганізмів в умовах підвищеної вологості нерідко відбувається самозігрівання гною, сіна, зерна та ін Іноді воно призводить до самозаймання гною і сіна, так як при досягненні температури в 60-80 ° С в них починають протікати чисто хімічні окислювальні процеси, що викликають займання цих предметів.

Посилання на основну публікацію