Классификация по источнику углерода
Углерод выступает ключевым строительным материалом для любой микробной клетки. Без постоянного поступления его атомов из окружающей среды бактерия не способна синтезировать важнейшие органические полимеры: белки, углеводы, липиды и нуклеиновые кислоты. В зависимости от того, в какой форме микроорганизмы способны усваивать этот макроэлемент, их принято делить на две фундаментальные группы:
- Аутотрофы (от греческого слова autos — сам). Это бактерии, которые в качестве единственного или главного источника углерода используют неорганические соединения. В подавляющем большинстве случаев таким источником служит обычный углекислый газ ($CO_2$). Аутотрофы способны самостоятельно синтезировать сложные органические молекулы из простых неорганических предшественников.
- Гетеротрофы (от греческого слова heteros — другой). Данная группа микроорганизмов нуждается в органических источниках углерода. Для полноценного роста и размножения они вынуждены потреблять готовые, легкоусвояемые органические соединения. К числу наиболее предпочтительных источников для гетеротрофов относятся различные гексозы, многоатомные спирты, а также аминокислоты.
Классификация по типу энергетического метаболизма
Вся жизнедеятельность микробной клетки базируется на энергии, которая надежно запасается в форме АТФ. Однако пути получения этой энергии, а также источники доноров электронов для метаболических реакций у разных видов существенно различаются.
По основному источнику энергии бактерии делятся на:
- Фототрофы — микроорганизмы, которые способны улавливать и использовать энергию квантов света для обеспечения своих физиологических потребностей.
- Хемотрофы — микроорганизмы, извлекающие энергию исключительно за счет протекания окислительно-восстановительных химических реакций.
Среди хемотрофов существует дополнительное разделение, основанное на химической природе веществ, выступающих в роли доноров электронов:
- Литотрофы (от греческого lithos — камень). В качестве доноров электронов они используют неорганические субстраты. В этой роли могут выступать газообразный водород, аммиак, сероводород, а также ионы железа и ряд других неорганических молекул.
- Органотрофы. В отличие от литотрофов, эти бактерии извлекают электроны путем окисления различных органических соединений.
Экологическая классификация гетеротрофов
Гетеротрофные бактерии демонстрируют различную степень зависимости от макроорганизма (хозяина) и отличаются по способности усваивать те или иные питательные субстраты. По этим экологическим критериям их классифицируют на сапрофитов и паразитов.
Сапрофиты (от греческого sapros — гнилой) — это микроорганизмы, которые специализируются на питании мертвым органическим субстратом. Важнейшая черта сапрофитов заключается в том, что их жизненный цикл абсолютно не зависит от других живых макроорганизмов; они свободно обитают в окружающей среде.
Паразиты (от греческого parasitos — нахлебник), напротив, находятся в прямой зависимости от живого макроорганизма. Именно от хозяина они получают все необходимые для жизни питательные вещества. Группа паразитов неоднородна и разделяется на две подгруппы по степени своей адаптации к хозяину:
- Облигатные паразиты. Это микроорганизмы, которые в процессе эволюции полностью утратили способность существовать вне живой клетки хозяина. Их размножение происходит исключительно внутриклеточно. Классическими примерами таких бактерий являются представители родов Rickettsia, Coxiella, Ehrlichia и Chlamydia.
- Факультативные паразиты. Обладают высокой метаболической пластичностью. Они способны не только жить и размножаться в тканях хозяина, но и существовать вне его организма, питаясь подобно сапрофитам. Благодаря этой особенности факультативных паразитов можно успешно культивировать in vitro (в пробирке) с использованием искусственных питательных сред.
Чтобы легко запомнить термины, переводите их корни: «ауто-» — сам (неорганика), «гетеро-» — другой (готовая органика), «лито-» — камень (водород, аммиак, железо), «сапро-» — гнилой (мертвый субстрат).
Вопросы с занятий и экзамена
В чем принципиальное отличие литотрофов от органотрофов?
Обе группы относятся к хемотрофам, но литотрофы окисляют неорганические вещества (сероводород, аммиак, ионы железа) как доноры электронов, а органотрофы используют для этого органические соединения.
Можно ли вырастить облигатных паразитов на обычной питательной среде?
Нет, облигатные паразиты (например, представители рода Chlamydia или Rickettsia) полностью утратили способность жить вне клетки и размножаются только внутриклеточно, поэтому на искусственных средах in vitro они не растут.
Что ещё разобрать по теме
- Механизмы синтеза органических полимеров (белков, углеводов, липидов) из углекислого газа у аутотрофов.
- Биохимические особенности окислительно-восстановительных реакций у хемотрофных бактерий.
- Специфика искусственных питательных сред для культивирования факультативных паразитов in vitro.
- Жизненный цикл и механизмы внутриклеточного размножения облигатных внутриклеточных паразитов.
Разберите тему целиком в курсе «Микробиология»
Здесь — выжимка. В курсе — всё, что спрашивают на занятии и экзамене.
- Полная методичка по теме «Питание бактерий» и ещё 4 383 страниц предмета
- Задания и тесты после каждой темы — как на коллоквиуме
- AI-тьютор ответит на вопрос по теме в любое время
- 141 видеоуроков по предмету
Другие темы раздела «Физиология микробов»
Бесплатные видеоуроки: микробиологияКороткие уроки с конспектами — без регистрации.
Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.