Питание является неотъемлемой функцией каждого живого организма. В процессе питания организм получает вещества, идущие на синтез клеточных структур и служащие источником энергии для всех процессов жизнедеятельности. Для питания микроорганизмов необходимы те же элементы, что и для животных и растений. Первоочередные элементы питания – углерод, азот, кислород, водород, являющиеся основой всех органических веществ, которые входят в состав живой клетки как прокариоритеческихтак и эукариоэтическихорганизмов.

Типы питания бактерий чрезвычайно разнообразны. Различаются они в зависимости от способа поступления питательных веществ бактериальной клетки, источников углерода и азота, способа получения энергии, природы доноров электронов.

Способы поступления питательных веществ

По способам поступления питательных веществ бактерии подразделяются на:

  • голофиты (греч. holos – полноценный и греч. phyticos – относящийся к растениям)– бактерии неспособные выделять в окружающую среду ферменты, расщепляющие субстраты, потребляют вещества только в растворенном, молекулярном виде;
  • голозои (греч. holos – полноценный и греч. zoikos – относящийся к животным) – бактерии, обладающие комплексом ферментов, обеспечивающие внешнее питание – расщепление субстратов до молекул вне бактериальной клетки, после чего молекулы питательных веществ транспортируются внутрь бактерии.

Источники углерода

По источникам углерода различают:

  • автотрофы (греч. autos– сам, trophe – пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода углекислый газ (CO2), из которого осуществляют синтез всех углеродосодержащих веществ;
  • гетеротрофы(греч.geteros– другой, trophe– пища) – бактерии, использующие в качестве источника углерода различные органические вещества в молекулярной форме (многоатомные спирты, углеводы, жирные кислоты, аминокислоты). Наибольшая степень гетеротрофности отмечается у прокариот, живущих только внутри других живых клеток, в частности хламидий и риккетсий.

Источники энергии

В зависимости от используемых источников энергии бактерии подразделяют на два типа:

  • фототрофы – бактерии способные использовать солнечную энергию;
  • хемотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях.

Природа доноров электронов

По природе доноров электронов бактерии делят на:

  • литотрофы (греч. litos – камень)– бактерии, использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества: водород (Н2), сероводород (Н2S), аммиак (NH3), сера (S), углекислый газ(CО2), ионы железа (Fe2+) и многие другие;
  • органотрофы – бактерии, использующие в качестве донора электронов органические соединения (углеводы, аминокислоты).

В зависимости от источника энергии и природы донора электронов возможно четыре основных типа энергетического метаболизма: хемолитотрофия, хемоорганотрофия, фотолитотрофия, фотоорганотрофия. Таки образом, бактерии разделяют на:

  • хемолитотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
  • хемоорганотрофы – бактерии, получающие энергию при окислительно-восстановительных реакциях и использующие в качестве донора электронов органические соединения;
  • фотолитотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве доноров электронов неорганические вещества;
  • фотоорганотрофы – бактерии, получающие энергию в результате фотосинтеза (солнечная энергия) и использующие в качестве донора электронов органические соединения.

Источники углерода, энергии и доноров электронов

Каждый тип энергетического метаболизма осуществляется на базе различных биосинтетических способностей организма. Как отмечалось выше, прокариоты, прежде всего, делятся на автрофов и гетеротрофов. В последствие, те же микроорганизмы распределяются ещё по группам: фототрофы, хемотрофы, литотрофы, органотрофы.

Следовательно, выделяется восемь сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, отражающие возможности способов питания прокариот:

  • хемолитоавтотрофы – хемотрофы+литотрофы+ автотрофы;
  • хемолитогетеротрофы – хемотрофы+литотрофы+ гетеротрофы;
  • хемоорганоавтотрофы – хемотрофы+ органотрофы+ автотрофы;
  • хемоорганогетеротрофы – хемотрофы+органотрофы+гетеротрофы;
  • фотолитоавтотрофы – фототрофы+ литотрофы+ автотрофы;
  • фотолитогетеротрофы – фототрофы + литотрофы+ гетеротрофы;
  • фотоорганоавторофы – фототрофы+органотрофы+автотрофы;
  • фотоорганогетеротрофы – фототрофы+органотрофы+гетеротрофы.

Способы питания прокариот представлены в Таблице 1.

Всем перечисленным способам питания соответствуют реально существующие прокариоты. Однако число видов, относящихся к той или иной группе, далеко не одинаково. Большинство видов сосредоточено в группе с хемоорганогетеротрофным типом питания. В числе фотосинтезирующих прокариот (фототрофов) подавляющее число (все цианобактерии, большинство пурпурных и зеленых серобактерий) – фотолитотрофы.

Кроме указанных восьми типов питания, отмечается существование миксотрофов – организмов, способных одновременно использовать различные возможности питания. Например, способные одновременно окислять органические и минеральные соединения или использующие в качестве источника углерода, как диоксид углерода, так и органические вещества.

Таблица 1: Способы питания прокариот.
№ п/пСпособ питанияИсточник углеродаИсточники

энергии

Донор электроновПредставители
1хемолитоавтотрофияСО2 (автотрофы)Окислительно-восстановительные реакции

(хемотрофы)

Неорганические соединения (литотрофы)нитрифицирующие бактерии, тионовые бактерии, водородные бактерии, ацидофильные железобактерии
2хемолитогетеротрофияорганические соединения (гетеротрофы)метанобразующие бактерии,

водородные бактерии

3хемоорганоавтотрофияСО2 (автотрофы)Органические соединения (органотрофы)факультативные метилотрофы, окисляющие муравьиную кислоту
4хемоорганогетеротрофияорганические соединения (гетеротрофы)большинство прокариот
5фотолитоавтотрофияСО2 (автотрофы)Свет ( фототрофы)Неорганические соединения (литотрофы)цианобактерии, пурпурные и зеленые бактерии
6фотолитогетеротрофияорганические соединения (гетеротрофы)некоторые цианобактерии,

пурпурные и зеленые бактерии

7фотоорганоавторофияСО2 (автотрофы)Органические соединения (органотрофы)некоторые пурпурные бактерии
8фотоорганогетеротрофияорганические соединения (гетеротрофы)пурпурные и некоторые зеленые бактерии,

галобактерии,

некоторые цианобактерии

Источники азота

Основные источники азотного питания аутотрофных (автотрофных) бактерий – неорганические соединения азота, то есть соли азота.

Основные источники азотного питания гетеротрофных бактерий – аминокислоты. Бактерии могут получать аминокислоты непосредственно из белков организма-хозяина при паразитизме или готовыми из питательных сред.

По способам азотного питания (усвоения азотистых веществ) микробы можно разделить на четыре группы:

  • протеолитические – способны расщеплять нативные белки (содержащие все аминокислоты и способные выполнять все биологические функции), пептиды, аминокислоты;
  • дезаминирующие – способны отщеплять аминогруппы только у свободных аминокислот;
  • нитрито-нитратные – способны усваивать окисленные формы азота;
  • азотофиксирующие – способны усваивать атмосферные формы азота.

(c) Справочник AgroXXI