Микробиологические методы очистки воды Лекция 8 Микробиологические очистки

тесно связаны с её хими­ческим составом, который в общих чертах

сходен с таковым всех других групп живых организмов. Так, основными "строительными блоками" у микроорга­низмов, как и у других живых организмов, являются белки, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, а также вода и зольные вещества.

Основными классами химических веществ, входящих в состав микроорганизмов, являются:
Белки (в том числе, ферменты).
Углеводы.
Липиды.
Нуклеиновые кислоты и нуклеотиды.
Зольные вещества.

Среди органических веществ микробной клетки белки занимают первое место и их содержание зависит от вида микроорганизма и состава питательной среды.
Белки клеток микроорганизмов функционируют в определенных пределах значений рН, температуры, концентраций химических веществ в окружающей среде. Воздействия за пределами физиологических значений этих факторов приводят к утрате трехмерной конформации белковых молекул, то ­есть к денатурации, и, соответственно, к утрате белками их функций. Причинами, вызывающими денатурацию белков, могут быть высокая температура, низкие и высокие значения рН (в присутствии сильных кислот и оснований), прило­жение кинетической энергии (интенсивное перемешивание и встряхивание), воздействие излучений (инфракрасного, ультрафиолетового и других), при­сутствие химических веществ, таких как мочевина, гуанидингидрохлорид, соли в высоких концентрациях, детергенты (например, додецил­сульфат натрия), ионы тяжелых металлов, органические растворители.
По своему элементному составу белки микроорганизмов богаче других типов органических веществ. Кроме углерода, водорода и кислорода они со­ держат азот. В некоторых белках содержится сера. Часть белков образует комплексы с другими молекулами, содержащими фосфор, железо, цинк, медь.

ферментов

ферментов

ферментов

ферментов

живых микроорганизмов содержится 15-30% сухих веществ и около 70-85%

воды. В количественном отношении, таким образом, вода всегда является преобладающим соединением и важнейшим внутри внеклеточным веществом. В клетке вода находится в свободном и связанном виде. В свободном состоянии находится до 90% воды и она легко удаляется из клетки путем испарения при высушивании.
В воде растворены или находятся в коллоидном состоянии различные органические и минеральные вещества клетки, с её участием протекают процессы обмена веществ, она может служить источником водорода и гидроксидных ионов. Вода обладает рядом весьма необычных свойств (высокой теплотой испарения, высокой диэлектрической проницаемостью, способностью образовывать при диссоциации кислоты и основания, склонные к образованию водородных связей), благодаря которым она является в клетке чрезвычайно важным реагентом, участвующим во многих катализируемых фермент реакциях. Содержание свободной воды в микробной клетке может колебаться в зависимости от условий внешней среды. Потеря большого количества воды нарушает клеточные структуры, обмен веществ и вызывает гибель клетки. Остальная часть воды связана с коллоидными веществами и трудно удаляется из клетки обычными физическими методами.

азот и водород - основные органогены, доля которых в

общей массе клетки может достигать 92-98%. Все четыре элемента обладают рядом общих свойств, из которых важнейшее - их способность образовывать ковалентные связи. Среди элементов, обладающих этим свойством, С, Н, О и N самые легкие, что обусловливает самые прочные ковалентные связи, лежащие в основе создания каркасов молекул различных органических веществ.
А з о т требуется в больших количествах, поскольку его содержание у бактерий составляет примерно 10% (в расчете на сухую биомассу). Азот входит в состав жизненно важных компонентов микробной клетки - аминокислот, пептидов, белков, нуклеиновых кислот и ряда других веществ.
С ер а обычно потребляется в виде сульфата, восстанавливается до уровня сульфида и затем используется для биосинтетических процессов, в основном для синтеза аминокислот цистеина и метионина и некоторых коферментов. Однако определенные группы бактерий нуждаются в восстановленных соединениях серы. Некоторые метанобразующие бактерии растут только в присутствии сероводорода, иcпользуемого в качестве источника серы. Тиобациллы и ряд фототрофных бактерий нуждаются в сульфиде, элементной сере или тиосульфате в качестве донора электронов.
Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, фосфолипидов, тейховых кислот и таких важнейших нуклеотидов, как АТФ, ГТФ, НАД и ФАД. Большая часть биоактивных фосфорных эфиров находится в клетках в виде комплексов с магнием. Фосфолипиды клеточной стенки бактерии также образуют хелатные комплексы с ионами магния. На фосфор приходится почти половина всей зольной части клетки. В живой клетке фосфор находится окисленной форме, в основном, в виде фосфорных эфиров органических с единений являющихся их реакционно активной формой.

В состав микроорганизмов входят многие химические элементы. Считают, что для жизни им необходимы по меньшей мере 24 химических элемента, но в разных количествах. В относительно высоких концентрациях, как известно, микроорганизмам необходимы десять элементов (макроэлементов), как это следует из состава микробной клетки. Так, микробная клетка содержит: 45-50% углерода, 20-30% кислорода, 7-14% азота, 6-10% водорода, 2-6% фосфора, по 1 % серы и калия, по 0,5% кальция и магния, 0,2% железа и 0,3% - всех остальных элементов.

системы, ускоряет течение физиологических процессов, участвуя в переносе веществ через

цитоплазматическую мембрану.
Магний входит в состав хлорофилла у зеленых и пурпурных серобактерий и у микроводорослей, активирует карбоксилазу, пептидазу и друг ферменты, а также входит в состав комплексов с фосфатными группами биологически активных соединений, в том числе ДНК.
Кальций входит в состав кальцийсодержащих белков, например экзоферментов амилаз и других, секретируемых клеткой в окружающую среду для гидролиза крахмала и декстринов. Дипиколинат кальция служит важным компонентом бактериальных спор. Высокое содержание в спорах кальция и магния обусловливают связывание воды и образование уплотненной цитоплазмы. в такой среде белки споры не коагулируют, что повышает их устойчивость к высоким температурам. .
Ж е л е з о. Ионы двух- и трехвалентного железа входят в состав компонентов электронпереносящей цепи, таких как дыхательные ферменты цитохромы и железосеропротеиды и ускоряют процессы окисления.

и их биосинтетическую активность в типичных биотехнологических промышленных процессах

и их биосинтетическую активность в типичных биотехнологических промышленных процессах

и их биосинтетическую активность в типичных биотехнологических промышленных процессах