Общие сведения о микроорганизмах, их строении и форме
К микроорганизмам, широко используемым в микробиологической промышленности для получения микробной массы и продуктов метаболизма, относятся бактерии (роды Micrococcus, Bacillus, Nocardia, Brevibacterium, Pseudomonas, Mycobacterium, Corinebacterium, Aerobacter, Achromobacter), микроскопические грибы (роды Aspergillus, Rhizopus, Trichoderma, Cladosporium, Penicillium), актиномицеты (роды Streptomyces, Actinomyces) и дрожжи (роды Candida, Torulopsis, Rhodotorula, Hansenula, Pichia).
Типичные бактерии представляют собой одноклеточные организмы (рис. 1.1). За немногими исключениями они имеют форму шарообразную (кокки) или цилиндрическую (палочки, прямые или изогнутые). Диаметр кокков от 0,5 до 4 мкм, размер палочек от 0,5 до 20 мкм в длину и от 0,5 до 4 мкм в ширину. Размножаются бактерии, как правило, путем бинарного деления клетки. В природе при наличии воды бактерии могут существовать в аэробных и анаэробных условиях.
По типу питания бактерии делятся на автотрофы, гетеротрофы и фототрофы. Автотрофы получают энергию за счет окисления неорганических (NH3, NO2-, Fe2+, Н2, H2S) веществ, гетеротрофы для построения веществ своего тела получают энергию в процессе окисления или сбраживания органических (сахара, спирты, органические кислоты, углеводороды и т. д.) веществ, фототрофы, например синезеленые водоросли, в качестве источника энергии используют свет.
Микроскопические грибы рода Penicillium и Aspergillus (рис. 1.2), а также дрожжеподобные грибы рода Endomycopsis и Endomyces являются продуцентами многих биологически активных веществ: ферментов, аминокислот, витаминов, органических кислот, антибиотиков, средств защиты растений, бактериальных удобрений и др.
Плодовое тело микроскопических грибов состоит из сильно разветвленных, длинных, диаметром от 1 до 5 мкм грибных нитей (гиф), образующих грибницу или мицелий (рис. 1.3). У микроскопических грибов различают три типа размножения - половое, бесполое и вегетативное.
Половое размножение встречается редко и протекает в неблагоприятных условиях, например при недостаточном доступе кислорода. В основном грибы - это свободноживущие сапрофиты, но некоторые из них паразитируют на животных, а многие являются серьезными вредителями растений. Для своего роста, развития и синтеза метаболитов микроскопические грибы требуют наличия кислорода в среде.
Актиномицеты, или лучистые грибы, как и бактерии - одноклеточные организмы, не имеющие дифференцированного ядра (рис. 1.4). Подобно грибам они образуют длинный (свыше 600 мкм), ветвистый и очень тонкий мицелий, ширина гиф которого 0,8-1,4 мкм. На питательных средах актиномицеты образуют мицелий на самом субстрате, а также другой - воздушный мицелий, на кончиках которого в особых спороносных ветках образуются споры.
Актиномицеты могут также размножаться вегетативным путем. Подобно многим бактериям актиномицеты не переносят кислых условий среды. В отличие от истинных грибов некоторые представители актиномицетов являются анаэробами.
Дрожжи представляют собой одноклеточные микроорганизмы, по морфологическим признакам относящиеся к простейшим сумчатым грибам. Форма дрожжевых клеток чаще всего округлая или эллипсоидальная, но вообще она непостоянна и в зависимости от условий культивирования может меняться (рис. 1.5). Средние размеры дрожжевой клетки составляют 3-5 и 8-15 мкм. Дрожжи размножаются, как правило, вегетативно, почкованием, когда на материнской клетке образуется почка, которая вырастает в дочернюю клетку и, достигнув объема материнской, отделяется от нее. Особенность дрожжей и их отличие от многих других микроорганизмов заключаются в том, что они проявляют свою жизнедеятельность как в анаэробных, так и в аэробных условиях. В анаэробных условиях дрожжевые клетки, сбраживая сахар, получают необходимую им энергию и промежуточные продукты обмена, используемые клеткой для всех жизненных процессов. В противоположность этому в аэробных условиях дрожжи не сбраживают, а окисляют углеводы до диоксида углерода (углекислого газа) и воды. Спирт при этом почти не образуется, но резко ускоряется процесс размножения дрожжей, в результате их накапливается значительно больше, чем при их размножении в анаэробных условиях.
