Химический состав микроорганизмов сходен с химическим составом животных и растений.
Важнейшими химическими элементами, преобладающими в составе клеток микроорганизмов, являются углерод, кислород, Н2, N2, S, Р, К, Mg, Са и Fe.
Первые из 4 элементов (углерод, кислород, водород и азот) составляют основу органических веществ — их называют органогенными элементами. Их содержится 90-97% на сухое вещество. Другие элементы называются зольными или минеральными, на их долю приходится 3-10%. Больше всего фосфора, который входит в состав многих веществ цитоплазмы. В крайне малых количествах в состав входят микроэлементы, но при этом они выполняют важную роль в процессах жизнедеятельности (Си, Mn, Zn, Mo). Соотношение элементов будет зависеть от вида и роста организмов.
ВОДА
В составе микроорганизмов вода занимает 75-90% массы. В клетке протекает множество различных химических процессов. Одни сложые вещества разлагаются, другие образуются из более простых соединений; вода же является той необходимой средой, в которой только и могут осуществляться все эти химические реакции, с водой удаляются из клетки продукты обмена.
Все вещества поступают в клетку только с водой и с ней же удаляются.
Часто вода в клетке находится в связанном (с белками, углеводами) состоянии и входит в состав клеточной структуры.
Вода в свободном состоянии служит дисперсной средой для коллоидов и растворителем различных органических и минеральных соединений, которые образуются в клетке в результате обмена веществ. Участвует во многих химических реакциях, протекающих в клетке. Содержание свободной воды в клетках может изменяться в зависимости от условий внешней среды, физиологического состояния клетки, ее возраста. Потеря свободной воды влечет за собой высыхание клетки, т. е. ее смерть.
ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА
Сухое вещество клетки микроорганизмов не превышает 15-25% и состоит преимущественно (до 95%) из органических соединений — белков, углеводов, жиров, липидов и др. Минеральные соединения составляют не более 5-15% сухого вещества. Большая часть зольных элементов в клетке химически связана с органическими веществами и входит в их состав.
Содержание белковых веществ у бактерий достигает 40-80% сухого вещества, у дрожжей — 60%, у грибов — 15-40%. В состав клеток микроорганизмов входят белки простые (протеины) и сложные (протеиды). Белки выполняют две основные функции: во-первых, входят в состав всех мембран клетки; во-вторых, играют роль ферментов — биохимических катализаторов. Среди белков есть и такие, которые убивают жизнь — токсины. Бактериальные токсины наиболее ядовитые. Благодаря тому, что микроорганизмы богаты белками, возможно их пищевое и кормовое использование. Продуцентами белка могут быть дрожжи, бактерии и водоросли, особенно цианобактерии.
Также в состав клеток микроорганизмов-входят в небелковые азотистые вещества — аминокислоты, пурины и др.
Углеводы используются микроорганизмами для синтеза белков и жиров, построения клеточных оболочек и капсул, а также в качестве энергетического материала в дыхательных процессах. Углеводы, как и белки, могут откладываться в клетках в виде запасных питательных веществ. Содержание углеводов у бактерий достигает 10-30% их сухой массы; у грибов — выше 40-60%.
В клетках микроорганизмов углеводы встречаются в виде пентоз, гексоз, полисахаридов. Полисахариды находятся также и в связанном состоянии с белками и минералами.
Количество липидов (жиров, жироподобных веществ — липоидов) обычно не превышает 3-10% сухой массы. В редких случаях у дрожжей и грибов их содержание может доходить до 40%. В клетках микроорганизмов жировые вещества находятся в свободном (как запасные вещества) и в связанном состоянии — в комплексе с белками и углеводами. Больше всего липидов сосредоточено в цитоплазматической мембране клеток.
В микроорганизмах имеются также кислоты и их соли, спирты, пигменты, витамины.
Пигменты (красящие вещества) в значительном количестве находятся в составе бактерий, дрожжей, грибов. Они содержатся, главным образом, в клеточном соке и этим обусловливают окраску микроорганизмов. Пигменты могут выделяться из клеток в среду. У некоторых бактерий они выполняют роль хлорофилла зеленых растений, участвуя в ассимиляции углекислого газа. Они участвуют в процессах дыхания, обладают антибиотической активностью.
Из минеральных веществ встречаются сульфаты, карбонаты, фосфаты, хлориды. Они играют роль в регуляции внутриклеточного осмотического давления и коллоидного состояния цитоплазмы. Влияют на скорость и направление многих биохимических реакций, протекающих в клетке. Некоторые являются стимуляторами роста, активаторами ферментов.
