Микроорганизмдердің тамақтану және тыныс алу механизмі

тамақтану, тыныс микроорганизм бактерия
Белгілі микроорганизмдер черпают энергиясын, қажетті қолдау үшін оларды тыныс-тіршілігін есебінен әр түрлі тотығу процестерін органикалық (кейде органикалық емес) заттар. Бұл ретте тотығу жолымен жүргізіледі отщепления жылғы субстраттар сутегі (немесе электрондардың). Сутегі көшіріледі бойынша тізбегіндегі ферменттердің және, сайып келгенде, қиылысып, оттегімен құра отырып, су. Анаэробты бір тәсілі табу энергиясын сипатталады еркін оттегі оған қатыспайды, ал органикалық субстраты окисляются есебінен ғана отщепления сутегі. Освобождающийся сутегі не қосылады ыдырау өнімдеріне сол органикалық заттар, не бөлінеді тәріздес.

Тыныс алу түрлері микроорганизмдер
Тыныс микробтардың білдіреді биологиялық тотығу әр түрлі органикалық қосылыстар мен кейбір минералдық заттар. Нәтижесінде, тотығу-тотықсыздану және ашыту құрылады жылу энергиясы, оның бір бөлігі пайдаланылады микробтық торымен, ал қалған саны бөлінеді қоршаған ортаға.
Қазіргі уақытта тотығу анықтайды процесс ретінде отнятия сутегі (дегидрирование), сондай-ақ қалпына келтіру — оның қосылу. Бұл терминдер қолданады реакцияларға байланысты көшіруге протондар мен электрондар немесе тек қана электрондардың. Тотықтыру кезінде заттар жүреді жоғалту электрондар, ал қалпына келтіру кезінде — оларды біріктіру. Деп санайды ауыстыру сутегі және ауыстыру электрондар — балама процестер.
Қабілеті қосылыстар немесе элементтерін беруге немесе қабылдауға электрондар негізделеді тотығу-қалпына келтіру әлеуеті бар. Ұсынысы бойынша М. кларк бар, оны білдіреді гН2 (теріс логарифм парциалды қысымды газ тәрізді сутегі). Бұл қанығу дәрежесі ортаның оттегімен немесе сутегімен. Диапазоны J Н2 ауытқиды, 0-ден 42,6. Кезінде П12<.,28 сәрсенбі сипатталады қалпына келтіру қасиеті бар, НТ2,.>28 окислительными, iil2 тең 28, сәрсенбі бейтарап.
Аэробы тұрады, одан жоғары деңгейде тотығу-қалпына келтіру әлеуеті (ili2 14-35), аэробтар — ең төмен (гН2 0-12). Попы Н1 (про-тондар), каковыми олар мәні болып табылады ауыстырылады қарсы электрохимическою градиенті, яғни ортаның аз концентрациясы сәрсенбі күні, олардың көп. Процесс переноса протондардың байланысты энергияны. Ену сутегі иондарының мембрана арқылы жүреді емес заңдары бойынша осмостың, белсенді, сорғының көмегімен, ол деп аталады сутегі помпой. Осылайша, биологиялық түрлендіру цитоплазме микробтық жасушалар байланысты қозғалысын протондар мен электрондар, бірақ бұл жай электрлік қозғалыс, ал күрделі биохимиялық процесс, ол көмегімен жүзеге асырылады ферменттер. Соңғы катализируют реакциялар жылдамдатады алшақтық ковалентных байланыстар және сол арқылы төмендетеді энергияны активтендіру.
Электр энергиясы өндірілетін микробами пайдаланылуы мүмкін, тіпті кейбір аспаптарда. Қазіргі уақытта, құрастырылған таратқыштар жұмыс істейтін биологиялық электр энергиясын, оның әзірлейді микроорганизмдер қоректенетін қантпен, растворенным теңіз суында. (Аэробты микроорганизмдердің тыныс — бұл процесс, онда соңғы акцептором сутегі (протондар мен электрондар) болып табылады молекулалық оттегі. Нәтижесінде тотығу негізінен күрделі органикалық қосылыстар түзіледі энергия бөлінеді ортаға немесе жинақталады макроэргических фосфаттық байланыстар АТФ. Оның толық және толық емес тотығу?!
Толық тотығу. Негізгі энергия көзі микроорганизмдердің — көмірсулар. Олардың расщеплении, ол түрлі жолдармен жүреді, яғни маңызды аралық өнім — пировиноградная қышқылы (пируват). Толық тотығу пирожүзім қышқылының жүреді циклінде үшкарбон (Кребс) және тыныс алу тізбегінің (сур. 17). Нәтижесінде ыдырату глюкозаның аэробты жағдайда тотығу процесі жүріп жатыр, дейін, соңына дейін білім беру көміртегі диоксиді және су босата отырып, көп энергия: С6Н12Об + 602 -* 6С02 4 — 6Н20 + 2874,3 кДж.
Ол сәйкес келеді запас әлеуетті энергиясын гексозы болса, сол оның саны, ол аккумулировано молекуласындағы кезінде қантты фотосинтезе оның бірі көміртегі диоксиді және су жасыл өсімдіктер. Беру электрондар және сутегі оттегі арқылы жүзеге асырылады тыныс алу тізбегі, немесе шынжыр ауыстыру электрондар. Тыныс алу тізбегі — бұл жүйе тыныс алу ферменттер, олар мембранах. Мембраналар белгілі байланысады с цитоплазмой жасушалар, сондықтан олар өзара іс-қимыл.
Толық емес тотығуы. Барлық аэробы жеткізеді реакциялар тотығу-ден аяғына дейін. При избытке көмірсу ортада түзілетін өнімдер толық тотығу, онда мәміле энергия. Түпкі өнімдерімен толық аэробты тотығу қант болуы мүмкін органикалық қышқылдар: лимон, алма, қымыздық, янтарь және басқа да, олар құрылады зең саңырауқұлақтары.
Аэробтар — организмдер алатын энергиясы болмаған жағдайда қол жеткізу оттегі арқылы субстратногофосфорилирования, соңғы өнімдер толық емес тотығу субстрат, бұл мүмкін окислены алумен саны көп энергия түрінде АТФ қатысуымен соңғы акцептора протондардың организмдермен жүзеге асыратын тотығып фосфорлану.
Схемада 1 көрсетілді көлік электрондардың кезінде тыныс алу және әр түрлі түрлері анаэробты алу тәсілі энергия. Сутегі және электрондар отщепляются жылғы субстраттар арқылы пиридиннуклеотидных ферменттер (ДС). Бұдан әрі олар аэробов өтеді тізбегіндегі ферменттердің қатысуымен дамитын потенциалдары-флавопротеидные (ФП — цитохромные ферменттер (Цит.) — көмегімен цитохромоксидазы (Цит. оке.) ауыстырылады оттегі. Электрондардың ағыны бағытталған, жүйені неғұрлым төмен (теріс әлеуетке ие) жүйесіндегі ең жоғары (оң) әлеуеті бар, 0,8 — 0,4 (әлеуеті субстрат) +0,8 (әлеуеті, оттегі).
<C:\pictures\enc_biology\plants\1-tablitsa_36.jp>
Осылайша, тыныс алу кезінде аурудың түпкі акцептором сутегі болып табылады оттегі. У анаэробтар ретінде акцепторов ретінде сутегі немесе органикалық субстраты (ашу), немесе органикалық емес заттар, мысалы, нитраттар немесе сульфаттар («анаэробтық тыныс»). Бірі схемасын көрініп тұрғандай, ең қарапайым және примитивті көлік электрондардың жүзеге асырылады көптеген анаэробтар жоқтығынан олардың ферменттерінің тізбектері көшіру электрондардың қабілетті беруге электрондар тізбегі бойынша дейін молекулярлық оттегі.
Молекулалық оттегі теріс әрекет өсуі мен белсенділігін облигатных анаэробтар. Қатысуымен еркін оттегі жасушалар анаэробтар жоғалтады қозғалғыштығы. Осы реакциялар аэробтар алғаш рет табылған Пастером. Бір күні ол қарады микроскоппен тамшысын бродящей сұйықтық (маслянокислом брожении), помещенную арасындағы жұқа жазық стеклышками, мен байқаған, жасушалар орналасқан, жиектерінде препараттың (қайда оттегі ауаның еркін еніп), ойынының кенеттен қозғалмайтын, ал таяқшалар орталығында орналасқан, препараттың (куда ауа еніп), жалғастырды өте белсенді түрде жылжыту.
Осыдан Пастер мынадай қорытынды жасады, бұл оттегі ауаның ґте улы кейбір микробтарды, және бөлісті соңғы екі топ — аэробов және анаэробтар. Қарсыластары Пастердің (мысалы, Трекюль) возражали против бекіту туралы бар бактериялар үшін оттегі ауаның өлімге болуы мүмкін, мысалға келтіріп даулар анаэробтар қабілетті ұзақ уақыт бойы сақталуы ауада. Бұл Пастер жауап берді, бұл дауларды емес, нағыз тірі существами, өйткені олар қоректенеді және көбейеді. Кейіннен ғылымның дамуы растады ережелер Пастердің. Мәселен, көрсетілді, бұл даулар бактериялардың свойствен өте айқын анабиоз және зат алмасу оларда орналасқан осындай төмен деңгейде, бұл тіпті мүмкін емес өлшеуге қажетті дәлдікпен. Осыған байланысты дауларды сезімтал көптеген повреждающим факторларға, ал даулар анаэробтар алады, сонымен қатар (қарағанда вегетативті жасушалары), оңай сақталуы ауада.
Неліктен оттегі болып табылады улы апаэробов, әлі де жеткілікті түрде айқындалған. Кейбір зерттеушілер деп санайды уытты әсері оттегі байланысты білімі бар дақылдарда анаэробты микроорганизмдердің улы шоғырлануы сутегі тотығы, нәтижесінде түзілетін субстрат тотығу оттегі ауа. Себебі жинақтау сутегі тотығы жоқтығы болып табылады анаэробтар ферментінің каталазы (разлагающего асқын тотығы). Қатынасы бар кейбір штамдары клостридиев өсе алады және аэробты жағдайда, егер ортада орналастырылды каталаза. Бірақ, басқа жағынан, өте маңызды фактор дамуын анықтайтын анаэробтар болып табылады тотығу-тотықсыздану шарттары. Олар арқылы көрінеді тотығу-қалпына келтіру әлеуеті (ЖДТ), өлшенетін вольтпен беріледі (кернеу электроде, погруженном » испытуемую ортаға). Тотығу-тотықсыздану шарттары білдіруге болады, сондай-ақ арқылы көрсеткіш гН2 сипаттайтын ара-қатынасы Н2 және О2. гН2 шегінде 0-ден 40 сипаттайды барлық дәрежелі восстановленности немесе окисленности ортаның қарай қанықтыру оның оттегімен немесе сутегімен. Егжей-тегжейлі зерттеу дамыту жағдайларын апаэробов көрсеткендей, облигатные аэробтар алмайды дамиды гН2 (немесе ЖДТ) жоғары белгілі бір шегі бар. гН2 ортасында өлшеуге болады не электрометрическим тәсілімен (потенциометрлер), не арқылы бояғыштар, олар қалпына келтіріледі және обесцвечиваются (немесе түсін) мәндерінде гН2. Мысалы, бояғыш янусгрюн аэробты жағдайда гН2 = 20 және одан жоғары бар ерітіндіде зелепый түсі, гН2 шегінде 12-14 — қызғылт түс, ал одан төмен мәндері гН2 ол обесцвечивается.
Аэробтар — кең тобы организмдер, микро-және макроуровня:

Факультативті аэробтар
Капнеистические аэробтар және микроаэрофилы
Аэротолерантные аэробтар
Қалыпты-қатаң аэробтар
Облигатные аэробтар
Егер организмге қабілетті өзіңді бір метаболитикалық жолдары басқа (мысалы, анаэробты тыныс алу аэробты және кері) болса, онда оны шартты түрде жатқызады факультативтік анаэробам
1991 жылға дейін микробиология выделяли сынып капнеистических анаэробтар, требовавших төмен концентрациясы оттегі концентрациясы жоғары көмір қышқылы (Бруцеллы бычьего типті — B. abortus)
Қалыпты-қатаң анаэробныйорганизм аман ортада молекулярным O2, бірақ көбейеді. Микроаэрофилы қабілетті өмір сүруге және көбеюге ортасында төмен парциальным қысымы О2.
Егер организмге қабілетті емес «ауысу» анаэробты типтегі тыныс алу аэробты, бірақ өледі қатысуымен молекулярлық оттегі болса, онда ол тобына жатады аэротолерантных анаэробтар. Мысалы, сүтқышқылды және көптеген май қышқылы бактериялар
Облигатные аэробтар қатысуымен молекулярлық оттегі O2 өледі — мысалы, өкілдері (түрлі бактериялар мен архей: Bacteroides, Fusobacterium,Butyrivibrio, Methanobacterium). Мұндай аэробтар тұрақты тұрып лишенной оттегі ортада. — Облигатным анаэробам жатады кейбір бактериялар, ашытқылар, жгутиковые және инфузории.
Бұл ретте, тән тек анаэробтар болып табылады, гликолиз, ол байланысты соңғы реакция өнімдерінің ортақ бірнеше типовброжению:
сүт қышқылды ашу — род Lactobacillus,Streptococcus,Bifidobacterium, сондай-ақ кейбір маталар көпжасушалы жануарлар және адам. спирттік ашу — сахаромицеты, кандида(организмдер патшалық саңырауқұлақтар)
муравьинокислое — жиынтығы энтеробактериялар
маслянокислое — кейбір түрлері клостридиялар
пропионовокислое — пропионобактерии(мысалы, Propionibacterium acnes)
ашу бөле отырып, молекулярлық сутегі -кейбір түрлері клостридиялар, ферменттеу Stickland
метановое ашу — мысалы, Methanobacterium
Түрлері азық-түлік микроорганизмдер
Автотрофы (хемолитотрофы, фотолитотрофы) алады көміртек бірі-көміртек диоксиді (С02), ауаның жасайды органикалық зат көмегімен энергия босаған процесінде тотығу кейбір минералдық қосылыстар (хемосинтез) немесе күн энергиясын (фотосинтез). Құбылыс хемосинтеза у хемолитотрофов алғаш рет (1887) орнатылған орыс микробиологом С. Н. Виноградским зерделеу кезінде түссіз серобактерий, нитрифицирующих және басқа да микроорганизмдер. Энергия құрылатын процесінде қышқылдану реакциялары пайдаланылады, содан кейін бактериялар меңгеру үшін көміртегі және жасау органикалық заттар.
Фотолитотрофы (көк-жасыл балдырлар, қызыл серобактерии және басқа да микробтар) ие фотосинтезирующей қабілеті бар, өйткені құрамында пигменттер (бояғыш заттар). Пигменттер фотолитотрофов өз құрамы бойынша жақын хлорофиллу жасыл өсімдіктер. Фотобактерии мен өсімдіктер, құрып органикалық зат пайдалана отырып, көміртек бірі-көміртек диоксиді және күн энергиясын. Автотрофы дамуы мүмкін таза минералды ортада, олар қабілетті меңгеруге неғұрлым күрделі қосылыстар көміртек және сондықтан емес болып табылады жануарлар үшін патогенді.

Энергия көздері
Көміртек
Неғұрлым қол жетімді көздері, көміртек үшін — бактериялар көмірсулар және амин қышқылдары, ескереді дайындау кезінде қоректік орталар.
Аутотрофия. Тағамдық қажеттіліктерін аутотрофных [грек тіл. auto-өзі, + trophe, тамақтану бактериялар шектелген; олардың өсуіне жеткілікті енгізу ортаға бейорганикалық қосылыстар, құрамында азот және басқа да минералды элементтер бар. Лутотрофные бактериялар көзі ретінде көміртегі кәдеге жаратылады көміртегінің қос тотығы немесе карбонаттар. Мұндай бактериялар синтездеуге қабілетті барлық қажетті қосылыстар қарапайым заттарға. Оларға фото — және хемотрофные (хемосинтезирующие) бактериялар пайдаланатын тиісінше энергия көзі ретінде электромагниттік сәуле (жарық), не энергияны тотығу-тотықсыздану реакциялардың қатысуымен субстраттар, олар үшін қорек көзі бар. Арасында аутотрофов табылмады түрлері бар медициналық маңызы.
Гетеротрофия [грек тіл. hetero, екіншісі, + trophe, тамақтану]. Кейбір бактериялар қабілетті емес толық қамтамасыз етуге өзіндік метаболизмі өз синтетикалық мүмкіндіктері мен мұқтаж болған кезде ең төменгі бір органикалық қосылыстар (әдетте қажет амин қышқылдары көзі ретінде көміртегі мен азот немесе көміртегі көзі ретінде көміртегі) қоршаған ортаға. Гетеротрофные бактериялар көзі ретінде көміртегі пайдаланады углеродсодержащие қосылыстар — гексозы, көп атомды спирттер, амин қышқылдары, органикалық қышқылдар және көмірсутектер. — Гетеротрофным бактериям сондай-ақ жатқызады бактериялар-сапрофиты (метатрофы), дамитын өлі органикалық қалдықтары мен бактериялар-паразиттер (паратрофы), усваивающие органикалық қосылыстар түрінде күрделі заттар тірі организм.
Азот
Азот қажет бактериям синтездеу үшін амин қышқылдары (белоктар), пурин және пирим иди жаңа нуклеотидтер, сондай-ақ, кейбір витаминдер. Өйткені азот барлық тірі организмдерге ұсталады қалпына келтірілген нысанда, барлық минералды нысандары азот басым, аммиак, дәрежесі окисленности қалпына келтірілуі тиіс.
Бірқатар микроорганизмдер қабілетті кәдеге жаратуға азот тек органикалық қосылыстар (аминогетеротрофы). Кейбір микроорганизмдер меңгереді азот түріндегі бейорганикалық нысандарын (аминоаутотрофы). Алайда, көптеген микроорганизмдер қабілетті болады, олар органикалық және минералды азот.
Пайдалану бейорганикалық азот
Табиғаттағы атомдар минералды азот бар әр түрлі дәрежедегі окисленности: N5+ (n205 қаулысы, азот ангидриді) N3- (NH3, аммиак). Меңгеру дәрежесі минералдық қосылыстар азот бактериялар анықталады оңай оларды айналдыру аммиак, себебі ол болып табылады ең қарапайым ізбасары жоғары молекулалық азоторганических қосылыстар. Бұл топтағы бактериялар болуы мүмкін екі жан-жаққа бағытталған процесс: ассимиляция (байланыстыру минералдық нысандарын азот органикалық материалдар) және диссимиляция (бөлу газ тәрізді нысандарын азот).
Ассимиляционные процестер. Байлау минералдық нысандарын азот жүреді барысында азотфиксации, ассимиляции аммиак және ассимиляционной нитратредукции.
Азотфиксация. Азотфиксациялаушы бактериялар (мысалы, Rhizobiut, Azotobacter, Clostridium, Klebsiella және т. б.) кәдеге жаратуға қабілетті азотты атмосфералық ауадан жұмсартып, оны аммоний көмегімен арнайы ферменттер (нитрогеназа) процесінде, атты тәрбие іс-шара азотфиксация.
Ассимиляция аммиак. Көптеген бактериялардың меңгереді аммоний барысында ассимиляции аммиак. Бактериялар өсіп жатқан ортадағы аммонием мүмкін тікелей қосуға, оны органикалық қосылыстар. Есте кейін тұтыну бейорганикалық аммонийных тұздардың ортаға жиналады аниондар (SO4, Сl, H3PO4 және т. б.), төмендететін рН ортасын, өсуін баяулатады дақылдар. Аммонийные тұздың органикалық қышқылдардың аз подкисляют ортаға неғұрлым қолайлы өсу үшін бактериялар.
Ассимиляционная нитратредукция. Басым көпшілігі-бактериялар мен саңырауқұлақтар, өсімдіктер, меңгереді нитраты процесінде ассимиляционной нитратредукции. Бірінші кезеңде нитраттар қалпына келтіріледі дейін нитриттер, цикл осы құбылыстарды физиологиялық спецификалық фермент — ассимиляционная нитратредуктаза В) Екінші кезең кешенін білдіреді қалпына келтіру реакциялар, катализируемых нитритредуктазой қоспаға аммиак пайдаланылады және синтездеу үшін амин қышқылдары мен басқа да азоты бар компоненттер жасушалар.
Механизмі түскен қоректік заттар
Экзо-ферменттер оқшауланған сыртқы жағында клеткалық мембраналар. У бактериялардың Э бөлінуі мүмкін сыртқы ортаға немесе болуға арасындағы клеткалық қабырғамен және жасушалық мембраной.
Жіктеу ферменттер.
Қазір 2000-нан астам ферменттердің, сондықтан қажеттілігі ғылыми негізделген, оларды жіктеу. Жіктеу бойынша әзірлеген арнайы комиссия Халықаралық биохимиялық одақтың (1961), барлығы/ферменттер біріктірілген алты сынып: окендоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы, немесе синтетазы.
Оксидоредуктазы — тотығу-тотықсыздану ферменттер. Олар тездетеді процестер қалпына келтіру және тотығу әр түрлі заттардың үлкен рөл мен процестері-тыныс алу микробтардың. Бұл топ миогочисленна, ол 200-ден астам ферменттер. Міне, кейбір оның ішінде.
Дегидрогеназы — ферменттер, олар жүргізеді процесі биологиялық тотығу арқылы отнятия сутегі жылғы субстрат донор және көшіру, оны оттегі немесе басқа акцептор. Ажыратады аэробты және анаэробты дегидрогеназы. Аэробтық дегидрогеназы ауыстырады сутегі тікелей молекулалық оттегі, сондай-ақ па басқа да жүйелер бар, олар атауы оксидаз. Анаэробты дегидрогеназы күшіне өзара іс-қимыл субстрат, тартып алады, оған сутек береді және акцептору, бірақ оттек ауаның. Цитохромоксидазы — ферменттер, переносящие, электрондар. Цитохромоксндаза қосса молекулалық оттегі және оның көмегімен окисляет қалпына келтірілген цитохром, актив дық топ болып гемин. Каталаза бар жасушаларында аэробты микробтардың және тобына жатады геминовых ферменттердің құрамында өз молекуласындағы трехвалентное темір қабілетті жоғалтады электрондар (окисляться). Әрекет еткен жағдайда, каталазы арналған сутек тотығы болады, оны қалпына келтіру, түзілетін су және молекулалық оттегі. Хрен бар кейбір микробтар, ол қосса оттегі сутегі тотығы және клеткалық тотығу әр түрлі органикалық қосылыстар.

Гидролизы — ферменттер, бояуды реакция гидролиз, яғни ыдырату процесі күрделі заттардың па неғұрлым қарапайым қосылуымен молекулалар, су. Олар бар болса, көптеген микроорганизмдер. Гидролазы біріктіреді 200-ден астам ферменттер. Бұл топқа кіреді: эсте еселеп, расщепляющие күрделі эфирлері, білімді органикалық қышқылдармен және спиртами; фосфотаза, гидролизующие күрделі эфирлері, білімді спиртами және фосфор қышқылы; глюкозидазы, расщепляющие глюкозидные байланыс углеродах және олардың туындылары; пептидазы; бояуды гидролизі пептидных байланыстарды ақуыз; амидазы, бояуды амидтердің гидролизі, амин қышқылдары мен басқа да қосылыстар.
Лиазы — ферменттер, отщепляющие жылғы субстраттар негидролитическим арқылы сол немесе басқа тобына (реакция арасындағы көміртегімен және оттегімен, азотпен, күкіртпен, галоидом). Бұл класс біріктіреді 90-ға жуық ферменттер. Ең маңызды олардың бар карбоксилаза, альдегидлиаза (альдолаза) және т. б.
Изомеразы — ферменттер, бояуды ауыстыру ішіндегі молекулалардың сутегі, фосфор және екі жақты байланыстардың маңызды болып табылады, бұл зат алмасу. Бұл топқа жатады фосфогексоизомераза, триозофосфотизомераза және т. б.
Лигазы немесе синтетазы — ферменттер, бояуды синтезі күрделі қосылыстар қарапайым есебінен ыдырау пирофосфорных байланыстар (АТФ немесе басқа да бай энергиясымен пирофосфатов). Лигазы үлкен рөл атқарады синтезі ақуыз, нуклеин қышқылдары, май қышқылдары мен басқа да қосылыстар. Бұл сыныпқа кіреді 100-ге жуық ферменттер. Өкілдері бұл топ — аспарагинсинтетаза, глютамипсинтетаза және т. б.

Добавить комментарий

Your email address will not be published.