Головна | Про нас | Зворотній зв'язок
СПОСОБИ ІСНУВАННЯ І ТИПИ ОБМІНУ РЕЧОВИН
Залежно від способу отримання енергії та джерела вуглецю все мікроорганізми діляться на хемоавтотрофи, фотоавтотрофи і хемогетеротрофи і фотогетеротрофи.
Хемоавтотрофи - це мікроорганізми, що використовують хімічну енергію, що звільняється при окисленні неорганічних речовин (таких як аміак, сірководень, закисное залізо Fе а + і ін.), Для синтезу органічних речовин з неорганічного джерела вуглецю - С02. До них відносяться нитрифицирующие, тіонові бактерії, железобактерии, безбарвні серобактерии, водневі бактерії. Нитрифицирующие бакте-рії окислюють аміак (1МНз) спочатку до азотистої, а потім до азотної кислоти:
Безбарвні серобактерии окислюють сірководень (Н2 S) спочатку до елементарної сірки, а потім до сірчаної кислоти:
Фотоавтотрофи - це мікроорганізми, що використовують світлову енергію для синтезу органічних речовин клітин з неорганічного джерела вуглецю - С02. Вони мають особливі пігменти хлорофілу, за допомогою яких засвоюють іпреобразуют світлову енергію. До них відносяться пурпурні і зелені сірчані бактерії.
Хемогетеротрофи - це мікроорганізми, що використовують хімічну енергію, що звільняється в ході окислення органічних речовин. Для синтезу речовин клітин вони також утилізують готові органічні сполуки як джерела вуглецю. До них відноситься більшість мікроорганізмів. Вони широко поширені в природі, їх життєдіяльність має велике значення для кругообігу речовин в природі. Деякі з них викликають псування харчових продуктів, а інші в процесі метаболізму утворюють продукти, які мають практичний інтерес, і тому використовуються в різних виробництвах, заснованих на життєдіяльності цих мікроорганізмів. Нижче будуть розглянуті способи отримання енергії хемогетеротрофамі, які лежать в основі найважливіших біохімічних процесів, що мають практичне значення.
Фотогетеротрофи - це мікроорганізми, що використовують світлову енергію, а в якості джерела вуглецю - органічні сполуки.
Отримання енергії хемогетеротрофамі. Як джерело енергії вони можуть використовувати широке коло органіч-ських речовин, частіше вуглеводи, а також спирти (одноатомний - етиловий спирт, трьохатомний - гліцерин, Шестиатомні спірти- сорбіт, маніт та ін.), Амінокислоти, пуринів, піримідинів, жири, органічні кислоти та ін. Більшість хемогетеротрофов отримують енергію і синтезують вуглецевий ську-років речовин, що входять до складу їх клітин з одного і того ж органічної сполуки.
У хемогетеротрофов є чотири способи отримання енергії: аеробне дихання, неповне окислення, бродіння і анаеробне дихання. В основі всіх цих способів отримання енергії, що розрізняються кінцевими акцепторами водню (електронів), лежать процеси біологічного окислення орга-нічних речовин. Від ступеня окислення органічних речовин залежить кількість енергії, одержуваної клітиною й акумулятор-рова в макроергічних зв'язках АТФ, а також кількість вивільняється при цьому вільної (теплової або будь-якої іншої) енергії. Окислення, як зазначалося вище, може бути повним і неповним.
В аеробних умовах в присутності молекулярного кисню може протікати як повне окислення органічних речовин (аеробне дихання), так і неповне.
В анаеробних умовах (за відсутності молекулярного кисню) протікає неповне окислення (бродіння), а при окисленні органічних речовин зв'язаним киснем - повне окислення.
• Аеробне дихання. Донорами водню при диханні служать органічні речовини, які при цьому окислюються, а кінцевим акцептором водню є молекулярний кисень. В результаті дихання відбувається повне окислення органічних речовин до мінеральних сполук - діоксиду вуглецю і води і виділяється велика кількість теплової енергії:
Така кількість енергії відповідає всьому запасу вільної енергії, укладеним в 1 грам-молекулі глюкози. Цим шляхом отримують енергію багато аеробні бактерії і деякі дріжджі, використовувані для отримання хлібопекарських і кормових дріжджів.
При аеробному диханні приблизно 50% енергії втрачається у вигляді тепла. Цим пояснюється явище термогенеза - самосогревание великих пухких, добре аерованих скупчень рослинних мас (сіна, зерна, силосу, гною, торфу та ін.), Що призводить іноді до самозаймання сіна, торфу і т. П.
Неповне окислення органічних речовин.
В аеробних умовах окислення органічних речовин може йти не до С02 і Н2 0, а до утворення проміжних недоокислених продуктів і Н2 0. Донорами водню, як і при .аеробном диханні, служать органічні речовини, а акцептором-молекулярний кисень. При цьому енергії звільняється значно менше. Такий спосіб отримання енергії називаються ється неповним окисленням, наприклад окислення етилового спирту до оцтової кислоти ОЦТОВОКИСЛОГО бактеріями:
У молекулі спирту міститься більше енергії, (+1369 кДж), але так як окислення в даному випадку було неповним, то і енергії виділилося менше (487 кДж), а інша вільна енергія, укладена в молекулі спирту, осту-лась в продукті неповного окислення - оцтової кислоти. Властиво неповне окислення вуглеводів багатьом міцеліальних грибів, гриби окислюють їх з утворенням лимонної, глю-конів, щавлевої та інших органічних кислот.
Бродіння. Процес бродіння - це неповне окислення органічних речовин в анаеробних умовах. Донорами водню при бродінні є органічні речовини, акцепторами водню при бродінні також є органічні речовини. Це проміжні продукти бродіння, які при цьому відновлюються. При бродінні енергії виділяється значно менше, ніж при окисленні 1 грам-молекули глюкози в аеробних умовах, наприклад при спиртовому бродінні, що викликається дріжджами, - всього 118 кДж:
Інші види бродіння (молочнокисле, маслянокислое і т. Д.) Протікають також з неповним виділенням енергії глюкози, так як частина вільної енергії переходить в утворюються відновлені продукти бродіння, які накопичуються ж середовищі.
Анаеробне дихання. Невелике число бактерій (денітрифікуючі, десульфатірующім) в анаеробних умовах окислюють органічні речовини - донори водню не за допомогою молекулярного кисню, а з використанням пов'язаного кисню, що знаходиться в молекулі нітратів і сульфатів. Ці неорганічні речовини багаті на кисень, є акцепторами водню.
Анаеробне дихання буває двох типів: нітратне та сульфатне. Окислення органічних сполук киснем нітра-тов називається нітратних диханням:
Глюкоза Нітрат калію
Окислення органічних речовин киснем сульфатів називається сульфатних диханням:
Глюкоза Сульфат калію
Процеси анаеробного дихання супроводжуються значним виділенням енергії.