ФИЗИОЛОГИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ
Физиология микроорганизмов
-это раздел микробиологии, изучающий:
жизнедеятельность микробов,
процессы питания,
обмена веществ,
дыхания
роста и размножения,
взаимодействия с окружающей средой.
Знание физиологических процессов микроорганизмов создает научную основу для проведения культивирования и идентификации микробов, а также получения биологических и лечебных препаратов (заквасок, витаминов, ферментов, аминокислот, антибиотиков, вакцин и др.).
Метаболизм
Основу жизнедеятельности микроорганизмов, как и всех живых существ, составляет обмен веществ (метаболизм) с окружающей средой. Термин метаболизм объединяет два взаимосвязанных, но противоположных процесса - анаболизм и катаболизм.
Анаболизм (питание; |
Катаболизм (дыхание, |
ассимиляция; конструктивный |
диссимиляция, биологическое |
или строительный обмен) |
окисление) характеризуется |
сводится к усвоению, т.е. |
расщеплением (окислением) |
использованию микробами |
сложных органических |
питательных веществ, |
веществ до более простых |
поступивших из внешней среды, |
продуктов с освобождением |
для биосинтеза компонентов |
заключенных в них энергии. |
собственного тела. Это |
Эта энергия используется |
достигается чаще |
микроорганизмами для |
восстановительными реакциями, |
синтеза веществ данной |
для течения которых требуется |
клетки. Этот обмен |
энергия. |
называется также |
|
энергетическим. |
Обмен веществ
белковый
углеводный
липидный
водно-солевой
Белковый обмен у бактерий – это, с одной стороны, – процесс синтеза собственных аминокислот и белков путем ассимиляции необходимых компонентов из внешней среды, а с другой, – внеклеточное расщепление белков под воздействием различных ферментов.
В клетке аминокислоты могут подвергаться дезаминированию и декарбоксилировани ю. В результате дезаминирования образуются аммиак и другие вещества. При декарбоксилировании гистидина образуется гистамин, орнитина - путресцин, лизина - кадаверин, тирозина - тирамин.
Наряду с реакциями |
|
|
|
расщепления белков |
|
|
|
происходят и процессы их |
|
|
|
синтеза. Для построения белков |
|
|
|
бактерии используют |
|
|
|
аминокислоты. Одни |
|
|
|
микроорганизмы получают |
|
|
|
аминокислоты при |
|
|
|
расщеплении белка, другие |
|
|
|
|
|
|
|
синтезируют их из простых |
|
|
|
соединений азота. Важным |
|
|
|
свойством микробов является |
Белковый обмен находится в тесной |
|
|
способность синтезировать |
связи с углеводным обменом. Для |
|
|
незаменимые аминокислоты |
построения белковых соединений |
|
|
кислота.используется пировиноградная |
|
||
(метионин, триптофан, лизин). |
|
||
Синтез белка совершается в |
|
|
|
|
|
||
рибосомах клетки. |
|
|
|
Углеводный обмен у бактерий также носит двоякий характер – это процесс синтеза и распада углеводов. Расщепление углеводов бактериями (сахаролитические свойства) в аэробных условиях с образованием углекислого газа и воды называется горением, а расщепление ими углеводов в анаэробных условиях – брожением.
Углеводы расщепляются под действием ферментов с образованием глюкозы и мальтозы. Под влиянием ферментов мальтазы, сахаразы, лактазы дисахариды, поступившие внутрь клетки бактерии, подвергаются распаду на моносахариды.
Моносахариды затем ферментируются с разрывом цепи молекул углевода и освобождением значительного количества энергии.
Пути катаболизма глюкозы у бактерий
1) |
|
|
2) |
|
3) |
2-кето-3- |
|
гликолиз, |
или |
|
окислительный |
|
|||
|
|
дезокси-6- |
|
||||
фруктозо- |
|
|
пентозофосфат |
|
|
||
|
|
|
фосфоглюконат |
||||
дифосфатный |
|
|
ный путь. |
|
|||
|
|
|
ный путь (КДФГ- |
||||
путь. |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
путь), |
или |
путь |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Энтнера |
– |
|
|
|
|
|
|
Дудорова. |
|
|
Все перечисленные пути катаболизма глюкозы у микроорганизмов могут протекать при разных типах энергетического метаболизма (аэробное дыхание, анаэробное дыхание, брожение).
Все пути катаболизма начинаются с того, что глюкоза, поступившая в клетку, сначала фосфорилируется при участии фермента гексокиназы и АТФ как донора фосфата. Образуется глюкозо-6-фосфат, который представляет метаболически активную форму глюкозы в клетке и служит исходным соединением для любого из трех путей катаболизма углеводов.
Пути расщепления глюкозы состоят из многих биохимических реакций, каждая из которых катализируется специфическим ферментом.
Наиболее
распространенным путем катаболизма глюкозы у многих микроорганизмов является гликолиз
При этом глюкозо-6- |
|
|
фосфат изомеризуется с |
||
помощью |
|
|
глюкозофосфатизомеразы |
||
и фосфорилируется далее |
||
в фруктозо-1,6-дифосфат, |
||
который затем |
|
|
расщепляется на 3- |
|
|
фосфоглицериновый |
|
|
|
Последний под действием фермента |
|
альдегид (3-ФГА) и |
|
|
|
триозофосфатизомеразы |
|
фосфодиоксиацетон. |
|
|
|
превращается в 3-ФГА. Таким |
|
|
|
|
|
|
образом, из одной молекулы глюкозы |
|
|
образуются две молекулы 3-ФГА. На |
|
|
эти реакции превращения глюкозы в |
|
|
3-ФГА затрачивается энергия двух |
|
|
молекул АТФ. |