Вопрос 2. Способы жизни микроорганизмов

По современной класификацииЛьвова:

4
Источник энергии	\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\	Источник углерода	Название способа существования	Представители
ОВР	Неорганические соединения	Углекислый газ	Хемолитоавтотрофия	Нитрифицирующие, тионовые, ацидофильные железобактерии
		Органические соединения	Хемолитогетеротрофия	Метанообразующие архебактерии, водородные бактерии
	Органические вещества	Углекислый газ	Хемоорганоавтотрофия	Факультативные метилотрофы, окисляющие муравьиную кислоту бактерии
		Органические соединения	Хемоорганогетеротрофия	Большинство прокариот, из эукариот: животные, грибы, человек
Свет	Неорганические соединения	Углекислый газ	Фотолитоавтотрофия	Цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии, из эукариот: растения
		Органические соединения	Фотолитогетеротрофия	Некоторые цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии
	Органические вещества	Углекислый газ	Фотоорганоавтотрофия	Некоторые пурпурные бактерии
		Органические вещества	Фотоорганогетеротрофия	Галобактерии, некоторые цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии

Метаболизм прокариот отличается большим разнообразием. Это результат способности микроорганизмов как форм жизни использовать в качестве субстрата широкий спектр органических и неорганических веществ. Такая способность наблюдается за счет большого количества ферментов.

Важнейшие органогены для синтеза О,С,Н,N. Потребность в Н и О б удовлетворяют через воду.

По способу углеродного питания:

1. Автотрофы (за счет со2)

2. Гетеротрофы (за счет углерода готовых органических соединений)

• Сапрофиты ( исп мертвые готовые орг вещ-ва)

• Паразиты (вещ. Теплокровных организмов)

+смотри билет16

Вопрос 3. Общие требования,предъявляемые к пит.Средам

-содержать питат.вещ в легкоусваимоей форме.

-быть влажными,изотоничными инетоксичными для исслед-го МО.

-иметь определенную вязкость.

-иметь оптимальный показатель рН и редокс потенциал.

-обладать буферными свойствами.

-быть стерильными.

-по возможности быть прозрачными.

Поглощение веществ клетками

Для того чтобы экзогенный субстрат мог быть использован клеткой, он должен пройти через ее пограничные слои. Клеточная стенка не служит существенной преградой для небольших молекул и ионов, но она задер­живает макромолекулы, масса которых превышает 600 Да. Погра­ничным слоем, ответственным за транспорт питательных веществ внутрь клетки, является плазматическая мембрана.

Перенос питательных веществ через плазматическую мембрану, как правило, специфичен: поглощаться могут только те вещества, для ко­торых имеется соответствующая транспортная система. За небольшими исключениями, транспорт зависит от наличия специфических пермеаз или транслоказ. Речь идет о мембранных белках, само название ко­торых указывает на то, что они обладают свойствами ферментов, т.е. могут индуцироваться субстратом, специфичны в отношении субстрата и образуются только в таких условиях, в которых возможен синтез белков.

Что касается механизма транспорта веществ, то различают ряд раз­личных процессов, два из которых способны обеспечивать только транспорт, но не накопление веществ в клетке; им можно противопоста­вить процессы активного транспорта, приводящие к аккумуляции ве­ществ внутри клетки (рис. 7.18 и 7.19).

Простая диффузия. Неспецифическое проникновение веществ в клет­ку происходит путем пассивной диффузии. Для диффузии существенны величина молекул и степень их липофильности. Скорость перемещения путем диффузии невелика. Для Сахаров такие процессы не были обнару­жены, и они мало вероятны. Путем простой диффузии в клетку прони­кают, видимо, яды, ингибиторы и другие чуждые клетке вещества.

Облегченная диффузия. При облегченной диффузии вещество, содер­жащееся в питательной среде, транспортируется в клетку «вниз» по своему градиенту концентрации. Этот процесс осуществляется благода­ря субстрат-специфической пермеазе и не требует затраты метаболиче­ской энергии. Скорость транспорта в широком диапазоне зависит от концентрации субстрата в среде (рис. 7.19). Питательное вещество не может накапливаться в клетке против градиента концентрации.

Билет №20

Вопрос 1. Субстратное фосфорилирование - синтез богатых энергией фосфорных соединений за счёт энергии ОВР гликолиза, при окислении -кетоглутарата в цикле трикарбоновых кислот. Для бактерий описаны случаи субстратного фосфорилирования при окислении ПВК. Субстратное фосфорилирование, в отличие от фосфорилирования в цепи переноса электронов не связано с фиксацией ферментов в мембранах митохондрий.

К синтезу АТФ по механизму субстратного фосфорилирования ведут катаболические реакции, которые в зависимости от своей химической природы могут быть разделены на два типа.(1)ОВР.Богатые энергией соединения возникают в процессе брожения на этапах анаэробного окисления.Например, окисление ФГА, до богатого энергией метаболита-1,3-ФГК.(2)тип связан с расщеплением субстратов или промежуточных продуктов, образующихся из них. Катализируются эти реакции ферментами, относящимися к классу лиаз. Например,расщепление цитрулина досинтеза высокоэнергетического карбомоилфосфата.

Все реакции субстратного фосфорилирования локализованы в цитозоле клетки. Это указывает на простоту химических механизмов, лежащих в основе субстратного фосфорилирования.

Вопрос 2. Хемослитоавтотрофы. Хемоситез-способ автотрофного питания,при котором источником энергии для синтеза органических веществ из CO₂ служат реакции окисления неорганических соединений. Подобный вариант получения энергии используется только бактериями. Явление хемосинтеза было открыто в 1887 году русским учёным С. Н. Виноградским.

Необходимо отметить, что выделяющаяся в реакциях окисления неорганических соединений энергия не может быть непосредственно использована в процессах ассимилияции. Сначала эта энергия переводится в энергию связей АТФ и только затем тратится на синтез органических соединений.

Многие бактерии, относящиеся к роду Thiobacillus, — облигатные хемолитоавтотрофы( источник энергии-соединений серы,источник углерода-углекислота.

Хемолитоавтотрофные организмы

• Железобактерии (Geobacter, Gallionella)-Fe²⁺ переводят вFe³⁺.

• Серобактерии (Desulfuromonas, Desulfobacter, Beggiatoa) окисляют H₂S до S или солей серной кислоты.

• Нитрифицирующие бактерии (Nitrobacteraceae, Nitrosomonas, Nitrosococcus) NH₃ до HNO₃ и HNO₂ которые, взаимодействуя с почвенными минералами, образуют нитриты и нитраты.

• Тионовые бактерии (Thiobacillus, Acidithiobacillus) способны окислять тиосульфаты, сульфиты, сульфиды и молекулярную серу до серной кислоты (часто с существенным понижением pH раствора), процесс окисления отличается от такового у серобактерий (в частности тем, что тионовые бактерии не откладывают внутриклеточной серы). Некоторые представители тионовых бактерий являются экстремальными ацидофилами(pH до 2), способны выдерживать высокие концентрации тяжёлых металлов и окислять металлическое и двухвалентное железо (Acidithiobacillus ferrooxidans) и выщелачивать тяжёлые металлы из руд.

  • Водородные бактерии (Hydrogenophilus) способны окислять молекулярный водород, являются умеренными термофилами (растут при температуре 50°C)

Экология: Хемосинтезирующие организмы (например, серобактерии) могут жить в океанах на огромной глубине, в тех местах, где из разломов земной коры в воду выходит сероводород. Конечно же, кванты света не могут проникнуть в воду на глубину около 3-4 километров (на такой глубине находится большинство рифтовых зон океана). Таким образом, хемосинтетики — единственные организмы на земле, не зависящие от энергии солнечного света.

С другой стороны,аммиак, который используется нитрифицирующими бактериями, выделяется в почву при гниении остатков растений или животных. В этом случае жизнедеятельность хемосинтетиков косвенно зависит от солнечного света, так как аммиак образуется при распаде органических соединений, полученных за счёт энергии Солнца.

Роль хемосинтетиков для всех живых существ очень велика,т.к. они 1)являются непременным звеном круговорота серы, азота, железа и др. 2)Хемосинтетики важны также в качестве природных потребителей таких ядовитых веществ, как аммиак и сероводород.3)Огромное значение имеют нитрифицирующие бактерии, которые обогащают почву нитритами и нитратами-в основном именно в форме нитратов растения усваивают азот.4)Некоторые хемосинтетики (в частности, серобактерии) используются для очистки сточных вод.