6. Типы питания

Углеродное питание. В зависимости от того, что является источником углерода микроорганизмы подразделяются на автотрофов (фототрофы и хемотрофы) и гетеротрофов.

Фототрофы (фотосинтетики) – организмы, для которых источником энергии служит свет, источником углерода - углекислый газ, источник электронов – вода. Это, например, водоросли, зеленые и пурпурные серобактерии.

Хемотрофы (хемосинтетики) получают энергию за счет окислительно-восстановительных реакций, а источником углерода является углекислый газ.

Гетеротрофы – в качестве источника углерода используют органические вещества; источником энергии – окислительно-восстановительные реакции; источником электронов – органические вещества. Большинство живет за счет органических веществ животного и растительного происхождения (бактерии, грибы, дрожжи). Сапрофиты (гр. sapros – гнилой) разлагают органические вещества. Некоторые гетеротрофы – паразиты (паратрофы) – развиваются только в теле других организмов, питаясь органическим веществами, входящими в состав белков клетки хозяина. Гетеротрофы наряду с органическими соединениями используют и углекислый газ, вовлеккая его в обмен веществ. Углекислый газ служит дополнительным источником углерода для биосинтеза веществ тела.

Специфичность отношений микроорганизмов к источнику углеродной пищи определяется круговоротом углерода в природе.

Азотное питание. Азот необходим для синтеза белка, нуклеиновых кислот и других азотистых веществ. Источники азота у микробов разнообразны. Паразиты используют азот хозяина. Сапрофиты не могут синтезировать белки из простых соединений, а только используя сложные органические вещества (пептоны, пептиды, полный набор аминокислот). Некоторым сапрофитам нужны только несколько аминокислот.

Используемые аминокислоты дезаминируются, т.е. распадаются с потерей аммиака. Дезаминирование бывает:

- восстановительное

R – СН(NH₂) – СООН + 2H → R – CH₂ – COOH + NH₃

- окислительное

R – СН(NH₂) – СООН + ½ О₂ → R – CO – COOH + NH₃

• гидролитическое

R – СН(NH₂) – СООН + H₂O → R – CH(OH) – COOH + NH₃

Синтез новых аминокислот может происходить путем переаминирования – перенос аминогрупп с аминокислоты на кетокислоту при участии фермента аминотрансферазы.

R – СН(NH₂) – СООН + СН₃ – СО – СООН → R– СО – СООН +

СН₃ – СН(NH₂) – СООН

Многие микроорганизмы в качестве источника азота используют нитраты NO₃^-, реже нитриты NO₂^-. Есть бактерии и грибы, которые способны использовать свободный азот атмосферы.

Усвоение зольных элементов. Зольные элементы: сера, фосфор, калий, кальций, магний, железо. Хотя потребность в них незначительна, но недостаток их может привести к гибели организма. Микроорганизмы усваивают их из минеральных солей.

7. Первичные молекулярные механизмы извлечения энергии клеткой

Клетка способна сохранять весьма специфичную структуру только благодаря непрерывному потреблению энергии, иначе она теряет структуру и переходит в неупорядоченное и лишенное организации состояние.

Установлено, в каком органе клетки происходит тот или иной биохимический процесс извлечения энергии.

Фотосинтез обеспечивают хлоропласты, которые содержат зеленый пигмент хлорофилл.

Дыхание обеспечивают митахондрии и мезосомы.

Специфические молекулы в клетке переносят энергию, полученную в процессах фотосинтеза и дыхания, от центров фотосинтеза и дыхания во все участки клетки, где протекают процессы, связанные с потреблением энергии. Этими молекулами является АТФ.

АТФ → АДФ + неорганический фосфат.

В процессе этой реакции свободная энергия молекул АТФ превращается в тепловую. Значительная часть энергии молекулы АТФ сохраняется благодаря фосфорилированию молекулы-акцептора, которая приобретает возможность участвовать в процессах, протекающих с потреблением энергии. АДФ – это разряженная форма АТФ, бедная энергией. Первичная зарядка АТФ происходит при фотосинтезе, вторичная – в процессе дыхания.