Микробиология с основами вирусологии
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ У ПРОКАРИОТОВ
1.Конструктивные и энергетические процессы
2.Энергетический метаболизм прокариотов
3.Процессы брожения
4.Бактериальный фотосинтез
5.Дыхательные процессы
Конструктивные и энергетические процессы
Клеточный метаболизм складывается из двух потоков реакций:
Энергетический метаболизм — поток реакций, сопровождающихся мобилизацией энергии и преобразованием ее в электрохимическую ( H+) или химическую (АТФ) форму.
Конструктивный метаболизм (биосинтез) — поток реакций, в результате которых за счет поступающих извне веществ строится вещество клеток.
Конструктивные и энергетические процессы
Конструктивные и энергетические процессы
Связь осуществляется по нескольким каналам:
энергетический,
восстановительный, 
метаболический.
Промежуточные реакции, одинаковые для обоих потоков, – амфиболические.
Промежуточные соединения – амфиболиты
Ферменты микроорганизмов
I.Оксидоредуктазы – окислительно-восстановительные процессы
II.Трансферазы – перенос группировок с одной молекулы на другую
III.Гидролазы – расщепление сложных соединений с одновременным присоединением воды
IV. Лиазы – отщепление определенных группировок от субстрата с образованием двойной связи; присоединение группировки по месту двойной связи
V.Изомеразы – превращение органических соединений в их изомеры
VI. Лигазы (синтетазы) реакции синтеза, сопровождаемые отщеплением остатков фосфорной кислоты от трифосфатов, например, АТФ
Энергетический метаболизм прокариотов
Микроорганизмам доступна электромагнитная и химическая энергия.
Способы получения энергии у прокариот:
брожение
дыхание
фотосинтез
Окислительно-восстановительная система |
E0', мВ |
Пируват/ацетат + CO2 |
–700 |
H+ + 1/2H2 |
–420 |
Ферредоксин окисл/восст (Clostridium pasteurianum) |
–420 |
НАД(Ф)+/НАД(Ф)·H2 |
–320 |
S0/HS– |
–270 |
SO42–/HS– |
–220 |
ФАД/ФАД·H2 |
–220 |
ФМН/ФМН·H2 |
–190 |
Менахинон окисл/восст |
–74 |
Рубедоксин окисл/восст |
–57 |
Фумарат/сукцинат |
+30 |
Цитохром b окисл/восст |
+70 |
Убихинон окисл/восст |
+100 |
Цитохром c окисл/восст |
+220 |
Цитохром a окисл/восст |
+290 |
NO3–/NO2– |
+433 |
Fe3+/Fe2+ |
+772 |
1/2 O2/H2O |
+820 |
АТФ и H+ – универсальные формы химической энергии.
Свойства |
АТФ |
H+ |
Работает в цитоплазме |
+ |
- |
Работает на мембране |
+ |
+ |
Порционная |
+ |
- |
Порог образования |
200 мВ |
- |
Типы фосфорилирования
Субстратное – АТФ образуется при брожении.
Субстрат ~ Ф + АДФ субстрат + АТФ; Субстрат ~ X + АДФ + ФН субстрат + Х + АТФ.
Окислительное – АТФ образуется в процессе электронного транспорта.
Фотосинтетическое – синтез АТФ связан с фотосинтетическим электронным транспортом.
Процессы брожения
Брожение – это способ получения энергии, при котором АТФ
образуется в процессе анаэробного окисления органических субстратов в реакциях субстратного фосфорилирования.
Субстраты:
углеводы, спирты, органические кислоты, пурины, пиримидины, аминокислоты.
Продукты:
органические кислоты (молочная, масляная, уксусная)
спирты (этиловый, бутиловый, пропиловый)
ацетон
газы (CO2 и H2)