Взаимосвязь конструктивного и энергетического обменов.

У микроорганизмов конструктивный и энергетический обмены протекают одновременно и тесно взаимосвязаны между собой, но энергетические процессы по своему объему значительно превосходят конструктивные.

Вещества питательной среды используются, в первую очередь, для осуществления энергетического обмена. Полу­ченная энергия, прежде всего, необходима для биосинтеза клеточных компонентов. Более половины полученной энергии расходуется на биосинтез белков, часть энергии идет на синтез ДНК и РНК, полисаха­ридов и др., то есть на биосинтетические процессы, связанные с ростом клеток. Часть энергии тратится на поддержание жизнедеятельности клетки - на осуществление активного транспорта питательных веществ из среды через ЦПМ внутрь клетки, размножение, передвижение.

Энергетические процессы тесно связаны с конструктивным обменом:

- в ходе биологического окисления образуются разнообразные низкомолекулярные промежуточные продукты, из которых сначала синтезируются мономеры (аминокислоты, моносахара, пуриновые и пиримидиновые основания), а затем основные макромолекулы клетки (белки, полисахариды, нуклеиновые кислоты, - см. рис. 3.1. );

- для биосинтеза кроме энергии, необходимо поступление из окружающей среды восстановителя в виде водорода, источником которого также могут служить реакции энергетического обмен;

- часть промежуточных низкомолекулярных продуктов, образующихся при энергетическом обмене, превращается в органические кислоты, этиловый спирт и другие вторичные метаболиты, представляющие интерес для практической биотехнологии.

Типы метаболических процессов и способы существования у микроорганизмов

В зависимости от того, какой источник энергии могут использовать микроорганизмы, их делят на фототрофов, для которых источником энергии служит свет, и на хемотрофов, для которых источником энергии служат процессы окисления химических соединений. Микроорганизмы, у которых донорами электронов в энергетическом процессе являются неорганические вещества, получили название литотрофов, а те, у которых донорами электронов служат органические соединения – органотрофов. Тогда в зависимости от источника энергии и природы донора электронов возможны четыре основных типа энергетического метаболизма: хемолитотрофия, хемоорганотрофия, фотолитотрофия и фотоорганотрофия.

Каждый тип энергетического метаболизма может происходить на базе различных биосинтетических способностей микроорганизма. Выше указывалось на деление микроорганизмов на группы автотрофов и гетеротрофов в зависимости от особенностей конструктивного обмена. Исходя из этого, можно выделить 8 сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, которые отражают возможности способов существования микроорганизмов ( рис 3.4).

Источник энергии	Донор электронов	Источник углерода	Способ существования
Окислительно- восстановительные реакции	Неорганические соединения (Н2, Н2S,NH3,Fe2+и др)	СО2	Хемолитоавтотрофия
		Органические соединения	Хемолитогетеротрофия
	Органические соединения	СО2	Хемоорганоавтотрофия
		Органические соединения	Хемоорганогетеротрофия
Свет	Неорганические соединения (H2O,H2S,Sи др.)	СО2	Фотолитоавтотрофия
		Органические соединения	Фотолитогетеротрофия
	Органические соединения	СО2	Фотоорганоавтотрофия
		Органические соединения	Фотоорганогетеротрофия

Рис. 3.4. Способы существования микроорганизмов

Каждый из перечисленных способов существования характерен для большего или меньшего числа реально существующих микроорганизмов. Наибольшее распространение в природе имеют хемоорганогетеротрофные микроорганизмы.

Следует отметить, что часто для характеристики способов существования микроорганизмов пользуются более простыми понятиями, употребляя сочетания только двух признаков: источника энергии (фото- или хемотрофы) и источника углерода (авто- или гетеротрофы), т.е. выделяя 4 основные группы: фотоавтотрофы, фотогетеротрофы, хемоавтотрофы и хемогетеротрофы.