Глава 2. Обмен веществ у микроорганизмов

Основу жизнедеятельности любой живой клетки, в том числе и микроорганизмов, составляет обмен веществ /метаболизм/. Метабо­лизм состоит из двух типов процессов: конструктивного и энергетиче­ского обмена. В результате ряда биохимических превращений из пита­тельных веществ среды синтезируются сложные органические вещества клет­ки. Этот процесс получил название конструктивного (строительного) обмена. Для его осуществления, а также для поддержа­ния других жизненных функций (роста, размножения, движения и др.) микроорганизмам необходим постоянный приток энергии, которую они получают в результате распада поступающих в клетку питатель­ных веществ. Этот процесс называют энергетическим обменом. Конструктивный и энергетические обмены протекают одновременно и на­ходятся в тесной взаимосвязи. По объему энергетические процессы обычно превосходят биосинтетические. Взаимосвязь этих процессов метаболизма проявляется, прежде всего, в том, что суммарный объем конструктивных процессов зависит от количества доступной энергии, выделенной в ходе энергетического обмена.

Обмен веществ микроорганизмов отличается чрезвычайным раз­нообразием. Это связано со способностью микроорганизмов использо­вать для обмена веществ широкий круг органических и минеральных соединений. Такая способность обусловливается наличием у микроор­ганизмов большого разнообразия ферментов. Ферменты синтезируют­ся самой клеткой и выполняют функции катализаторов биохимических реакций, происходящих в ней. Одной из особенностей ферментов как катализаторов является строгая специфичность их действия. Многие ферменты образуют в клетке так называемые мультиферментные системы, различающиеся по сложности молекулярной организации.

На активность ферментов влияют температура, рН и другие факторы внешней среды - воздействие химических веществ среды, лучистая энергия и др. Физиологические процессы, протекающие в клетках микроорганизмов, почти полностью зависят от активности ферментов, поэтому любой фактор, действующий на фермент, будет воздействовать и на метаболизм микроорганизмов.

Каждому виду микроорганизмов свойственен определенный набор ферментов, постоянно присутствующих в клетке (т.н. конститутивные ферменты). В то же время некоторые ферменты синтезируются клеткой только тогда, когда в среде появляется соответствующий субстрат. Такие ферменты называют индуктивными.

По характеру действия ферменты подразделяются на экзоферменты, выделяемые клеткой в окружающую среду, и эндоферменты. прочно связанные с клеточными структурами (митохондриями, цитоплазматической мембраной и мезосомами) и действуют внутри клетки. И те, и другие играют важную роль в обмене веществ микроорганизмов. Экзоферменты (обычно гидролазы) катализируют реакции вне клетки. К эндоферментам относятся оксидоредуктазы (окислительно-восстановительные ферменты), трансферазы (ферменты переноса) и др., играющие важную роль в энергетическом обмене. Подробно ферменты рассматриваются в курсе "Биохимия".