ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ Часть 1. Метаболизм Ключевые понятия

ФИЗИОЛОГИЯ БАКТЕРИЙ Часть 1. Метаболизм

Ключевые понятия • Физиология бактерий раздел общей микробиологии изучающий процессы жизнедеятельности микроорганизмов. • Метаболизм или обмен веществ совокупность протекающих в клетке процессов обеспечивающих воспроизводство биомассы и поддержание жизнедеятельности. • Энергетический метаболизм совокупность процессов обеспечивающих клетку энергией. • Пластический или конструктивный метаболизм совокупность процессов, обеспечивающих построение тела клетки, увеличение биомассы.

Антуан де Сент-Экзюпери Планета людей

• Численность • Микробы…………… 50 000 000 000 • Люди………………………………… 7 000 000 • Смена поколений • Микробы………………………………………. 30 минут • Люди…………………………………………… 30 лет • Время на Земле (годы) • Микробы………………………………. . 3 500 000 • Люди……………………………………. . 4 000 Schaechter M, et al. , Microbiology in the 21 st Century. Where are we and where are we going? ASM 2004. Планета бактерий

o Фототрофы. Классификация по источнику энергии Высшие растения Прокариоты Где протекает фотосинтез? Хлоропласты Хроматофоры (бактериальный хлорофилл + фикоэрритрин + фикоциан) Источник водорода Н 2 О редко Образование кислорода Да Аноксигенный (пурпурные и зеленые бактерии) Оксигенный (цианобактерии, прохлорофиты)Нет патогенных видов, но…

o Фототрофы o Хемолитотрофы. Классификация по источнику энергии Нет патогенных видов

Классификация по источнику энергии o Фототрофы o Хемолитотрофы o Хемоорганотрофы Большинство известных видов Все патогенные виды

Классификация по источнику углерода o Аутотрофы o Гетеротрофы o Прототрофы o Ауксотрофы o Сапрофиты o Паразиты

Патогенные микроорганизмы хемоорганотрофные гетеротрофные паразиты

Ключевые понятия • Катаболизм процесс расщепления органических соединений с освобождением энергии. • Анаболизм синтез сложных органических молекул из которых построена клетка. Протекает с затратой энергии • Амфиболизм комплекс биохимических процессов, связывающих катаболические и анаболические реакции

Метаболизм бактериальной клетки Экзоферменты ? Фагоцитоз? Пиноцитоз? Макромолекулы Простая диффузия Облегченная диффузия Активный транспорт

Простая диффузия • Без затрат энергии • По градиенту • Медленно • Мелкие молекулы

Облегченная диффузия • Без затрат энергии • По градиенту • Специфичность (молекулы-переносчики)

Активный транспорт • С затратой энергии • Против градиента • Основной способ

Метаболизм бактериальной клетки Углеводы Полипептиды Липиды

Энергетический метаболизм а) получение энергии б) аккумуляция энергии в) утилизация энергии)_(2 электроновакцептор. Субстратe. Субстрат АТФФАДФ Е ФАДФАТФ Е

• Субстратное фосфорилирование (брожение) • Мембранное фосфорилирование (дыхание)Методы сопряжения

Субстратное фосфорилирование Спиртовое Молочнокислое Маслянокислое Уксуснокислое Пропионовокислое. Глюкоза

Мембранное фосфорилирование Дыхание + Фосфорилирование Н 2 + О 2 Н 2 О АДФ + Ф АТФ + Н 2 О ?

Питер Дэнис Митчелл (1920 – 1992)

Мембранное фосфорилирование AH 2 A 2 H + 2 e B 2 H +BH 2 АДФ + ФАТФ+ 2 H +Внешняя среда ЦПМ Цитоплазма + —

Отношение микроорганизмов к кислороду Группа Необходимая (допустимая) концентрация О 2 Аэробы 20% Микроаэрофилы 5 -7% Факультативные анаэробы 0 -20% Облигатные анаэробы 0% (<0, 01%)

Отношение микроорганизмов к кислороду Группа Необходимая (допустимая) концентрация О 2 Аэробы 20% Микроаэрофилы 5 -7% Факультативные анаэробы 0 -20% Облигатные анаэробы 0% (<0, 01%) AH 2 A 2 H + 2 e B 2 H +BH 2 АДФ + ФАТФ+ 2 H +ЦПМ О 2 NО 2 — , NО 3 — , … ?

Отношение микроорганизмов к кислороду Н + О Н 2 О 2 НО 2 ? Каталаза. Супероксид-д исмутаза

1. Оксидоредуктазы – перенос протонов и электронов 2. Трансферазы – перенос групп атомов (не Н) 3. Гидролазы – гидролиз различных связей (с участием воды) 4. Лиазы – образование двойных связей за счет удаления групп или добавление групп за счет разрыва двойных связей 5. Изомеразы – внутримолекулярный перенос групп с образованием изомеров 6. Лигазы – соединение молекул с образованием связей C-C, C-O, C-S, C-N с использованием АТФКлассификация бактериальных ферментов Международная биохимическая классификация ферментов

1. Эндоферменты – синтезируются и функционируют внутри клетки 2. Экзоферменты – синтезируются внутри клетки и транспортируются во внешнюю среду. Могут сохранять связь с клеточной стенкой 3. Периплазматические ферменты – транспортируются в перипразматическое пространство грамотрицательных бактерий. Иногда относят к экзоферментам. Классификация бактериальных ферментов По локализации

1. Эндоферменты 2. Экзоферменты 3. Периплазматические ферменты. Классификация бактериальных ферментов По локализации

Классификация бактериальных ферментов По способу регуляции синтеза Конститутивные (пресинтезированные) Фермент Субстрат Адаптивные Фермент Субстрат