Метаболизм микроорганизмов кафедра техносферной безопасности Тюм. ГАСУ
План 1. 2. 3. Основные понятия Брожение Дыхание
Основные понятия § Все химические проявления жизнедеятельности микроорганизмов носят общее название метаболизма, или обмена веществ. Метаболизм включает две группы жизненно важных процессов — катаболизм (энергетический обмен) и анаболизм (биосинтез).
Основные понятия § Катаболизм — это комплекс про цессов расщепления пищевых веществ — углеводов, жиров и белков, которые происходят в основном за счет реакций окисления, в результате чего выделяется энергия. § У микроорганизмов различают основные формы катаболизма — брожение и дыхание (аэробное или анаэробное).
Основные понятия § При брожении наблюдается неполный распад органических веществ с высвобождением незначительного количества энергии и накоплением богатых энергией конечных продуктов (этилового спирта, молочной, масляной и других кислот).
Основные понятия § При аэробном дыхании обычно осуществляется полное окисление органических веществ с выходом большого количества энергии и образованием бедных энергией конечных продуктов (С 02 и Н 20). § Высвобождающаяся при катаболизме органических веществ свободная энергия аккумулируется в форме энергии фосфатных связей аденозинтрифосфата (АТФ).
Основные понятия § Анаболизм (биосинтез) объединяет процессы синтеза макромолекул клетки (нуклеиновых кислот, белков, полисахаридов) из более простых соединений, присутствующих в окружающей среде. Реакции биосинтеза связаны с потреблением свободной энергии, которая вырабатывается в процессах дыхания, брожения (а также фотосинтеза) и сохраняется в форме АТФ.
Основные понятия § Метаболизм протекает при участии большого количества ферментов. § Ферменты — биологические катализаторы. Они катализируют тысячи химических реакций, из которых слагается метаболизм организма. Известно уже около двух тысяч ферментов. § По химической природе ферменты — глобулярные белки молекулярной массой от 10 тыс. до нескольких миллионов.
Основные понятия § Согласно классификации, выделяют шесть главных классов ферментов: 1. Оксидоредуктазы. Эти ферменты катализируют окислительно восстановительные реакции, играют большую роль в процессах биологического получения энергии. 2. Трансферазы. Катализируют перенос отдельных радикалов, частей молекул или целых атомных группировок от одних соединений к другим.
Основные понятия 3. Гидролазы. Катализируют реакции расщепления и синтеза белков, жиров и полисахаридов с участием воды. 4. Лиазы. Включают ферменты, катализирующие отщепление от субстратов определенных химических групп с образованием двойных связей или присоединение отдельных групп радикалов к двойным связям.
Основные понятия 5. Изомеразы. Участвуют в превращении органических соединений в их изомеры. При изомеризации происходит внутримолекулярное перемещение атомов, атомных группировок, различных радикалов и т. п. 6. Лигазы. Катализируют синтез сложных органических соединений из простых.
Брожение § Брожение — окислительно восстановительный процесс, приводящий к образованию АТФ, в котором окислителем и восстановителем служат органические соединения, образующиеся в ходе самого брожения. § Чаще всего при брожении микроорганизмы используют углеводы, некоторые органические кислоты, аминокислоты.
Брожение § Брожение вызывают облигатные или факультативные анаэробы, и оно может осуществляться только в строго анаэробных условиях. § Известно много типов брожения. Каждый из них дает специфические конечные продукты и свойствен отдельной группе микроорганизмов. Многие виды брожения играют важную роль в хозяйственной деятельности человека.
Брожение § Брожение схематично можно представить в две стадии. § Первая стадия (окисление) — превращение глюкозы в пируват (пировиноградная кислота). § На второй, восстановительной, стадии атомы водорода используются для восстановления пирувата или образованных из него соединений.
Брожение § При молочнокислом брожении пируват восстанавливается в лактат (молочную кислоту). При спиртовом брожение образуется этиловый спирт, при маслянокислом – масляная кислота, при уксуснокислом – уксусная кислота.
Дыхание § Дыхание — окислительно восстановительный процесс, идущий с образованием АТФ. § Роль доноров водорода (электронов) в нем играют органические или неорганические соединения, акцепторами водорода (электронов) в большинстве случаев служат неорганические соединения.
Дыхание § Если конечный акцептор электронов — молекулярный кислород, дыхательный процесс называют аэробным дыханием. § У некоторых микроорганизмов конечным акцептором электронов служит не молекулярный кислород, а иные соединения (нитраты, сульфаты, карбонаты). В таком случае говорят об анаэробном дыхании.
Дыхание § Аэробное дыхание. Оно присуще многим микроорганизмам. Однако есть как строгие аэробы, так и факультативные анаэробы, способные расти и в присутствии и при отсутствии кислорода. § У факультативных анаэробов возможен синтез АТФ при брожении, а в присутствии молекулярного кислорода способ получения АТФ у них меняется — начинает осуществляться дыхание.
Дыхание § В процессе аэробного дыхания выделяют две фазы. § Первая включает серию реакций, благодаря которым органический субстрат окисляется до С 02, а освобождающиеся атомы водорода перемещаются к акцептору (кислороду). § Вторая фаза представляет окисление освобождающихся атомов водорода кислородом с образованием АТФ. Обе фазы совместно ведут к окислению субстрата до С 02 и Н, 0 и образованию биологически полезной энергии в виде АТФ.
Скачать презентацию Метаболизм микроорганизмов кафедра техносферной безопасности Тюм. ГАСУ
9 Метаболизм.ppt