ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ Лекция 4 Метаболизм микроорганизмов

ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ Лекция № 4 Метаболизм микроорганизмов

План лекции 1. Общие понятия о метаболизме 2. Ферменты 3. Питание микроорганизмов

Метаболизм (обмен веществ и энергии) Катаболизм (расщепление) Брожение Анаболизм (биосинтез) Аэробное дыхание

Процессы биологического окисления и восстановления 1780 – А. Л. Лавуазье Реакция окисления АН 2 + В BH 2 + A донор водорода (восстановитель) акцептор водорода (окислитель)

Термины - синонимы • • Донор водорода - донор ē Акцептор водорода - акцептор ē Окисление - дегидрирование Восстановление - гидрирование

Ферменты - глобулярные белки, обладающие каталитической функциями В природе известно 25000 ферментов Микроорганизмы продуцируют более 2000 ферментов

Строение ферментов Ферменты простые (однокомпонентные) – белок Ферменты сложные (двухкомпонентные) Белок (апофермент) + Кофактор (небелковая часть) Кофермент (НАД, НАДР, В 1, В 2) Простетическая группа (Fe, Cu. Co, Zn, Mo) фермент способен к диссоциации фермент не способен к диссоциации

Свойства ферментов 1. Понижают свободную энергию активации – количество энергии необходимое для перевода 1 моля вещества в активированное состояние при данной to. Реакция расщепления сахарозы на 2 моносахарида - без катализатора - 32 Ккал - с катализатором H 2 - 25, 6 Ккал - на ферменте - 9, 4 Ккал

2. Субстратная специфичность

3. Специфичность действия – катализирует одно превращение 4. Высокая молекулярная активность 5. Не вступают, не расходуются в реакции, не влияют на природу и свойства конечных продуктов 6. Обратимость действия 7. Лабильность – чувствительность к условиям внешней среды (to, p. H, P и др. )

8. Способность подвергаться регулированию

Название фермента Образуется от названия субстрата, на который он действует, + окончание «аза» субстрат фермент целлюлоза целлюлаза пектиназа липид липаза

Классификация ферментов по специфичности действия 1. 2. 3. 4. 5. 6. оксидоредуктазы трансферазы гидролазы лиазы изомеразы лигазы (синтетазы)

Классификация ферментов Эндоферменты – внутриклеточные ферменты Экзоферменты – внеклеточные ферменты, обусловливающие процесс внеклеточного переваривания у бактерий Конститутивные (наследственные) – ферменты, запрограммированные в ДНК Адаптивные (индуцибельные) – ферменты, вырабатывающиеся в целях приспособления организма к изменениям условий окружающей среды

Использование ферментов микроорганизмов • В промышленности – 20 ферментов • В медицине – 22 фермента Наибольшее значение имеют гидролазы § целлюлазы – продуценты Aspergillus niger, Trichoderma viride § пектиназы – продуценты Streptomyces awamori, Aspergillus niger § протеазы - продуценты Aspergillus terreus, Aspergillus oryzae Негидролитические ферменты § глюкозоизомераза § глюкозооксидаза

Способы питания живых организмов • Голозойный – заглатывание частиц пищи с последующим перевариванием в пищеварительной системе (у животных) • Голофитный – всасывание питательных веществ в виде небольших молекул из водного раствора (у растений и микроорганизмов)

Механизмы транспорта веществ в бактериальную клетку

Разделение микроорганизмов на группы По источнику углерода Автотрофы (CO 2) Гетеротрофы (CH 2 O) По источнику энергии Фототрофы (свет) Хемотрофы (органические и неорганические химические в-ва) По донору электронов (природе окисляемого субстрата) Литотрофы (неорганические соединения H 2 O, H 2, NH 3, H 2 S, S 0 CO, Fe 2+) Органотрофы (органические в-ва)

Возможные типы питания микроорганизмов Источник энергии Доноры электронов Источник углерода Органические соединения углекислота Органические соединения Свет Органические соединения Фотоорганогетероторофия Фотоорганоавторофия Неорганические соединения Фотолитогетероторофия Фотолитоавторофия Органические соединения Хемоорганогетероторофия Хемоорганоавторофия Хемолитогетероторофия Хемолитоавторофия Неорганические соединения

Фотолитоавтотрофия 1. Цианобактерии (Cyanobacteria) CO 2 + H 2 O h. V (CH 2 O) + O 2 (оксигенный фотосинтез) 2. Пурпурные и зеленые серные бактерии 2 CO 2 +H 2 S h. V 2(CH 2 O) + H 2 SO 4 (аноксигенный фотосинтез)

Цианобактерии Cyanobacteria Порядки: Chroococcales, Nostocales, Oscillatoriales Gloeocapsa Lyngbia Nostoc

Хемолитоавтотрофия (хемосинтез) • Бесцветные серобактерии H 2 S + ½ O 2 S + H 2 O +Q CO 2 (CH 2 O)n • Нитрифицирующие бактерии I - NH 3 + 1½ O 2 HNO 2 + H 2 O + Q CO 2 (CH 2 O)n II - HNO 2 + ½ O 2 HNO 3 + Q CO 2 (CH 2 O)n • Железобактерии 2 Fe. CO 3 + ½ O 2 + 3 H 2 O 2 Fe(OH)3 + 2 CO 2 + Q CO 2 (CH 2 O)n • Водородные бактерии H 2 + ½ O 2 H 2 O +Q CO 2 (CH 2 O)n

Хемоорганогетеротрофия (CH 2 O)n • Сапроторфы – используют мертвые органические вещества • Паратрофы – паразитируют в живых организмах