Fəsil 8. Metabolizmaya giriş Metabolizm və ya maddələr mübadiləsi, orqanizmdə həyat üçün lazım olan maddələr və enerjini təmin edən kimyəvi reaksiyalar toplusudur. Metabolik proses, daha asan meydana gəlməsi ilə müşayiət olunur

Fruktoza metabolizması Saxarozanın parçalanması zamanı, portal ven sisteminə girməzdən əvvəl əmələ gələn əhəmiyyətli miqdarda fruktoza artıq bağırsaq hüceyrələrində qlükoza çevrilir. Fruktozanın başqa bir hissəsi daşıyıcı protein tərəfindən əmilir, yəni. tərəfindən

Qalaktoza metabolizması Qalaktoza bağırsaqda laktoza hidrolizi nəticəsində əmələ gəlir.Qalaktoza mübadiləsinin pozulması irsi bir xəstəlikdə - qalaktozemiyada özünü göstərir. Anadangəlmə bir ferment qüsurundan qaynaqlanır

Laktoza mübadiləsi Disakarid olan laktoza yalnız süddə olur və qalaktoza və qlükozadan ibarətdir. Laktoza, laktasiya dövründə yalnız məməli bezlərin ifrazat hüceyrələri tərəfindən sintez olunur. Süddə növündən asılı olaraq 2% -dən 6% -ə qədər olur

Fəsil 22. Xolesterol metabolizması. Aterosklerozun biokimyası Xolesterol yalnız heyvan orqanizmləri üçün steroid xüsusiyyətidir. İnsan bədənində əmələ gəlməsinin əsas yeri qaraciyərdir, burada xolesterinin 50% -i sintez olunur, 15-20% -i nazik bağırsaqda, qalanı isə əmələ gəlir.

Fəsil 25. Fərdi amin turşularının metabolizmi Metioninin metabolizmi Metionin əvəzolunmaz bir amin turşusudur. Metioninin metil qrupu, bir sıra birləşmələrin sintezi üçün istifadə olunan mobil bir karbon hissəsidir. Metioninin metil qrupunun müvafiqə köçürülməsi

Metioninin metabolizmi Metionin əvəzolunmaz bir amin turşusudur. Metioninin metil qrupu, bir sıra birləşmələrin sintezi üçün istifadə olunan mobil bir karbon hissəsidir. Metioninin metil qrupunun müvafiq qəbulediciyə köçürülməsinə transmetilasiya deyilir.

Fenilalanin və tirozinin metabolizmi Fenilalanin əvəzedilməz bir amin turşusudur, çünki onun benzol halqası heyvan hüceyrələrində sintez olunmur. Metioninin metabolizması 2 yolla aparılır: zülallara daxil edilir və ya müəyyən bir təsir altında tirozinə çevrilir.

Bakteriyaların böyüməsi - populyasiyada fərdlərin sayını artırmadan bakteriya hüceyrələrinin ölçüsünün artması.

Bakteriyaların çoxalması bir populyasiyada fərdlərin sayının artmasını təmin edən bir prosesdir. Bakteriyalar çoxalma dərəcəsi ilə xarakterizə olunur.

Böyümə həmişə çoxalmadan əvvəl baş verir. Bakteriyalar, bir ana hüceyrədən iki eyni qız hüceyrəsinin meydana gəldiyi eninə ikili bölünmə ilə çoxalır.

Bir bakteriya hüceyrəsinin bölünmə prosesi xromosom DNT -nin replikasiyası ilə başlayır. Xromosomun sitoplazmik membrana (nöqtə-replikator) bağlanma nöqtəsində, xromosom halqasının yırtılmasına səbəb olan bir təşəbbüskar zülal hərəkət edir və sonra filamentlərinin despiralizasiyası baş verir. Filamentlər bükülməmişdir və ikinci filament, replikator nöqtəsinə diametrik olaraq əks olan sitoplazmik membrana yapışdırılır. DNT polimerazlar səbəbiylə hər bir ipin şablonu boyunca dəqiq bir nüsxə tamamlanır. Genetik materialın ikiqat artırılması orqanoidlərin sayının iki dəfə artması üçün bir siqnaldır. Septal mezozomlarda hüceyrəni yarıya bölən bir septum qurulur.

İkili telli DNT, spiraldir, sitoplazmik membrana bağlanma nöqtəsində bir halqaya bükülmüşdür. Bu, septum boyunca hüceyrələrin ayrılması üçün bir siqnaldır. İki qızı fərd formalaşır.

Sıx qidalı mühitlərdə bakteriyalar hüceyrə qrupları - ölçüsü, forması, səthi, rəngi və s. İlə fərqlənən koloniyalar əmələ gətirir. bulanıqlıq və ya çöküntü.

Bakteriyaların çoxalması nəsil vaxtı ilə müəyyən edilir. Bu, hüceyrə bölünməsinin baş verdiyi dövrdür. Yaranma müddəti bakteriyaların növündən, yaşından, qida mühitinin tərkibindən, temperaturdan və s.

Maye bir qida mühitində bir bakteriya hüceyrəsinin çoxalma mərhələləri:

1) ilkin stasionar faza; qida mühitinə girən və içərisində olan bakteriyaların miqdarı;

2) gecikmə mərhələsi (istirahət mərhələsi); müddəti - 3-4 saat, bakteriyalar qida mühitinə uyğunlaşır, aktiv hüceyrə böyüməsi başlayır, amma hələ də aktiv çoxalma yoxdur; bu zaman protein miqdarı, RNT artır;

3) logarifmik vurma mərhələsi; populyasiyada hüceyrələrin çoxalması prosesləri aktivdir, çoxalma ölümdən üstündür;

4) maksimum sabit faza; bakteriyalar maksimum konsentrasiyasına, yəni populyasiyada maksimum canlı fərdlərin sayına çatır; ölü bakteriyaların sayı meydana gələn bakteriyaların sayına bərabərdir; fərdlərin sayında artım yoxdur;

5) sürətlənmiş ölüm mərhələsi; ölüm prosesləri çoxalma prosesinə üstünlük verir, çünki ətrafdakı qidalı substratlar tükənir. Zəhərli məhsullar, metabolik məhsullar yığılır. Bu mərhələdən keçmə üsulu ilə qaçınmaq olar: metabolik məhsullar qida mühitindən daim çıxarılır və qida maddələri doldurulur.

Qidalanma, qida maddələrinin hüceyrəyə daxil olması və xaric olması ilə başa düşülür. Qidalanma ilk növbədə hüceyrələrin çoxalmasını və maddələr mübadiləsini təmin edir.

Lazım olan qidalar arasında orqanogenlər fərqlənir - bunlar bir bakteriya hüceyrəsindəki konsentrasiyası 10-4 molu keçən səkkiz kimyəvi elementdir. Bunlara karbon, oksigen, hidrogen, azot, fosfor, kalium, maqnezium, kalsium daxildir.

Organogenlərə əlavə olaraq iz elementləri də lazımdır. Ferment aktivliyini təmin edirlər. Bunlar sink, manqan, molibden, kobalt, mis, nikel, volfram, natrium, xlordur.

Bakteriyalar müxtəlif qida mənbələrinə malikdir.

Karbon istehsalının mənbəyindən asılı olaraq bakteriyalar aşağıdakılara bölünür.

1) avtotroflar (qeyri -üzvi maddələrdən istifadə etməklə - CO2);

2) heterotroflar;

3) metatroflar (cansız təbiətin üzvi maddələrindən istifadə etməklə);

4) paratroflar (canlı təbiətin üzvi maddələrindən istifadə olunur).

Qidalanma prosesləri bakteriya hüceyrəsinin enerji ehtiyaclarını ödəməlidir.

Enerji mənbələrinə görə mikroorqanizmlər bölünür:

1) fototroflar (günəş enerjisindən istifadə edə bilən);

2) kemotroflar (redoks reaksiyaları səbəbindən enerji alır);

3) kemolitotroflar (qeyri -üzvi birləşmələr istifadə olunur);

4) chemoorganotrophs (üzvi maddələrdən istifadə etməklə).

Bakterial böyümə faktorları vitaminlər, amin turşuları, purin və pirimidin əsaslarıdır, onların iştirakı böyüməni sürətləndirir.

Bakteriyalar arasında bunlar var:

1) prototroflar (lazımi maddələri özləri aşağı təşkil olunmuşlardan sintez edə bilirlər);

2) auxotroflar (genlərini itirmiş prototrofların mutantlarıdır; müəyyən maddələrin - vitaminlərin, amin turşularının sintezindən məsuldurlar, buna görə də bu maddələrə hazır formada ehtiyac duyurlar).

Mikroorqanizmlər qida maddələrini kiçik molekullar şəklində mənimsəyirlər, buna görə də zülallar, polisakkaridlər və digər biopolimerlər yalnız exoenzimlər tərəfindən daha sadə birləşmələrə parçalandıqdan sonra qida mənbəyi kimi xidmət edə bilərlər.

Metabolitlər və ionlar mikrob hüceyrəsinə müxtəlif yollarla daxil olur.

Mikrob hüceyrəsinə metabolitlərin və ionların daxil olma yolları.

1. Passiv nəqliyyat (enerji xərcləri olmadan):

1) sadə yayılma;

2) asanlaşdırılmış diffuziya (konsentrasiya qradiyenti boyunca, daşıyıcı zülallardan istifadə etməklə).

2. Aktiv nəql (enerji xərclənməsi ilə, konsentrasiya qradiyentinə qarşı; bu halda, substrat sitoplazmatik membranın səthində daşıyıcı zülal ilə qarşılıqlı təsir göstərir).

Aktiv nəqliyyatın dəyişdirilmiş variantları var - kimyəvi qrupların köçürülməsi. Fosforlanmış fermentlər daşıyıcı zülal rolunu oynayır, buna görə də substrat fosforlanmış formada nəql olunur. Kimyəvi qrupun bu transferinə translokasiya deyilir.

Bakteriyalarda maddələr mübadiləsinin xüsusiyyətləri:

1) istifadə olunan substratların müxtəlifliyi;

2) metabolik proseslərin intensivliyi;

4) çürümə proseslərinin sintez proseslərindən üstün olması;

5) maddələr mübadiləsinin ekzo- və endozimlərinin olması.

Maddələr mübadiləsi prosesində iki növ mübadilə fərqlənir:

1) plastik (konstruktiv):

a) anabolizm (enerji xərcləri ilə);

b) katabolizm (enerjinin sərbəst buraxılması ilə);

2) enerji mübadiləsi (tənəffüs mesozomlarında baş verir):

a) nəfəs alma;

b) fermentasiya.

Bakteriyalar arasında protonların və elektronların qəbuledicisindən asılı olaraq aeroblar, fakultativ anaeroblar və məcburi anaeroblar fərqlənir. Aeroblar üçün oksigen qəbuledicidir. Fakültativ anaeroblar oksigen şəraitində tənəffüs prosesindən, anoksik şəraitdə fermentasiya prosesindən istifadə edirlər. Məcburi anaeroblar üçün yalnız fermentasiya xarakterikdir, oksigen şəraitində mikroorqanizmlərin ölümü peroksidlərin əmələ gəlməsi nəticəsində baş verir və hüceyrə zəhərlənir.

Mikrob hüceyrəsində fermentlər bioloji katalizatorlardır. Quruluşa görə bunlar var:

1) sadə fermentlər (zülallar);

2) kompleks; bir protein (aktiv mərkəz) və zülal olmayan hissələrdən ibarətdir; fermentlərin aktivləşməsi üçün lazımdır.

Həm də fərqləndirin:

1) qurucu fermentlər (substratın mövcudluğundan asılı olmayaraq daim sintez olunur);

2) indüklenebilir fermentlər (yalnız bir substratın iştirakı ilə sintez olunur).

Hüceyrədəki fermentlər dəsti növlər üçün ciddi şəkildə fərdi olur. Bir mikroorqanizmin fermentlər dəsti ilə substratlardan istifadə etmə qabiliyyəti onun biokimyəvi xüsusiyyətlərini təyin edir.

Fəaliyyət yerində bunlar var:

1) ekzozimlər (hüceyrədən kənarda hərəkət edir; bakteriya hüceyrəsinə nüfuz edə bilməyən böyük molekulların parçalanmasında iştirak edir; qram-pozitiv bakteriyalar üçün xarakterikdir);

2) endozimlər (hüceyrənin özündə hərəkət edir, müxtəlif maddələrin sintezini və çürüməsini təmin edir).

Kataliz edilən kimyəvi reaksiyalardan asılı olaraq, bütün fermentlər altı sinfə bölünür:

1) oksidoreduktazalar (iki substrat arasındakı redoks reaksiyalarını kataliz edir);

2) transferazalar (kimyəvi qrupların molekullararası transferini həyata keçirir);

3) hidrolazalar (molekullararası bağların hidrolitik parçalanmasını həyata keçirir);

4) liyazlar (iki bağda kimyəvi qruplar əlavə edin və əks reaksiyalar həyata keçirin);

5) izomerazalar (izomerləşmə proseslərini həyata keçirir, müxtəlif izomerlərin əmələ gəlməsi ilə daxili çevrilməni təmin edir);

6) ligazlar və ya sintetazalar (iki molekulu birləşdirir, nəticədə ATP molekulunda pirofosfat bağlarının parçalanması ilə nəticələnir).

Plastik mübadiləsinin əsas növləri bunlardır:

1) zülal;

2) karbohidratlar;

3) lipid;

4) nuklein turşusu.

Protein metabolizması katabolizm və anabolizm ilə xarakterizə olunur. Katabolizma prosesində bakteriyalar proteazların təsiri altında zülalları parçalayaraq peptidlər əmələ gətirirlər. Amin turşuları peptidazların təsiri altında peptidlərdən əmələ gəlir.

Aerob şəraitdə zülalların parçalanmasına çürümə, anaerob şəraitdə - çürümə deyilir.

Amin turşularının parçalanması nəticəsində hüceyrə öz amin turşularının əmələ gəlməsi üçün lazım olan ammonium ionlarını alır. Bakterial hüceyrələr 20 amin turşusunun hamısını sintez edə bilir. Aparıcıları alanin, glutamin, asparagindir. Transaminasiya və transaminasiya proseslərində iştirak edirlər. Protein mübadiləsində sintez prosesləri çürüməyə üstünlük verir, enerji isə istehlak olunur.

Bakteriyalarda karbohidrat mübadiləsində anabolizmdən daha çox katabolizm üstünlük təşkil edir. Xarici mühitin kompleks karbohidratları yalnız fermentləri - polisakkaridazları ifraz edən bakteriyaları parçalaya bilər. Polisakkaridlər oliqosakkaridazların təsiri altında monosakkaridlərə parçalanan və yalnız qlükoza hüceyrəyə daxil olan disakaridlərə parçalanır. Bir hissəsi hüceyrədə öz polisakkaridlərinin sintezinə gedir, digər hissəsi iki yolla gedə bilən daha da parçalanmağa məruz qalır: karbohidratların anaerob parçalanması yolu ilə - fermentasiya (qlikoliz) və aerob şəraitdə - yol boyunca. yanma.

Son məhsullardan asılı olaraq aşağıdakı fermentasiya növləri fərqlənir:

1) spirtli (göbələklər üçün tipik);

2) propion turşusu (klostridiya, propion bakteriyalar üçün tipikdir);

3) laktik turşu (streptokoklar üçün tipik);

4) butirik turşusu (sarsinlər üçün tipikdir);

5) butilden glikol (basillər üçün tipikdir).

Əsas anaerob parçalanma (glikoliz) ilə yanaşı, karbohidratların parçalanması üçün köməkçi yollar da ola bilər (pentoz fosfat, ketodoksifosfoqlukonat və s.). Əsas məhsullarda və reaksiyalarda fərqlənirlər.

Lipid mübadiləsi fermentlərin - lipoproteinazaların, letisinazaların, lipazaların, fosfolipazaların köməyi ilə həyata keçirilir.

Lipazalar neytral yağ turşularının parçalanmasını katalizləyir, yəni bu turşuların qliseroldan ayrılmasından məsuldur. Yağ turşuları parçalananda hüceyrə enerji yığır. Son parçalanma məhsulu asetil-CoA-dır.

Lipid biosintezi asetil ötürücü zülallar tərəfindən həyata keçirilir. Bu vəziyyətdə, asetil qalığı fosfatid turşularının əmələ gəlməsi ilə qliserofosfata keçir və onlar artıq spirtlərlə esterlərin əmələ gəlməsi ilə kimyəvi reaksiyalara girirlər. Bu dəyişikliklər fosfolipidlərin sintezinin əsasını təşkil edir.

Bakteriyalar həm doymuş, həm də doymamış yağ turşularını sintez edə bilir, lakin oksigen tələb etdiyi üçün sonuncunun sintezi aeroblar üçün daha xarakterikdir.

Bakteriyaların nuklein turşusu mübadiləsi genetik mübadilə ilə əlaqədardır. Hüceyrələrin bölünməsi prosesi üçün nuklein turşularının sintezi vacibdir. Sintez fermentlərin köməyi ilə aparılır: məhdudlaşdırıcı endonukleaz, DNT polimeraz, ligaza, DNT-dən asılı RNT polimeraz.

Restriksion endonükleazalar, DNT -nin hissələrini kəsir, lazımsız yerdəyişmələri aradan qaldırır və ligazlar nuklein turşusu parçalarının bağlanmasını təmin edir. DNT polimerazları ana qızı DNT -nin replikasiyasından məsuldur. DNT-dən asılı olan RNT polimerazları transkripsiyadan məsuldur, DNT şablonu üzərində RNT quruluşunu həyata keçirir.

Mikroorqanizmlərin kompleks metabolik proseslərini başa düşmək üçün mikrob hüceyrəsinin kimyəvi tərkibini və malik olduğu fermentlərin arsenalını nəzərə almaq lazımdır.

Mikrob hüceyrələrinin kimyəvi tərkibi.

Mikrob hüceyrələrinin kimyəvi tərkibi yüksək bitkilərlə eynidir. Hüceyrənin ümumi kütləsinin 75-85% su və 15-25% quru maddədən ibarətdir.

Su hüceyrənin zəruri bir hissəsidir - kimyəvi proseslər baş verir, minerallar həll olunur və kompleks üzvi maddələr - zülallar, karbohidratlar, yağlar parçalanır. Zülallar və nuklein turşuları hüceyrələrin çoxalmasında və böyüməsində ən vacibdir. Karbohidratlar maya və mantar hüceyrələrində əhəmiyyətli miqdarda olur. Bunlar polisakkaridlərdir - glikogen, dekstrin, qlükoza. Bakteriya hüceyrələrində az miqdarda karbohidrat var.

Yağlar və yağa bənzər maddələr (lipidlər) əsasən sitoplazmanın səth qatında olur. Orta hesabla lipidlər hüceyrənin quru maddəsinin 3-7%-ni təşkil edir (tüberküloz basildə-20-40%, Endomyces göbələklərində-50-60%).

Mineral maddələr mikroorqanizmlərin hüceyrələrində az miqdarda (cəmi 3-10%) olur, lakin onların rolu böyükdür - kimyəvi reaksiyaların sürətinə və istiqamətinə təsir göstərir. Bunlardan ən başlıcası kalium, maqnezium, kalsium, dəmir və s. Hüceyrələrdəki zülalların, yağların, karbohidratların və mineralların tərkibi mikroorqanizmlərin növünə və mövcud olma şərtlərinə bağlıdır.

Mikrob hüceyrə fermentləri.

Fermentlər kimyəvi reaksiyaları kataliz edən kompleks üzvi maddələrdir. Hüceyrələr onları fizioloji proseslərin həyata keçirilməsi üçün istehsal edir (istehsal edir). Hüceyrədə bir çox ferment ola bilər (məsələn, Aspergillus göbələyində təxminən 50), buna görə eyni anda müxtəlif kimyəvi reaksiyalar baş verə bilər. Mikroorqanizmlərin istehsal etdiyi ən çox yayılmış fermentlər karbohidratlar və proteazlardır.

Karbohidrazlar - suyun iştirakı ilə nişasta, lif və digər polisakkaridləri parçalayır. Bunlara amilazalar (nişastanı sadə karbohidratlara parçalayır), maltaza (karbohidrat maltozanı parçalayır), lipaz (yağ turşularını əmələ gətirmək üçün yağları və yağları hidroliz edir) daxildir. Əksər mikroorqanizmlərdə bu fermentlər var.

Proteazlar zülalların və polipeptidlərin parçalanmasını kataliz edir. Bu fermentlər çürük bakteriyalar, qəliblər, aktinomisetlər tərəfindən istehsal olunur.

Hər bir fermentin müəyyən bir hərəkəti var, yəni yalnız müəyyən birləşmələri parçalaya bilər. Bundan əlavə, hər bir fermentin temperatur, pH və digər şərtlərə təsirinin əsas nöqtələri var.

Metabolizm.

Hər canlı hüceyrənin daimi bir enerji axına ehtiyacı var - bu enerjini maddələr mübadiləsi prosesində alır. Metabolizm (maddələr mübadiləsi), həyatı boyunca hüceyrədə baş verən bütün kimyəvi reaksiyaların məcmusudur.

Metabolizm iki əsas istiqamətdə aparılır.

Onlardan biri bina mübadiləsidir. Canlı bir hüceyrə üçün biosintetik fəaliyyət, yəni hüceyrə qurmaq, köhnəlmiş hissələri əvəz etmək, böyümək və çoxalmaq lazımdır. Hüceyrə xaricdən gələn qida şəklində lazımi tikinti materialını alır. Qidalar mikrob hüceyrəsinə iki yolla daxil olur. Birincisi, konsentrasiyası hüceyrədən daha yüksək olduğu xarici mühitdən gələn qida maddələrinin osmozudur (yayılması). Bu vəziyyətdə hərəkətləndirici qüvvə, hüceyrə ilə xarici mühit arasındakı osmotik təzyiqlərdəki fərqdir. İkinci yol, xüsusi fermentlərdən istifadə edərək qida maddələrinin hüceyrəyə aktiv şəkildə köçürülməsidir. Hər iki halda da qida maddələri hüceyrə membranına hüceyrənin sitoplazmasına daxil olur. Qidalanma prosesi mikrob hüceyrəsinin ən vacib fizioloji funksiyasıdır. Qidalanma prosesinin mahiyyəti, hüceyrə fermentlərinin təsiri altında yüksək molekulyar ağırlıqlı üzvi birləşmələrin aşağı molekulyar çəkiyə bölünməsidir: şəkərlər, amin turşuları, üzvi turşular və onlardan mikroorqanizm hüceyrəsinin özü sintez olunur: sitoplazma, hüceyrə divar, nuklein turşuları və s.

Biosintetik aktivlik yaratmaq üçün qida maddələrinə əlavə olaraq hüceyrənin enerjiyə ehtiyacı var. Buna görə mikroorqanizmlərin metabolizmasının ikinci tərəfi enerji mübadiləsidir, yəni hüceyrəni enerji ilə təmin edir. Mikroorqanizmlər tənəffüs prosesində üzvi maddələri (karbohidratlar, yağlar və digər enerji materialları) oksidləşdirərək enerji alırlar - çox vacib bir fizioloji funksiyadır. Fərqli orqanizmlərdə tənəffüs prosesi oksigenlə əlaqəsindən asılı olaraq müxtəlif yollarla davam edir. Beləliklə, aeroblar qazlı oksigendən istifadə edir və üzvi maddələrin oksidləşməsi (tənəffüs) yolu ilə enerji əldə edirlər. Bu aerobların hüceyrələrində müəyyən fermentlərin - sitokromların olması səbəbindən mümkündür. Anaeroblarda bu fermentlər yoxdur və enerjinin alınması prosesi oksigenin iştirakı olmadan baş verir. Oksigenlə əlaqədar olaraq anaeroblar üç qrupa bölünür. Sərt anaeroblar (məsələn, butirik turşu bakteriyaları) ümumiyyətlə oksigen varlığında yaşaya bilməzlər. Birləşdirilmiş oksidləşmə - substratın azalması (məsələn, fermentasiya prosesləri) ilə enerji alırlar. Oksigen olduqda fakultativ anaeroblar oksidləşdirici proseslərdə (tənəffüs üçün) istifadə edir və olmadıqda oksigenin (mayanın) iştirakı olmadan enerji alırlar.

Anaerobların oksidləşdirici prosesləri oksidləşmiş birləşmədən hidrogenin çıxarılmasından ibarətdir (dehidrogenləşmə). Hidrogen digər maddələrə (hidrogen qəbulediciləri) bağlanır. Bu oksigensiz tənəffüs prosesinə deyilir fermentasiya Böyük miqdarda enerjiyə malik olan maddələr mayalanma üçün enerjili bir material kimi xidmət edir.

Beləliklə, qida maddələri hüceyrə tərəfindən iki istiqamətdə istehlak olunur: bədən maddələrinin sintezi və bədəni enerji ilə təmin etmək üçün. Qidalanma və tənəffüs prosesləri yaxından əlaqəlidir və hüceyrə tərəfindən eyni zamanda həyata keçirilir. Hüceyrənin bütün həyati funksiyalarını təmin edirlər. Yaranan metabolik məhsullar hüceyrədən xarici mühitə buraxılır. Metabolizm aşağıdakı diaqram 1 -də göstərilmişdir.

Sxem 1. Mikroorqanizmlərdə maddələr mübadiləsi.

Qidalanma növünə görə mikroblar iki qrupa bölünür: avtotroflar və heterotroflar.

Avtotroflar- orqanizmindəki maddələri qeyri -üzvi elementlərdən sintez edən mikroorqanizmlər. Bu sintezin yolları fərqli ola bilər. Bəzi mikroorqanizmlər, məsələn, yaşıl bitkilər kimi bənövşəyi kükürdlü bakteriyalar fotosintezdən istifadə edirlər, lakin digər maddələr onlarda xlorofil rolunu oynayır. Bu sintetik proseslər üçün digər enerji redoks reaksiyaları nəticəsində əldə edilir. Bu vəziyyətdə qeyri -üzvi maddələr elektron donorları kimi xidmət edir və karbon qazı karbon mənbəyidir.

Heterotroflar- bunlar karbon mənbələri olaraq karbohidratlar, spirtlər və üzvi turşulardan, azot mənbələri kimi zülallardan və çürük məhsullarından istifadə edərək hazır üzvi birləşmələrə ehtiyacı olan mikroorqanizmlərdir. Bakteriyaların, mayaların və küflərin böyük əksəriyyəti heterotroflardır.

Mikroorqanizmlərin metabolizması (maddələr mübadiləsi)

Mikrobiyal qidalanma (konstruktiv metabolizm).

Bütün canlılar kimi, mikroorqanizmlərin maddələr mübadiləsi bir -biri ilə əlaqəli, eyni zamanda meydana gələn, əksinə iki prosesdən ibarətdir - anabolizm və ya konstruktiv metabolizm və katabolizm və ya enerji mübadiləsi.

Mikroorqanizmlərin maddələr mübadiləsi öz xüsusiyyətlərinə malikdir.

1) Metabolik proseslərin sürəti və intensivliyi. Bir gün ərzində bir mikrob hüceyrəsi öz çəkisini 30-40 dəfə aşan bu qədər qida maddəsini emal edə bilir.

2) Dəyişən ətraf mühit şəraitinə uyğunlaşma.

3) Qidalanma hüceyrənin bütün səthi boyunca həyata keçirilir. Prokaryotlar qida maddələrini udmur, hüceyrə daxilində həzm etmir, əksinə hüceyrəyə daşınan daha sadə birləşmələrə qədər exoenzymes istifadə edərək hüceyrədən kənarda parçalayırlar.

Mikroorqanizmlərin böyüməsi və həyati fəaliyyəti üçün hüceyrə komponentlərinin və enerji mənbələrinin qurulması üçün yaşayış yerində qida maddələrinin olması lazımdır. Mikrobların suya, karbon, oksigen, azot, hidrogen, fosfor, kalium, natrium və digər elementlərə ehtiyacı var. Mikroelementlər də tələb olunur: fermentlərin sintezi üçün dəmir, manqan, sink, mis. Fərqli mikrob növləri vitaminlər, amin turşuları, purin və pirimidin əsasları kimi müəyyən böyümə faktorlarına ehtiyac duyur.

Üzvi və ya qeyri-üzvi karbon və azot mənbələrini mənimsəmə qabiliyyətindən asılı olaraq mikroorqanizmlər bölünür

iki qrupa bölünür - avtotroflar və heterotroflar.

Avtotroflar (yunanca autos - özü, trofik - qidalanma) karbon qazını (CO 2) və ya onun duzlarından alır. Sadə qeyri -üzvi birləşmələrdən zülalları, yağları, karbohidratları və fermentləri sintez edirlər.

Qidalanma nəqli

Yalnız kiçik molekullar hüceyrə divarından və sitoplazmik membrandan prokaryotik hüceyrəyə nüfuz edir; bu səbəbdən zülallar, polisakkaridlər və digər biopolimerlər əvvəlcə ekzo-fermentlər tərəfindən hüceyrəyə daşınan daha sadə birləşmələrə parçalanır.

Qida maddələrinin hüceyrəyə nüfuz etməsi müxtəlif mexanizmlər vasitəsilə baş verir.

Passiv diffuziya - maddələr hüceyrəyə konsentrasiya qradiyenti boyunca diffuziya səbəbiylə daxil olur, yəni hüceyrə xaricindəki konsentrasiyanın içəridən daha yüksək olması səbəbindən.

Asanlaşdırılmış yayılma - eyni zamanda konsentrasiya qradiyenti boyunca baş verir, lakin daşıyıcı fermentlərin iştirakı ilə sözdə permeazlar. Bu ferment, sitoplazmik membranın xarici tərəfindəki maddənin molekullarını özünə bağlayır və daxili tərəfində dəyişməz olaraq verir. Sonra sərbəst daşıyıcı yenidən maddənin yeni molekullarını bağladığı membranın xarici tərəfinə hərəkət edir. Üstəlik, hər bir permeaz müəyyən bir maddə daşıyır.

Bu iki ötürmə mexanizmi enerji xərcləri tələb etmir.

Aktiv ötürmə də permeazların iştirakı ilə baş verir və konsentrasiya gradientinə qarşı aparılır. Mikrobiyal hüceyrə, xarici mühitdəki maddənin qat qat daha çox olan bir maddəni yığa bilər. Bu proses enerji istehlakı tələb edir, yəni ATP istehlak olunur.

Radikal translokasiya maddələrin ötürülməsinin dördüncü mexanizmidir. Bu, permeazların iştirakı ilə kimyəvi cəhətdən dəyişdirilmiş molekulların aktiv bir transferidir. Məsələn, qlükoza kimi sadə bir maddə fosforlanmış formada nəql olunur.

Maddələrin bakteriya hüceyrəsindən sərbəst buraxılması passiv diffuziya və ya permeazların iştirakı ilə asanlaşdırılmış diffuziya yolu ilə baş verir.

Fermentlər

Fermentlər bioloji proseslərin katalizatorudur. Fermentlərin xarakterik xüsusiyyəti onların spesifikliyidir. Hər bir ferment yalnız müəyyən bir kimyəvi birləşmə ilə müəyyən bir reaksiyada iştirak edir.

Bir bakteriya hüceyrəsi tərəfindən ətraf mühitə salınan və hüceyrə xaricində həzm edən fermentlərə ekzoenzim deyilir. Ekzoenzimlərə, həmçinin penisilini və digər beta-laktam antibiotiklərini məhv edən, bakteriyaların təsirindən qoruyan beta-laktamazalar daxildir.

Endozimlər hüceyrədaxili metabolik proseslərdə iştirak edirlər.

Kiçik ölçülərinə görə bakteriyalar üçün ferment istehsalının yüksək dərəcədə özünü tənzimləməsi xarakterikdir. Bu baxımdan fermentləri konstitusiya və adaptivliyə bölmək olar. Yaradıcı fermentlər daim hüceyrə tərəfindən istehsal olunur. Adaptiv fermentlər, öz növbəsində, indüklenebilir və inhibe olaraq bölünür. İndüktif fermentlərin istehsalı bir substratın iştirakı ilə baş verir. Məsələn, laktozanı parçalayan fermentlər hüceyrədə yalnız bu karbohidratın iştirakı ilə istehsal olunur. İnhibe edilmiş fermentlərin istehsalı, əksinə, orta substratın kifayət qədər yüksək konsentrasiyada (məsələn, triptofan) olması ilə mane olur.

Bir çox patogen bakteriya, metabolik fermentlərə əlavə olaraq, virulentlik faktoru olan fermentləri ifraz edir. Məsələn, hialuronidaz, kollagenaz, deoksiribonukleaz, neyraminidaz kimi fermentlər bədənə patogen mikrobların nüfuz etməsinə və yayılmasına kömək edir.

Bakteriyaların müəyyən fermentlər istehsal etmə qabiliyyəti o qədər sabitdir ki, identifikasiya üçün, yəni bakteriyaların növünü təyin etmək üçün istifadə olunur. Saxarolitik xüsusiyyətlərini (karbohidratların fermentasiyası) və proteolitik xüsusiyyətlərini (zülalların və peptonun fermentasiyası) təyin edin.

Mikroblar yüksək ferment aktivliyi ilə xarakterizə olunur. Sənayedə istifadə olunur. Tibbdə streptokinaz (streptokokların fibrinolizini), terrilitin (Aspergillus terricola protease) kimi terapevtik maddələr istifadə olunur. Mikrob mənşəli fermentlər - yuyucu və yuyucu tozların bir hissəsi olan lipazlar və proteazlar zülal və yağlı çirkləndiriciləri suda asanlıqla yuyulan maddələrə parçalayır.

Bioloji oksidləşmə (enerji mübadiləsi)

Bioloji oksidləşmə prosesi hüceyrənin həyatı üçün lazım olan enerjini təmin edir. Prosesin mahiyyəti, tədricən enerjinin sərbəst buraxılması ilə substratların ardıcıl oksidləşməsidir. Enerji ATP molekullarında saxlanılır.

Karbohidratlar, spirtlər, üzvi turşular, yağlar və digər maddələr oksidləşir. Ancaq əksər mikroorqanizmlər üçün heksozlar, xüsusən də qlükoza enerji mənbəyi kimi xidmət edir.

Mikroorqanizmlərdə iki növ bioloji oksidləşmə var: aerob və anaerob. Aerobik tipdə oksigen iştirak edir və bu prosesə sözün tam mənasında tənəffüs deyilir. Anaerob bioloji oksidləşmə ilə orqanik molekullardan enerjinin sərbəst buraxılması oksigenin iştirakı olmadan baş verir və fermentasiya adlanır.

Piruvik turşusu (PVA) meydana gəlməsi ilə qlükozanın anaerob parçalanmasının ilkin mərhələsi eyni şəkildə baş verir. Bu

turşu, tənəffüs yollarının və bir çox fermentasiya növünün ayrıldığı mərkəzi nöqtədir.

Aerobik tənəffüslə piruvik turşusu trikarboksilik turşu dövrünə daxil olur. PVC hidrogen tənəffüs zəncirinə daxil olur. Bu oksidləşdirici fermentlər zənciridir (sitokromlar və sitokrom oksidaz). Hidrogen sitokrom zənciri boyunca köçürülür və sitokrom oksidazanın aktivləşdirdiyi oksigenlə birləşərək su əmələ gətirir. Qlükozanın aerob oksidləşməsinin son məhsulları karbon dioksid (karbon qazı) və sudur. Tənəffüs zamanı hər bir qlükoza molekulunda 38 ATP molekulu əmələ gəlir.

Anaerob tipli bioloji oksidləşmə zamanı fermentasiya nəticəsində enerji əmələ gəlir. Alkoqol fermentasiyası zamanı PVA nəticədə spirtə və karbon qazına çevrilir. Laktik turşu fermentasiyasının son məhsulu laktik turşudur, butirik turşu fermentasiyası butirik turşudur. Fermentasiya prosesində qlükoza molekulundan yalnız 2 ATP molekulu əmələ gəlir.

Fermentasiyanın mikrob təbiəti ilk dəfə Pasteur tərəfindən kəşf edilmiş və sübut edilmişdir. Butir turşusu fermentasiyasını öyrənən Pasteur, oksigen olmadan, yəni anaerobiozla həyat ehtimalı ilə ilk dəfə qarşılaşdı. O, daha sonra "Pasteur təsiri" adlanan bir fenomen qurdu: oksigen geniş yayılanda fermentasiya prosesinin dayandırılması.

Anaerobioz yalnız prokaryotlar arasında mövcuddur. Tənəffüs növünə görə bütün mikroorqanizmlər aşağıdakı qruplara bölünür: məcburi aeroblar, məcburi anaeroblar, fakultativ anaeroblar, mikroaerofillər.

Məcburi aeroblar yalnız sərbəst oksigenin iştirakı ilə çoxalırlar. Bunlara mikobakterium vərəmi, vəba vibrionu, gözəl bir bacillus daxildir. ,

Məcburi və ya ciddi anaeroblar oksigen olmadıqda enerji alırlar. Redoks fermentlərinin natamam bir dəstinə malikdirlər, sitokrom sistemləri yoxdur, buna görə də substratın (qlükoza) son məhsullara - CO 2 və H 2 O qədər tam oksidləşməsinə malik deyillər. Üstəlik, sərbəst oksigen olduqda. , zəhərli birləşmələr: hidrogen peroksid Н 2 О 2 və sərbəst oksigen peroksid radikalı O 2. Bu vəziyyətdə aeroblar ölmür, çünki bu zəhərli birləşmələri (superoksid dismutaz və katalaz) məhv edən fermentlər istehsal edirlər. Bu şəraitdə spor əmələ gətirən anaeroblar çoxalmağı dayandırır və spora çevrilir. Spor yaratmayan anaeroblar oksigenlə qısa müddətli təmasdan sonra da ölür.

Məcburi spor əmələ gətirən anaeroblara tetanoz clostridia, botulizm, anaerob yara infeksiyası; spor əmələ gətirməyən anaeroblara-bakteroidlər, peptobakteriyalar, bifidumbakteriyalar.

Patogen bakteriyaların əksəriyyəti fakultativ (şərti) anaeroblardır, məsələn, enterobakteriyalar. Tam bir ferment dəstinə malikdirlər və oksigenin geniş olması ilə qlükozanı son məhsula qədər oksidləşdirirlər; aşağı oksigen tərkibində mayalanmaya səbəb olurlar.

Mikroaerofillər az miqdarda oksigen varlığında çoxalırlar. Məsələn, Campylobacter 3-6% oksigen ilə çoxala bilir.

Mikroorqanizmlərin çoxalması və çoxalması

"Böyümə" termini bir fərdin ölçüsünün artmasını, "çoxalma" nın isə bir populyasiyada fərdlərin sayının artmasını ifadə edir.

Bakteriyalar ikili bölünmə ilə, daha az qönçələnmə ilə çoxalırlar. Qram pozitiv bakteriyalarda hüceyrə divarından və içəriyə doğru böyüyən sitoplazmik membrandan bir septum əmələ gəlir. Qram-mənfi bakteriyalarda bir daralma meydana gəlir və sonra hüceyrə iki fərdə bölünür.

Hüceyrə bölünməsindən əvvəl bakteriya xromosomunun yarı konservləşdirilmiş şəkildə təkrarlanması baş verir. Bu vəziyyətdə, iki telli DNT ipi açılır, hər bir ip tamamlayıcı bir iplə tamamlanır və nəticədə hər bir qızı hüceyrə bir ana iplik və bir yeni yaranmış ip alır.

Müxtəlif növ bakteriyaların çoxalma sürəti fərqlidir. Əksər bakteriyalar hər 15-30 dəqiqədə bölünür. Mycobacterium tuberculosis yavaş -yavaş bölünür - 18 saatda bir bölmə, spiroketlər - 10 saatda bir bölmə.

Əgər müəyyən bir həcmdə maye qida mühitində bakteriyalar aşılayırsınızsa və sonra hər saat bir nümunə götürürsünüzsə və belə bir qapalı mühitdə yaşayan bakteriyaların sayını təyin edirsinizsə və saatlarla vaxtın absis oxu boyunca çəkildiyi bir qrafik tərtib edirsinizsə, və ordinat yaşayan bakteriyalardakı miqdarın log qafiyəsi, bakteriyaların artım əyrisini alırıq. Bakteriyaların inkişafı bir neçə mərhələyə bölünür (Şəkil 5):

1) gizli mərhələ (gecikmə fazası) - bakteriyalar qida mühitinə uyğunlaşır, sayı artmır;

2) loqarifmik artım mərhələsi - həndəsi irəliləyişdə bakteriyaların sayı artır;

3) yeni əmələ gələn bakteriyaların sayının ölü bakteriyaların sayına bərabərləşdirildiyi və canlı bakteriyaların sayının maksimuma çataraq sabit qaldığı stasionar artım mərhələsi. Bu M -konsentrasiyasıdır - hər növ bakteriya üçün xarakterik bir dəyər;

4) ölüm mərhələsi, metabolik məhsulların yığılması və ətraf mühitin tükənməsi səbəbiylə ölü hüceyrələrin sayı canlı bakteriyaların sayından üstün olmağa başlayır.

Belə qapalı dəyişməyən bir mühitdə bakteriya mədəniyyətinə dövri deyilir. Təzə qida maddəsi davamlı olaraq səpilən həcmlə qidalanır və eyni miqdarda maye çıxarılırsa, belə bir mədəniyyətə davamlı deyilir. Belə bir mədəniyyətdə yaşayan bakteriyaların sayı M-konsentrasiyasında sabit olacaq. Davamlı becərmə mikrobioloji sənayedə istifadə olunur.

Piqmentlərin, aromatik maddələrin mikroblar tərəfindən əmələ gəlməsi. Parlaq mikroorqanizmlər

Müəyyən mikrob növləri boyalar, piqmentlər əmələ gətirir. Piqment suda həll olarsa, həm mikrob koloniyaları, həm də qida mühiti rənglidir. Məsələn, Pseudomonas aeruginosa tərəfindən salınan mavi piqment ətraf mühiti mavi rəngə boyayır. Üzvi həlledicilərdə həll olunan, lakin suda həll olunmayan piqmentlər mədəniyyət mühitini rəngləndirmir. Alkoqolda həll olunan sözdə prodigiosan olan bu qırmızı piqment gözəl bir çubuqla (Serratia marcescens) ifraz olunur. Eyni qrupa kokkal hava mikroflorasına xas olan sarı, narıncı, qırmızı rəngli piqmentlər daxildir. Bəzi mikrob növlərində, piqmentlər hüceyrənin protoplazması ilə o qədər sıx bağlıdır ki, nə suda, nə də üzvi həlledicilərdə həll olunmur. Patogen bakteriyalar arasında qızıl, ləçək, limon-sarı rəngli bu cür piqmentlər stafilokokklar əmələ gətirir.

Piqmentin rəngi bakteriyaların növünü təyin etmək üçün istifadə olunur.

Metabolizma prosesində bəzi mikroorqanizmlər aromatik maddələr istehsal edir. Məsələn, Pseudomonas aeruginosa üçün yasemin qoxusu xarakterikdir. Pendirlərin, kərə yağının, xüsusi "buket" şərabının xarakterik qoxusu, bu məhsulları istehsal etmək üçün istifadə olunan mikrobların həyati fəaliyyəti ilə izah olunur.

Mikrobların parıltısı (lüminesans) substratın bioloji oksidləşməsi zamanı enerjinin sərbəst buraxılması nəticəsində baş verir. Parlaqlıq nə qədər sıx olarsa, oksigen axını da o qədər güclü olar.İşıqlı bakteriyalara fotobakteriyalar deyilir. Dənizdəki balıqlara, göbələklərə, çürüyən ağaclara, səthində çoxaldıqları yeməklərə parıltı verirlər. Parıltı aşağı temperaturlarda, məsələn, soyuducuda müşahidə edilə bilər. Fotojenik bakteriyalar arasında insanlar üçün patojenik təsbit edilməmişdir.

Bakteriyaların yaratdığı qida məhsullarının parıltısı korlanmaya səbəb olmur və hətta bunu göstərə bilər. çürük mikroorqanizmlərin inkişafı ilə dayandığı üçün bu məhsullarda çürümə meydana gəlməz.

Fəsil 5.

Mikroorqanizmlərin becərilməsi üsulları. Mədəni və biokimyəvi tədqiqatlar

XÜSUSİYYƏTLƏRİ

Kultivasiya, yəni laboratoriya şəraitində mikroorqanizmlərin becərilməsi onların xüsusiyyətlərini öyrənmək və biokütlə əldə etmək üçün istifadə olunur. Bakteriyalar, göbələklər, aktinomisetlər, spiroketlər və bəzi protozoa qidalı mühitlərdə becərilir. Chlamydia, rickettsia, viruslar və bəzi protozoa yalnız bir heyvanın bədənində və ya canlı hüceyrələrdə çoxala bilir.

Bu tip mikroorqanizmlərin mədəni xüsusiyyətləri bunlardır: 1) çoxalma üçün lazım olan şərtlər və 2) qida mühitlərində böyümənin təbiəti. Mədəni xüsusiyyətlər mikroorqanizmlərin müəyyən edilməsi (növünün təyin edilməsi) zamanı nəzərə alınan xüsusiyyətlərdən biridir.

Mədəniyyət mediası

Mədəniyyət mediası müəyyən tələblərə cavab verməlidir. Bu növ mikrobların çoxalması üçün lazım olan bütün qidaları ehtiva etməlidir. Bəzi patogen mikroorqanizmlər sadə qidalı mühitlərdə böyüyür, digərlərinin çoxalması üçün qana, qan serumuna, vitaminlərə ehtiyacı var.

Kültür mühitində, natrium xlorid və ya tampon məhlulları əlavə etməklə müəyyən şərtlər yaradılmalıdır. Bir çox bakteriya üçün 0,5% sodyum xlorid ehtiva edən bir qida mühiti əlverişlidir. Əksər patogen bakteriyalar üçün əlverişli olan qida mühitinin reaksiyası pH = 7.2-7.4-ə bərabər olan bir qədər qələvidir. Vibrio xoleralar pH = 7.8-8.5, göbələklər-pH = 5-5.5-də böyüyür. Mədəniyyət vasitələri nəm olmalıdır, yəni kifayət qədər su ehtiva etməlidir, mümkün qədər şəffaf və steril olmalıdır, yəni əkin etmədən əvvəl mikroblar olmamalıdır.

Tərkibi və mənşəyi baxımından qida maddələri təbii, süni və sintetikdir. Təbii qidalanma vasitələri kartof və digər tərəvəzlər kimi təbii məhsullardır. Süni qida maddələri üzvi və qeyri -üzvi birləşmələr əlavə olunan məhsullardan xüsusi bir reseptə görə hazırlanır. Sintetik mühit müəyyən konsentrasiyalarda müəyyən kimyəvi birləşmələr ehtiva edir.

Tutarlılığa görə, qida maddələri maye, yarı maye, sıxdır. Dəniz yosunundan təcrid olunmuş agar-agar-polisakkarid adətən mastik kimi istifadə olunur. Agar-agar mikroorqanizmlər tərəfindən qida maddəsi olaraq istifadə edilmir, suda 100 ° C-də əriyən və 45 ° C-də bərkiyən bir jel meydana gətirir.

Sıx bir qida maddəsi əldə etmək üçün, agar-agar 1,5-2%, yarı maye üçün-0,5%konsentrasiyasında əlavə olunur.

Təyinat məqsədinə görə, qida mühitləri adi (sadə), xüsusi, seçmə, diferensial diaqnostikaya bölünə bilər.

Ən çox mikroorqanizmlərin yetişdirilməsi üçün adi (sadə) qida maddələrindən istifadə olunur, bunlar mezopatamiya suyu (MPB), mezopatamiya agarı (MPA).

Sadə mühitlərdə böyüməyən mikroorqanizmlərin yetişdirilməsi üçün xüsusi qida maddələrindən istifadə olunur. Məsələn, streptokok üçün qan agar və şəkər suyu, meningokok və gonokok üçün serum agar.

Seçmə mədəniyyət vasitələri, bir növün müxtəlif bakteriyaların qarışığından təcrid edilməsi üçün istifadə olunur. Bu tip bakteriyalar bu mühitdə digərlərindən daha sürətli və daha yaxşı böyüyür, böyüməsində onlardan üstündür; bu mühitdə digər bakteriyaların çoxalması gecikir. Məsələn, difteriya basili üçün laxtalanmış serum, vəba vibrio üçün qələvi pepton suyu, tifo basil üçün safra suyu, stafilokok üçün şoran mühit.

Diferensial diaqnostik qida vasitələri, bəzi bakteriya növlərini fermentativ aktivliyi ilə digərlərindən ayırmaq üçün istifadə olunur (müvafiq bölməyə baxın).

Aerob bakteriyaların təmiz mədəniyyətlərinin yetişdirilməsi və təcrid edilməsi

Mikroorqanizmlərin yetişdirilməsi üçün müəyyən şərtlər lazımdır: temperatur, aerob və ya anaerob şərait.

İstilik növlər üçün optimal olmalıdır. Patogen bakteriyaların çoxu 37 ° C -də çoxalır. Ancaq bəzi növlər üçün ekologiyasının xüsusiyyətlərinə görə daha aşağı bir temperatur optimaldır. Beləliklə, qışlama zamanı təbii yaşayış yeri gəmiricilər olan vəba bacillusu üçün optimal temperatur 28 ° C, leptospira üçün də, botulizm bacillusu üçün 28 ° C -35 ° C -dir.

Optimal temperatura əlavə olaraq, növlərə görə mikroorqanizmlərin yetişdirilməsi üçün aerob və ya anaerob mühit tələb olunur.

Mikrobların morfologiyasını, mədəni, biokimyəvi və digər xüsusiyyətlərini öyrənmək üçün təmiz bir mədəniyyət əldə etmək lazımdır. Ümumiyyətlə, bir mikrob mədəniyyətinə bulanma, dibə yaxın (parietal) böyümə və ya sıx bir mühitdə maye mühitin və ya koloniyaların səthində bir film şəklində bir qida mühitində yığılması deyilir. Tək bir koloniya bir mikrob hüceyrəsindən əmələ gəlir. Təmiz mədəniyyət, tək bir koloniyadan əldə edilən eyni növün mikrob mədəniyyətidir. Laboratoriyalarda müxtəlif tədqiqatlar üçün məlum olan müəyyən mikrob suşlarından istifadə olunur. Bir suş, müəyyən xüsusiyyətlərə malik olan, müəyyən bir vaxtda, müəyyən bir mənbədən əldə edilən təmiz bir mikrob mədəniyyətidir. Tipik olaraq, mikrob suşları müəyyən bir sayı ilə təyin olunur. Məsələn, penisilinin aktivliyini təyin etmək üçün Staphylococcus aureus 209P suşundan istifadə olunur.

Aerobların təmiz mədəniyyətlərinin izolyasiyası ümumiyyətlə üç gün çəkir və aşağıdakı sxemə görə aparılır:

1 -ci gün - test materialından ləkənin mikroskopiyası, rəngli (adətən Qrama görə) - mikroflora ilə əvvəlcədən tanış olmaq üçün, aşılama üçün bir mühitin seçilməsində faydalı ola bilər. Sonra izolyasiya edilmiş koloniyalar əldə etmək üçün dondurulmuş qida agarının səthinə materialın aşılanması. Eleme, Drygalsky üsulu ilə qida maddəsi olan üç Petri qabına aparıla bilər. İlk stəkana bir damla material sürülür və bir spatula ilə bütün stəkana yayılır. Sonra, eyni spatula ilə, qalan kulturanı ikinci fincan üzərinə və eyni şəkildə üçüncü üçün paylayın. Ən çox koloniya birinci plakada, ən az üçüncüsündə böyüyəcək. Test materialında neçə mikrob hüceyrəsi olduğuna görə, lövhələrdən birində təcrid olunmuş koloniyalar böyüyəcəkdir.

Eyni nəticəni bir stəkana süzərək əldə etmək olar. Bunu etmək üçün kuboku dörd sektora bölün. Tədqiq olunan material birinci sektorda vuruşları olan bir bakterioloji döngə ilə aşılanır, sonra döngəni kalsine edərək soyuduqdan sonra aşılama birinci sektordan ikinciyə və eyni şəkildə ardıcıl olaraq üçüncü və dördüncü sektorlara paylanır. İzolyasiya edilmiş koloniyalar hər gün bir termostatda inkubasiyadan sonra fərdi mikrob hüceyrələrindən əmələ gəlir.

2 -ci gün - boşqablarda yetişdirilən koloniyaların öyrənilməsi, onların təsviri. Koloniyalar şəffaf, yarı şəffaf və ya qeyri -şəffaf ola bilər, fərqli ölçülərə, yuvarlaqlaşdırılmış nizamlı və ya düzensiz konturlara, qabarıq və ya düz bir forma, hamar və ya kobud bir səthə, hamar və ya dalğalı, əyri kənarlara malikdir. Rəngsiz və ya ağ, qızıl, qırmızı, sarı ola bilər. Bu xüsusiyyətlərin öyrənilməsinə əsaslanaraq böyüyən koloniyalar qruplara bölünür. Sonra tədqiqat qrupundan təcrid olunmuş bir koloniya seçilir, koloniyadakı mikrobların homojenliyini yoxlamaq üçün mikroskopik müayinə üçün yaxma hazırlanır. Eyni koloniya, meyilli bir qida agarı olan bir test borusuna aşılanır.

3 -cü gün - smear mikroskopu ilə agar meylində yetişdirilən mədəniyyətin saflığının yoxlanılması. Tədqiq olunan bakteriyaların homojenliyi ilə təmiz bir mədəniyyətin təcrid olunması tamamlanmış sayıla bilər.

İzolyasiya olunmuş bakteriyaları müəyyən etmək üçün mədəni xüsusiyyətlər, yəni maye və bərk qida mühitlərində böyümənin təbiəti öyrənilir. Məsələn, şəkər bulyonundakı streptokoklar dib və parietal çöküntü əmələ gətirir, qan ağarında - kiçik, nöqtəli koloniyalar; veba vibrio, qələvi pepton suyunun səthində bir film və qələvi agarda şəffaf koloniyalar əmələ gətirir; qidalandırıcı ağardakı vəba basili, sıx bir mərkəz və nazik dalğalı kənarları olan "krujeva mendil" şəklində koloniyalar meydana gətirir və maye bir qida mühitində - səthində bir film və sonra ondan uzanan filamentlər "stalaktitlər".

Kimi birinci tez -tez Fəsil... kənd təsərrüfatı mikrobiologiya(Sankt -Peterburq) və Çex mikrobioloqlar Ümumi

annotasiya

Giriş

1. Maddələr mübadiləsi və enerji haqqında ümumi anlayışlar

2. Konstruktiv metabolizm

3.1 Karbon mənbələri

4. Mikroorqanizmlərin maddələr mübadiləsinin növləri

7. Tənəffüs prosesindən istifadə edərək kemoorganotrofların enerji mübadiləsi

8. Kimolitoautotrofların enerji mübadiləsi

Nəticə

Bu kurs işi bakteriyaların konstruktiv və enerjili metabolizması haqqında əsas məlumatları ehtiva edir. İş 37 vərəqdə aparılır. 5 rəqəm və 1 cədvəldən ibarətdir.

Daimi yenilənmə ilə müşayiət olunan canlı orqanizmdə maddənin çevrilmə proseslərinə metabolizm və ya maddələr mübadiləsi deyilir.

Canlı orqanizmlərin ən əhəmiyyətli xüsusiyyətləri özlərini çoxalma qabiliyyəti və ətraf mühitlə ən yaxın əlaqələridir. Hər hansı bir orqanizm yalnız xarici mühitdən qida maddələrinin davamlı axını və tullantı məhsullarının oraya salınması şərtilə mövcud ola bilər.

Hüceyrə tərəfindən əmilən qidalar kompleks biokimyəvi reaksiyalar nəticəsində xüsusi hüceyrə komponentlərinə çevrilir. Qida maddələrinin mənimsənilməsi, mənimsənilməsi və hüceyrə struktur elementlərinin yaranmasının biokimyəvi proseslərinin məcmusuna konstruktiv metabolizm və ya anabolizm deyilir. Konstruktiv proseslər enerjinin udulması ilə gedir. Hərəkət, osmoregulyasiya və s. Kimi digər hüceyrə funksiyalarının biosintezi prosesləri üçün lazım olan enerji, hüceyrə tərəfindən oksidləşdirici reaksiyaların axını ilə alınır, bunların hamısı enerji mübadiləsi və ya katabolizmdir (Şəkil 1).

Bütün canlı orqanizmlər yalnız kimyəvi bağlı enerjidən istifadə edə bilərlər. Hər bir maddənin müəyyən bir potensial enerjisi vardır. Əsas material daşıyıcıları, parçalanması və ya çevrilməsi enerjinin sərbəst buraxılmasına səbəb olan kimyəvi bağlardır.

Kimyəvi bağların enerji səviyyəsi eyni deyil. Bəziləri üçün 8-10 kJ sifariş dəyərinə malikdir. Bu cür əlaqələrə normal deyilir. Digər istiqrazlarda daha yüksək enerji var - 25-40 kJ. Bunlar sözdə makroerjik əlaqələrdir. Bu cür bağları olan demək olar ki, bütün birləşmələrə bu bağların əmələ gəlməsində iştirak edən fosfor və kükürd atomları daxildir.

Hüceyrənin həyatında ən vacib rolu adenozin trifosfor turşusu (ATP) oynayır. Onun molekuluna adenin, riboza və üç fosfor turşusu qalığı daxildir: (Əlavə Şəkil 2)

ATP hüceyrənin enerji mübadiləsinin mərkəzidir. ATP molekulundakı makroerjik bağlar çox kövrəkdir. Bu bağların hidrolizi əhəmiyyətli miqdarda sərbəst enerjinin sərbəst buraxılmasına səbəb olur:

ATP + H20 → ADP + H3P04- 30.56 kJ

Hidroliz, xüsusi bir fermentin iştirakı ilə davam edir, enerji udma ilə baş verən biokimyəvi proseslərə enerji verir. Bu vəziyyətdə ATP enerji təchizatçısı rolunu oynayır. Kiçik bir ölçüyə sahib olan ATP molekulu hüceyrənin müxtəlif hissələrinə yayılır. Adenozin difosfor turşusu (ADP) molekuluna fosfor turşusu qalığının əlavə edilməsi reaksiyaları səbəbindən hüceyrələrdəki ATP ehtiyatı davamlı olaraq yenilənir:

ADP + H3P04 → ATP + H20

ATP sintezi, hidroliz kimi, fermentlərin iştirakı ilə davam edir, lakin mikroorqanizmlərdə əldə edilmə üsulları müxtəlif olsa da iki növə endirilə bilən enerjinin udulması ilə müşayiət olunur:

1) işıq enerjisindən istifadə;

2) kimyəvi reaksiyaların enerjisindən istifadə.

Bu vəziyyətdə hər iki enerji növü ATP kimyəvi bağlarının enerjisinə çevrilir. Beləliklə, ATP hüceyrədə transformator rolunu oynayır.

Anabolizm və katabolizm ayrılmaz şəkildə bağlıdır, vahid bir bütöv təşkil edir, çünki enerji mübadiləsi məhsulları (ATP və bəzi aşağı molekulyar çəkili birləşmələr) konstruktiv hüceyrə metabolizmasında birbaşa istifadə olunur (Şəkil 6.1).

Mikroorqanizmlərin hüceyrələrində enerji ilə konstruktiv proseslər arasındakı əlaqə bir sıra spesifik şərtlərdən, xüsusən də qida maddələrinin təbiətindən asılıdır. Buna baxmayaraq, həcm baxımından katabolik reaksiyalar ümumiyyətlə biosintetik proseslərdən üstündür. Bu iki növ metabolizmanın qarşılıqlı əlaqəsi və birləşməsi, ilk növbədə, konstruktiv proseslərin ümumi həcminin enerji mübadiləsi zamanı alınan enerjinin miqdarından tamamilə asılı olması ilə özünü göstərir.

Konstruktiv maddələr mübadiləsi dörd əsas biopolimerin sintezinə yönəlib: zülallar, nuklein turşuları, polisakkaridlər və lipidlər.

Aşağıda aşağıdakı əsas mərhələlərin vurğulandığı kompleks üzvi birləşmələrin biosintezinin ümumiləşdirilmiş sxematik diaqramı verilmişdir: sonrakı mərhələdə "tikinti blokları" (II) sintez edilən ən sadə qeyri -üzvi maddələrdən (I) üzvi prekursorların əmələ gəlməsi. mərhələ Sonradan, kovalent bağlarla bir -birinə bağlanan bina blokları biopolimerlər əmələ gətirir (III): Tətbiqlər (Şəkil No 3)

Təqdim olunan biosintetik proseslərin sxemi, aşağı molekulyar çəkili prekursorların böyük molekulyar çəkiyə malik olan tikinti bloklarına çevrilməsinin bütün mürəkkəbliyini əks etdirmir. Əslində, sintez müxtəlif aralıq metabolik məhsulların meydana gəlməsi ilə ardıcıl reaksiyalar seriyası olaraq davam edir. Bundan əlavə, mikroorqanizmlərin biosintez qabiliyyətlərinin inkişaf səviyyələri çox fərqlidir. Bəzi mikroblarda konstruktiv metabolizm diaqramda göstərilən bütün mərhələləri əhatə edir, digərlərində ikinci və üçüncü və ya yalnız üçüncü mərhələ ilə məhdudlaşır. Məhz bu səbəbdən mikroorqanizmlər qida ehtiyaclarına görə bir -birlərindən kəskin şəkildə fərqlənirlər. Bununla birlikdə, qidanın elementar tərkibi bütün canlı orqanizmlər üçün eynidır və hüceyrə maddəsini təşkil edən bütün komponentləri ehtiva etməlidir: karbon, azot, hidrogen, oksigen və s.

Konstruktiv mübadilədə istifadə olunan karbon mənbələrindən asılı olaraq mikroorqanizmlər iki qrupa bölünür: avtotroflar və heterotroflar.

Avtotroflar (yunanca "autos" - özü, "trophe" - yemək) karbonun yeganə mənbəyi olaraq karbon qazından istifadə edir və bu sadə qeyri -üzvi öncül birləşmədən bütün lazımlı biopolimerləri sintez edirlər. Avtotroflar ən yüksək biosintez qabiliyyətinə malikdir.

Heterotrofların (yunanca "heteros" dan - digərləri) üzvi karbon mənbələrinə ehtiyacı var. Onların qida ehtiyacları son dərəcə müxtəlifdir. Bəziləri digər orqanizmlərin tullantı məhsulları ilə qidalanır və ya ölü bitki və heyvan toxumalarından istifadə edirlər. Belə mikroorqanizmlərə saprofitlər deyilir (yunanca "sapros" - çürük və "fiton" - bitki). Karbon mənbələri olaraq istifadə etdikləri üzvi birləşmələrin sayı son dərəcə böyükdür - bunlar karbohidratlar, spirtlər, üzvi turşular, amin turşuları və s. Demək olar ki, hər hansı bir təbii birləşmə bu və ya digər mikroorqanizmlər tərəfindən qidalanma və ya enerji mənbəyi olaraq istifadə edilə bilər. .

Hüceyrə zülallarının sintezi üçün mikroorqanizmlərə azot lazımdır. Mikroorqanizmlər arasında azotun qidalanma mənbələri ilə əlaqədar olaraq, autoaminotroflar və heteroaminotroflar ayırd edilə bilər. Birinciləri qeyri -üzvi azotu (ammonium, nitrat, molekulyar) və ya ən sadə üzvi formaları (karbamid) istifadə edə bilir və bu birləşmələrdən bədənlərində müxtəlif zülallar əmələ gətirirlər. Bu vəziyyətdə, azotun bütün formaları əvvəlcə ammonium formasına çevrilir. Azotun ən çox azaldılmış forması asanlıqla bir amin qrupuna çevrilir. Heteroaminotrofların azotun üzvi formalarına - zülallara və amin turşularına ehtiyacı var. Bəziləri tam bir amin turşusu tələb edir, digərləri isə çevirərək bir və ya iki amin turşusundan lazımlı protein birləşmələri yaradır.

Karbon baxımından heterotrof olan bir çox mikroorqanizm otoaminotroflardır. Bunlara çirkab suların təmizlənməsində iştirak edən bakteriyalar daxildir.

Konstruktiv maddələr mübadiləsi üçün oksigen və hidrogenə olan ehtiyac su və üzvi qida hesabına mikroorqanizmlər tərəfindən ödənilir. Kül elementlərinin mənbələri (P, S, K, Mg, Fe) müvafiq mineral duzlardır. Bu elementlərə ehtiyac azdır, ancaq mühitdə olması məcburidir. Bundan əlavə, mikrobların normal fəaliyyəti üçün mikroelementlər - Zn, Co, Cu, Ni və s.Onların bir hissəsi mikrobların təbii qidalanmasının bir hissəsidir, bir hissəsi mineral duzlardan əmilir.

Qida əldə etmək üsulları, yəni mikroorqanizmləri qidalandırmaq üsulları çox müxtəlifdir. Qidalanmanın üç əsas yolu var: holofitik, saprozoy və holozoy.

Holofitik qidalanma (yunanca "holo" dan - bütövlükdə "fit" - bitkidən) bitkilərin fotosintez növünə görə aparılır. Belə qidalanma yalnız avtotroflara xasdır. Mikroorqanizmlər arasında bu üsul yosunlara, bayraqların rəngli formalarına və bəzi bakteriyalara xasdır.

Heterotrof mikroorqanizmlər ya bərk qida hissəcikləri ilə qidalanır, ya da həll olunmuş üzvi maddələri udurlar.

Holozoik qidalanma, mikroorqanizmlərdə qidaların həzm edilməsi üçün, bəzilərində isə tutulması üçün xüsusi orqanoidlərin inkişafını əvvəlcədən təyin edir. Məsələn, rəngsiz kirpikli və kirpikli kirpiklərin ağzı açılır, buna görə yeməklər müvafiq olaraq flagella və ya cilia ilə tənzimlənir. Ən yüksək mütəşəkkil ciliatlar, dar ucu perioral kirpiklər tərəfindən ağzına yönəldilmiş bir huni şəklində bir su axını meydana gətirir. Qida hissəcikləri huni dibinə çökür və siliatlar tərəfindən udulur. Belə siliatlara çöküntülər deyilir. Amoebalar faqositozla qidalanır.

Konstruktiv metabolizm üçün qidalanma üsulu olan mikroorqanizmlər əsasən digər orqanizmlərin - bakteriyaların, yosunların və s. Sitoplazmasını istifadə edir və həzm üçün xüsusi orqanoidlərə malikdir. Protozoyada həzm prosesi həzm vakuollarında aparılır.

Həzm, mürəkkəb üzvi maddələrin daha sadə birləşmələrə hidrolitik parçalanmasından ibarətdir. Bu vəziyyətdə karbohidratlar sadə şəkərlərə, zülallar amin turşularına hidroliz olunur və lipid hidrolizi zamanı qliserol və daha yüksək yağ turşuları əmələ gəlir. Həzm məhsulları sitoplazmaya daxil olur və daha da transformasiya olunur.

Bakteriyaların, mikroskopik göbələklərin, mayanın qida tutmaq üçün xüsusi orqanoidləri yoxdur və hüceyrəyə bütün səthdən daxil olur. Bu yemək üsuluna saprozoik deyilir.

Bir hüceyrəyə girmək üçün qida maddələri həll edilmiş vəziyyətdə olmalı və uyğun molekulyar ölçüyə malik olmalıdır. Bir çox yüksək molekulyar birləşmə üçün sitoplazmik membran keçirməzdir və bəziləri hətta hüceyrə membranına nüfuz edə bilməz. Ancaq bu, yüksək molekulyar ağırlıqlı birləşmələrin mikroorqanizmlər tərəfindən qida maddəsi kimi istifadə edilmədiyi anlamına gəlmir. Mikroorqanizmlər kompleks birləşmələri hidroliz edən hüceyrədaxili həzm fermentlərini sintez edir. Beləliklə, vakuollarda protozoyalarda, bakteriyalarda meydana gələn həzm prosesi hüceyrənin xaricində aparılır (Əlavə Şəkil 4).

Qida maddələrinin hüceyrəyə nüfuz etməsini təyin edən yeganə amil molekulların ölçüsü deyil.

Sitoplazmik membran bəzi birləşmələri keçə bilər, digərlərini isə saxlaya bilir.

Maddələrin hüceyrə membranı vasitəsilə ötürülməsinin bir neçə mexanizmi məlumdur: sadə diffuziya, asanlaşdırılmış diffuziya və aktiv köçürmə (Əlavələr Şəkil 5).

Sadə diffuziya, heç bir daşıyıcının köməyi olmadan bir maddənin molekullarının bir hüceyrəyə nüfuz etməsidir.

Hüceyrənin qida maddələri ilə doymasında sadə yayılma çox da əhəmiyyətli deyil. Ancaq bu şəkildə su molekullarının hüceyrəyə daxil olmasıdır. Bu prosesdə əhəmiyyətli bir rolu osmos oynayır - solvent molekullarının yarıkeçirici bir membran vasitəsilə daha konsentrasiyalı bir həll istiqamətində yayılması.

Hüceyrədə yarı keçirici membranın rolunu sitoplazmik membran oynayır. Hüceyrə şirəsində çoxlu sayda müxtəlif molekul molekulları həll olunur, buna görə də mikroorqanizmlərin hüceyrələri kifayət qədər yüksək osmotik təzyiqə malikdir. Bir çox mikrobdakı dəyəri 0,5-0,8 MPa-ya çatır. Ətraf mühitdə osmotik təzyiq ümumiyyətlə daha aşağı olur. Bu, hüceyrəyə su axmasına səbəb olur və içərisində turgor adlı müəyyən bir gərginlik yaradır.

Asanlaşdırılmış diffuziya ilə həll olunan maddələr, permeaz adlanan xüsusi daşıyıcı fermentlərin iştirakı ilə hüceyrəyə daxil olur. Göründüyü kimi, həll olunan maddələrin molekullarını tutub membranın daxili səthinə köçürürlər.

Sadə və asanlaşdırılmış diffuziya maddələrin passiv daşınması variantlarıdır. Bu vəziyyətdə, maddələrin hüceyrəyə köçürülməsinin hərəkətverici qüvvəsi, membranın hər iki tərəfindəki konsentrasiya gradientidir. Bununla birlikdə, maddələrin çoxu hüceyrəyə konsentrasiya gradientinə qarşı daxil olur. Bu vəziyyətdə belə bir transferə enerji sərf olunur və köçürmə aktiv adlanır. Aktiv transfer xüsusi zülalların iştirakı ilə davam edir, hüceyrənin enerji mübadiləsi ilə birləşir və hüceyrədə qida maddələrinin xarici mühitdəki konsentrasiyasından qat -qat artıq konsentrasiyada yığılmasına imkan verir. Aktiv köçürmə, qida maddələrinin saprozoik qidalanma ilə hüceyrələrə daxil olmasının əsas mexanizmidir.

3. Qida maddələrində prokaryotlara olan ehtiyac

Əsas hüceyrə komponentlərinin qurulması üçün lazım olan monomerlər hüceyrə tərəfindən sintez edilə bilər və ya mühitdən hazır şəkildə verilir. Bir orqanizmin xaricdən nə qədər çox alması lazım olsa, biosintez qabiliyyəti də o qədər aşağı olar, çünki bütün sərbəst canlıların kimyəvi quruluşu eynidir.

3.1 Karbon mənbələri

Konstruktiv metabolizmada əsas rol karbondur, çünki canlı orqanizmlərin qurulduğu bütün birləşmələr karbon birləşmələridir. Onlardan təxminən bir milyonu məlumdur. Prokaryotlar, bilinən hər hansı bir karbon birləşməsi üzərində hərəkət edə bilir, yəni maddələr mübadiləsində istifadə edir. Konstruktiv maddələr mübadiləsi üçün karbon mənbəyindən asılı olaraq, bütün prokaryotlar iki qrupa bölünür: karbon qazından bütün hüceyrə komponentlərini sintez edə bilən orqanizmləri əhatə edən avtotroflar və konstruktiv maddələr mübadiləsi üçün karbon mənbəyi üzvi birləşmələr olan heterotroflar. "Avtomatik" və "heterotrofiya" terminləri konstruktiv metabolizmanın növünü xarakterizə edir. Avtotrofiya kifayət qədər aydın və dar bir anlayışdırsa, heterotrofiya çox geniş bir anlayışdır və qida ehtiyaclarına görə kəskin şəkildə fərqlənən orqanizmləri birləşdirir.

Növbəti böyük prokaryot qrupu saprofitlərdən-digər orqanizmlərdən birbaşa asılı olmayan, lakin hazır üzvi birləşmələrə ehtiyacı olan heterotrof orqanizmlərdən ibarətdir. Digər orqanizmlərin tullantılarından və ya çürüyən bitki və heyvan toxumalarından istifadə edirlər. Bakteriyaların çoxu saprofitlərə aiddir. Saprofitlərdə substrata olan tələbat dərəcəsi çox fərqlidir. Bu qrupa yalnız kifayət qədər mürəkkəb substratlarda (süd, heyvan cəsədləri, çürüyən bitki qalıqları) böyüyə bilən orqanizmlər daxildir, yəni əsas qida maddələri kimi karbohidratlara, amin turşuları, peptidlər, zülallar şəklində üzvi azot formalarına ehtiyac duyurlar. , sonuncunun sintezi üçün lazım olan vitaminlərin, nukleotidlərin və ya hazır komponentlərin hamısı və ya bir hissəsi (azotlu əsaslar, beş karbonlu şəkərlər). Bu heterotrofların qida maddələrinə olan ehtiyacını ödəmək üçün adətən ət hidrolizatları, maya avtolizatları, bitki ekstraktları və zərdab ehtiva edən mühitlərdə becərilir.

Böyüməsi üçün çox məhdud miqdarda hazır üzvi birləşmələr, əsasən də özlərini sintez edə bilməyən vitaminlər və amin turşuları tələb edən prokaryotlar və nəhayət, yalnız bir üzvi karbon mənbəyinə ehtiyacı olan heterotroflar var. Hər hansı bir şəkər, spirt, turşu və ya digər karbon tərkibli birləşmələr ola bilər. Pseudomonas cinsinə aid bakteriyalar, təkcə karbon və enerji mənbəyi olaraq 200 fərqli üzvi birləşmədən hər hansı birini istifadə edə bilənlər və kifayət qədər ekzotik üzvi maddələrin dar bir hissəsinin karbon və enerji mənbəyi olaraq xidmət edə biləcəyi bakteriyalar təsvir edilmişdir. Məsələn, Bacillus fastidiosus yalnız sidik turşusu və onun parçalanma məhsullarından istifadə edə bilər və Clostridium cinsinin bəzi üzvləri yalnız purinləri olan bir mühitdə böyüyür. Böyümək üçün digər üzvi substratlardan istifadə edə bilməzlər. Bu orqanizmlərin biosintez qabiliyyətləri, ehtiyac duyduqları bütün karbon birləşmələrini özləri sintez edə biləcək dərəcədə inkişaf etmişdir.

Su hövzələrində yaşayan xüsusi bir heterotrofik prokaryot qrupu, üzvi maddələr mühitində aşağı konsentrasiyalarda böyüyə bilən oligotrof bakteriyalardır. Qidaların yüksək konsentrasiyasına üstünlük verən orqanizmlərə kopiotroflar deyilir. Tipik kopiotroflarda, mühitdəki qida miqdarı təxminən 10 q / l olduqda, oliqotrof orqanizmlər üçün - 1-15 mq karbon / l aralığında böyümə üçün optimal şərait yaradılır. Daha yüksək üzvi maddələrin olduğu mühitlərdə bu bakteriyalar, bir qayda olaraq, böyüyə və ölə bilməzlər.

Azot hüceyrə qurulmasında iştirak edən dörd əsas elementdən biridir. Quru maddə əsasında təxminən 10%ehtiva edir. Təbii azot oksidləşmiş, azalmış və molekulyar formalarda olur. Prokaryotların böyük əksəriyyəti azotu azaldılmış formada mənimsəyir. Bunlar ammonium, karbamid, üzvi birləşmələrdir (amin turşuları və ya peptidlər). Azotun oksidləşmiş formaları, əsasən nitratlar, bir çox prokaryotlar tərəfindən də istehlak edilə bilər. Azot ammonyak şəklində konstruktiv hüceyrə mübadiləsində istifadə edildiyindən, üzvi birləşmələrə daxil edilməzdən əvvəl nitratlar azaldılmalıdır.

Nitratların ammonyağa salınması iki fermentin - nitrat və nitrit redüktazın ardıcıl hərəkəti ilə həyata keçirilir.

Prokaryotik dünyanın ayrı -ayrı nümayəndələrinin atmosferin molekulyar azotundan istifadə etmək qabiliyyəti çoxdan kəşf edilmişdir. Son zamanlarda, fərqli qruplara aid olan bir çox prokaryotların bu xüsusiyyətə sahib olduğu göstərilmişdir: e- və arxeebakteriyalar, aeroblar və anaeroblar, fototroflar və kimyotroflar, sərbəst yaşamaq və simbiotik formalar. Molekulyar azotun fiksasiyası da onun ammonyak qədər azalmasına səbəb olur.

3.3 Kükürd və Fosfor mənbələrinə olan tələblər

Kükürd amin turşularının (sistein, metionin), vitaminlərin və kofaktorların (biotin, lipoik turşusu, koenzim A və s.) Bir hissəsidir və fosfor nuklein turşularının, fosfolipidlərin, koenzimlərin vacib tərkib hissəsidir. Təbiətdə kükürd molekulyar kükürd şəklində, əsasən sulfatlar, qeyri -üzvi duzlar şəklindədir və ya üzvi birləşmələrin bir hissəsidir. Biyosentetik məqsədlər üçün əksər prokaryotlar sulfid səviyyəsinə endirilən sulfat şəklində kükürd istehlak edirlər. Bununla birlikdə, bəzi prokaryot qrupları sulfatın azalmasına qadir deyillər və azalmış kükürd birləşmələrinə ehtiyac duyarlar. Təbiətdəki fosforun əsas forması bu element üçün prokaryotların ehtiyaclarını ödəyən fosfatlardır.

3.4 Metal ionlarının zəruriliyi

Bütün prokaryotik orqanizmlər qeyri -üzvi duz kationları şəklində istifadə edilə bilən metallara ehtiyac duyurlar. Bəzilərinə (maqnezium, kalsium, kalium, dəmir) kifayət qədər yüksək konsentrasiyalarda ehtiyac duyulur, digərlərinə (sink, manqan, natrium, molibden, mis, vanadiy, nikel, kobalt) ehtiyac azdır. Yuxarıda sadalanan metalların rolu, əsas hüceyrə metabolitlərinin bir hissəsi olması və bədənin həyati funksiyalarının həyata keçirilməsində iştirak etməsi ilə müəyyən edilir.

3.5 Böyümə faktorlarına ehtiyac

Bəzi prokaryotlar, nədənsə istifadə olunan karbon mənbəyindən sintez edə bilməyən vitaminlər, amin turşuları və ya azotlu əsaslar qrupundan üzvi birləşmələrdən birinə ehtiyac duyurlar. Çox az miqdarda lazım olan bu üzvi birləşmələrə böyümə faktorları deyilir. Əsas karbon mənbəyinə əlavə olaraq bir və ya daha çox böyümə faktoru tələb edən orqanizmlərə, əsas karbon mənbəyindən bütün zəruri üzvi birləşmələri sintez edən prototroflardan fərqli olaraq, oksotroflar deyilir.

Mikroorqanizmlərin tam xarakteristikası üçün maddələr mübadiləsi növü anlayışı istifadə olunur. Müəyyən mikroorqanizm qruplarının maddələr mübadiləsi növlərindəki fərqlər enerji mübadiləsinin konstruktiv və spesifik xüsusiyyətlərindən qaynaqlanır. ATP əldə etmək üçün istifadə olunan enerji mənbəyindən asılı olaraq mikroorqanizmlər fototroflara (işığın enerjisindən istifadə etməklə) və kimyotroflara (kimyəvi reaksiyaların enerjisindən istifadə etməklə) bölünür.

ATP əmələ gəlməsi prosesinə fosforlaşma deyilir; mitokondriyada (eukaryotlarda) və sitoplazmik membranda (prokaryotlarda) lokallaşdırılmış ferment sistemlərində aparılır. ATP -nin yaranma mexanizmi müxtəlif mikroorqanizm qrupları üçün eyni deyil. Substrat, oksidləşdirici və fotofosforiliyanı fərqləndirin. Hər növ fosforiləşmə, mütləq enerji mübadiləsinin redoks reaksiyaları zamanı elektronların ötürülməsi ilə əlaqələndirilir. Bu halda, bəzi mikroorqanizmlər elektron (hidrogen) donorları olaraq qeyri -üzvi birləşmələrdən, digərləri isə üzvi birləşmələrdən istifadə edirlər. Buna görə birincilərə litotroflar, ikincilərinə isə orqanotroflar deyilir.

Beləliklə, qidalanma növü (avtomatik və ya heterotrofik), elektron donorunun təbiəti, enerji mənbəyi (işıq və ya kimyəvi reaksiya) nəzərə alınmaqla, konstruktiv və enerji mübadiləsi variantlarının mümkün birləşmələri aşağıdakı diaqram şəklində təqdim edilə bilər.

Təqdim olunan variantların hər biri müəyyən bir metabolizm növünü xarakterizə edir. Cədvəl 1, hər bir metabolizm növünün mikroorqanizmlərinin nümayəndələrini göstərir

Təbii bulaq sularında yaşayan və suyun keyfiyyətinin formalaşmasında və təmizlənməsində mühüm rol oynayan mikroorqanizmlərin əksəriyyəti maddələr mübadiləsinin səkkizinci və birinci növlərinə aiddir. Bu baxımdan, materialın növbəti təqdimatında əsas diqqət onlara verilir.

5. Fototrofların enerji mübadiləsi

Hamısı cədvəldə verilmişdir. 1 fotosintetik mikroorqanizmlər görünən işığın (dalğa uzunluğu 400-700 nm) və spektrin yaxın infraqırmızı hissəsinin (700-1100 nm) istifadəsinə uyğunlaşdırılmışdır. İşıq enerjisi hesabına mövcud olma qabiliyyəti, xüsusi işığa həssas piqmentləri olan orqanellərin hüceyrələrində olması ilə əlaqədardır. Hər bir mikroorqanizm növünün xarakterik və daimi bir piqment dəsti vardır.

Cədvəl 1

Siyanobakteriyalar qrupunun bəzi nümayəndələri üçün fotolitoautotrofiya ilə yanaşı fotolito və ya kimoorganoheterotrofiya qabiliyyəti də göstərilmişdir. Thiobacillusun bir sıra kimyolitoautotrofik növləri, üzvi birləşmələrin enerji və karbon mənbələri, yəni, kimoorganoheterotrofik olaraq istifadəsi ilə mövcuddur.

Bəzi prokaryotlar yalnız müəyyən bir qidalanma yolu ilə mövcud ola bilər. Məsələn, birhüceyrəli siyanobakterium Synechococcus elongatus, enerji mənbəyi olaraq yalnız işığı, konstruktiv metabolizmada karbonun əsas mənbəyi kimi karbon qazını istifadə edə bilər. Bu orqanizmin həyat tərzini (həyat tərzi, maddələr mübadiləsi növü) xarakterizə edərək, bunun məcburi bir fotolitoautotrof olduğunu söyləyirik. Thiobacillus cinsinə aid olan bir çox bakteriya məcburi kemolitoautotroflardır, yəni müxtəlif kükürdlü birləşmələrin oksidləşmə prosesləri onlar üçün enerji mənbəyi rolunu oynayır və karbon qazı bədən maddələrini qurmaq üçün karbon mənbəyidir. Bakteriyaların böyük əksəriyyəti üzvi birləşmələri karbon və enerji mənbəyi kimi istifadə edən məcburi kimoorganoheterotroflardır.

İşıq enerjisi piqmentləri udmaq sistemi tərəfindən tutulur və xlorofil molekullarını həyəcanlandıran reaksiya mərkəzinə köçürülür. Qaranlıqda xlorofil molekulu sabit bir həyəcan vəziyyətindədir, bu molekula işıq düşəndə ​​həyəcanlanır və elektronlardan biri daha yüksək enerji səviyyəsindədir. Xlorofil molekulları elektron nəqliyyat sistemi ilə yaxından əlaqəlidir. Hər kvant udulmuş işıq, bir elektronun elektron zəncirindən keçərək enerjisini ADP-ATP sisteminə verən xlorofil molekulundan bir elektronun ayrılmasını təmin edir və bunun nəticəsində işıq enerjisi enerjiyə çevrilir. ATP molekulunun yüksək enerjili bağı. ATP meydana gəlməsinin bu üsuluna fotosintetik fosforlaşma deyilir.

Bununla birlikdə, məhsuldar mübadilənin biosintetik proseslərinin həyata keçirilməsi üçün mikroorqanizmlərə enerjidən əlavə bir azaldıcı - hidrogen (elektron) donoru lazımdır. Yosunlar və siyanobakteriyalar üçün su belə bir ekzogen hidrogen donorudur. Fotosintez prosesində karbon qazının bərpası və bu tip mikroorqanizmlərdə hüceyrənin struktur komponentlərinə çevrilməsi daha yüksək bitkilərin fotosintezinə bənzəyir:

CO2 + H2O → (CH2O) + O2

CH2O formulu, karbon oksidləşmə səviyyəsinin təxminən hüceyrənin üzvi maddəsindəki karbonun oksidləşməsinə uyğun olduğu bir üzvi birləşmənin meydana gəlməsini simvollaşdırır.

Fotosintetik bakteriyalarda həm qeyri -üzvi, həm də üzvi maddələr hidrogen sintezi reaksiyalarının donorları ola bilərlər. Fotolitoautotrof qrupuna aid olan bənövşəyi və yaşıl kükürd bakteriyalarının əksəriyyəti hidrogen donoru olaraq H2S istifadə edərək CO2 -ni azaldır:

CO2 + 2H2S → (CH2O) + H2O + 2S

Yaşıl bitkilərdə və yosunlarda bakteriya fotodedüksiyası ilə fotosintez arasındakı əsas fərq, fotosintezə fotoredüksiya deyilir. Hidrogen donoru su deyil, digər birləşmələr və fotoredaksiya oksigen sərbəstliyi ilə müşayiət olunmur.

Yalnız hidrogen donorları rolunu oynayan qeyri -üzvi azaldıcı maddələrdən fərqli olaraq, ekzogen üzvi azaldıcı maddələr eyni zamanda karbon mənbəyi olaraq da xidmət edə bilər (fotoorganoheterotrofiya).

Üzvi birləşmələri bu və ya digər dərəcədə istifadə etmək qabiliyyəti bütün fotosintetik bakteriyalara xasdır. Fotolitoheterotroflar üçün yalnız karbonla qidalanma mənbəyi, fotoorganautotroflar üçün isə yalnız hidrogen donorları kimi xidmət edirlər. Məsələn, Rhodopseudomonas cinsinin kükürdlü olmayan bənövşəyi bakteriyaları. karbondioksidi azaldaraq aseton istehsal edərkən hidrogen donoru olaraq izopropanol istifadə edərək fotosintez apara bilər:

ATP enerjisi

СО2 + 2СН3СНОНСН3 → (СН2О) + 2СН3СОСН3 + Н2О

6. Fermentasiya proseslərindən istifadə edərək kemotrofların enerji mübadiləsi

ATP meydana gəlməsinin üç yolundan substrat fosforilləşməsi ən sadədir. Bu tip enerji mübadiləsi müxtəlif fermentasiya növlərini həyata keçirən bir çox bakteriya və maya üçün xarakterikdir.

Fermentasiya anaerob şəraitdə baş verir və son substratın parçalanması zamanı son hidrogen qəbuledicisinin (həmçinin üzvi maddələrin) əmələ gəldiyi enerji əldə etmək üçün kompleks üzvi substratların bioloji oksidləşmə prosesi kimi təyin oluna bilər. Bu vəziyyətdə, bəzi üzvi maddələr hidrogen donoru kimi xidmət edir və oksidləşir, digərləri hidrogen qəbulediciləridir və nəticədə azalır. Hidrogenin donorlardan akseptorlara ötürülməsi redoks fermentlərindən istifadə etməklə həyata keçirilir.

Karbohidratlara əlavə olaraq, bir çox bakteriya müxtəlif birləşmələri fermentləşdirə bilir: üzvi turşular, amin turşuları, purinlər və s. onun quruluşu. Yalnız bu vəziyyətdə oksigenin iştirakı olmadan oksidləşmə və azalma reaksiyalarının birləşməsi səbəbindən substratın hüceyrədaxili və molekullararası yenidən qurulması mümkündür.

Fermentasiya prosesləri nəticəsində, karbonun oksidləşmə vəziyyətinin orijinal substratdan daha yüksək və ya aşağı ola biləcəyi mühitdə maddələr yığılır. Lakin, fermentasiya zamanı oksidləşmə və azalma proseslərinin ciddi tarazlığı, karbonun orta oksidləşmə vəziyyətinin substratla eyni qalmasına gətirib çıxarır.

Adları son məhsula görə verilən bir neçə fermentasiya növü var: spirtli (maya və bəzi bakteriya növləri tərəfindən həyata keçirilir), propion turşusu (propion bakteriyalar), metan (metan yaradan bakteriyalar), butirik turşu ( butirik turşu bakteriyaları) və s.

Fermentasiya prosesini həyata keçirən bir çox mikroorqanizm məcburi anaeroblardır, oksigen və hətta zəif oksidantların iştirakı ilə inkişaf edə bilmirlər. Digərləri - fakültativ anaeroblar - həm oksigen, həm də anoksik mühitlərdə böyüyə bilərlər. Fakültativ anaerobların bu fərqli xüsusiyyəti, ATP -nin əmələ gəlməsini dəyişdirə bilmələri və oksigenin oksid iştirakı ilə oksidləşdirici fosforlaşmadan substratda olmamasına keçmələri ilə izah olunur. Bioloji oksidləşmə proseslərinin xarakterik xüsusiyyəti onların çox mərhələli olmasıdır. kompleks üzvi substratlarda olan sərbəst enerjinin tədricən sərbəst buraxılmasını təmin edir.

Enerji mübadiləsinin çox mərhələli təbiəti hər hansı bir orqanizmin həyati fəaliyyəti üçün əsaslıdır. Hüceyrədəki kompleks maddələrin oksidləşməsi bir mərhələdə davam edərsə, eyni zamanda bir neçə yüz kilojoulun sərbəst buraxılması, çox miqdarda istiliyin sərbəst buraxılmasına, temperaturun kəskin artmasına və hüceyrə ölümünə səbəb olardı, çünki enerji istifadəsinin səmərəliliyi ADP-ATP sisteminin imkanları ilə məhdudlaşır.

Qlükozanın anaerob oksidləşməsinin ən sadə nümunəsi laktik turşunun fermentasiyasıdır. Süd turşusu bakteriyaları, spor əmələ gətirməyən fakultativ anaeroblar səbəb olur. Laktik turşu fermentasiyası zamanı PVC -nin çevrilməsi aşağıdakı kimi davam edir:

СН3СОСООН + OVER * Н2, - СН3СНОСООН + AŞIRI

Bir qrup propionik bakteriya, fakultativ anaeroblar, Propionibacterium cinsindən spor əmələ gətirməyən hərəkətsiz bakteriyalar qrupu üçün enerji mənbəyi rolunu oynayan propion turşusu fermentasiya mexanizmi daha mürəkkəbdir. Bu bakteriyalar CO2 -ni PVC molekuluna bağlayaraq son qəbuledicini sintez edir. Bu proses heterotrofik CO2 assimilyasiyası kimi tanınır. Nəticədə oksaloasetik turşu əmələ gəlir - NAD * H2 üçün hidrogen qəbuledicisi. Əlavə enzimatik reaksiyalar propion turşusunun əmələ gəlməsinə səbəb olur.

Butirik turşu fermentasiyası Clostridium cinsinə aid bakteriyalar tərəfindən həyata keçirilir. Beləliklə, fermentasiya prosesinin enerji məhsuldarlığı azdır, çünki üzvi maddələr tamamilə oksidləşmir və orijinal substratın enerjisinin bir hissəsi olduqca mürəkkəb fermentasiya məhsullarında saxlanılır. Əksər hallarda, qlükoza fermentasiya edildikdə, hüceyrə hər mol qlükozada iki ATP molekulu saxlayır.

Sümüklü maddənin sintezi və digər həyati funksiyalar üçün lazım olan enerjini əldə etmək üçün fermentasiya proseslərini həyata keçirən mikroorqanizmlər çoxlu miqdarda üzvi maddə emal etməli olurlar.

Çirkab suların təmizlənməsi qurğularında anaerob fermentasiya prosesləri konsentrat substratların - kanalizasiya çamurlarının təmizlənməsi üçün istifadə olunmasının səbəbləri budur.

Bir çox heterotrof orqanizm tənəffüs prosesində enerji alır - hidrogen donorları olan kompleks üzvi substratların bioloji oksidləşməsi. Oksidləşən maddədən hidrogen fermentlərin tənəffüs zəncirinə daxil olur. Sərbəst oksigen son hidrogen qəbuledicisi rolunu oynayırsa, tənəffüs aerobik adlanır. Yalnız oksigenin iştirakı ilə mövcud ola bilən mikroorqanizmlərə məcburi aeroblar deyilir.

Enerji mənbələri olaraq - hidrogen donorları - tənəffüs zamanı kimyoorganoheterotroflar oksidləşə bilən müxtəlif üzvi birləşmələrdən istifadə edə bilərlər: karbohidratlar, yağlar, zülallar, spirtlər, üzvi turşular və s.

С6Н12О6 + 6О → 6СО2 + 6Н2О + 2820 kJ

Karbohidratların PVC meydana gəlməsinə qədər çevrilməsinin ilkin mərhələsi, fermentasiya zamanı karbohidratların oksidləşməsinin enzimatik reaksiyaları ilə tamamilə eynidir.

Aerobik hüceyrələrdə PVA bir sıra ardıcıl reaksiyalar nəticəsində tamamilə oksidləşə bilər. Bu çevrilmələrin birləşməsi Krebs dövrü və ya di- və trikarboksilik turşular dövrü (TCA) adlanan bir dövr təşkil edir.

Dövr ərzində dehidrogenazlar tərəfindən götürülmüş hidrogen, aeroblarda, NAD -a əlavə olaraq, FAD, sitokrom sistemi və hidrogen - oksigenin son qəbuledicisi olan fermentlərin tənəffüs zəncirinə ötürülür. Bu zəncir boyunca hidrogen ötürülməsi ATP əmələ gəlməsi ilə müşayiət olunur.

Fosforlaşmanın birinci mərhələsi hidrogenin birincil dehidrogenazadan FAD -a ötürülməsi ilə bağlıdır. İkinci fosforlaşma bir elektron sitokrom b -dən sitokroma keçərkən, üçüncüsü isə bir elektron oksigenə köçürüldükdə meydana gəlir. Beləliklə, tənəffüs zəncirinə girən hər iki hidrogen atomu (elektron) üçün üç ATP molekulu sintez olunur. Fermentlərin tənəffüs zənciri boyunca bir proton və bir elektronun ötürülməsi ilə eyni vaxtda ATP meydana gəlməsinə oksidləşdirici fosforilasiya deyilir. Bəzi hallarda, elektron FAD və ya hətta sitokrom səviyyəsində tənəffüs zəncirinə daxil edilir. Bu vəziyyətdə sintez edilən ATP molekullarının sayı müvafiq olaraq azalır.

1 mol qlükozanın oksidləşmə prosesinin ümumi enerji nəticəsi 38 ATP molekuludur, bunlardan 24 -ü Krebs dövründə PVC -nin oksidləşməsi zamanı hidrogenin tənəffüs fermentləri zəncirinə ötürülməsi zamanı. Beləliklə, bu mərhələdə əsas enerji miqdarı yığılır. Krebs dövrünün universal olması diqqət çəkir. protozoa, bakteriya və yüksək heyvan və bitkilərin hüceyrələri üçün xarakterikdir.

Dövrün ara məhsulları qismən hüceyrə maddəsinin sintezi üçün istifadə olunur.

Qida maddələrinin oksidləşməsi həmişə sona çatmır. Bəzi aeroblar üzvi birləşmələri qismən oksidləşdirir, ara oksidləşmə məhsulları isə mühitdə toplanır.

Tənəffüs prosesində olan bəzi mikroorqanizmlər oksigeni son hidrogen qəbuledicisi olaraq istifadə etmirlər, lakin xlorun (xloratlar və perkloratlar), kükürdün (sulfatlar, tiosulfat sulfit), karbonun (CO2), xromun oksidləşdirilmiş birləşmələri (nitritlər, nitratlar). (xromatlar və dikromatlar). Bu tənəffüsə anaerob tənəffüs deyilir.

Azot və xlor birləşmələri səbəbiylə tənəffüs prosesini həyata keçirən mikroorqanizmlər fakultativ anaeroblardır. Aerobik tənəffüsdən anaerob tənəffüsə və əksinə, müəyyən bir son qəbuledici mühitdə olmasından asılı olaraq iki ferment sisteminə malikdirlər.

Nitratlar və molekulyar oksigen eyni vaxtda mühitdə olarsa, əvvəlcə daha çox miqdarda enerji əldə etməyə imkan verən bir qəbuledici istifadə ediləcək. Aerob tənəffüsə üç fosforlaşma, anaerobik - ikisi ilə müşayiət olunur. Ancaq mühitdə oksigen konsentrasiyası aşağı olarsa və nitratların konsentrasiyası daha yüksək olarsa, mikroorqanizmlər nitratlardan istifadə edirlər. Bu vəziyyətdə həlledici şərt, konsentrasiyasından asılı olan qəbuledici azalma reaksiyasının sərbəst enerjisidir. Nitratlar səbəbiylə anaerob tənəffüsə denitrifikasiya deyilir.

Kükürd, xrom, karbonun oksidləşmiş birləşmələri, məcburi anaeroblara aid olan müxtəlif növ mikroorqanizmlər üçün son qəbuledici rolunu oynayır.

Sulfatı azaldan mikroorqanizmlərdə, bir neçə fermenti ehtiva edən bir elektron nəqli zənciri tapılmışdır, lakin onların hərəkətlərinin ardıcıllığı aydın deyil.

Sulfatlar hidrogenin son qəbuledicisi olaraq istifadə edildikdə, mikroorqanizmlər onları sulfidlərə endirirlər:

(üzvi maddə - hidrogen donoru) + SO4 → Н2S + 4Н2О

Karbon dioksid istifadə edərək anaerob tənəffüs metan meydana gəlməsi ilə müşayiət olunur.

Azot, kükürd, dəmirin azalmış mineral birləşmələrinin oksidləşməsi kimyolitotrof mikroorqanizmlər üçün enerji mənbəyi kimi xidmət edir. Kimolitotrof mikroorqanizmlərin qruplara bölünməsi oksidləşə bilən birləşmə ilə əlaqədar olaraq hər qrupun spesifikliyinə əsaslanır. Nitrifikasiya edən bakteriyalar, dəmir bakteriyaları, kükürd birləşmələrini oksidləşdirən bakteriyalar var.

Nitrifikasiya edən bakteriyalar ammonium azotunu nitratlara oksidləşdirir. Bu proses nitrifikasiya adlanır və hər biri öz patogenlərindən məsul olan iki mərhələdən ibarətdir:

NH4 + 2O2 → NO2 + 2H2O + 557kJ / mol (1)

2NO2 + O2 → 2NO3 + 146 kJ / mol (2)

Elektronların tənəffüs zəncirinə keçməsi ilə ammonyakın nitritə oksidləşməsi bir qrup nitrosobakteriya üçün enerjili bir proses kimi xidmət edir. Ammonium azotunun oksidləşməsi aralıq məhsullar olaraq hidroksilamin (NH2OH) və hiponitritin (NHOH) əmələ gəldiyi çox mərhələli bir prosesdir. Hidroksilamin, tənəffüs zəncirində oksidləşən enerji substratıdır.

Dəmir bakteriyaları (kemolitoautotroflar) tək bir taksonomik vahidi təmsil etmir. Bu termin enerji əldə etmək üçün azalmış dəmir birləşmələrini oksidləşdirən mikroorqanizmləri birləşdirir:

4FеСО3 + O2 + 6Н2O → 4Fе (ОН) 3 + 4СО2 + 167 kJ / mol (6.9)

Xinonlar və sitokromlar elektronların dəmirdən oksigenə daşınmasında iştirak edirlər. Elektronların ötürülməsi fosforlaşma ilə əlaqədardır.

Bu bakteriyaların enerji səmərəliliyi o qədər aşağıdır ki, 1 q hüceyrə maddəsini sintez etmək üçün təxminən 500 q karbon qazını oksidləşdirməlidirlər.

Kükürd birləşmələrini oksidləşdirən və CO2 -nin avtotrof assimilyasiyasına qadir olan bakteriyalar tion bakteriyalar qrupuna aiddir. Tionik bakteriyaların konstruktiv metabolizması üçün enerji sulfidlərin, molekulyar kükürdün, tiosulfatların və sulfitlərin sulfatlara oksidləşməsi nəticəsində əldə edilir:

S2- + 2O2 → SO4 + 794 kJ / mol (6.10)

S0 + H2O + 1.5O2 → H2SO4 + 585 kJ / mol (6.11)

S2O3 + H2O + 2O2 → 2SO4 + 2H + 936 kJ / mol (6.12)

SO3 + 0.5O2 → SO4 +251 kJ / mol (6.13)

Tionik bakteriyaların tənəffüs zəncirində flavoproteinlər, ubiquinonlar, sitokromlar var.

Bütün kimyolitoautotroflarda konstruktiv məqsədlər üçün CO2 assimilyasiya mexanizmi, hidrogen donoru olaraq sudan istifadə edən fotosintetik avtotroflara bənzəyir. Əsas fərq, kimyosintez zamanı oksigen sərbəst buraxılmamasıdır.

Beləliklə, hüceyrədə eyni zamanda konstruktiv və enerjili proseslər baş verir. Əksər prokaryotlarda yaxından əlaqəlidirlər. Həm enerjili, həm də konstruktiv olan prokaryotların maddələr mübadiləsi son dərəcə müxtəlifdir ki, bu da canlı orqanizmlərin ən geniş orqanik və qeyri -üzvi birləşmələri enerji mənbəyi və bədən maddələri yaratmaq üçün ilkin substratlardan istifadə etməsinin nəticəsidir.

Ümumiyyətlə, enerji mübadiləsi hüceyrədə baş verən biosintetik və digər enerjiyə bağlı proseslərlə əlaqələndirilir, bunun üçün enerji, azaldıcı maddə və zəruri aralıq metabolitlər verir. İki növ hüceyrə metabolizmasının birləşməsi, xüsusi şərtlərdən asılı olaraq nisbi ölçülərində bəzi dəyişiklikləri istisna etmir.

Həcmi (miqyası) baxımından prokaryotların enerji prosesləri biosintetik prosesləri əhəmiyyətli dərəcədə üstələyir və gedişi ətraf mühitdə əhəmiyyətli dəyişikliklərə səbəb olur. Prokaryotların imkanları, onların enerjili yaşamaq yolları bu baxımdan müxtəlif və qeyri -adi olur. Bütün bunlar birlikdə tədqiqatçıların diqqətini ilk növbədə prokaryotların enerji mübadiləsini öyrənməyə yönəltdi.

1. Bakulov I. A. "Prokaryotların enerji mübadiləsi" / Baytarlıq /, 2006 No 1, s.38.

2. Bailey, J. E, Ollis, David F. Biokimya Mühəndisliyinin Əsasları. M. 1989.

3. Vorobiev A.A. və s. Mikrobiologiya. M.: Tibb. 1994.

4. Gusev M.V., Mineeva L.A. Mikrobiologiya: Dərslik. M.: Moskva Dövlət Universitetinin nəşriyyatı, 1992.

5. Emelianenko P.A. və s. Baytarlıq mikrobiologiyası. M.: Kolos. 1982.

6. Koleshko OI Mikrobiologiya. M.: Ali məktəb. 1982.

7. Mişustin E.N., Emtsev V.T. Mikrobiologiya. M .: Kolos. 1978.

8. Radchuk N.A. Baytar Mikrobiologiya və İmmunologiya. M.: Agropromizdat. 1991

9. N. A. Sudakov "Metabolizm və enerji" / Baytar / 2003 No 5 s26.

10. VN Syurin "Bakteriyaların konstruktiv metabolizması" / Təcrübəçi / 2005 №4 səhifə 12.

11. Schlegel G. Ümumi mikrobiologiya. Moskva: Mir.1987.