Pro pochopení složitých metabolických procesů mikroorganismů je nutné vzít v úvahu chemické složení mikrobiální buňky a arzenál enzymů, které má.
Chemické složení mikrobiálních buněk.
Chemické složení mikrobiálních buněk je stejné jako u vyšších rostlin. Obsahují 75-85% vody a 15-25% sušiny z celkové hmoty buňky.
Voda je nezbytnou součástí buňky - probíhají v ní chemické procesy, rozpouštějí se minerální látky a odbourávají se složité organické látky - bílkoviny, sacharidy, tuky. Pro množení a růst buněk jsou nejdůležitější bílkoviny a nukleové kyseliny. Sacharidy se nacházejí ve významném množství v buňkách kvasinek a hub. Jedná se o polysacharidy – glykogen, dextrin, glukóza. V bakteriálních buňkách je málo sacharidů.
Tuky a tukům podobné látky (lipidy) se nacházejí především v povrchové vrstvě cytoplazmy. Lipidy tvoří v průměru 3–7 % sušiny buňky (u tuberkulózního bacilu – 20–40 %, houby Endomyces – 50–60 %).
Minerální látky jsou v buňkách mikroorganismů obsaženy v malém množství (pouze 3-10 %), ale jejich role je velká – ovlivňují rychlost a směr chemických reakcí. Nejdůležitější z nich jsou draslík, hořčík, vápník, železo atd. Obsah bílkovin, tuků, sacharidů a minerálních látek v buňkách závisí na druhu mikroorganismu a podmínkách jeho existence.
Enzymy mikrobiálních buněk.
Enzymy jsou složité organické látky, které katalyzují chemické reakce. Buňky je produkují (produkují) pro realizaci fyziologických procesů. Buňka může obsahovat mnoho enzymů (u houby Aspergillus např. asi 50), díky nimž mohou současně probíhat různé chemické reakce. Nejběžnějšími enzymy produkovanými mikroorganismy jsou karbohydrázy a proteázy.
Karbohydrázy – rozkládají škrob, vlákninu a další polysacharidy za účasti vody. Patří sem amylázy (štěpí škrob na jednoduché sacharidy), maltáza (štěpí sacharid maltózu), lipáza (hydrolyzuje tuky a oleje za vzniku mastných kyselin). Tyto enzymy obsahuje většina mikroorganismů.
Proteázy katalyzují degradaci proteinů a polypeptidů. Tyto enzymy produkují hnilobné bakterie, plísně, aktinomycety.
Každý enzym má specifický účinek, to znamená, že může štěpit pouze určité sloučeniny. Kromě toho existují hlavní body pro působení každého enzymu s ohledem na teplotu, pH a další podmínky.
Metabolismus.
Každá živá buňka potřebuje neustálý tok energie – tuto energii přijímá v procesu metabolismu. Metabolismus (metabolismus) označuje souhrn všech chemických reakcí probíhajících v buňce během jejího života.
Metabolismus probíhá dvěma hlavními směry.
Jedním z nich je výměna budov. Pro živou buňku je nezbytný pro biosyntetickou aktivitu, tedy pro stavbu buňky, výměnu opotřebovaných částí, růst a rozmnožování. Buňka dostává potřebný stavební materiál ve formě potravy přicházející zvenčí. Živiny vstupují do mikrobiální buňky dvěma způsoby. První je osmóza (difúze) živin z vnějšího prostředí, kde je jejich koncentrace vyšší než v buňce. Hnací silou je v tomto případě rozdíl osmotických tlaků mezi buňkou a vnějším prostředím. Druhým způsobem je aktivní přenos živin do buňky pomocí speciálních enzymů. V obou případech živiny pronikají buněčnou membránou do cytoplazmy buňky. Proces výživy je nejdůležitější fyziologickou funkcí mikrobiální buňky. Podstatou procesu výživy je, že působením buněčných enzymů se vysokomolekulární organické sloučeniny štěpí na nízkomolekulární: cukry, aminokyseliny, organické kyseliny a z nich se syntetizují látky samotné buňky mikroorganismu: cytoplazma, buňka stěna, nukleové kyseliny atd.
Kromě živin pro budování biosyntetické aktivity potřebuje buňka energii. Druhou stránkou metabolismu mikroorganismů je tedy energetický metabolismus, tedy zásobování buňky energií. Mikroorganismy získávají energii oxidací organických látek (sacharidů, tuků a dalších energetických materiálů) v procesu dýchání - velmi důležitá fyziologická funkce. U různých organismů probíhá proces dýchání různými způsoby v závislosti na jejich vztahu ke kyslíku. Aeroby tedy využívají plynný kyslík a energii získávají oxidací organické hmoty (dýcháním). To je možné díky přítomnosti určitých enzymů v buňkách aerobů - cytochromů. U anaerobů tyto enzymy chybí a proces získávání energie probíhá bez účasti kyslíku. Ve vztahu ke kyslíku se anaeroby dělí do tří skupin. Přísné anaeroby (například bakterie kyseliny máselné) obecně nemohou žít v přítomnosti kyslíku. Energii přijímají konjugovanou oxidací – redukcí substrátu (například fermentační procesy). Fakultativně anaeroby (nikoliv striktní) v přítomnosti kyslíku jej využívají k oxidačním procesům (k dýchání), v jeho nepřítomnosti přijímají energii bez účasti kyslíku (kvasinky).
Oxidační procesy anaerobů spočívají v odstraňování vodíku z oxidované sloučeniny (dehydrogenace). Vodík se váže na další látky (akceptory vodíku). Tento proces dýchání bez kyslíku se nazývá kvašení. Energetickým materiálem pro fermentaci jsou látky s velkou zásobou energie.
Živiny jsou tedy buňkou spotřebovávány dvěma směry: pro syntézu tělesných látek a pro zásobování těla energií. Procesy výživy a dýchání spolu úzce souvisejí a buňka je provádí současně. Zabezpečují všechny životně důležité funkce buňky. Metabolické produkty vzniklé při tomto procesu se uvolňují z buňky do vnějšího prostředí. Metabolismus je znázorněn na diagramu 1 níže.
Schéma 1. Metabolismus v mikroorganismech.
Podle druhu výživy se mikrobi dělí na dvě skupiny: autotrofní a heterotrofní.
Autotrofy- mikroorganismy, které syntetizují látky svého těla z anorganických prvků. Cesty pro tuto syntézu mohou být různé. Některé mikroorganismy, například fialové sirné bakterie, jako zelené rostliny, využívají fotosyntézu, ale jiné látky v nich hrají roli chlorofylu. Další energie pro tyto syntetické procesy se získává prostřednictvím redoxních reakcí. Anorganické látky v tomto případě slouží jako donory elektronů a oxid uhličitý je zdrojem uhlíku.
Heterotrofy- jedná se o mikroorganismy, které potřebují hotové organické sloučeniny, využívající sacharidy, alkoholy a organické kyseliny jako zdroje uhlíku a bílkoviny a produkty jejich rozkladu jako zdroje dusíku. Naprostá většina bakterií, kvasinek a plísní jsou heterotrofní.
Metabolismus(metabolismus) bakterií je agregát dva vzájemně propojené protichůdné procesy katabolismu a anabolismu.
Katabolismus(disimilace) - rozpad látek v procesu enzymatických reakcí a akumulaci energie uvolněné během toho v molekulách ATP.
Anabolismus(asimilace) - syntéza látek se spotřebou energie.
Vlastnosti metabolismu u bakterií jsou takové:
Jeho intenzita je dostatečná vysoká úroveň, což je pravděpodobně způsobeno mnohem větším poměrem povrchu k jednotkové hmotnosti než u mnohobuněčných organismů;
Procesy disimilace převažují nad procesy asimilace;
substrátové spektrum látky spotřebovávané bakteriemi jsou velmi široké - od oxidu uhličitého, dusíku, dusitanů, dusičnanů až po organické sloučeniny včetně antropogenních látek - polutantů životního prostředí (tím jsou zajištěny jeho samočistící procesy);
Bakterie mají velmi širokou škálu různých enzymů- přispívá také k vysoké intenzitě metabolických procesů a šíři substrátového spektra.
Bakteriální enzymypodle lokalizace se dělí na 2 skupiny:
exozymy- bakteriální enzymy uvolňované do vnějšího prostředí a působící na substrát mimo buňku (například proteázy, polysacharidy, oligosacharidy);
endozymy- bakteriální enzymy působící na substráty uvnitř buňky (například enzymy štěpící aminokyseliny, monosacharidy, syntetázy).
Syntéza enzymů geneticky podmíněné, ale nařízení jejich syntéza je prostřednictvím přímé a zpětné vazby, to znamená, že u některých je potlačena a u jiných je indukována substrátem. Enzymy, jejichž syntéza závisí na dostupnosti vhodného substrátu v prostředí (například beta-galaktosidáza, beta-laktamáza) jsou tzv indukovatelný .
Další skupina enzymů jejichž syntéza nezávisí na přítomnosti substrátu v prostředí tzv konstitutivní (například enzymy glykolýzy). K jejich syntéze dochází vždy a vždy jsou v určitých koncentracích obsaženy v mikrobiálních buňkách.
Studujte metabolismus bakterií pomocí fyzikálně-chemické a biochemické metody výzkum v procesu kultivace bakterií za určitých podmínek na speciálních živných půdách obsahujících jednu nebo druhou sloučeninu jako substrát pro transformaci. Tento přístup umožňuje posoudit metabolismus podrobnějším studiem procesů různých typů metabolismu (bílkoviny, sacharidy) v mikroorganismech.
Otázka 5. Vlastnosti metabolismu bílkovin a sacharidů u bakterií
Metabolismus bílkovin
Metabolismus bílkovin u bakterií - to na jedné straně, - proces syntézy vlastních aminokyselin a bílkovin asimilací nezbytných složek z vnějšího prostředí a na druhé straně, - extracelulární rozpad proteinů pod vlivem různých enzymů. Pokud dojde k rozpadu bílkovin za anaerobních podmínek, pak se tento proces nazývá hniloba a jestli to půjde v aerobních podmínkách - doutnající.
V přítomnosti proteáz v bakteriích se jimi štěpí bílkoviny na meziprodukty rozpadu - peptony a v přítomnosti peptidáz v bakteriích se jimi štěpí peptony na aminokyseliny a produkty jejich rozpadu (amoniak, sirovodík, indol). Proteolytický(schopnost štěpit bílkoviny) a peptolytický(schopnost rozkládat peptony) vlastnosti nejsou vyjádřeny u všech bakterií, proto jejich studium ve spojení s dalšími enzymatickými vlastnostmi pomáhá identifikovat bakterie.
Metabolismus sacharidů
Metabolismus sacharidů u bakterií je také dvojí - je proces syntézy a štěpení sacharidů... Rozklad sacharidů bakteriemi (sacharolytické vlastnosti) za aerobních podmínek s tvorbou oxidu uhličitého a vody je tzv hořící , a rozdělit jimi sacharidy za anaerobních podmínek - kvašení.
V závislosti na povaze konečných produktů rozkladu sacharidů v anaerobních podmínkách se fermentace rozlišuje:
Alkohol,
Kyselina mléčná,
kyselina propionová,
Kyselina mravenčí,
kyselina máselná,
Octová kyselina.
Molekulární kyslík se neúčastní fermentačních procesů. Většina kvasných bakterií je obligátní anaeroby... Některé z nich jsou však - fakultativní anaeroby, jsou schopny provádět fermentační proces v přítomnosti kyslíku, ale bez jeho účasti. Navíc tento kyslík inhibuje proces fermentace. A je nahrazen spalováním (dýcháním - konečným akceptorem vodíku - kyslíku). Tento efekt byl pojmenován Pasteurův efekt a je jedním z klasické příklady změny metabolismu u bakterií v závislosti na podmínkách prostředí.
Metabolismus (z řeckého metabole - změna, přeměna) je chápán jako soubor biochemických reakcí a přeměn látek probíhajících v mikrobiální buňce, směřujících k získání energie a jejímu dalšímu využití pro syntézu organických látek.
Termín „metabolismus“ v sobě spojuje dva vzájemně související, ale opačné procesy – anabolismus a katabolismus. Jsou vlastní všem živým věcem a jsou hlavními rysy živých věcí.
Anabolismus(výživa; asimilace; konstruktivní neboli stavební metabolismus; metabolismus) se redukuje na asimilaci, tj. na využití živin mikroorganismy z vnějšího prostředí k biosyntéze složek (látek) vlastního těla. Toho se dosahuje častěji snížením endotermických reakcí, k jejichž proudění je zapotřebí energie.
Katabolismus(respirace, disimilace, biologická oxidace) je charakterizována štěpením (oxidací) složitých organických látek na jednodušší produkty s uvolněním energie v nich obsažené, kterou využívají mikroorganismy k syntéze látek v dané buňce. Tato výměna se také nazývá výměna energie.
Ve většině případů se při asimilaci i disimilaci používá stejná látka. Výjimkou jsou sacharidy, které podléhají rozkladu a neúčastní se konstruktivního metabolismu.
Metabolismus v mikroorganismech je charakterizován intenzivní spotřebou živin. Takže za příznivých podmínek během dne jedna bakteriální buňka asimiluje látky 30-40krát více, než je její hmotnost.
Na metabolismu se podílejí různé chemikálie. V závislosti na tom se rozlišuje metabolismus bílkovin, sacharidů, lipidů a voda-sůl.
Metabolismus bílkovin. Rozpad proteinu nastává zpočátku až k peptonóze působením enzymů exoproteázy. Následně se peptony vlivem endoproteáz štěpí na aminokyseliny, které vstupují do buňky. Zde mohou aminokyseliny podstoupit deaminaci a dekarboxylaci.
V důsledku deaminace vzniká amoniak, ketokyseliny nebo hydroxykyseliny, alkohol a další látky.
K dekarboxylaci aminokyselin dochází při vývoji hnilobných bakterií za vzniku toxických produktů „kadaverických jedů“. Při dekarboxylaci histidinu vzniká histamin, ornitin - putrescin, lysin - kadaverin, tyrosin - tyramin. Některé mikroby produkují enzym tryptofanázu, pod jehož vlivem se aminokyselina tryptofan rozkládá na indol. Přítomnost tvorby indolu se využívá při identifikaci mikroorganismů.
Spolu s reakcemi štěpení bílkovin probíhají i procesy jejich syntézy. Bakterie využívají aminokyseliny k tvorbě bílkovin. Bakteriální buňky uspokojují svou potřebu aminokyselin dvěma způsoby: některé mikroorganismy získávají aminokyseliny štěpením bílkovin, zatímco jiné je syntetizují z jednoduchých dusíkatých sloučenin. Důležitou vlastností mikrobů je schopnost syntetizovat esenciální aminokyseliny (methionin, tryptofan, lysin). Syntéza bílkovin probíhá v ribozomech buňky.
Metabolismus bílkovin úzce souvisí s metabolismem sacharidů. Pro konstrukci proteinových sloučenin se používá kyselina pyrohroznová a dikarboxylové kyseliny jsou aktivními prostředníky v biosyntéze aminokyselin.
Metabolismus sacharidů. Sacharidy jsou štěpeny enzymy za vzniku glukózy a maltózy. Pod vlivem enzymů maltáza, sacharáza, laktáza podléhají disacharidy, které vstupují do bakteriální buňky, hydrolýze a štěpení na monosacharidy, které jsou následně fermentovány s přerušením řetězce molekul sacharidů a uvolněním značného množství energie.
Rozklad sacharidů mikroby je doprovázen tvorbou organických kyselin, které se mohou rozkládat na konečné produkty – CCb a H2O.
Syntéza sacharidů v mikroorganismech probíhá foto- a chemosynteticky. Při fotosyntéze zelené a fialové bakterie obsahující pigmenty chlorofylového typu syntetizují glukózu z oxidu uhličitého ve vzduchu. V tomto případě tok netepelných syntézních reakcí vyžaduje energii světla.
Proces fotosyntézy u bakterií (prokaryota) je odlišný od fotosyntézy u zelených rostlin (eukaryot). V rostlinách při fotolýze voda slouží jako donor vodíku, v důsledku čehož se uvolňuje molekulární kyslík.
U prokaryot, s výjimkou modrozelených řas, jsou donory vodíku H2S, H2 a další minerální a organické sloučeniny, proto se v důsledku fotosyntetické reakce kyslík netvoří. Hlavním pigmentem fotosyntézy u bakterií je bakteriochlorofyl, u zelených rostlin - chlorofyl, který se nachází v chloroplastech, z nichž každý je ekvivalentní prokaryotické buňce. Bakteriím chybí chloroplast.
Chemosyntéza je prováděna mikroorganismy, které syntetizují sacharidy z glukózy, která se předběžně tvoří v důsledku sacharolytických reakcí, tj. štěpení komplexních cukrů. Pro chemosyntézu se využívá chemická energie, uvolněná při odbourávání kyseliny adenosintrifosforečné (ATP), tedy energie chemických reakcí.
Metabolismus lipidů zahrnuje procesy hydrolýzy lipidů, vstřebávání mastných kyselin a monoglyceridů, biosyntézu specifických lipidů, jejich rozklad a uvolňování konečných produktů rozpadu.
Většina druhů bakterií metabolizuje lipidy ve formě glycerinu, který slouží jako zdroj energie. Mikroorganismy jej využívají také k syntéze lipidů, které jsou ve formě inkluzí rezervními živinami (živným materiálem).
Hlavní procesy metabolismu lipidů se provádějí pomocí lipázy a dalších lipolytických enzymů, které jsou pevně spojeny s buněčnou cytoplazmou.
Metabolismus voda-sůl zahrnuje příjem a výdej vody a minerálních solí a také přeměny, které s nimi probíhají.
Pouze malý počet prvků D.I. Mendělejeva vyžadují mikroorganismy v poměrně vysokých koncentracích – jde o deset hlavních biologických prvků (makroprvků): C, O, H, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe. Hlavními složkami organických sloučenin jsou první čtyři prvky – organogeny.
Síra je nezbytná pro syntézu aminokyselin cysteinu a methioninu a některých enzymů. Fosfor je součástí nukleových kyselin, fosfolipidů, teichoových kyselin a mnoha nukleotidů. Další čtyři prvky jsou kovové ionty používané jako kofaktory enzymů a také složky kovových komplexů.
Kromě vyjmenovaných hlavních prvků vyžadují mikroorganismy ještě deset mikroprvků: Zn, Mn, Na, CI, Mo, Se, Co, Cu, W, Ni, které se podílejí na syntéze enzymů a aktivují je.
Mikroorganismy syntetizují proteiny, nukleoproteiny, glucidolipid-proteinové komplexy, nukleové kyseliny, enzymy, vitamíny atd. z různých prvků a jejich sloučenin.
anotace
Úvod
1. Obecné pojmy metabolismu a energie
2. Konstruktivní metabolismus
3. Potřeba prokaryot v živinách
3.1 Zdroje uhlíku
3.3 Požadavky na zdroje síry a fosforu
3.4 Nezbytnost kovových iontů
3.5 Potřeba růstových faktorů
4. Typy metabolismu mikroorganismů
5. Energetický metabolismus fototrofů
6. Energetický metabolismus chemotrofů pomocí fermentačních procesů
7. Energetický metabolismus chemoorganotrofů pomocí procesu dýchání
8. Energetický metabolismus chemolitoautotrofů
Závěr
Tato práce obsahuje základní informace o konstruktivním a energetickém metabolismu bakterií. Práce je provedena na 37 listech. Obsahuje 5 obrázků a 1 tabulku.
Soubor procesů přeměny hmoty v živém organismu, doprovázený její neustálou obnovou, se nazývá metabolismus nebo metabolismus.
Nejdůležitější vlastnosti živých organismů jsou schopnost reprodukce a jejich blízký vztah k životnímu prostředí. Jakýkoli organismus může existovat pouze za podmínky neustálého přílivu živin z vnějšího prostředí a uvolňování odpadních látek do něj.
Živiny absorbované buňkou se v důsledku složitých biochemických reakcí přeměňují na specifické buněčné složky. Soubor biochemických procesů vstřebávání, asimilace živin a vytváření strukturních prvků buňky na jejich úkor se nazývá konstruktivní metabolismus nebo anabolismus. Konstruktivní procesy jdou s absorpcí energie. Energii potřebnou pro procesy biosyntézy dalších buněčných funkcí, jako je pohyb, osmoregulace atd., získává buňka tokem oxidačních reakcí, jejichž souhrnem je energetický metabolismus neboli katabolismus (obr. 1).
Všechny živé organismy mohou využívat pouze chemicky vázanou energii. Každá látka má určité množství potenciální energie. Hlavními materiálovými nosiči jsou chemické vazby, jejichž porušení nebo přeměna vede k uvolnění energie.
Energetická hladina chemických vazeb není stejná. Pro někoho má hodnotu řádově 8-10 kJ. Taková spojení se nazývají normální. V ostatních vazbách je obsažena mnohem vyšší energie – 25-40 kJ. Jde o tzv. makroergická spojení. Téměř všechny známé sloučeniny s takovými vazbami zahrnují atomy fosforu a síry, které se podílejí na tvorbě těchto vazeb.
Nejdůležitější roli v životě buňky hraje kyselina adenosintrifosforečná (ATP). Jeho molekula zahrnuje adenin, ribózu a tři zbytky kyseliny fosforečné: (Příloha obr. 2)
ATP je ústředním prvkem energetického metabolismu buňky. Makroergické vazby v molekule ATP jsou velmi křehké. Hydrolýza těchto vazeb vede k uvolnění značného množství volné energie:
ATP + H20 → ADP + H3P04- 30,56 kJ
Hydrolýza probíhá za účasti specifických enzymů, které poskytují energii biochemickým procesům, které probíhají při absorpci energie. ATP v tomto případě hraje roli dodavatele energie. Molekula ATP má malou velikost a difunduje do různých částí buňky. Zásoba ATP v buňkách se průběžně obnovuje díky reakcím přidání zbytku kyseliny fosforečné k molekule kyseliny adenosindifosforečné (ADP):
ADP + H3P04 → ATP + H20
Syntéza ATP, stejně jako hydrolýza, probíhá za účasti enzymů, ale je doprovázena absorpcí energie, jejíž způsoby získávání v mikroorganismech, i když jsou různé, lze redukovat na dva typy:
1) využití světelné energie;
2) využití energie chemických reakcí.
V tomto případě se oba druhy energie přeměňují na energii chemických vazeb ATP. ATP tedy v buňce působí jako transformátor.
Anabolismus a katabolismus jsou neoddělitelně spojeny a tvoří jeden celek, protože produkty energetického metabolismu (ATP a některé nízkomolekulární sloučeniny) se přímo využívají v konstruktivním buněčném metabolismu (obr. 6.1).
V buňkách mikroorganismů závisí vztah mezi energií a konstruktivními procesy na řadě specifických podmínek, zejména na povaze živin. Nicméně z hlediska objemu jsou katabolické reakce obvykle lepší než biosyntetické procesy. Vzájemný vztah a konjugace těchto dvou typů metabolismu se projevuje především v tom, že celkový objem konstruktivních procesů zcela závisí na množství dostupné energie přijaté v průběhu energetického metabolismu.
Konstruktivní metabolismus je zaměřen na syntézu čtyř hlavních typů biopolymerů: proteinů, nukleových kyselin, polysacharidů a lipidů.
Níže je zobecněný schematický diagram biosyntézy komplexních organických sloučenin, kde jsou zdůrazněny následující hlavní fáze: tvorba organických prekurzorů z nejjednodušších anorganických látek (I), ze kterých se na další syntetizují „stavební bloky“ (II). etapa. Následně stavební kameny, navazující se na sebe kovalentními vazbami, tvoří biopolymery (III): Aplikace (obr. č. 3)
Prezentované schéma biosyntetických procesů neodráží celou složitost přeměny nízkomolekulárních prekurzorů na stavební bloky s velkou molekulovou hmotností. Ve skutečnosti syntéza probíhá jako série po sobě jdoucích reakcí s tvorbou různých meziproduktů metabolismu. Kromě toho jsou úrovně rozvoje biosyntetických schopností mikroorganismů velmi rozdílné. U některých mikrobů zahrnuje konstruktivní metabolismus všechna stádia znázorněná na diagramu, u jiných je omezen na druhou a třetí nebo pouze třetí fázi. Proto se mikroorganismy navzájem výrazně liší ve svých nutričních potřebách. Elementární složení potravy je však pro všechny živé organismy stejné a musí zahrnovat všechny složky tvořící buněčnou látku: uhlík, dusík, vodík, kyslík atd.
V závislosti na zdrojích uhlíku používaných při konstruktivní výměně se mikroorganismy dělí do dvou skupin: autotrofní a heterotrofní.
Autotrofy (z řeckého "autos" - sám, "trof" - potrava) využívají jako jediný zdroj uhlíku oxid uhličitý a z této jednoduché anorganické prekurzorové sloučeniny syntetizují všechny potřebné biopolymery. Autotrofy mají nejvyšší biosyntetickou schopnost.
Heterotrofy (z řeckého „heteros“ - jiné) potřebují zdroje organického uhlíku. Jejich nutriční potřeby jsou velmi rozmanité. Některé z nich se živí odpadními produkty jiných organismů nebo využívají odumřelé rostlinné a živočišné tkáně. Takové mikroorganismy se nazývají saprofyty (z řeckého "sapros" - shnilý a "fyton" - rostlina). Množství organických sloučenin, které využívají jako zdroje uhlíku, je extrémně velké - jsou to sacharidy, alkoholy, organické kyseliny, aminokyseliny atd. Téměř jakoukoli přírodní sloučeninu může ten či onen typ mikroorganismu využít jako zdroj výživy nebo energie.
Pro syntézu buněčných proteinů potřebují mikroorganismy dusík. Ve vztahu ke zdrojům dusíkaté výživy mezi mikroorganismy lze rozlišit autoaminotrofy a heteroaminotrofy. Ti první dokážou využít anorganický dusík (amonný, dusičnanový, molekulární) nebo nejjednodušší formy organického (močovina) a z těchto sloučenin vybudovat ve svém těle nejrůznější bílkoviny. V tomto případě se všechny formy dusíku nejprve převedou na amonnou formu. Tato nejvíce redukovaná forma dusíku se snadno přemění na aminoskupinu. Heteroaminotrofy potřebují organické formy dusíku – bílkoviny a aminokyseliny. Některé z nich vyžadují kompletní sadu aminokyselin, jiné vytvářejí potřebné proteinové sloučeniny z jedné nebo dvou aminokyselin jejich přeměnou.
Mnoho mikroorganismů heterotrofních vzhledem k uhlíku jsou autoaminotrofy. Patří mezi ně bakterie podílející se na čištění odpadních vod.
Potřebu kyslíku a vodíku pro konstruktivní metabolismus uspokojují mikroorganismy na úkor vody a organických živin. Zdrojem prvků popela (P, S, K, Mg, Fe) jsou odpovídající minerální soli. Potřeba těchto prvků je malá, ale přítomnost v prostředí je povinná. Pro normální fungování mikrobů jsou navíc nezbytné mikroprvky - Zn, Co, Cu, Ni atd. Část z nich je součástí přirozené výživy mikrobů, část je jimi asimilována z minerálních solí.
Způsoby získávání potravy, tedy způsoby výživy mikroorganismů, jsou velmi rozmanité. Existují tři hlavní způsoby krmení: holofytické, saprozoické a holozoické.
Holofytní výživa (z řeckého "holo" - jako celek "fit" - rostlina) se vyskytuje podle typu fotosyntézy rostlin. Taková výživa je vlastní pouze autotrofům. Z mikroorganismů je tato metoda charakteristická pro řasy, barevné formy bičíků a některé bakterie.
Život lidského těla je velmi složitý a jedinečný fenomén, má však takové mechanismy, které jeho existenci podporují a zároveň je lze rozebrat až na ty nejjednodušší komponenty, které jsou dostupné každému. Zde je nejprve třeba říci o metabolismu bakterií, který je složitý pouze podmíněně, ve skutečnosti je takový proces, jako je metabolismus bakterií, docela jednoduchý. Podrobně se seznámit s metabolickým procesem mikroorganismů pomáhá nauka o mikrobiologii. Studované procesy pomáhají vytvářet nové formy léčby široké škály onemocnění.
Pokud mluvíme o obecném obrazu metabolického bakteriálního procesu, pak mluvíme o určitém reakčním cyklu a u některých reakcí je úkolem poskytnout lidskému tělu energii, a pokud jde o jiné, jsou to způsoby, jak doplnit tělo. s hmotou, to znamená, že jsou ve skutečnosti jakýmsi stavebním materiálem ... Pokud mluvíme o metabolismu bakteriálních buněk, pak je nemožné najít rozdíly od biologických principů obecného typu. Právě bakterie jsou základem provizorního mechanismu životního procesu živých buněk.
Existují 2 typy takového procesu, které závisí na metabolických produktech:
Většina procesů metabolického typu probíhá v buňce prokaryotického typu a tento proces je jednorázového charakteru, vše má podobu cyklu uzavřeného typu. Když probíhá metabolický proces, začnou se tvořit produkty, které jsou doprovázeny strukturami buněčného typu, pak začíná biosyntetická reakce, na které se podílejí určité enzymy, provádějí proces syntézy energetické povahy. Tyto typy metabolismu mikroorganismů nejsou jediné, existují i jiné.
Metabolismus mikroorganismů se týká substrátu, zde mluvíme o několika fázích:
Všechny vlastnosti tohoto procesu jsou způsobeny skutečností, že existují dva typy enzymů (hovoříme o molekulách proteinového typu, které mohou urychlit reakce v buněčné struktuře:
Je třeba poznamenat, že existuje řada enzymů, které jsou způsoby, jak je může buněčná struktura průběžně produkovat (konstitutivní povaha), a existují takové, které produkují formou reakce, když se objeví určitý substrát.
Takový proces u bakterií se provádí určitými metodami biologického typu:
Pokud mluvíme o tom, jak bakterie dýchají chemotrofickým způsobem, pak mohou existovat 3 způsoby:
Je třeba poznamenat, že růst je proces, kdy jedinec zvětšuje svou velikost, a pokud jde o samotný proces reprodukce, tak se populace začíná zvětšovat.
Je pozoruhodné, že bakterie se mohou množit tak, že se jednoduše provádí binární dělení, ale tato metoda není zdaleka jediná, dochází také k pučení. Pokud mají bakterie grampozitivní formu, pak dochází k vytvoření septa ze stěny buněčného typu a membrány cytoplazmatického typu, která může růst dovnitř. Pokud jsou bakterie gramnegativní, pak se začne tvořit konstrikce, po které se buňka rozdělí na pár jedinců.
Pozoruhodná je rychlost procesu reprodukce, která může být různá. Pokud mluvíme o drtivé většině bakterií, pak se dělí každou půlhodinu. A existují tuberkulózní mykobakteria, jejichž proces dělení je pomalejší, stačí říci, že jedno dělení může trvat minimálně 18 hodin. Spirochety se také nedělí rychle, asi 10 hodin, takže je vidět, jak se liší metabolismus mikroorganismů.
Pokud vyséváte bakterie do tekutého živného média, odebíráte určitý objem a pak každou hodinu odebíráte vzorek, pak má růst bakterií tvar zakřivené čáry.
Tyto látky rostou v několika fázích:
Na závěr je třeba poznamenat, že metabolismus všech bakterií a mikrobů může mít určité rozdíly, může zde být celá řada faktorů. Velký význam mají individuální vlastnosti lidského těla. A pokud jde o takový proces, jako je regulace metabolismu, začali to studovat i u prokaryot, a to konkrétně u prokaryot (to jsou operony střevní tyčinky).
K dnešnímu dni existují různé metody studia. Pokud se studují sirné bakterie, pak má studie své vlastní charakteristiky a ke studiu bakteriálních změn lze použít i jiné metody. Zvláštní pozornost si zaslouží železité bakterie, které mají jedinečnou vlastnost oxidace železitého železa.
