Za razumijevanje složenih metaboličkih procesa mikroorganizama potrebno je razmotriti kemijski sastav mikrobne stanice i arsenal enzima koji ona posjeduje.
Kemijski sastav mikrobnih stanica.
Kemijski sastav mikrobnih stanica isti je kao i viših biljaka. Sadrže 75-85% vode i 15-25% suhe tvari ukupne mase stanice.
Voda je nužna komponenta stanice – u njoj se odvijaju kemijski procesi, otapaju se minerali i razgrađuju složene organske tvari – bjelančevine, ugljikohidrati, masti. Proteini i nukleinske kiseline najvažniji su u razmnožavanju i rastu stanica. Ugljikohidrati se nalaze u značajnim količinama u stanicama kvasca i gljivica. To su polisaharidi - glikogen, dekstrin, glukoza. U bakterijskim stanicama ima malo ugljikohidrata.
Masti i masti slične tvari (lipidi) nalaze se uglavnom u površinskom sloju citoplazme. Lipidi čine prosječno 3-7% suhe tvari stanice (u bacilu tuberkuloze - 20-40%, gljivama Endomyces - 50-60%).
Mineralne tvari sadržane su u stanicama mikroorganizama u malim količinama (samo 3-10%), ali je njihova uloga velika - utječu na brzinu i smjer kemijskih reakcija. Najvažniji od njih su kalij, magnezij, kalcij, željezo itd. Sadržaj bjelančevina, masti, ugljikohidrata i minerala u stanicama ovisi o vrsti mikroorganizma i uvjetima njegovog postojanja.
Enzimi mikrobnih stanica.
Enzimi su složene organske tvari koje kataliziraju kemijske reakcije. Stanice ih proizvode (proizvode) za provedbu fizioloških procesa. Stanica može sadržavati mnogo enzima (u gljivi Aspergillus, na primjer, oko 50), zbog kojih se mogu istovremeno odvijati različite kemijske reakcije. Najčešći enzimi koje proizvode mikroorganizmi su ugljikohidrate i proteaze.
Ugljikohidrate - razgrađuju škrob, vlakna i druge polisaharide uz sudjelovanje vode. To uključuje amilaze (razgrađuje škrob do jednostavnih ugljikohidrata), maltazu (razgrađuje ugljikohidrat maltozu), lipazu (hidrolizira masti i ulja u masne kiseline). Većina mikroorganizama sadrži ove enzime.
Proteaze kataliziraju razgradnju proteina i polipeptida. Ove enzime proizvode trule bakterije, plijesni, aktinomicete.
Svaki enzim ima specifično djelovanje, odnosno može cijepati samo određene spojeve. Osim toga, postoje kardinalne točke za djelovanje svakog enzima s obzirom na temperaturu, pH i druge uvjete.
Metabolizam.
Svaka živa stanica treba stalan protok energije – tu energiju prima u procesu metabolizma. Metabolizam (metabolizam) se odnosi na ukupnost svih kemijskih reakcija koje se događaju u stanici tijekom njezina života.
Metabolizam se odvija u dva glavna smjera.
Jedna od njih je razmjena zgrada. Neophodan je živoj stanici za biosintetsko djelovanje, odnosno za izgradnju stanice, zamjenu istrošenih dijelova, rast i razmnožavanje. Stanica prima potrebni građevinski materijal u obliku hrane koja dolazi izvana. Hranjive tvari ulaze u mikrobnu stanicu na dva načina. Prvi je osmoza (difuzija) hranjivih tvari iz vanjskog okruženja, gdje je njihova koncentracija veća nego u stanici. Pokretačka snaga u ovom slučaju je razlika osmotskih tlakova između stanice i vanjskog okruženja. Drugi način je aktivni prijenos hranjivih tvari u stanicu pomoću posebnih enzima. U oba slučaja hranjive tvari prodiru kroz staničnu membranu u citoplazmu stanice. Proces ishrane je najvažnija fiziološka funkcija mikrobne stanice. Suština procesa prehrane je da se pod djelovanjem staničnih enzima organski spojevi visoke molekularne mase dijele na male molekularne: šećere, aminokiseline, organske kiseline, a iz njih se sintetiziraju tvari same stanice mikroorganizma: citoplazma, stanica zid, nukleinske kiseline itd.
Osim hranjivih tvari za izgradnju biosintetske aktivnosti, stanici je potrebna energija. Stoga je druga strana metabolizma mikroorganizama energetski metabolizam, tj. opskrba stanice energijom. Mikroorganizmi dobivaju energiju oksidacijom organskih tvari (ugljikohidrata, masti i drugih energetskih materijala) u procesu disanja – vrlo važne fiziološke funkcije. U različitim organizmima proces disanja se odvija na različite načine, ovisno o njihovom odnosu prema kisiku. Dakle, aerobi koriste plinoviti kisik i dobivaju energiju oksidacijom organske tvari (disanjem). To je moguće zbog prisutnosti određenih enzima u stanicama aeroba - citokroma. U anaerobima, ti enzimi su odsutni i proces dobivanja energije odvija se bez sudjelovanja kisika. U odnosu na kisik, anaerobi se dijele u tri skupine. Strogi anaerobi (na primjer, bakterije maslačne kiseline) općenito ne mogu živjeti u prisutnosti kisika. Energiju dobivaju konjugiranom oksidacijom – redukcijom supstrata (primjerice, procesi fermentacije). Fakultativni anaerobi (ne strogi) u prisutnosti kisika koriste ga za oksidativne procese (za disanje), au nedostatku dobivaju energiju bez sudjelovanja kisika (kvasac).
Oksidacijski procesi anaeroba sastoje se u uklanjanju vodika iz oksidiranog spoja (dehidrogenacija). Vodik se veže na druge tvari (akceptore vodika). Ovaj proces disanja bez kisika naziva se vrenje. Energetski materijal za fermentaciju su tvari s velikim zalihama energije.
Dakle, hranjive tvari stanica troši u dva smjera: za sintezu tjelesnih tvari i za opskrbu tijela energijom. Procesi prehrane i disanja usko su povezani i istovremeno ih provodi stanica. Oni osiguravaju sve vitalne funkcije stanice. Metabolički produkti koji nastaju u tom procesu oslobađaju se iz stanice u vanjski okoliš. Metabolizam je prikazan na dijagramu 1 ispod.
Shema 1. Metabolizam u mikroorganizmima.
Prema vrsti ishrane mikrobi se dijele u dvije skupine: autotrofi i heterotrofi.
Autotrofi- mikroorganizmi koji sintetiziraju tvari svog tijela iz anorganskih elemenata. Putevi za ovu sintezu mogu biti različiti. Neki mikroorganizmi, na primjer, ljubičaste sumporne bakterije, poput zelenih biljaka, koriste fotosintezu, ali druge tvari u njima igraju ulogu klorofila. Druga energija za ove sintetske procese dobiva se redoks reakcijama. U ovom slučaju anorganske tvari služe kao donori elektrona, a ugljični dioksid je izvor ugljika.
Heterotrofi- to su mikroorganizmi koji trebaju gotove organske spojeve, koristeći ugljikohidrate, alkohole i organske kiseline kao izvore ugljika, a bjelančevine i produkte njihovog raspadanja kao izvore dušika. Velika većina bakterija, kvasaca i plijesni su heterotrofi.
Metabolizam(metabolizam) bakterija je agregat dva međusobno povezana suprotstavljena procesi katabolizma i anabolizma.
Katabolizam(disimilacija) - raspadanje tvari u procesu enzimskih reakcija i nakupljanju energije koja se pri tome oslobađa u molekulama ATP-a.
Anabolizam(asimilacija) - sinteza supstanci s potrošnjom energije.
Značajke metabolizma u bakterijama su to:
Njegov intenzitet ima dovoljno visoka razina, što je vjerojatno zbog mnogo većeg omjera površine prema jediničnoj masi nego kod višestaničnih organizama;
Procesi disimilacija prevladavaju nad procesima asimilacija;
spektar supstrata tvari koje konzumiraju bakterije vrlo su široke - od ugljičnog dioksida, dušika, nitrita, nitrata do organskih spojeva, uključujući antropogene tvari - onečišćivače okoliša (čime se osiguravaju procesi samopročišćavanja);
Bakterije imaju vrlo širok raspon različitih enzima- također doprinosi visokom intenzitetu metaboličkih procesa i širini spektra supstrata.
Bakterijski enzimipo lokalizaciji dijele se u 2 skupine:
egzozimi- bakterijski enzimi koji se oslobađaju u vanjsko okruženje i djeluju na supstrat izvan stanice (na primjer, proteaze, polisaharidi, oligosaharidaze);
endozimi- bakterijski enzimi koji djeluju na supstrate unutar stanice (na primjer, enzimi koji razgrađuju aminokiseline, monosaharide, sintetaze).
Sinteza enzima genetski uvjetovano, ali propis njihova sinteza je putem izravnih i povratnih informacija, odnosno kod nekih je potisnut, a kod drugih induciran supstratom. Enzimi, čija sinteza ovisi o dostupnosti odgovarajućeg supstrata u okolini (npr. beta-galaktozidaza, beta-laktamaza) nazivaju se inducibilan .
Druga skupina enzima čija sinteza ne ovisi o prisutnosti supstrata u okruženju tzv konstitutivni (na primjer, enzimi glikolize). Njihova se sinteza uvijek odvija, a uvijek su sadržani u mikrobnim stanicama u određenim koncentracijama.
Proučite metabolizam bakterija pomoću fizikalno-kemijske i biokemijske metode istraživanja u procesu uzgoja bakterija pod određenim uvjetima na posebnim hranjivim podlogama koji sadrže jedan ili drugi spoj kao supstrat za transformaciju. Ovaj pristup omogućuje prosuđivanje metabolizma detaljnijim proučavanjem procesa različitih vrsta metabolizma (proteina, ugljikohidrata) u mikroorganizmima.
Pitanje 5. Značajke metabolizma proteina i ugljikohidrata u bakterijama
Metabolizam proteina
Metabolizam proteina u bakterijama - ovo, s jedne strane, - proces sinteze vlastitih aminokiselina i proteina asimilacijom potrebnih komponenti iz vanjskog okruženja, a s druge strane, - ekstracelularna razgradnja proteina pod utjecajem raznih enzima. Ako dođe do razgradnje proteina u anaerobnim uvjetima, tada se ovaj proces zove truljenje a ako ide u aerobnim uvjetima - tinjajući.
U prisutnosti proteaza u bakterijama, bjelančevine se njima cijepaju na međuprodukte raspadanja - peptone, a u prisutnosti peptidaza u bakterijama peptone cijepaju na aminokiseline i produkte njihovog raspada (amonijak, sumporovodik, indol). Proteolitički(sposobnost razgradnje proteina) i peptolitički(sposobnost razgradnje peptona) svojstva nisu izražena kod svih bakterija, stoga njihovo proučavanje u sprezi s drugim enzimskim svojstvima pomaže u identifikaciji bakterija.
Metabolizam ugljikohidrata
Metabolizam ugljikohidrata kod bakterija je također dvojak – jest proces sinteze i razgradnje ugljikohidrata... Razgradnja ugljikohidrata od strane bakterija (saharolitička svojstva) u aerobnim uvjetima s stvaranjem ugljičnog dioksida i vode naziva se gorući , a podjela od njih ugljikohidrati u anaerobnim uvjetima - vrenje.
Ovisno o prirodi krajnjih proizvoda razgradnje ugljikohidrata u anaerobnim uvjetima razlikuje se fermentacija:
Alkohol,
Mliječna kiselina,
propionska kiselina,
Mravlja kiselina,
maslačna kiselina,
Octena kiselina.
Molekularni kisik ne sudjeluje u procesima fermentacije. Većina fermentirajućih bakterija je obvezni anaerobi... Međutim, neki od njih su - fakultativni anaerobi, sposobni su provesti proces fermentacije u prisutnosti kisika, ali bez njegovog sudjelovanja. Štoviše, ovaj kisik inhibira proces fermentacije. A zamjenjuje ga izgaranje (disanje – krajnji akceptor vodika – kisika). Ovaj efekt je dobio ime Pasteurov efekt i jedan je od klasični primjeri promjene metabolizma kod bakterija ovisno o uvjetima okoline.
Metabolizam (od grčkog metabole - promjena, transformacija) shvaća se kao skup biokemijskih reakcija i transformacija tvari koje se događaju u mikrobnoj stanici, usmjerenih na dobivanje energije i daljnju upotrebu za sintezu organskih tvari.
Pojam "metabolizam" spaja dva međusobno povezana, ali suprotna procesa - anabolizam i katabolizam. Oni su svojstveni svim živim bićima i glavna su obilježja živih bića.
Anabolizam(prehrana; asimilacija; konstruktivni, odnosno građevni, metabolizam; metabolizam) svodi se na asimilaciju, tj. na korištenje hranjivih tvari od strane mikroorganizama iz vanjskog okruženja za biosintezu komponenti (tvari) vlastitog tijela. To se češće postiže smanjenjem endotermnih reakcija za čiji je tijek potrebna energija.
Katabolizam(disanje, disimilacija, biološka oksidacija) karakterizira cijepanje (oksidacija) složenih organskih tvari na jednostavnije produkte uz oslobađanje energije sadržane u njima, a koju koriste mikroorganizmi za sintezu tvari dane stanice. Ova razmjena se također naziva izmjena energije.
U većini slučajeva, ista se tvar koristi i u asimilaciji i u disimilaciji. Iznimka su ugljikohidrati koji se razgrađuju i ne sudjeluju u konstruktivnom metabolizmu.
Metabolizam u mikroorganizmima karakterizira intenzivna potrošnja hranjivih tvari. Dakle, pod povoljnim uvjetima tijekom dana, jedna bakterijska stanica asimilira tvari 30-40 puta više od svoje mase.
U metabolizam sudjeluju razne kemikalije. Ovisno o tome, razlikuju se metabolizam bjelančevina, ugljikohidrata, lipida i vode-soli.
Metabolizam proteina. Do razgradnje proteina u početku dolazi do peptonoze pod djelovanjem enzima egzoproteaze. Nakon toga, peptoni se pod utjecajem endoproteaza razgrađuju do aminokiselina, koje ulaze u stanicu. Ovdje se aminokiseline mogu podvrgnuti deaminaciji i dekarboksilaciji.
Kao rezultat deaminacije nastaju amonijak, keto kiseline ili hidroksi kiseline, alkohol i druge tvari.
Dekarboksilacija aminokiselina događa se tijekom razvoja truležnih bakterija s stvaranjem toksičnih produkata "kadveričnih otrova". Pri dekarboksilaciji histidina nastaje histamin, ornitin - putrescin, lizin - kadaverin, tirozin - tiramin. Neki mikrobi proizvode enzim triptofanazu, pod utjecajem kojeg se aminokiselina triptofan razgrađuje u indol. Prisutnost stvaranja indola koristi se u identifikaciji mikroorganizama.
Uz reakcije cijepanja proteina odvijaju se i procesi njihove sinteze. Bakterije koriste aminokiseline za izgradnju proteina. Bakterijske stanice zadovoljavaju svoje potrebe za aminokiselinama na dva načina: neki mikroorganizmi dobivaju aminokiseline razgradnjom proteina, dok ih drugi sintetiziraju iz jednostavnih spojeva dušika. Važno svojstvo mikroba je sposobnost sinteze esencijalnih aminokiselina (metionin, triptofan, lizin). Sinteza proteina odvija se u ribosomima stanice.
Metabolizam proteina usko je povezan s metabolizmom ugljikohidrata. Za izgradnju proteinskih spojeva koristi se pirogrožđana kiselina, a dikarboksilne kiseline su aktivni posrednici u biosintezi aminokiselina.
Metabolizam ugljikohidrata. Ugljikohidrati se razgrađuju enzimima u glukozu i maltozu. Pod utjecajem enzima maltaze, saharaze, laktaze, disaharidi koji ulaze u stanicu bakterije prolaze kroz hidrolizu i razgradnju na monosaharide, koji zatim fermentiraju uz prekid lanca molekula ugljikohidrata i oslobađanje značajne količine energije.
Razgradnju ugljikohidrata mikrobima prati nastanak organskih kiselina, koje se mogu razgraditi do konačnih proizvoda – CCb i H2O.
Sinteza ugljikohidrata u mikroorganizmima odvija se foto- i kemosintetski. U fotosintezi, zelene i ljubičaste bakterije koje sadrže pigmente tipa klorofila sintetiziraju glukozu iz ugljičnog dioksida u zraku. U ovom slučaju, tijek netoplinskih reakcija sinteze zahtijeva energiju svjetlosti.
Proces fotosinteze u bakterijama (prokarioti) razlikuje se od fotosinteze u zelenim biljkama (eukarioti). U biljkama, tijekom fotolize, voda služi kao donator vodika, uslijed čega se oslobađa molekularni kisik.
U prokariota, s izuzetkom modro-zelenih algi, donori vodika su H2S, H2 i drugi mineralni i organski spojevi, stoga kisik ne nastaje kao rezultat reakcije fotosinteze. Glavni pigment fotosinteze u bakterijama je bakterioklorofil, u zelenim biljkama - klorofil, koji se nalazi u kloroplastima, od kojih je svaki ekvivalent prokariotskoj stanici. Bakterijama nedostaje kloroplast.
Kemosintezu provode mikroorganizmi koji sintetiziraju ugljikohidrate iz glukoze, koja preliminarno nastaje kao rezultat saharolitičkih reakcija, tj. razgradnje složenih šećera. Za kemosintezu se koristi kemijska energija koja se oslobađa tijekom razgradnje adenozin trifosforne kiseline (ATP), tj. energija kemijskih reakcija.
Metabolizam lipida uključuje procese hidrolize lipida, apsorpciju masnih kiselina i monoglicerida, biosintezu specifičnih lipida, njihovu razgradnju i oslobađanje konačnih produkata raspadanja.
Većina vrsta bakterija metabolizira lipide u obliku glicerina, koji služi kao izvor energije. Mikroorganizmi ga koriste i za sintezu lipida, koji su u obliku inkluzija rezervni nutrijenti (hranljivi materijal).
Glavni procesi metabolizma lipida odvijaju se uz pomoć lipaze i drugih lipolitičkih enzima koji su čvrsto povezani sa staničnom citoplazmom.
Vodeno-solni metabolizam uključuje unos i oslobađanje vode i mineralnih soli, kao i transformacije koje se s njima događaju.
Samo mali broj elemenata D.I. Mendeljejev je potreban mikroorganizmima u relativno visokim koncentracijama - to je deset glavnih bioloških elemenata (makroelemenata): C, O, H, N, S, P, K, Mg, Ca, Fe. Glavne komponente organskih spojeva su prva četiri elementa – organogeni.
Sumpor je potreban za sintezu aminokiselina cisteina i metionina i nekih enzima. Fosfor je dio nukleinskih kiselina, fosfolipida, teihoinskih kiselina i mnogih nukleotida. Ostala četiri elementa su ioni metala koji se koriste kao kofaktori enzima, kao i komponente metalnih kompleksa.
Uz navedene glavne elemente, mikroorganizmi trebaju još deset mikroelemenata: Zn, Mn, Na, CI, Mo, Se, Co, Cu, W, Ni, koji sudjeluju u sintezi enzima i aktiviraju ih.
Mikroorganizmi sintetiziraju proteine, nukleoproteine, glucidolipidno-proteinske komplekse, nukleinske kiseline, enzime, vitamine itd. iz raznih elemenata i njihovih spojeva.
napomena
Uvod
1. Opći pojmovi metabolizma i energije
2. Konstruktivni metabolizam
3. Potreba za prokariotima u hranjivim tvarima
3.1 Izvori ugljika
3.3 Zahtjevi za izvore sumpora i fosfora
3.4 Potreba za metalnim ionima
3.5 Potreba za čimbenicima rasta
4. Vrste metabolizma mikroorganizama
5. Energetski metabolizam fototrofa
6. Energetski metabolizam kemotrofa korištenjem procesa fermentacije
7. Energetski metabolizam kemoorganotrofa pomoću procesa disanja
8. Energetski metabolizam kemolitoautotrofa
Zaključak
Ovaj kolegij sadrži osnovne informacije o konstruktivnom i energetskom metabolizmu bakterija. Rad je rađen na 37 listova. Sadrži 5 slika i 1 tablicu.
Skup procesa transformacije materije u živom organizmu, popraćenih njezinim stalnim obnavljanjem, naziva se metabolizam ili metabolizam.
Najvažnija svojstva živih organizama su sposobnost samoreprodukcije i njihov blizak odnos s okolišem. Svaki organizam može postojati samo pod uvjetom stalnog dotoka hranjivih tvari iz vanjskog okoliša i ispuštanja otpadnih proizvoda u njega.
Hranjive tvari koje apsorbira stanica pretvaraju se u specifične stanične komponente kao rezultat složenih biokemijskih reakcija. Skup biokemijskih procesa apsorpcije, asimilacije hranjivih tvari i stvaranja strukturnih elemenata stanice na njihov račun naziva se konstruktivni metabolizam ili anabolizam. Konstruktivni procesi idu uz apsorpciju energije. Energiju potrebnu za procese biosinteze drugih staničnih funkcija, kao što su kretanje, osmoregulacija i dr., stanica dobiva protokom oksidativnih reakcija, čija je sveukupnost energetski metabolizam, odnosno katabolizam (slika 1.).
Svi živi organizmi mogu koristiti samo kemijski vezanu energiju. Svaka tvar ima određenu količinu potencijalne energije. Glavni materijalni nositelji su kemijske veze čiji prekid ili transformacija dovodi do oslobađanja energije.
Razina energije kemijskih veza nije ista. Za neke ima vrijednost reda 8-10 kJ. Takve veze nazivaju se normalnim. U ostalim vezama sadržana je mnogo veća energija - 25-40 kJ. To su takozvane makroergijske veze. Gotovo svi poznati spojevi s takvim vezama uključuju atome fosfora i sumpora koji sudjeluju u stvaranju ovih veza.
Najvažniju ulogu u životu stanice ima adenozin trifosforna kiselina (ATP). Njegova molekula uključuje adenin, ribozu i tri ostatka fosforne kiseline: (Dodatak slika 2)
ATP je središnji dio energetskog metabolizma stanice. Makroergijske veze u molekuli ATP-a vrlo su krhke. Hidroliza ovih veza dovodi do oslobađanja značajne količine slobodne energije:
ATP + H20 → ADP + H3P04- 30,56 kJ
Hidroliza se odvija uz sudjelovanje specifičnih enzima, dajući energiju biokemijskim procesima koji se odvijaju uz apsorpciju energije. U ovom slučaju ATP igra ulogu dobavljača energije. Imajući malu veličinu, molekula ATP-a difundira u različite dijelove stanice. Zalihe ATP-a u stanicama kontinuirano se obnavljaju zbog reakcija dodavanja ostatka fosforne kiseline na molekulu adenozin difosforne kiseline (ADP):
ADP + H3P04 → ATP + H20
Sinteza ATP-a, poput hidrolize, odvija se uz sudjelovanje enzima, ali je popraćena apsorpcijom energije, a metode dobivanja koje se u mikroorganizmima, iako raznolike, mogu svesti na dvije vrste:
1) korištenje svjetlosne energije;
2) korištenje energije kemijskih reakcija.
U tom se slučaju obje vrste energije pretvaraju u energiju kemijskih veza ATP-a. Dakle, ATP djeluje kao transformator u stanici.
Anabolizam i katabolizam su neraskidivo povezani, čineći jedinstvenu cjelinu, budući da se proizvodi energetskog metabolizma (ATP i neki spojevi male molekularne težine) izravno koriste u konstruktivnom staničnom metabolizmu (slika 6.1).
U stanicama mikroorganizama odnos između energije i konstruktivnih procesa ovisi o nizu specifičnih uvjeta, posebice o prirodi hranjivih tvari. Ipak, u smislu volumena, kataboličke reakcije obično su superiornije od biosintetskih procesa. Međusobna povezanost i konjugacija ova dva tipa metabolizma očituje se prije svega u činjenici da ukupni volumen konstruktivnih procesa u potpunosti ovisi o količini raspoložive energije primljene tijekom energetskog metabolizma.
Konstruktivni metabolizam je usmjeren na sintezu četiri glavne vrste biopolimera: proteina, nukleinskih kiselina, polisaharida i lipida.
Ispod je generalizirani shematski dijagram biosinteze složenih organskih spojeva, gdje su istaknute sljedeće glavne faze: nastajanje organskih prekursora iz najjednostavnijih anorganskih tvari (I), iz kojih se u sljedećoj sintetiziraju "građevinski blokovi" (II). pozornica. Nakon toga, građevni blokovi, koji se međusobno vežu kovalentnim vezama, tvore biopolimere (III): Primjena (Sl. br. 3)
Prikazana shema biosintetskih procesa ne odražava cjelokupnu složenost transformacije prekursora niske molekularne težine u građevne blokove velike molekularne težine. Zapravo, sinteza se odvija kao niz uzastopnih reakcija s stvaranjem različitih međuprodukta metabolizma. Osim toga, razine razvoja biosintetskih sposobnosti mikroorganizama su vrlo različite. Kod nekih mikroba konstruktivni metabolizam uključuje sve faze prikazane na dijagramu, kod drugih je ograničen na drugu i treću ili samo treću fazu. Zato se mikroorganizmi međusobno oštro razlikuju po svojim prehrambenim potrebama. Međutim, elementarni sastav hrane jednak je za sve žive organizme i mora uključivati sve komponente koje čine staničnu tvar: ugljik, dušik, vodik, kisik itd.
Ovisno o izvorima ugljika koji se koriste u konstruktivnoj razmjeni, mikroorganizmi se dijele u dvije skupine: autotrofi i heterotrofi.
Autotrofi (od grčkog "autos" - sam, "trofe" - hrana) koriste ugljični dioksid kao jedini izvor ugljika i iz ovog jednostavnog anorganskog prekursorskog spoja sintetiziraju sve potrebne biopolimere. Autotrofi imaju najveću biosintetsku sposobnost.
Heterotrofi (od grčkog "heteros" - drugi) trebaju organske izvore ugljika. Njihove prehrambene potrebe su izuzetno raznolike. Neki od njih se hrane otpadnim proizvodima drugih organizama ili koriste mrtva biljna i životinjska tkiva. Takvi mikroorganizmi nazivaju se saprofiti (od grčkog "sapros" - truli i "phyton" - biljka). Broj organskih spojeva koje koriste kao izvore ugljika iznimno je velik - to su ugljikohidrati, alkoholi, organske kiseline, aminokiseline itd. Gotovo svaki prirodni spoj može koristiti jedna ili druga vrsta mikroorganizama kao izvor prehrane ili energije.
Za sintezu staničnih proteina, mikroorganizmi trebaju dušik. U odnosu na izvore ishrane dušikom među mikroorganizmima mogu se razlikovati autoaminotrofi i heteroaminotrofi. Prvi su u stanju koristiti anorganski dušik (amonij, nitrat, molekularni) ili najjednostavnije oblike organskog (urea) i od tih spojeva grade razne proteine u svom tijelu. U tom se slučaju svi oblici dušika prvo pretvaraju u amonijev oblik. Ovaj najreduciraniji oblik dušika lako se transformira u amino skupinu. Heteroaminotrofi trebaju organske oblike dušika – bjelančevine i aminokiseline. Neki od njih zahtijevaju kompletan skup aminokiselina, drugi stvaraju potrebne proteinske spojeve iz jedne ili dvije aminokiseline pretvarajući ih.
Mnogi mikroorganizmi heterotrofni u odnosu na ugljik su autoaminotrofi. To uključuje bakterije uključene u pročišćavanje otpadnih voda.
Potrebu za kisikom i vodikom za konstruktivni metabolizam mikroorganizmi podmiruju na račun vode i organskih hranjivih tvari. Izvori elemenata pepela (P, S, K, Mg, Fe) su odgovarajuće mineralne soli. Potreba za tim elementima je mala, ali prisutnost u okruženju je obavezna. Osim toga, za normalno funkcioniranje mikroba potrebni su mikroelementi - Zn, Co, Cu, Ni itd. Dio njih je dio prirodne prehrane mikroba, dio ih asimiliraju iz mineralnih soli.
Načini dobivanja hrane, odnosno načini hranjenja mikroorganizama vrlo su raznoliki. Postoje tri glavna načina hranjenja: holofitski, saprozojski i holozojski.
Holofitska prehrana (od grčkog "holo" - kao cjelina, "fit" - biljka) javlja se prema vrsti fotosinteze biljaka. Takva je prehrana svojstvena samo autotrofima. Među mikroorganizmima ova metoda je karakteristična za alge, obojene oblike flagelata i neke bakterije.
Život ljudskog tijela je vrlo složen i jedinstven fenomen, međutim, ono ima takve mehanizme koji podržavaju njegovo postojanje, a istovremeno se mogu rastaviti na najjednostavnije komponente koje su svima dostupne. Ovdje je prije svega potrebno reći o metabolizmu bakterija, koji je složen samo uvjetno, zapravo je takav proces kao što je metabolizam bakterija prilično jednostavan. Da biste se detaljno upoznali s metaboličkim procesom mikroorganizama, pomaže znanost mikrobiologija. Procesi koji se proučavaju pomažu u stvaranju novih oblika liječenja za širok raspon bolesti.
Ako govorimo o općoj slici metaboličkog bakterijskog procesa, onda govorimo o određenom reakcijskom ciklusu, a kod nekih reakcija je zadatak osigurati ljudsko tijelo energijom, a što se tiče drugih, to su načini za nadopunu tijela. s materijom, odnosno oni su, zapravo, neka vrsta građevinskog materijala ... Ako govorimo o metabolizmu bakterijskih stanica, tada je nemoguće pronaći razlike od bioloških principa općeg tipa. Bakterije su temelj privremenog mehanizma životnog procesa živih stanica.
Postoje 2 vrste takvog procesa, koji ovise o metaboličkim proizvodima:
Većina procesa metaboličkog tipa odvija se u stanici prokariotskog tipa, a ovaj proces je jednokratne prirode, sve to ima oblik ciklusa zatvorenog tipa. Kada se odvija metabolički proces, počinju se stvarati proizvodi, koji su popraćeni strukturama staničnog tipa, zatim počinje biosintetska reakcija u kojoj sudjeluju određeni enzimi, oni provode proces sinteze energetske prirode. Ove vrste metabolizma mikroorganizama nisu jedine, postoje i druge.
Metabolizam mikroorganizama odnosi se na supstrat, ovdje govorimo o nekoliko faza:
Sve značajke ovog procesa posljedica su činjenice da postoje dvije vrste enzima (govorimo o molekulama proteinskog tipa koje mogu ubrzati reakcije u staničnoj strukturi:
Valja napomenuti da postoji niz enzima koji se kontinuirano proizvode od strane stanične strukture (konstitutivna priroda), a postoje i oni koji proizvode u obliku reakcije kada se pojavi određeni supstrat.
Takav se proces u bakterijama provodi određenim metodama biološkog tipa:
Ako govorimo o tome kako bakterije dišu na kemotrofni način, onda mogu postojati 3 načina:
Treba napomenuti da je rast proces kada se jedinka povećava u veličini, a što se tiče samog procesa reprodukcije, tada se populacija počinje povećavati.
Važno je napomenuti da se bakterije mogu razmnožavati na takav način da se binarna podjela jednostavno provodi, ali ova metoda je daleko od jedine, postoji i pupanje. Ako bakterija ima gram-pozitivan oblik, tada dolazi do stvaranja septuma iz stijenke staničnog tipa i membrane citoplazmatskog tipa koja može rasti prema unutra. Ako su bakterije gram-negativne, tada se počinje stvarati suženje, nakon čega se stanica dijeli na par jedinki.
Brzina procesa reprodukcije je vrijedna pažnje, može biti različita. Ako govorimo o ogromnoj većini bakterija, onda se dijele svakih pola sata. A ima tuberkuloznih mikobakterija čija je dioba sporija, dovoljno je reći da jedna dioba može trajati najmanje 18 sati. Spirohete se također ne dijele brzo, oko 10 sati, pa možete vidjeti kako se metabolizam mikroorganizama razlikuje.
Ako posijete bakterije u tekući hranjivi medij, uzimajući određeni volumen, a zatim svaki sat uzimate uzorak, tada bakterijski rast ima oblik zakrivljene linije.
Takve tvari rastu u nekoliko faza:
Zaključno, treba napomenuti da metabolizam svih bakterija i mikroba može imati određene razlike, mogu postojati različiti čimbenici. Individualne karakteristike ljudskog tijela su od velike važnosti. A što se tiče takvog procesa kao što je regulacija metabolizma, počeli su ga proučavati čak i kod prokariota, a posebno kod prokariota (to su operoni crijevnog štapića).
Do danas postoje različite metode proučavanja. Ako se proučavaju bakterije sumpora, onda studija ima svoje karakteristike, a za proučavanje bakterijskih promjena mogu se koristiti i druge metode. Posebnu pozornost zaslužuju željezne bakterije, koje imaju jedinstvenu značajku oksidacije željeza.
