Особенности дыхательного аппарата у бактерий. Типы окислительно-восстановительных процессов у бактерий, классификация бактерий по типу получения энергии.
Выше было показано, что бактерии являются гетеротрофами, поскольку в качестве углерода используют органические молекулы (аминокислоты, сахара, многоатомные спирты, β-гидроксимасляная кислота и др.). Кроме того, они являются хемотрофами, поскольку извлекают энергию из окислительно-восстановительных реакций, причём у патогенных и условно-патогенных микроорганизмов донором электронов является органическая молекула – органотрофы.
Исходя из конечного акцептора электронов, можно выделить 2 типа окислительно-восстановительных процессов у бактерий:
- дыхание (горение)
- ферментативный (бродильный)
Дыхание.
Говоря о дыхании, следует сказать, что оно протекает в аэробных условиях, т.е. микроорганизмам необходим кислород. Последовательность превращений соответствует таковым у эукариот.
При попадании глюкозы в микробную клетку последняя превращается в пируват, а пируват превращается в ацетил-КоА, который поступает на ферментативный конвейер – цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), или цикл Кребса, который имеет двойственную роль: катаболическую, поскольку образуются либо непосредственно молекулы АТФ, либо соответствующие эквиваленты в виде восстановленных коферментов – NADH. Уже они доставляют протоны (или электроны, что синонимично в данном случае) на дыхательную цепь переноса электронов (ЦПЭ); с другой стороны, ЦТК выполняет анаболическую роль, поскольку промежуточные его метаболиты – пируват, оксалоацетат, сукцинил-КоА и др. – являются исходными компонентами для синтеза различных веществ.
|
|
|
Замечательным явлением является то, что ЦПЭ у прокариота повторяет таковую у эукариот, поэтому строение последней можно применять к микробным клеткам:
- комплекс I– NADH-дегидрогеназа и железосерные белки (FeS-белки). Далее электроны и протоны передаются на убихинон (KoQ), который превращается в гидрохинон, и является своеобразным коллектором электронов в ЦПЭ;
- комплекс III– совокупность цитохромов b1, b2 и c1. От них электроны передаются на цитохром c – водорастворимый периферический белок;
- комплекс IV – включает цитохромы aa3 и ионы меди в качестве кофактора, причём от этого комплекса электроны передаются на конечный акцептор – молекулярный кислород (O2). Присоединение к кислороду электронов приводит к образованию иона O2-.
Данные комплексы у прокариот локализуются в области мезосом, причём с внутренней стороны мезосом скапливаются электроны, а с внешней – протоны, и создаётся трансмембранная разность потенциала, которая называется протонным электрохимическим градиентов 
H+, причём энергия создающегося градиента тратится на синтез молекул АТФ при прихождении протонов по ионному каналу (АТФ-синтаза, комплекс V).
|
|
|
Бактерии могут использовать в качестве субстрата и белки, которые протеазами расщепляются до пептидов, которые уже в клетке пептидазами превращаются в свободные аминокислоты. Далее происходит дезаминирование, и выделяется свободный аммиак, и образуется кетокислота, которая вовлекается в реакции дыхания через ЦТК.
Брожение.
В случае брожения водород переносится на какой-либо органический субстрат. Поскольку кислород в данных реакциях не участвует, говорят, что брожение протекает в анаэробных условиях.
Сбраживаются преимущественно углеводы, а также аминокислоты (кроме ароматических), пурины, многоатомные спирты. Не способны ферментироваться в анаэробных условиях стероиды, каротиноиды и жирные кислоты. Они способны окисляться только кислородом, а в анаэробных условиях они стабильны.
При брожении образуются следующие основные продукты: кислоты, газы, спирты.
В зависимости от характера конечных продуктов различают:
- спиртовое брожение, который наблюдается в основном у дрожжей, при этом образуется этанол и CO2. Спиртовое брожение используются в хлебопекарной промышленности и виноделии;
|
|
|
- молочнокислое брожение, характерный для представителей рода Lactobacillus и Bifidobacterium. Молочнокислое брожение широко используются при приготовлении молочнокислых продуктов;
- муравьинокислое брожение встречается у представителей семейств Enterobacteriaceae и Vibrionaceae. Различают 2 типа этого брожения. В первом варианте из пирувата образуется янтарная, муравьиная и молочная кислоты. Усиленное кислотообразование можно выявить индикатором метиленовым красным. При втором типе брожения образуется целый ряд кислот, но главными продуктами являются ацетон и 2,3-бутандиол, при этом данные вещества с α-нафтолом в щелочной среде образуют бурую окраску (реакция Фогеса-Проскауэра);
- маслянокислое брожение, при котором образуются ацетон, бутанол, масляная кислота и ряд других органических кислот, характерны для анаэробных клостридий.
Дата добавления: 2019-09-13; просмотров: 1136; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!