Вопрос № 20. Энергетический обмен у микроорганизмов. Аэробы. Анаэробы

Энергетический обмен(катаболизм) - совокупность биохимических реакций, служащих источником энергии для жизнедеятельности микробной клетки. У микроорганизмов различают две основные формы катаболизма —дыхание и брожение. У микроорганизмов, как и у эукариот, различают два типа дыхания: аэробное, анаэробное.

Аэробное дыхание осуществляется в присутствии кислорода воздуха при участии ферментов цитохромов и цитох-ромоксидаз. Акцептором электронов является молекулярный кислород, восстановленным продуктом - вода. Анаэробное дыхание осуществляется без участия молекулярного кислорода В анаэробном дыхании участвуют ферменты дегидрогеназы. В зависимости от типа дыхания различают несколько групп микроорганизмов: Строгие (облигатные) аэробы растут только при наличии воздуха, обладают набором ферментов для аэробного дыхания, производят полное окисление углеводов до СО₂ и Н₂0. Строгие анаэробы могут развиваться лишь в бескислородной среде, обладают анаэробным дыханием.  Факультативные анаэробы способны развиваться как в бескислородных, так и в кислородных условиях. Процесс дыхания у них протекает в две фазы - сначала фаза анаэробного роста, а затем потребление кислорода и более глубокое расщепление углеводов. Они обладают обоими наборами ферментов. При брожении происходит неполный распад органических веществ с высвобождением незначительного количества энергии и накоплением богатых энергией конечных продуктов (этилового спирта, молочной, масляной и других кислот) Высвобождающаяся при катаболизме органических веществ свободная энергия аккумулируется в форме энергии фосфатных связей аденозинтрифосфата (АТФ)

Вопрос № 21. Использование энергии микроорганизмами.

Энергетический обмен клетки направлен на поддержание и умножение веществ, из которых состоит клетка, и удаление из клетки продуктов обмена.  Источниками энергии для организмов могут служить энергия света и энергия окислительно – восстановительных реакций (химическая энегрия). Энергию света могут использовать только фотосинтезирующие микроорганизмы, а химическую энергию могут использовать все организмы.

Окислительно-восстановительнъреакции представляют собой перенос электронов от окисляе мо вещества (донора электронов) к окислителю (акцептору).Перенос электронов от донора акцептору осуществляется через ряд последовательно функциогрующих переносчиков. Часть переносчиков закреплена в мембране, а часть находится в цитоплазме и сопрягает эти два компонента клетки. Набор переносчиков характерен для каждого организма. Комплекс переносчиков электронов работает как универсальная структура для всех окисляемых веществ, лишь бы в метаболизме была реакция, конечным продуктом которой является АТФ — важнейший, но не единственный переносчик энергии в клетке. Первый механизм синтеза АТФ - субстратное фосфорилирование, чаще всего за счет переноса фосфорильной группы от богатого энергией соединения на АДФ. Этот способ реализуется при гликолизе, разнообразных брожении других процессах. Субстратное фосфорилирование осуществляется в цитоплазме и может быть воспроизведено в бесклеточных экстрактах. Второй механизм синтеза АТФ - мембранное фосфорилирование. Он зависит от наличия энергизованной мембраны и связан с использованием энергии трансмембранного электрохимического градиента ионов, чаще всего ионов водорода. Этот механизм реализуется в процессах дыхания (окислительного фосфорилирования) и фотосинтеза (фотофосфилирования).

Концентрация АТФ в клетке определяет ее энергетический заряд.