Тема 7. КОНСТРУКТИВНЫЙ И ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ОБМЕН
Литература
Вопросы для самопроверки
1. Какие способы питания живых существ Вы знаете?
2. Что такое «внеклеточное пищеварение»?
3. Какие существуют механизмы поступления питательных веществ в клетку?
4. Чем отличается простая диффузия от облегченной?
5. В чем существенное отличие пассивной и облегченной диффузии от активного транспорта?
6. Какова роль пермеаз в переносе растворенных веществ в клетку?
7. Каков механизм поступления в клетку воды, газов?
8. Каким путем попадают в клетку простые сахара и аминокислоты?
9. Как прокариоты и эукариоты различаются по механизмам транспорта веществ?
10. Что такое «органогенные элементы»?
11. Что такое макроэлементы?
12. Каковы потребности микроорганизмов в питательных веществах?
13. Как классифицируют микроорганизмы зависимости от источника углерода и энергии?
14. Охарактеризуйте тип питания хемоорганогетеротрофов.
15. Чем отличаются паразиты от сапрофитов?
|
|
16. Какие типы питания Вы знаете?
17. Что такое «азотфикисирующие микроорганизмы»?
18. Что такое «ауксотрофные микроорганизмы»?
19. Когда при поступлении вещества в клетку затрачивается энергия?
20. На какие группы распределяют микроорганизмы в зависимости от природы окисляемого субстрата (источника электронов)?
1. Чурбанова И.Н. Микробиология. – М.: Высшая школа, 1987.
2. Мудрецова-Висс К.А., Кудряшова А.А., Дедюхина В.П. Микробиология, санитария и гигиена – Владивосток: Изд-во ДВГАЭУ, 1997. – 312 с.
3. Мишустин Е.Н., Емцев В.Т. Микробиология. – М.: Агропромиздат, 1987. - 350 с.
4. Вербина Н.М., Каптерева Ю.В. Микробиология пищевых производств. – М.: Агропромиздат, 1988. – 256 с.
Метаболизмом или обменом веществ называется сумма целенаправленных реакций, протекающих под действием ферментных систем клетки, которые регулируются различными внешними и внутренними факторами, и обеспечивающих обмен веществами и энергией между средой обитания и клеткой.
Несмотря на физиологические и морфологические различия между микроорганизмами, обмен веществ в клетке идет тремя основными метаболическими путями:
1. Из внешней среды в клетку поступает энергия либо в виде химической энергии органических веществ, либо в виде энергии солнечного света.
2. Из веществ среды, перенесенных в клетку, собираются «строительные блоки», из которых формируются биополимеры клетки и синтезируются белки, жиры, углеводы, нуклеиновые кислоты и другие клеточные компоненты.
3. В клетке постоянно происходят синтез и разрушение биомолекул, выполняющих различные специфические функции. Обмен веществ можно рассматривать как сумму двух явлений:
|
|
• катаболизма (энергетического обмена), представляющего собой ферментативное расщепление крупных органических молекул с выделением свободной энергии, которая запасается в виде макроэргических связей в молекулах АТФ;
• анаболизма (конструктивного обмена), представляющего собой синтез биополимеров клетки и протекающего с затратой энергии.
Катаболизм и анаболизм – два самостоятельных пути в обмене веществ, хотя отдельные участки их могут быть общими. Такие общие участки, свойственные катаболизму и анаболизму, называются амфиболитическими.
Катаболитические и анаболитические превращения осуществляются последовательно, так как продукт реакции предыдущей стадии является субстратом для последующей.
Энергетический обмен тесно связан с конструктивным (рис. 7.1). В ходе биологического окисления образуются разнообразные промежуточные продукты (фосфорные эфиры сахаров, пировиноградная, уксусная, щавелевоуксусная, янтарная, a-кетоглутаровая кислоты), из которых вначале синтезируются монополимеры (аминокислоты, азотистые основания, моносахариды), а затем основные макромолекулы клетки. Синтез компонентов клетки идет с затратой энергии, которая образуется при энергетическом обмене. Эта энергия затрачивается также на осуществление активного транспорта веществ, необходимых для анаболизма.
Взаимосвязь конструктивного и энергетического обмена заключается и в том, что процессы биосинтеза, кроме энергии, требуют поступления извне восстановителя в виде водорода, источником которого также служат реакции энергетического обмена.
К А Т А Б О Л И З М |
Биополимеры микробной клетки |
А Н А Б О Л И З М |
С Т Р О И Т Е Л Ь Н Ы Е Б Л О К И |
М Е Т А Б О Л И Т Ы, У Д А Л Я Е М Ы Е И З К Л Е Т К И |
Питательные вещества среды обитания |
Биополимеры среды |
Низкомолекулярные соединения |
гидролитические ферменты
Продукты гидролиза |
ферменты дальнейших превращений
продуктов гидролиза А
Ацетил-КоА |
окислительно-восстановительные
ферменты
Цикл Кребса |
СО2 |
АТФ |
АМФ |
Энергия макроэргических связей |
Б