Енергийна метаболизма на микроорганизмите
Общи разпоредби относно енергийните процеси в клетката.
Живата клетка е в състояние да използва само химическата енергия в жизнените процеси. Топлината не може да се използва като енергията на живите организми. Това се използва като енергия, изисква значителна температурна разлика (какъвто е случаят в термични машини).
В живи клетки, тази температурна разлика (около 100 ° С) е невъзможно. Източникът на енергия за живи клетки може да бъде светлинна енергия, който се превръща от клетката на химични молекули и натрупва възстановените въглехидратни съединения (фотосинтеза). Друг източник на химическата енергия на окислителната реакция - възстановяването, в която химическата енергия на възстановения въглерода и някои неорганични съединения се превръща в биологически налична енергия на високо енергийни връзки.
Известно е, че всяко вещество, което е в състояние да се окисли, може да служи като източник на химическа енергия за микроорганизмите. В природата съществуват множество неорганични и органични съединения, които могат да бъдат окислени. Биологичното окисляване в клетката се появява по два начина:
- 1) отделяне на водород от окисления материал и се прехвърля към друг, което в този случай се намалява;
- 2) отделяне на електрона (електронна) от окисления материал и се прехвърля към друг, което по този начин се възстановява.
Съединения, способни да окисляват, т.е. източници отделят електрони или водород, посочени като донори. Молекули, способни да приемат електрони откъснати по време на окисляване, или водород, наречени акцептори. Трябва да се отбележи, че електроните не могат да съществуват самостоятелно. Те трябва да бъдат подадени към съответните молекули от донора на акцептор. Ето защо, всички редокс трансформация е в действителност, движението на електрони.
Енергията, освободена от окисляването на субстрат, става на разположение на клетки само, когато е поставен в специален временно съхранение - специални молекули. В микроорганизми има няколко типа връзки, които съхраняват енергия. Това АТР и други фосфатни съединения и различни карбоксилни киселини.
В процесите на транспорт на химическата енергия в клетката играе важна роля система ATP - ADP. Свободна енергия под действието на някои ензими, се прехвърля от ADP молекула, която се превръща АТР. Енергия се съхранява в химическа форма на връзки енергия енергия фосфат. Когато клетка използва енергията на АТР се разцепва край фосфатна група, и това отново се превръща до ADP.
фосфатната група се прехвърля към специфични акцепторни молекули, и те получават освободената енергия, докато, за сметка на което може да се проведе в клетка определена работа. След разцепване на групата фосфат от АТР молекули освобождава 7.3 ккал. ATP молекула често се нарича "енергийна валута" на клетката. Важната роля на АТР молекулата в енергийния метаболизъм на клетката поради неговите свойства, както следва:
- химическа устойчивост, която поддържа спестена енергия и предотвратява загубата му на топлина;
- малки размери на ATP, който им позволява лесно да попаднат в различни секции на клетките, които се нуждаят от енергия за биосинтетични реакции;
- енергия енергийно ниво връзка, АТР позволява молекула заемат междинно положение между така наречените висока енергия и нискоенергийни вещества и лесно да се прехвърли енергия между тях.
метаболизма на енергия е свързано с биосинтеза, за които той е доставчик на енергия. Но има и условия, при които клетката произвежда повече енергия, отколкото изразходва. В ATP молекули енергия, съхранявана кратко (приблизително 1/3 секунда). Ето това е в мобилния форма и е предназначен да осигури летливи процеси, протичащи в този период. За по-дълго време в клетката се натрупва енергия в неактивни резервни вещества като volutin, липидната, или го дава на излишък в околната среда.
Видове енергийния метаболизъм. В микроорганизми наблюдава голямо разнообразие на енергийния метаболизъм. Видове енергийния метаболизъм на микроорганизмите се определят от:
- източник на енергия за процеса на окисление, т.е. електронен донор (тип вещество, използвано за окисляване);
- изглед на електронен акцептор или водород, с други думи изглед вещество, което приема електрони освободени по време на окислението.
Характеристики на енергийния метаболизъм влияят на разпространението на микроби в природата и за промените, които настъпват в околната среда в резултат на тяхната дейност. Микроорганизмите на захранващия източник за редокс реакции в клетката се разделят на два вида:
- phototrophs или фотосинтезиращи микроорганизми, които използват слънчевата енергия;
- chemotroph, която енергия е химическа реакция в клетката.
Phototrophs и chemotroph когато редокс реакции може да се използва като окисляващ агент (електронен донор) на, двете неорганични и органични съединения.
Като донор на водород (електронни) микроорганизми са разделени на следните видове:
- микроби, които се използват като водород донори неорганични вещества. те се наричат lithotrophs (съответно - и fotolitotrofy hemolitotrofov);
- микроби, които се използват като водород донори органични вещества, те се наричат organotrophs (съответно - и fotoorganotrofy hemoorganotrofy).
- аеробни чиято крайна електронен акцептор (водород) е молекулен кислород;
- анаероби, чиито краен електронен акцептор (водород) са органични или неорганични вещества. Кислородът е токсичен за тях.
Трябва да се отбележи, че между аеробни и анаеробни не рязка граница. Има междинни форми, които могат да съществуват в присъствието на молекулярен кислород и при липсата на такова. Тези организми се наричат факултативни аероби или факултативни анаероби. За факултативни анаероби принадлежат към дрожди и млечнокисели бактерии.
В аеробни дишане хранителни вещества се окисляват от атмосферен кислород на крайните продукти на разпадане, т.е. до въглероден диоксид и вода. В същото време той освобождава значително количество енергия. Например, окислението на глюкоза в аеробни дишане се извършва, както следва:
674 ккал на топлина - магазин на потенциалната енергия на глюкозата, т.е. количеството енергия, която е била натрупана в молекула на захар на фотосинтеза си от въглероден диоксид и вода в зелени растения. Енергията, произведена в този случай се използват микроорганизми в хранителна асимилация за движение и възпроизвеждане.
За аеробни микроорганизми, т.е. микроорганизми, които имат дишането преминава през аеробно, включва всички гъбички и много бактерии. В повечето случаи те се използват за дишане въглехидрати, но могат да се използват и други органични съединения -. Протеини, мазнини, алкохоли и т.н. В този случай, те са за предпочитане напълно окислен до края продукти - въглероден диоксид и вода.
Понякога по време на аеробна дишане възниква само частично окисляване с образуването на други органични съединения. В този случай, освободен по-малко енергия, заради потенциалната енергия остава в продуктите на непълното окисление. Така, например, оцетна кисели бактерии по време на дишане с използване на етилов алкохол, той се окисляват до оцетна киселина:
При пълно окисление на алкохола за крайния продукт, се освобождава много повече енергия:
В анаеробни микроорганизми дишане извлече енергия не чрез окисление но от разлагане на комплексни органични съединения до прости. Анаеробните дишане нарича ферментация. Микроорганизми, които има анаеробно дишане, наречена анаеробни бактерии. Те включват дрожди и много бактерии. Анаеробни микроорганизми са разделени на строги (задължи безусловно), който въздух кислород е не само ненужно, но също така и вредни, и по избор (условно), които могат да живеят като липса на кислород и в негово присъствие. Типични примери на анаеробно дишане са:
- алкохолна ферментация (дишане мая при анаеробни условия)
- млечна ферментация (млечна киселина бактерии въздух)
- ферментация маслена киселина (дишане маслена кисели бактерии)
Както се вижда от горните уравнения, се произвежда по време на анаеробно дишане значително по-малко енергия, отколкото аеробни. Ето защо, когато аеробно дишане, за да се задоволи търсенето в необходимото количество енергия, микроорганизмите трябва да консумират повече захар, отколкото в аеробно.
На жизнените процеси на микроорганизмите не се консумира цялата енергия, отделяща се при дишане. Тези процеси се използват около 1/4 от енергията, освободена. По-голямата част от енергията, консумирана в околната среда. Това води до нагряване на продуктите, в които се развиват микроорганизми.
AImenno вино така нагрява, при алкохолна ферментация се провежда. В резултат на бързото развитие на микроорганизми нагрява влажни зърна, памук, торф, сено, тор. Топлината, освободена от самостоятелно отопление на оборски тор, се използва за затопляне на оранжерии. Някои микроорганизми, изолирани неизползван енергия под формата на светлина. Това може да бъде доказано от примера на блясъка на гнило дърво.
Можете също така да се интересуват от