metabolismul energetic de microorganisme
Dispoziții generale privind procesele de energie în celulă.
Celula vie este capabil de a utiliza numai energia chimică în procesele de viață. De căldură nu poate fi folosit ca energia organismelor vii. Că este folosit ca energie, necesită o diferență considerabilă a temperaturii (așa cum este cazul în mașinile termice).
In celulele vii, această diferență de temperatură (aproximativ 100 ° C), este imposibilă. Sursa de energie pentru celulele vii pot fi energia luminii, care este transformat de către celula la molecule chimice și se acumulează compușii carbohidrați recuperate (fotosinteză). O altă sursă de energie chimică a reacției de oxidare - recuperarea, în care energia chimică a carbonului recuperat și unii compuși anorganici este transformat într-o energie disponibilă biologic al relațiilor de energie înaltă.
Este cunoscut faptul că orice substanță care este capabilă să oxideze, poate servi ca sursă de energie chimica pentru microorganisme. În natură, există numeroși compuși anorganici și organici, care pot fi oxidați. Oxidarea biologică în celulă are loc în două moduri:
- 1) o separare a hidrogenului din materialul oxidat și se transferă în altul, care în acest caz se reduce;
- 2) separarea electronului (e) din materialul oxidat și se transferă în altul, care, astfel restaurat.
Compușii capabili să oxideze, adică surse electroni sau hidrogen detașate, denumite donatori. Molecule capabile să accepte electroni rupte în timpul oxidării, sau hidrogen, numite acceptoare. Trebuie remarcat faptul că electronii nu pot exista independent. Acestea trebuie să fie prezentate la moleculele respective de la donator la acceptor. Prin urmare, toate de transformare redox este, de fapt, mișcarea electronilor.
Energia eliberată prin oxidarea unui substrat, acesta devine disponibil pentru celulele numai atunci când aceasta este prevăzută într-o depozitare temporară specială - molecule speciale. În microorganisme există mai multe tipuri de conexiuni care conservă energia. Acest ATP și alți compuși fosfat, și o varietate de acizi carboxilici.
În procesele de transport a energiei chimice în celula joacă un rol important sistem ATP - ADP. Energia liberă sub acțiunea unor enzime este transferată din molecula de ADP, care este transformată în ATP. Energia este stocată în formă chimică de legături fosfat energie energie. Atunci când o celulă utilizează energia ATP este scindat grup fosfat final și este reconvertit la ADP.
Gruparea fosfat este transferat la molecule acceptor specifice și le primesc în timp ce energia eliberată, în detrimentul care poate fi efectuată într-o celulă-un anumit loc de muncă. La scindarea grupării fosfat din molecule de ATP eliberează 7,3 kcal. molecula ATP este adesea numit „moneda de energie“, a celulei. Rolul important al moleculei ATP în metabolismul energetic al celulei datorită proprietăților sale, după cum urmează:
- rezistență chimică care menține energia economisită și previne pierderea sub formă de căldură;
- Dimensiunile mici ale ATP, care le permite să cadă cu ușurință în diferite secțiuni ale celulelor care au nevoie de energie pentru reacțiile de biosinteză;
- energia de legătură a energiei nivel, ATP permite molecula ocupă o poziție intermediară între așa-numita energie înaltă și substanțe cu energie scăzută și ușor de a transfera energie între acestea.
metabolismul energetic este asociat cu biosinteza, pentru care el este un furnizor de energie. Dar există condiții în care celula produce mai multă energie decât consumă. ATP-molecule scurt energia stocată (aproximativ 1/3 secunde). Aici este în formă mobilă și este destinat să asigure procese volatile care au loc în această perioadă. Pentru un timp mai lung celula se acumulează energie în substanțele de rezervă inactive, cum ar fi volutin, lipide, sau dă-l în exces în mediu.
Tipuri de metabolismului energetic. In microorganisme observat o largă varietate de metabolismul energetic. Tipuri de metabolismului energetic al microorganismelor sunt determinate de:
- o sursă de energie pentru procesul de oxidare, adică donor de electroni (tipul de substanță utilizată pentru oxidarea);
- vedere al unui acceptor de electroni sau hidrogen, cu alte cuvinte, se încheie substanță vedere care acceptă electronii eliberați în timpul oxidării.
Caracteristici ale metabolismului energetic afectează răspândirea microbilor în natură și la schimbările care au loc în mediul înconjurător, ca rezultat al activității lor. Microorganismele sursa de energie pentru reacțiile redox din interiorul celulei sunt împărțite în două tipuri:
- phototrophs sau microbi fotosintetici care utilizează energia solară;
- chemotroph, care sursa de energie este o reacție chimică în celulă.
Phototrophs și chemotroph când reacțiile redox poate fi utilizat ca agent de oxidare (donor de electroni), ambii compuși anorganici și organici.
Ca donor de hidrogen (electroni) microorganisme sunt împărțite în următoarele tipuri:
- microbi, care sunt utilizate ca anorganicele donor de hidrogen. ele sunt numite lithotrophs (respectiv - și hemolitotrofov fotolitotrofy);
- germeni, care sunt utilizate ca substanțe organice donor de hidrogen, acestea sunt numite organotrophs (respectiv - și hemoorganotrofy fotoorganotrofy).
- aerobă a cărui finală acceptor de electroni (hidrogen) este oxigen molecular;
- anaerobi a căror finală acceptor de electroni (hidrogen) sunt substanțe organice sau anorganice. Oxigenul este toxic pentru ei.
Trebuie remarcat faptul că între aerobe și anaerobe fără limită ascuțite. Există forme intermediare care pot exista în prezența oxigenului molecular și în absența acestora. Astfel de organisme sunt numite aerobi sau anaerobi facultativi facultativi. Pentru anaerobi facultativi aparțin drojdii și bacterii lactice.
În nutrienți respirație aerobă sunt oxidați cu oxigen atmosferic la produșii de descompunere finală, adică la dioxid de carbon și apă. În același timp, a lansat o cantitate semnificativă de energie. De exemplu, oxidarea glucozei în respirație aerobă are loc după cum urmează:
674 kcal de energie termică - un magazin de energie potențială a glucozei, adică cantitatea de energie care a fost acumulat într-o moleculă de zahăr la fotosintezei sale din dioxid de carbon și apă în plante verzi. Energia produsă în acest caz, utilizate microorganisme în asimilarea nutrienților pentru circulație și de reproducere.
Pentru microorganisme aerobe, adică microorganisme care au respirația trece prin tratarea aerobă, include toate ciupercile și multe bacterii. In cele mai multe cazuri, acestea sunt folosite pentru carbohidrații de respirație, dar se pot utiliza alți compuși organici -. Proteine, grăsimi, alcooli, etc. În acest caz, ele sunt în mod avantajos complet oxidat la produși finali - dioxid de carbon și apă.
Uneori, în timpul respirației aerobă are loc numai oxidare parțială cu formarea altor compuși organici. În acest caz, a lansat mai puțină energie, datorită potențialului energetic rămâne în produsele de oxidare incompletă. Astfel, de exemplu, bacteriile de acid acetic în timpul respirației utilizând alcool etilic, se oxidează la acid acetic:
La oxidarea completă a alcoolului la produsul final este eliberat cu mult mai multă energie:
In microorganisme anaerobe respiratie deriva energie nu prin oxidare, ci prin descompunerea compușilor organici complecși la mai simple. respirație anaerobă numit fermentare. Micro-organisme în care există respirația anaerobă, numită anaerobi. Acestea includ drojdie si multe bacterii. microorganisme anaerobe sunt împărțite în stricte (obligã necondiționat), care oxigenul din aer nu este numai inutil, ci și dăunătoare, și opțional (condiționate) care poate trăi ca absența oxigenului și în prezența sa. Exemple tipice de respirație anaerobă sunt:
- fermentarea alcoolică (drojdie de respirație în condiții anaerobe)
- fermentație lactică (acid lactic bacterii respirație)
- fermentarea acidului butiric (bacterii respirație de acid butiric)
După cum se vede din ecuațiile de mai sus, este produs în timpul respirației anaerob semnificativ mai puțină energie decât aerobic. Prin urmare, atunci când respirația aerobă, în scopul de a satisface cererea în cantitatea necesară de energie, microorganisme trebuie să consume mai mult zahăr decât în aerobă.
Pe durata proceselor de microorganisme nu se consumă toată energia eliberată în timpul respirației. Aceste procese folosesc aproximativ 1/4 din energia eliberată. Cea mai mare parte din energia consumată în mediul înconjurător. Acest lucru determină încălzirea produselor în care microorganismele sunt în curs de dezvoltare.
AImenno vin, astfel încălzit, în care are loc fermentația alcoolică. Ca urmare a dezvoltării rapide a microorganismelor încălzite granule umede, bumbac, turbă, fân, gunoi de grajd. Căldura eliberată de auto-încălzire a gunoiului de grajd, este utilizat pentru încălzirea serelor. Unele microorganisme izolate de energie neutilizate în formă de lumină. Acest lucru poate fi demonstrat prin exemplul strălucirea de lemn putred.
Ați putea fi, de asemenea, interesat în