Mikrobiológiai előadások

SRI oxigén részt elsősorban az oxidációs szerves vegyületek alkotnak H 2 O vagy H 2O 2 (egyes esetekben - O 2) tartalmazza a molekula vagy anyag oxidálódik. Egyes mikroorganizmusok (főként sok baktérium) lehet használni, mint egy elektron akceptor nem csak O 2, de más vegyületek is, nagy elektron-affinitása, például nitrátok és szulfátok. Ezekben az esetekben, néha beszélnek „nitrát” és „-szulfát” lélegzik szemben aerob (oxigént) légzés.

Légzés - a ATP képződése a folyamat oxidatív foszforiláció - a légzési lánc (ETC)!

Szerves elektron akceptor és jogszabály

szervetlen anyag (ellentétben a fermentációs):

- az oxigén - aerob légzés.

- szulfátok, nitrátok, karbonátok - anaerob légzés.

Aerob légzés (aerob oxidáció) szerves anyagok a prokarióta sejtben továbbítja aerob légzés, mint eukariótákban. Ez alapján az oxidációs piroszőlősav a trikarbonsav ciklusban (TCA - Krebs-ciklus).

A központi összetevő - STC. átalakulások:

1. A felvétel a piruvát a Krebs-ciklus megelőzi a komplex oxidációs reakció annak acetil-, katalizálja piruvát-dehidrogenáz komplex: dekarboxileződés (-CO 2).

2. Krebs ciklus (TCA ciklus). Valójában Krebs-ciklus kezdődik a kondenzációs reakciót acetil-CoA-egy molekula oxálecetsavat (csuka). A reakció termékeként a szabad CoA és a citromsav, ami kulcsfontosságú láncszem trikarbonsavciklus (ábra. 23).

A prokarióták nincs mitokondrium, ezért a Krebs-ciklus fordul elő a membránok citoplazmatikus süllyesztékekbe, lizoszómákat, piroksisomah.

A Krebs-ciklus van társítva a légzési lánc. E áramkör nem merül átadása hidrogénatom vagy elektronok az oxidálható szubsztrátumot a végső akceptor - molekuláris oxigént. A fő funkciója a légzési lánc van az energiatároló sejt, amely során felszabaduló elektron transzfer alakítás útján kémiai energiájú foszfát kötések ATP molekulák.

Általában, az energia kimenet aerob oxidációs prokarióta szervezetekre szignifikánsan nagyobb energia hatása fermentációs folyamatok. Egy molekula glükóz oxidált végtermékekre CO 2 és H 2 O, 38 ATP molekulák képződött.

Napfény prokarióták aerob oxidációs lehetségesnek bizonyult csak egy adott stádiumában az evolúció, ha egy többé-kevésbé teljes légzési lánc alakult a sejtben.

Enzimek elektrontranszport lánc

Hasítása és átadása hidrogénatom vagy elektronok az oxidálható szubsztrátumot a végső akceptor keresztül soros áramköre légzőszervi enzimek, ismert, mint az elektron transzport lánc (CPE), vagy a légzési lánc (ábra. 24).

Ábra. 24. A légzési lánc (CPE)

A sejteket aerob és anaerob prokariótákban legkiterjedtebb csoport légzőszervi enzimek alkotják dehidrogenáz. katalizálják dehidrogénezési szubsztrátok. Koenzimek dehidrogenázok a piridin-nukleotidokat - nikotinamid-adenin-dinukleotid (NAD) és flavoproteinek (AF) - flavin-adenin-dinukleotid (FAD) és flavin-mononukleotid (FMN).

A második csoport a légúti enzim citokróm fel, a, és mint h. koenzimek képviselteti ferroprotoporphyrin. Citokróm-egység végzi elektronok átvitelét a légzési lánc dehidrogenázok a végső akceptor - molekuláris oxigén vagy egy nitrátok vagy szulfátok. Citokróm-találták sejtekben

A legtöbb prokarióták megfosztott csak néhány obligát anaerobok, mint például vajsav baktériumok és tejsav streptococcusok.

Amellett, hogy a fenti csoportok légzőszervi enzimek prokarióta membrán rendszerben észlelt kinonok ubikinon és menakinon típusok. Quinones funkciót a légzési lánc közötti flavoproteinek és citokrómok.

Elhelyezkedés enzimek a légzési lánc határozza meg a redox potenciál. Minél alacsonyabb a redox-potenciál az enzim, annál inkább egy redukálószerrel és közelebb a szubsztrát.

A legjelentősebb változás a redox-potenciálja az elektron transzport lánc fordul elő a hidrogén-transzfer NAD dehidrogenáz FAD vagy FMN-dehidrogenáz Ubikinonon a citokróm c és citokróm és a végső akceptor. Minden átmenet kíséri szintézissel vyscheperechislennyh egy molekula ATP ADP és szervetlen foszfát. Így a teljes légzési lánc elektronok átvitelét között hidrogén és NAD-degidrogena- Zoe és a végső akceptor formájában három molekula ATP.

Különböző fiziológiai légzési lánc csoportok mikroorganizmusok eltérnek terminális citokróm (citokróm-oxidáz vagy reduktáz), az összetétele a közbenső enzimek vektorok.

Között prokarióták felhasználásával aerob oxidációs energia, találkozunk a különböző speciális típusú energia folyamatokat. A legtöbb aerob prokarióta szervezetekre elfogyasztott mint energiaforrás a különböző szerves

cal vegyületet oxidáljuk őket, hogy késztermékek CO 2 és H 2 O.

Anaerob légzés (anaerob oxidáció)

Anaerob oxidáció csak körében prokarióták birodalmában. Velejárója képes mikroorganizmusok váltani aerob anaerob életmód, használ, mint egy végső elektron-akceptor, mint a molekuláris oxigén, nitrogén és kén, szulfátok és nitrátok. Nitrát, nitrit, szulfát, fumarát légzést. Tipikus példák az ilyen mikroorganizmusok a denitrifikáló baktériumok. Most denitrifikáló baktériumok - hemoorganotrofy. Aerob körülmények között, szerves anyagok oxidálódnak a Krebs-ciklus. Az oxigén hiányában kapcsolva denitrifiers Nitrát kilégzés felhasználásával végső akceptor nitrát-nitrogén elektronokat. Ez a fajta légzés található képviselői több mint 70 nemzetségek prokarióták.

Légzési lánc denitrifikáló baktériumokat magában foglalja az összes fő enzim, elektron-hordozóként, jellemző aerob légzési lánc. Csak az utolsó láncszem a citokróm rendszer - citokróm

- szubsztituált a nitrát-reduktáz, amely katalizálja a elektronok nitrátnitrogén. Nitrát indukálható enzimek a sejt által szintetizált csak anaerob körülmények között a nitrátok a közegben jelen. A molekuláris oxigén jelenlétében gátolja a szintézist a nitrát-reduktáz.

denitrifikálás folyamata négy visszanyerő fokozatba, amelyek mindegyike katalizálja a megfelelő nitrát-reduktáz. Az első lépés a nitrát redukálását a nitrit:

További nitriteket csökken a nitrogén-oxid (II), majd a nitrogén-oxid (I), és végül, hogy a molekuláris nitrogén.

Nitrogén alkalmazásával elektron akceptor lehetővé denitrifikáló baktériumokat teljes oxidálásához szerves anyag a szubsztrátum végső termékek CO 2 és H 2 O. Ezért, az energia hozam Nitrát kilégzés gyakorlatilag közelít a normál aerob oxidációt. Így, az oxidációs 1 molekula glukóz molekuláris oxigénnel megjelent 2870 kJ / mól, nitrát légzés - 2700 kJ / mól.

Anaerob oxidációt és SRB a nemzetségek

Desulfotomaculum, Desulfosar Desulfrovibrio, Desulfomonas és mások. Ők képviselik az egysejtű és fonalas formája.

A tanulmány a különböző katabolizmus prokarióták lehetővé teszi, hogy feltételezzük, hogy javul az eljárások a sejtek energia az alapja az evolúció a képviselői ebben a királyságban.

A legősibb csoport prokarióták, nyilván, anaerob baktériumok termelnek energiát a folyamatok fermentáció oka a szubsztrát foszforiláció, kíséretében a minimális energia hatása.

A legtöbb aerob mikroorganizmusok oxidálását a szerves tápanyagok a légzési folyamat a CO 2 és víz. Mivel a molekula CO 2 elérte a legmagasabb oxidációs foka szén, ebben az esetben az egyik beszél teljes oxidációt, és megkülönböztetni az ilyen típusú légzési részleges oxidálásával, amelyben a metabolikus termékek felosztott részlegesen oxidált szerves vegyületek. Ez történik a hiány a közepes és a felesleges N E.

A hiány az E termékek, a termékek teljesen oxidált a légzési folyamat a CO 2 és H 2 O.

A végtermékeket a „részlegesen oxidált” lehet ecetsav, glükonsav, fumársav, citromsav, tejsav és néhány más vegyületek. Mivel ezek a termékek hasonlóak során képződött fermentációk (propionsav, vajsav, borostyánkősav, tejsav, stb), Valamint annak a ténynek köszönhető, hogy az ipari fermentációs eljárások igényelnek speciális technikai eszközök (fermentorok), parciális oxidációt is nevezik " oxidatív fermentációs „vagy” aerob fermentáció”. A részleges oxidációt gombák:

Rhizopus, Mucor, Aspergillus és mások.

4. A bakteriális fotoszintézis

Egy lényeges lépés az evolúció a prokarióták a megjelenése fototróf baktériumok alkalmazásával, mint a fő energiaforrás és a napfény, mint az elsődleges forrása a szén CO 2 sejt fototróf baktériumok létrehozott egy új fotoszintetikus elektrontranszport lánc konjugátum foszforiláció mechanizmus szerint, azaz fotoszintetikus foszforiláció. Fototróf anyagcserét biztosítja ezt a csoportot a baktériumok nagyobb függetlenséget környezeti feltételek.

- lila, zöld, geliobakterii, prochlorophyta (bakterioklorifil);

- cianobaktériumok (klorofill, valamint a legmagasabb). Pigmentált rendszerek 300-1100 nm.

Pigmentek: bakterioklorofill a, b, c, d, e, g; klór

Töltsük a, b; karotinoidok; fikobilliproteidy, bakteriorodopszinban (halogenofil archaea - a legősibb baktériumok).

1. Oxigén-mentes (zöld, lila, geliobakterii).

2. Az oxigén (cianobaktériumok prochlorophyta).

A fejlesztés a fotoszintetikus, aerob, különösen cianobaktériumok, vezetett a dúsítási a környezet molekuláris oxigénnel. A felhalmozódás molekuláris oxigén meghatározta azokat a további módja az evolúció prokarióták alapuló megszerzésére energiát baktérium sejteket aerob oxidációval. A cellában az aerob baktériumok kifejlesztett egy másik elektron közlekedési rendszer, és párosul annak mechanizmusa foszforiláció - oxidatív foszforiláció.

Amikor gyűrűs photophosphorylation (lila baktériumok) szintetizálódik anélkül ATP szintézis NADH 2. részt fotokémiai I (ábra. 26).

Ábra. 26. Az áramkör a gyűrűs photophosphorylation

Nem-gyűrűs foszforiláció (zöld, lila kén baktériumok geliobakterii): működik Fotositema I.

Ahelyett, hogy a víz fotolízis hasítás H 2 S, amely válik egy elektron donor (ábra. 25).

Ábra. 25. A rendszer a nem-gyűrűs photophosphorylation

1. Az exogén elektron donorok:

- szerves anyagok (szukcinát);

- szervetlen (H 2 S, S, szulfitok és mtsai.);

Egy új utat az evolúció fotorsinteza - H 2 O, mint egy elektron forrás és a megjelenése oxigéntermelő fotoszintézis

(Cianobaktériumok és prochlorophyta).

Szintetizálni ATP és NADH 2. Víz - elektron donor. Jelenik meg, fotokémiai II, és a két photosystems munka (ábra. 27). További NADH 2 belép a Calvin-ciklus, és megy a glükóz szintézisét.