Baktériumok légzése 1969 csírák

Baktériumok légzése

A légzés az élőlények energiaforrása. A mikrobiális sejtben előforduló protoplazma-előállítás szintetikus folyamata, a növekedés, a reprodukció, a mozgás stb. Folyamata szükségessé teszi a szabad energia beáramlását, mivel ezek a folyamatok endotermikusak. Ezért a mikrobiális sejtekben az asszimilációs folyamatokkal párhuzamosan folyamatosan véghezvisznek olyan disszimilációs folyamatok, amelyek energikus energiát bocsátanak ki létfontosságú aktivitásuk érdekében.

A biokémiai folyamatok összessége, amelynek eredményeképpen létrejön a sejt létfontosságú aktivitásához szükséges energia, az energiacsere. A magasabb organizmusokkal ellentétben a mikroorganizmusok energiatermelésének különböző formái vannak: légzés, erjesztés stb.

A légzés a szerves anyagok gáznemű oxigénnel történő széndioxidációjára utal szén-dioxidra és vízre. Így a cukor légzési folyamat során történő oxidációját a C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2O + energia egyenletével fejezzük ki. Ez az egyenlet ellentétes a 6CO2 + 6H2O + energia = C6 H12 O6 + 6O2 fotoszintézisegyenletével.

1861-ben, Louis Pasteur a tanulmány az olaj-sav erjedés, hogy a szernek a fermentáció (meg. Butyricus) általában bekövetkezik csak a hiányában a szabad oxigén, az energia tölti által a reakció a szerves szubsztrát hasítási. Pasteur meghatározta az erjedés lényegét, mint oxigénmentes életet. Légköri oxigént nem vesz részt a fermentációs, hanem szerves anyagok oxidáljuk miatt visszavonása hidrogén, hogy csatlakozik a lebontási termékeit azonos szerves anyag, vagy szabadul fel a gáz halmazállapotban.

Az autotrófok az egyszerű szervetlen vegyületek oxidációjával kapják az energiát: hidrogén-szulfid, ammónia, hidrogén. Desulfofitsiruyuschie és denitrifikáló baktériumokat levezetni energiát oxidációjával nitrátok és szulfátok, illetve, de lehet kapni az energia és oxidációja miatt a szerves anyagok. Egyes mikrobiális oxidációs reakció által oxigén nem éri el a végtermékek - CO2 és H2 O. Ez a parciális oxidációs folyamat figyelhető meg ecetsav-baktériumok, csak oxidáló alkoholt ecetsav, és egyes formák, lebomlanak cukor az oxálsav és a citromsav.

A csöpög baktériumok a felszabadított energiát használják fel, amikor lebontják a fehérjéket, míg az aminosavak kémiai kötéseinek energiája átalakul az ATP energiájává.

Az oxigén tekintetében a mikrobák két csoportra oszthatók: olyan aerobok, amelyek csak oxigén jelenlétében fejlődnek a környezetben, és olyan anaerobok, amelyek szabad oxigén nélkül fejlődnek. Ezenkívül van egy másik köztes csoport - fakultatív anaerobok, amelyek aerob és anaerob körülmények között élhetnek. Vannak olyan mikroaerophiles is, amelyek csökkentett mennyiségű oxigént fejlesztenek a tápközegben, például egy brucellózis rúd.

Az eredményül kapott kémiai energia csak részben hűsödik fel hő formájában. Ezen energia nagyobb részét elfogják és tárolják az ATP makrobiális kötéseként. A foszfátcsoportok lazán kapcsolódnak egymáshoz és könnyedén felszabadítják energiájukat a megfelelő mennyiségben, ahol a sejt élettartama szükséges. Az ATP, az energia elvesztése, ADP-be (adenozin-difoszfát) és AMP-be (adenozin-monofoszfát) alakul.

Az ATP, az ADP, az AMP és a foszforsav minden egyes sejtben mindig különböző arányban jelen vannak. Ezek a reakciók reverzibilisek, az AMP és az ADP képes foszforsavat kötni és ATP-be fordulni. Ez többé-kevésbé állandó mennyiségű ATP-t biztosít a sejtben. Az ATP mennyisége a sejtben korlátozott. Az ATP makrobiális kötéseinek helyreállítása érdekében a szénhidrátok és egyéb anyagok hasadásának energiáját használják.

Hosszú ideig úgy vélték, hogy a légzés folyamata a magasabb organizmusokra jellemző, és csak a mikroorganizmusokra való fermentáció. Azt találták, hogy szorosan kapcsolódnak egymáshoz. A légzés és az erjedés a konjugált oxidációs-redukciós folyamatok nagyon összetett komplexei, amelyeket egy vagy másik enzimkészlet határoz meg.

A sejt összes energiateljesítményében három szakasz különíthető el. Az első, előkészítő szakaszban a szénhidrátok, zsírok és fehérjék nagy molekulái szétesnek a glükóz, glicerin, zsírsavak, aminosavak kis molekuláiba. A további átalakításokhoz anyagokat állítanak elő, nincs észrevehető energiaelnyelés.

A következő szakaszban, a részleges oxidációs szakasznak nevezik, a kapott glükóz, zsírsavak és egyéb anyagok komplex, többlépcsős folyamaton mennek keresztül. Ez nem teljes oxidáció, amelyet glikolízisnek vagy erjesztésnek neveznek. Ez a szakasz anaerob. A glikolízis több mint tíz egymást követő enzimatikus reakció. Tíz különböző köztitermék (szubsztrát) következetesen alakul ki glükózból és ugyanazok a specifikus enzimek. Az egész folyamat követi a tejsavbaktériumok által okozott tejsavas fermentáció típusát, és nagyon hasonlít az élesztő által okozott alkoholos fermentációhoz.

A folyamat elindítja a hexokináz enzimet, amelynek hatása alatt a glükóz reagál az AMP-vel és hexóz-6-foszfátot képez. A hexozo-6-foszfát fruktóz-6-foszfáttá alakul az aldoláz enzim stb. Hatására. A glikolízis végterméke tejsav. Az egész folyamat teljes egyenlete a következőképpen fejeződik ki: C6H12O6 = 2C3H6O3.

A folyamat utolsó szakasza a szubsztrátok teljes oxidációja a végtermékekhez - CO2 és H2O, ez a lépés aerob körülmények között történik. Következésképpen csak aerobokban találhatók. Ebben a szakaszban a három szénatomból álló szerves savak érintettek, ezért hívták a trikarbonsavak ciklusának (Kreps, 1953).

A ciklus azzal a ténnyel kezdődik, hogy két tejsav molekulát oxidálnak, és két molekulát tartalmaznak piroszőlősav. Az egyik piruvasav-molekulát egy molekula széndioxid eltávolításával oxidáljuk, és ecetsavat képzünk. A szénsav egy másik piruvinsav-molekulához kötődik, és oxaloecetsav keletkezik. Az ecetsav az A koenzimel kombinálva oxaloecetsavval és vízzel kondenzálódik, és citromsav keletkezik.

A citromsavat aconitsavvá alakítjuk. Továbbá számos átalakulás zajlik le, amely ismét oxaloecetsavat állít elő, és a ciklus véget ér. A citromsav teljesen lebomlik. Dehidrogenázok A NAD, FAD, citokrómok részt vesznek a ciklus enzimjein. Tehát a borostyánkősav dehidrogénezése során egy ciklust eltávolítunk egy elektronból, átmegyünk FAD-re, és FAD-H2 képződik. borostyánkősavat fumársavvá oxidáljuk. Az elektronok tovább haladnak a citokróm láncon keresztül az oxigénig. A citokróm-oxidáz aktivált oxigénnel kapcsolódik vízhez. Közvetlenül azonban az oxigén nem vesz részt a reakciókban.

Ábra. 19. A trikarbonsavak ciklusának rendszere (Krebs ciklus)

Úgy becsülik, hogy a ciklus egy molekula glükóz előállított 36 ATP molekulák és a glikolízis során két molekula ATP, tehát csak akkor, 38 molekula ATP, vagy 380 nagy zsírból származó 680 nagy kalóriát tartalmaz egy Gram-molekula glükóz, m. F. a hasznos kémiai energia 55% -át kapta. Ez egy nagyon nagy százalék, de a hatékonysághoz képest. (12-25%). Az energiát részenként osztották fel. Ha azonnal kiosztják, a sejt megsérül.

A reakcióban részt vevő enzimek a mitokondriumokban helyezkednek el, és a glikolízis és a trikarbonsav ciklus során végzett sorrendben sorban vannak lokalizálva.

A triózisok bomlási termékei részben bioszintézishez vezetnek. Így, a piroszőlősav alanin képezhetők ketoglutársav - glutaminsav-oxálecetsav-ecetsav - aszparaginsav aminálással. Az ecetsav folytathatja a magasabb zsírsavak szintézisét.

A légzés során fellépő reakciók összefüggő oxidációs-redukciós jellegűek. Az oxidációs-redukciós reakciók során elektromotoros erő alakul ki, amelyet úgynevezett oxidációs redukciós potenciállal (rH2) mérhetünk.

Az aerobokat magasabb rH2 (20 és annál magasabb), anaerobokat alacsony (0-12), fakultatív anaerobok - 0-20. Az rH2 táptalaj csökkentésével oxigén jelenlétében az anaerob növekedés érhető el, miközben növeli az rH2 értéket. anaerob körülmények között aerobokat termesztenek.

Az energia szempontjából az anaerob légzés sokszor kevésbé hatékony, mint az aerob légzés. Így, ha a folyamat aerob glükóz oxidációja CO2 és H2 O 674 kcal kapunk, majd az alkoholos fermentáció - 27 kcal, tejsavval - 18 kcal és az olaj-savas - csak 15 kcal. Ez annak köszönhető, hogy az anaerob oxidáció végtermékei szerves vegyületek, amelyek még mindig nagy mennyiségű energiát tartanak fenn. Például az alkohol (alkoholos fermentációs termék) tökéletesen ég.

A hőveszteség az erjedés során megfigyelhető olyan növényeknél, amelyek jól védettek a hőveszteségtől. A hő elválasztásával a nedves széna, a trágya, a tőzeg stb. Önmelegedése megtörténik.

Fényes baktériumoknál az energiaveszteség izzadság formájában expresszálódik. A tengervíz, a rothadt fa, a mohák, a halak magyarázata a különleges aerob baktériumok jelenlétével magyarázható. Különleges enzim - lyceiszferáz van, amely átalakítja az ATP kémiai energiáját könnyű energiává.

Az anaerob baktériumok közé tartoznak a tetanusz, a botulinus, az olajsav baktériumok, a gáz gangranát okozó anyagok és mások.

Az aerobok közé tartozik a nitrifikálás, az ecetsav, az azobacteriumok, a myxobaktériumok, a penészgombák, a mikobaktériumok, a kolera vibrio. Fakultatív anaerobok - E. coli, diftéria bacillus, streptococcus, staphylococcus, spirilla stb.