Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

У МИКРООРГАНИЗМОВ

СПОСОБЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ И ТИПЫ ОБМЕНА ВЕЩЕСТВ

В зависимости от способа получения энергии и источника углерода все микроорганизмы делятся на хемоавтотрофы, фотоавтотрофы и хемогетеротрофы и фотогетеротрофы.

Хемоавтотрофы — это микроорганизмы, использующие химическую энергию, освобождающуюся при окислении неорганических веществ (таких как аммиак, сероводород, закисное железо Fе^а+ и др.), для синтеза органических веществ из неорганического источника углерода — С0₂. К ним относятся нитрифицирующие, тионовые бактерии, железобактерии, бесцветные серобактерии, водородные бактерии. Нитрифицирующие бакте­рии окисляют аммиак (1МНз) сначала до азотистой, а затем до азотной кислоты:

2NH₃ + 30₂ --------- 2 NH0₂ + 2Н₂0 + Энергия

2 NH0₂ + 0₂ ------------ 2 NH0₃ + Энергия

Бесцветные серобактерии окисляют сероводород (Н₂S) сначала до элементарной серы, а затем до серной кислоты:

2Н₂S + 0₂ ------------- > 2Н₂0 + S₂ + Энергия

S₂ + 30₂ + 2Н₂0 --------- > 2Н₂S0₄ + Энергия

Фотоавтотрофы — это микроорганизмы, использующие световую энергию для синтеза органических веществ клеток из неорганического источника углерода — С0₂. Они имеют особые пигменты типа хлорофилла, с помощью которых усваивают ипреобразуют световую энергию. К ним относятся пурпурные и зеленые серобактерии.

Хемогетеротрофы — это микроорганизмы, использующие химическую энергию, освобождающуюся в ходе окисления органических веществ. Для синтеза веществ клеток они также утилизируют готовые органические соединения в качестве источников углерода. К ним относится большинство микроорганизмов. Они широко распространены в природе, их жизнедеятельность имеет большое значение для круговорота веществ в природе. Некоторые из них вызывают порчу пищевых продуктов, а другие в процессе метаболизма образуют продукты, представляющие практический интерес, и поэтому используются в различных производствах, основанных на жизнедеятельности этих микроорганизмов. Ниже будут рассмотрены способы получения энергии хемогетеротрофами, которые лежат в основе важнейших биохимических процессов, имеющих практическое значение.

Фотогетеротрофы — это микроорганизмы, использующие световую энергию, а в качестве источника углерода — органические соединения.

Получение энергии хемогетеротрофами. В качестве источника энергии они могут использовать широкий круг органиче­ских веществ, чаще углеводы, а также спирты (одноатомный — этиловый спирт, трехатомный — глицерин, шестиатомные спирты— сорбит, маннит и др.), аминокислоты, пурины, пиримидины, жиры, органические кислоты и др. Большинство хемогетеротрофов получают энергию и синтезируют углеродный ске­лет веществ, входящих в состав их клеток из одного и того же органического соединения.

У хемогетеротрофов имеется четыре способа получения энергии: аэробное дыхание, неполное окисление, брожение и анаэробное дыхание. В основе всех этих способов получения энергии, различающихся конечными акцепторами водорода (электронов), лежат процессы биологического окисления орга­нических веществ. От степени окисления органических веществ зависит количество энергии, получаемой клеткой и аккумули­рованной в макроэргических связях АТФ, а также количество высвобождающейся при этом свободной (тепловой или какой-либо другой) энергии. Окисление, как указывалось выше, может быть полным и неполным.

В аэробных условиях в присутствии молекулярного кислорода может протекать как полное окисление органических веществ (аэробное дыхание), так и неполное.

В анаэробных условиях (в отсутствие молекулярного кислорода) протекает неполное окисление (брожение), а при окислении органических веществ связанным кислородом — полное окисление.

• Аэробное дыхание. Донорами водорода при дыхании служат органические вещества, которые при этом окисляются, а конечным акцептором водорода является молекулярный кислород. В результате дыхания происходит полное окисление органических веществ до минеральных соединений — диоксида углерода и воды и выделяется большое количество тепловой энергии:

С₆Н₁₂О₆ + 60₂ ------ >- 6С0₂ + 6Н₂0 + 2822 кДж

Глюкоза

Такое количество энергии соответствует всему запасу свободной энергии, заключенному в 1 грамм-молекуле глюкозы. Этим путем получают энергию многие аэробные бактерии и некоторые дрожжи, используемые для получения хлебопекарных и кормовых дрожжей.

При аэробном дыхании примерно 50% энергии теряется в виде тепла. Этим объясняется явление термогенеза — самосогревание больших рыхлых, хорошо аэрируемых скоплений растительных масс (сена, зерна, силоса, навоза, торфа и др.), что приводит иногда к самовозгоранию сена, торфа и т. п.