Метаболизм бактерий, типы: энергетический, конструктивный и окислительный

Несмотря на то, что органическая жизнь в целом является очень сложным и многогранным явлением, отдельные механизмы, поддерживающие ее существование, могут быть разбиты на совершенно простые и понятные компоненты даже для новичков, которые в первую очередь интересуются микробиологическими проблемами. Бактериальный метаболизм относится к таким условно сложным, но на самом деле очень простым механизмам.

Что делать в такой ситуации? Для начала рекомендуем. В этой статье подробно описаны методы борьбы с паразитами. Также рекомендуем обратиться к специалисту.

Что такое метаболизм бактерий?

Биохимические процессы, происходящие в клетке, объединены одним словом — метаболизм (от греч. Metabole — трансформация). Этот термин эквивалентен понятию «обмен веществ и энергия».

Есть два аспекта метаболизма: анаболизм и катаболизм.

• Катаболизм — это совокупность реакций, обеспечивающих клетку необходимой энергией, в частности, для реакций конструктивного метаболизма. Следовательно, катаболизм также определяется как энергетический метаболизм клетки.
• Анаболизм — это набор биохимических реакций, которые синтезируют клеточные компоненты, например ту сторону метаболизма, которая называется конструктивным метаболизмом.

В конструктивном обмене можно выделить две группы процессов биосинтеза: биосинтез мономеров (аминокислот, нуклеотидов, моносахаридов, жирных кислот) и биосинтез полимеров (белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов и липидов). Для их синтеза требуется около 70 различных мономеров-предшественников. Помимо них клетка должна синтезировать ряд соединений, играющих каталитическую роль.

Синтез любого мономера происходит (в присутствии источников углерода и энергии) через цепочку последовательных биохимических реакций, катализируемых специфическими белками — ферментами. В свою очередь, синтез биополимеров также требует участия специфических белков. Следовательно, в основе основ конструктивного метаболизма лежит биосинтез белков, который находится под контролем генетической системы организма.

В микробиологии общая картина метаболизма в любом организме представляет собой цикл реакций, одни из которых обеспечивают организм энергией, а другие постоянно снабжают его материей (обеспечивают строительный материал).

В этом отношении метаболизм бактериальной клетки не отличается от общебиологических принципов. Более того, бактерии были основоположниками все еще функционирующего механизма, обеспечивающего жизнедеятельность живой клетки.

Как происходит метаболизм бактерий?

В зависимости от продуктов метаболизма различают два типа:

1. Катаболизм энергии или реакция разрушения. Фактически, этот тип обмена веществ обеспечивается окислительным дыханием. В процессе дыхания в организм организуется приток окислительных элементов, которые окисляют определенные химические соединения, уже присутствующие в этом организме, с выделением энергии АТФ. Эта энергия присутствует в клетке в виде фосфатных связей.
2. Конструктивный анаболизм или творческие реакции. Это процесс биосинтеза органических молекул, необходимых для поддержания клеточной жизни. Он протекает в виде химических реакций, в которых вступают вещества, попадающие в клетку, и собственные внутриклеточные продукты катаболизма (амфиболиты). Эти реакции активируются из-за потребления запасов энергии, накопленных в АТФ.

Наличие строгой градации не означает, что где-то в организме бактериальной клетки энергия синтезируется отдельно, но органическое вещество накапливается отдельно с потреблением уже накопленной энергии. Нет.

Подавляющее большинство метаболических процессов протекают в прокариотической клетке одновременно и представляют собой замкнутый цикл.

Затем в процессе катаболизма образуются продукты, которые тут же собираются клеточными структурами и запускается реакция биосинтеза некоторых ферментов, которые, в свою очередь, регулируют процессы синтеза энергии.

По отношению к субстрату метаболизм у бактерий делится на несколько этапов:

1. Периферический — обработка субстрата ферментами, продуцируемыми бактериями.
2. Промежуточный — синтез промежуточных продуктов в клетке.
3. Последнее — это выпуск готовой продукции в окружающую среду.

Эти шаги важны для микробиологов, чтобы идентифицировать прокариот по ферментам, которые они вырабатывают на разных стадиях метаболизма.

Особенности метаболизма бактерий заключаются в том, что прокариотические клетки могут использовать в качестве окислителей не только кислород, но и другие органические и неорганические соединения (источники энергии и углерода.

Из органических веществ, присутствующих на планете Земля, только бактерии имеют такой обширный доступ к начальным ресурсам для поддержания своей жизнедеятельности.

Эти характеристики метаболизма у бактерий обусловлены наличием двух типов ферментов (белковых молекул, ускоряющих реакции в живых клетках):

• эндозимы — белковые молекулы, которые действуют внутри клетки и реагируют с молекулами субстрата, поступающими извне.
• экзозимы — белковые молекулы, которые клетка производит извне и которые разрушают субстрат, внешний по отношению к исходным молекулам (именно эти молекулы уже могут проникать в цитоплазму через клеточную стенку);

Некоторые ферменты постоянно вырабатываются клеточным организмом (конститутивные), а есть те, которые вырабатываются как реакция на появление определенного субстрата (индуцибельные).

Энергетический метаболизм (дыхание)

Энергетический обмен у представителей бактериального царства может осуществляться двумя разными биологическими способами:

• фототрофный (энергия фотосинтеза).
• хемотрофный (выработка энергии в результате химических реакций);

Хемотрофное дыхание (перенос электрона с субстрата на внутриклеточные вещества) у бактерий происходит тремя путями:

• аноксический (анаэробное дыхание);
• кислородное окисление (аэробное дыхание);
• ферментация.

К особенностям метаболизма у бактерий можно отнести богатство выбора рецепторов свободных электронов, которые высвобождаются при окислении субстрата, что присуще только миру прокариот.

Итак, в зависимости от того, какое вещество является конечным акцептором электронов, различаются следующие типы анаэробного дыхания:

• карбонат или метаноген (CO2);
• сульфат (электрон переходит на сульфатную группу SO4);
• фумарат (фумаровая кислота) — единственная реакция, когда органическое соединение действует как приемник электронов. Чаще всего этот тип дыхания является дополнительным в бактериальных клетках и может существовать наряду с другими типами энергетического обмена у бактерий.
• нитрат (электрон переходит в группы NO3 или NO2);

Конструктивный анаболизм (сборка органики)

Использование энергии АТФ для создания клеточного материала — это не что иное, как биосинтетические реакции для создания:

• липиды;
• аминокислоты;
• углеводы.
• нуклеотиды;

Реакции проходят в несколько этапов. В результате начальных стадий из продуктов разложения глюкозы образуются белковые молекулы-мономеры (пентозофосфаты, пируват, ацетил-КоА и др.), Которые на последующих стадиях собираются в макромолекулы.

Синтез аминокислот

Аминокислоты — это основные строительные блоки белков. Белок содержит 20 аминокислот, и все они синтезируются самой бактерией. Этот синтез происходит в результате 7 основных биосинтетических реакций:

• гликолиз 3-фосфоглицериновой кислоты;
• конверсия пировиноградной кислоты;
• превращение 5-фосфорибозил — 1-пирофосфата _ АТФ.
• карбоксилирование щавелевоуксусной кислоты;
• конверсия фосфоенолпировиноградная кислота + эритро-4-фосфат;
• превращение α-кетоглутаровой кислоты;

Аминогруппа аминокислот получает азот из нитратов, нитритов, молекулярного азота и аммиака (в зависимости от типа бактерий). Именно в этих органических соединениях преобразуется неорганический азот, прежде чем он станет частью полимерных макромолекул конкретной аминокислоты.

Синтез нуклеотидов и липидов

Нуклеотиды — это строительные блоки ДНК и РНК, а также коферменты (небелковые молекулы, которые являются центрами активации белков).

Если бактерия имеет доступ к остаткам нуклеиновых кислот или нуклеотидов, присутствующим в субстрате, бактериальная клетка будет потреблять готовые нуклеотиды, и только при отсутствии готового продукта бактерия будет осуществлять сложный синтез полимерных ядер.

Липиды — это органические вещества, состоящие из жиров и жироподобных веществ, синтезируемые бактериями из промежуточного метаболита ацетил-КоА. В результате сложных реакций с использованием ферментов синтезируются жирные кислоты, из которых бактерия строит клеточные стенки и образует электронные транспортные цепи.

Высшее филологическое образование. В копирайтинге с 2012 года также занимаюсь редактированием / публикацией статей. Увлечения: психология и кулинария.

Победить паразитов можно!

— Надежное и безопасное избавление от паразитов за 21 день!

• Защищает печень, сердце, легкие, желудок, кожу от паразитов;
• В состав входят только натуральные компоненты;
• Эффективно уничтожает большинство видов гельминтов за 21 день.
• Не вызывает побочных эффектов;
• Он выводит из организма продукты жизнедеятельности паразитов.
• Абсолютно безопасно;

Теперь действует программа льготной бесплатной упаковки. Читать .