ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ МИКРОБНОГО МЕТАБОЛИЗМА

Общая характеристика конструктивного и энергетического обмена микроорганизмов.

Ферменты микроорганизмов. Классификация ферментов. Ферменты адаптивные, конститутивные, изодинамические. Эндо- и экзоферменты. Отношение ферментов к температуре, рН. Локализация ферментов в клетках микроорганизмов. Регуляция активности ферментов.

Энергетический обмен микроорганизмов. Фотосинтетическое, субстратное и окислительное фосфорилирование. Облигатные аэробы, облигатные анаэробы, факультативные анаэробы, микроаэрофилы.

Питание микроорганизмов. Источники питания. Значение концентрации, растворимости, строения, заряда и размеров питательных веществ для питания микроорганизмов. Механизм поступления питательных веществ в микробные клетки: простая, или пассивная диффузия; облегченная диффузия; активный перенос. Скорость усвоения микроорганизмами питательных веществ.

Отношение микроорганизмов к источникам углерода. Автотрофные и гетеротрофные микроорганизмы. Факультативные гетеротрофы. Фото- и хемосинтез у микроорганизмов. Классификация микроорганизмов на группы по источникам углерода и энергии.

Источники азота, серы, фосфора, микроэлементов для микроорганизмов. Потребность микроорганизмов в незаменимых аминокислотах и витаминах. Ауксотрофность микроорганизмов.

Цель изучения. Ознакомиться с вопросами конструктивного и энергетического метаболизма микроорганизмов.

Методические указания. Следует уяснить, что основой жизнедеятельности микроорганизмов является метаболизм, который представляет собой совокупность химических превращений в клетке. В результате ассимиляции питательных веществ из простых веществ питательной среды строятся сложные органические вещества микробной клетки, а диссимиляция сложных веществ обеспечивает клетку энергией. Причем, у микроорганизмов в большинстве случаев потребляемые питательные вещества одновременно служат источниками питания и энергии.

Уяснить роль ферментов микроорганизмов в процессах метаболизма, знать классификацию ферментов, различия функций экзоферментов и эндоферментов, конститутивных и индуцибельных ферментов, уяснить вопросы кинетики ферментативных реакций. Следует понимать, что регуляция метаболизма сводится к регуляции интенсивности ферментативных реакций, скорость которых может регулироваться путем изменения количества ферментов или изменения их активности. Активность ферментов регулируют разнообразные физические и химические факторы (активаторы и ингибиторы). Уяснить, как осуществляется необратимое и обратимое (конкурентное и неконкурентное) ингибирование.

Обратить внимание на многообразие процессов, обеспечивающих микроорганизмы энергией. Уяснить роль АТФ и в жизнедеятельности клетки. Рассмотреть, как происходит непрерывное возобновление запаса АТФ в процессе фотосинтетического, окислительного и субстратного фосфорилирования.

Рассматривая получение энергии микроорганизмами в процессе брожения, уяснить, что разложение гексоз микроорганизмами в анаэробных условиях происходит тремя путями - гексозодифосфатным (гликолиз), гексозомонофосфатным и кетодезоксифосфоглюконатным. Более подробно рассмотреть молочнокислое, спиртовое, маслянокислое брожения, химизм этих процессов, характеристику возбудителей, практическое значение. Представлять, как происходит аэробное дыхание микроорганизмов при усвоении органических субстратов, как происходит неполное аэробное окисление органических субстратов.

Самостоятельно рассмотреть вопрос анаэробного дыхания. Уяснить, что в анаэробных условиях некоторые микроорганизмы получают энергию при окислении органических (и некоторых неорганических) веществ не кислородом воздуха, а связанным кислородом соединений, богатых этим элементом. В таких случаях конечным акцептором водорода, отнятого дегидрогеназами от окисляемого субстрата, будут неорганические вещества (процессы денитрификации, десульфатации). Рассмотреть также вопрос использования литотрофными микроорганизмами энергии окисления неорганических субстратов.

Особое внимание уделить вопросу использования света в качестве источника фотосинтетическими бактериями. Уяснить, чем бактериальный фотосинтез отличается от фотосинтеза зеленых растений.

Рассматривая вопросы питания микроорганизмов, следует четко уяснить, что питательные вещества всасываются в растворенном виде всей поверхностью клетки. Их поступление в клетку регулируют размеры пор клеточной стенки и осмотический барьер цитоплазматической мембраны. Высокомолекулярные органические вещества могут проникать в клетку только после предварительного их расщепления экзоферментами микроорганизмов. Обратить внимание на многообразие источников питания различных групп микроорганизмов, на то, что одни и те же соединения для одних видов могут быть питательными, а для других – ядовитыми.

Уяснить, что в конструктивном обмене микроорганизмов основная роль принадлежит углероду, в зависимости от источников которого микроорганизмы делятся на автотрофы и гетеротрофы. Обратить внимание на классификацию микроорганизмов в зависимости от источников углерода и энергии, уметь привести примеры микроорганизмов различных групп. Уяснить различия между аминоавтотрофными и аминогетеротрофными микроорганизмами. Обратить внимание на факторы роста микроорганизмов, на то, что большинство микроорганизмов способно самостоятельно их синтезировать. Уяснить понятие ауксотрофности микроорганизмов в отношении факторов роста, а также условия изменения ауксотрофности.

Необходимо четко представлять механизмы поступления питательных веществ в микробную клетку. Уяснить, что поступление питательных веществ в процессе простой диффузии происходит только до выравнивания концентрации веществ внутри клетки и вне ее. Облегченная диффузия и активный транспорт осуществляются с помощью пермеаз, синтез которых контролирует генетический аппарат клетки. Механизм активного переноса позволяет клетке накапливать питательные вещества независимо от величины их концентрации в окружающей среде. Этот перенос может идти против градиента концентрации, что обеспечивается как участием в этом процессе пермеаз, так и большой затратой энергии.

Литература. [1], с.27-42; [2], с.50-120; [7], с.113-185; [9], с.43-79; [10], с.213-394.

Вопросы для самопроверки:

1. Что такое метаболизм? В чем особенность метаболизма микроорганизмов?

2. Охарактеризовать ферменты микроорганизмов.

3. Какие ферменты присущи только аэробным микроорганизмам? Какое ядовитое для клеток соединение они нейтрализуют?

4. В чем различие экзо- и эндоферментов, конститутивных и индуцибельных ферментов микроорганизмов?

5. Какие факторы регулируют активность ферментов микроорганизмов?

6. Как осуществляется необратимое и обратимое ингибирование ферментов микроорганизмов?

7. Какой процесс приводит к образованию АТФ? Какова роль АТФ в клетке?

8. В чем различия фотосинтетического, окислительного и субстратного фосфорилирования?

9. В чем различие между фототрофными и хемотрофными микроорганизмами?

10. В чем различие между литотрофными и органотрофными микроорганизмами?

11. Какой путь расщепления микроорганизмами гексоз в анаэробных условиях является наиболее распространенным?

12. Как осуществляется процесс молочнокислого брожения?

13. Как осуществляется спиртовое брожение? Какие оптимальные условия этого процесса, какие микроорганизмы его вызывают?

14. Какие микроорганизмы вызывают маслянокислое брожение? В каких условиях протекает этот процесс?

15. Как осуществляется микроорганизмами процесс неполного аэробного окисления органических субстратов?

16. Как происходит анаэробное дыхание микроорганизмов?

17. В чем особенность питания микроорганизмов?

18. В чем различие между автотрофными и гетеротрофными микроорганизмами?

19. Привести классификацию микроорганизмов в зависимости от источников углерода и энергии.

20. В чем различие между аминоавтотрофными и аминогетеротрофными микроорганизмами?

21. Что такое факторы роста микроорганизмов?

22. Какие существуют механизмы поступления питательных веществ в микробную клетку?

23. В чем заключается принципиальное различие между простой и облегченной диффузией?

24. Какие процессы переноса питательных веществ в микробную клетку происходят с затратой энергии?

25. Как осуществляется процесс переноса питательных веществ в микробную клетку с помощью пермеаз?

Дата добавления: 2014-11-15; просмотров: 387; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!