MIKROORGANIZMY

1.Metabolizm mikroorganizmów

Anabolizm(synteza komórkowa)-powst. Najczęściej w dużych wielkocząst. Związków budowanych z prostych zw.chem

Amfibolizm(na styku anabolizmu i katabolizmu)Zaliczamy tu głównie szlaki przemian metabolicznych:glikoliza, cykl Krebsa, cykl kw.trikarboksylowych, cykl pentozofosforanowy

Katabolizm(degradacja źr.C i energi)oznacza rozkład subst org. o dużych cząst do CO2 i H20 lub zw.org o niewielkich cząstkach

Mikroorganizmy : pobierają pokarm,sytetyzują skład.komórki,usuwają zbędne produkty przemiany materii, ciągle wytwarzają energię wykorzystywana w procesach katabolizmu, anabolizmu, amfibolizmu

2.Typ pokarmowy określany przez źródło energii oraz elektronów(będący źr.C)

-chemolitotrofy-wykorzyst.do syntezy energię chem(z utlenianej przez siebie subst miner)i zw nieorgan, jako donory elektronów (źr C).uczestniczą w obiegu N-bakterie nitryfikujące

-chemoorganotrofy-wykorzyst do syntezy zw.org energie chem(z utlenionej przez siebie subst mineral) i zw org jako donory elektronów (źr C)

-fotolitotrofy-wykorzyst do syntezy energię świetlną i zw nieorgn. Jako donory elektornów (źr.C)

-fotoorganotrofy-wykorzyst do syntezy energie świetlną i zw.organiczne jako donory elektronów (źr.C)

3.Odźywianie mikroorganizmów

-prototrofy-org, które syntetyzują wszystkie wymagane do życia substancje z podst składnikami

-auksotrofy-wymagają dostarczenia dodatkowych składników wzrostowych np.wit,cukry,kwasy,zasady.

-oligotrofy-odżyw.się śladowymi ilościami zw.pokarm. Źródłem C dla autrotrofów są utlenione połączenia C i CO2,H2CO3 dla heterotrofów organiczne związki chem

-źródłem N są nieorganiczne i org połączenia tego pierwiastka

P-jest przyswajany w postaci jonu fosforanowego z połączeń mineralnych i org.; S-w postaci jonów siarczanowych; K i Fe –pobierany z połączeń mineralnych; Mg-skł. enzymów i barwników fotosyntezy; Ca i Fe-budują cytochromy, barwniki fotosynt.

4.Pobieranie pokarmu

-równomierne cała powierzch.ciała, - rozpoczyna się od wydzielana do otoczenia enzymów ekstracelulalnych(hydrolaz)

5.Cztery podstawowe sp. przemieszcz się cząst. I jonów przez błony:

-dyfuzja bierna-przebiega zgodnie z malejącym gradientem stężeń(ze steż wyższ do niższ)bez udziału energii metabol i nośników. Najczęściej alkoholowej i zw rozp. W tłuszczach

-dyfuzja ułatwiona-przebiega z udziałem przenośników bez użycia energii metabol. Kierunek transportu jest zgodny z malejącym gradientem stęż lub różnic potencjału transportowe(permeazy)ulokowane w błonie mogą przenosić tylko 1 zw – unioportery,. Symportery 2 rodz związków w przeciwnych kierunkach

-transport aktywny prosty-przebiega przeciw gradientowi stęż(z niż do wyż)lub różnicy potencjału. odbywa się przy udziale transporterów i wymaga doprowadzenia energii

-transport aktywny z translokacją grup-transport subst z jednoczesną ich modyfikacja chem, zmiana charakterem zw tylko w jednym kierunku

6.Enzymy występujące w mikroorg. Dzielimy na:

-konstytutywne-stale syntetyzowane niezależnie od fazy hodowli i warunków środowiska. uczestniczą w najbardziej podstawowych przemianach realizowanych niezmiennie przez całe życie komórki ich ilość zmienia się od 5-10

-indukcyjne-tzw, adaptacyjne, syntetyzowane są w sp ściśle regulowany np. w obecności określ substratu(indukcja substratowa)

-represyjnie-są katalizatorami w różnych reakcjach metabolicznych szlaków biosytnezy.Nagromadzenie się produktów takiej reakcji powoduje zahamowanie aktywność tych enzymów lub wywołuje represję ich syntezy

7. Enzymy dzielimy na egzoenzymy i endoenzymy.MAMY 6 KLAS ENZYMÓW;

- hydrolazy- katalizują reakcje hydrolizy tj. rozkład wiązań z udziałem H2O

- liazy- odwracalnie lub nieodwracalnie katalizują odłącznie grupę od substratu bez H2O

- izmoerazy- katalizują reakcje izomeryzacj tj.recemizacj, epimeryzacji i izomeryzacji cis trans oraz wew.cząstecz przemiany oksydoreduku i przeniesienie grup

- ligazy- katalizują wytwarzanie wiązań między 2 cząsteczkami co jest uwarunkowane reakcją rozpadu bogatego w energie wiązania fosforanowego w ATP

- oksydoreduktazy- katal reakcje oksydacyjne związane z przenoszeniem protonów, elektronów i tlenu

- transferazy- katalizują reakcję przenoszenia grup pomiędzy poszczególnymi reakcjami przy współudziale koenzymów

ODDYCHANIE
Oderwanie pary elektronów i odwodornienie substratu przez enzym i stopniowe p[przenoszenie elektronów przy czym każdemu etapowi przenoszenia elektronów towarzyszy wyzwolenie pewnej ilość energii. Oddychanie czyli utlenianie biologiczne nazywane jest niekiedy spalaniem. Elektrony oderwane od pierwszego przyłączane są do 2 w reakcji AH2+B=A+BH2

Pierwsza z nich utlenia się a jednocześnie 2 z nich redukuje(reakcja redoks)

Mamy oddychanie tlenowe gdy ostatnim akceptorem H jest O2, beztlenowe gdy ostatnim akcept H jest .....,fermentacyjne gdy ostatnim akceptorem H jest zw.org

ODDYCHANIE TLENOWE

Utlenianiu substratu tlenem atmosfer. Przebiega ono pod wpływem dehydrogenaz(enzymów katalizujących utlenienie)dehydrogenazy są wysoce specyficzne i odwodorowują tylko określony substrat. Końcowym akceptorem elektronów pochodzących z utlenionego substratu jest O.Zanim jony wodoru dotrą do O2 z którym utworzą H2) przehcodza przez szereg przenośników. Pierwszym przenośnikiem odbierającym elektr od dehydrogenazy jest zwykle NAD i NADP. Związki te przekazują elektr na flawoproteiny,cytochromy i oksydazę cytochromową. Dopiero na ostatnim oddaje elektr atomom tlen z powietrza

->Każdemu etapowi przenoszenie elektr w procesach oddech towarzyszy powst 1 ATP; ->procesy syntezy ATP określamy terminem fosforylacji; ->tworzenie ATP dzięki energii wyzwalającej się podczas oddych telnowego-fosforylacja oksydacyjną; ->tworzenie ATP dzięki energii wyzwalającej się podczas oddych bez tleno-f.substratowa

ODDYCHANIE BEZTLENOWE

W warunkach beztlenowych tlen nie może być użyty jako akceptor H. Aby mikoorg.mogły wykorzystać mechanizmy transportu elektr do syntezy ATP musza za miast O stosować alternatywne nieorganiczne akceptory elektr takie jak : aroton,siarczan i CO2

  W praktyce  oddych beztlen polega na rozkładzie subst nieorg(mineralnej).Ostatecznym akceptorem elektr są ułatwione związki nieorg(mineralne)przejmujące elektrony od cytochromów

--ODDYCHANIE AZOTANOWE—

denitryfikacja jest przeprowadzona przez bakterie wykorzystujące azotany : 1.Redukcja asymilacyjna azotanów 2HNO3+4H-2H2O=2HNO2+4H-2H2)=HON=NOH ;;; HON=NOH+4H=2NH2OH+4H-2H2O=2NH3
2.redukacja asymilacyjna azotanów ;; HON=NOH-H2O=N2O+2H-H2O=N2 ;;; HON=NOH+2H-2H2O=N2

Oddychanie beztlenowe u cinaerobów.Takie beztlenowce występ b.głeboko w glebie w przewodzie pokarmowym zwierząt.
Mikroaerofile względne-w środ.beztl  ale mogą przetrwać pewien czas w tlenie .—Amoniak wykorzyst do produk białka dlatego to asymilacja. reakcje przy pomocy reduktazy azotanowej. –dysymilacja bo amoniak nie jest wykorzyst

--ODDYCHANIE SIARCZANOWE—

1.anabolicznej(asymilacji)przeprowadzanie SO4 2- przez siarczany SO3 2 do S-2 tak aby umożliwić wbudowanie jej następnie w formie grupy SH do zw.org np. aminokwasów

2.katabolicznej(dysymilacyjnej)gdy siarczany przed przekształceniem w siarczki są zew akceptorem elektronów przenoszonych z substratu oddechowego. Przeprowadzają bakterie z rodzajów Desulfovibro i Deulfotomaculum

--ODDYCHANIE WĘGLANOWE—

bakterie korzystają w procesach oddychania z węglanów i CO2 jako ostatecznych akceptorów elektronów Zawarty w tych związkach C może ulegać przy tym redukcji do metanu: 2CH3CH2OH+CO2àCH3COOH+CH4 ;;; CH3COOH+2H2O=2CO2+8H ;;;CO2+8H=CH4+2H2O ;;;CH3COOH->CH4+CO2  Przeprowadzają bakterie z rodzaju Methanobacterium,M.sarcina,M.coccus

PRZEMIANY SUBSTRATU ZACHODZĄCE PRZY ODDYCHANIU I FERMENTACJI:

Źródłem C i energii są heksozy(6C) które ulegają degradacji do fragmentów trój węglanowych na drodze: glikolizy, cyklu pentozofosforanowego, szlaku Entnera-Doudoroffa. Produkty degradacji mogą być utleniane do CO2 w cyklu kw.trikarboksylowych(cyklu Krebsa, cyklu cytrynowego)

1-GLIKOLIZA

Jest to przemiana heksoz(glukoza, fruktoza)w org żywych, połączone z odzyskaniem energii nagromadzonej w węglowodanach. Produktami tego szlaku są pirogronian, który może być potem metabolizowany w cyklu kw.trikarboksylowych z wytworzeniem ATP i NADH2,FADH2.Glikoliza zachodzi w cytoplazmie mikroorg. I może się odbywać zarówno obecności tlenu jak i przy jego braku. Zysk = 2 cząsteczki ATP.

Glikoliza przebiega w 2 etapach. najpierw dochodzi do dwukrotnej fosforylacji heksozy z wytworzeniem fruktozo-6-bisfosforanu,uaktywnia heksozy i przygotowanie do energodajnych procesów, drugim etapem glikolizy po rozszczepieniu na dwie fosfotriozy. Pierwsza reakcja jest katalizowana przez kinazę fosfoglicerynianową, druga przez kinazę pirogronianową. Substratami są 1,3-bisfosfoglicerynian i fosfoenolopirogronian.

HSCoA+CH3COOH=CH3COSCoA+H2O

2-Cykl Krebsa(kw cytrynowego)

wew. Mezosomów i mitochondriów następuje włączenie acetylo-CoA w cyklu kw trikarboksylowych.w cyklu zachodzi dwukrotna dekarboksylacja z wydzieleniem każdorazowo dwóch cząst CO2 i czterokrotna dehydrogenacja z wydzieleniem trzech czast NADH2 i jednej FADH2.Acetylo-CoA zostaje utleniony z wydzieleniem CO2,wodoru związanego przejściowo przez NAD i FAD i niewielkiej ilości energii. Cykl Krebsa może być w warunkach tlenowych(powst 34 mole ATP) i beztlenowych(2 ATP z 1 mol glukozy)

3-Cykl pentozofosforanowy

w cyklu powstaje NADPH2 oraz cukry niezbędne do wielu reakcji syntezy. szlak pomija glikolizę. zaczyna się utlenieniem glukozo-6-fosforanu do 6-fosfoglukonianu i jego dalsza degradacja do rybulozo-5-fosforanu.Nastepnie dochodzi do resyntezy heksozy. Wydajność energet cylu jest duża i wynosi 36moli ATP z 1 mola glukozy. Istnienie tego cyklu umożliwia drobnoustrojom przyswajanie pentoz(ksyloza,arabinoza)

4-Szlak Entera-Doudoroffa

Pomija glikolizę i zaczyna się powstaniem 6-fosfoglukonianu.nastepnie przeprowadzany do 2-keto-3-deoksy-6-fosfoglukonianu i pirogronianu pod wypływem enzymów:dehydrogenazy 6-fosfoglukonianowej i aldolazy 2-keto-3deoksy-6-fosfoglukonianowej.Jest to proces amfiboliczny, a zysk energetyczny jest niewielki. Z 1 mola glukozy powstaje tylko 1 mol ATP.