МУ 1.4.1 ОСОБЕННОСТИ МИКРОБНОГО МЕТАБОЛИЗМА

В процессе эволюции микроорганизмы, как и другие живые существа, выработали механизмы приспособления к среде обитания. В процессе адаптации лежит специализация и многообразие физиологических процессов, обеспечивающих биологическое процветание микроорганизмов. Главные функции – питание, дыхание, рост, размножение обеспечиваются постоянно осуществляемым процессом обмена веществ между микроорганизмами и внешней средой, который характеризуется высокой интенсивностью. Знания этих процессов дает представление о взаимосвязи структуры и функции микробных клеток, закономерностях их жизнедеятельности.

Метаболизм представляет собой совокупность двух противоположных, но взаимосвязанных процессов - катаболизма (энергетический метаболизм) и анаболизма (пластический или конструктивный метаболизм). Метаболизм выполняет несколько специфических функций:

- извлечение энергии из внешней среды;

- трансформацию, поступающих веществ в «строительные блоки»;

- синтез собственных клеточных компонентов;

- синтез функциональных биомолекул

Особенностью метаболизма микроорганизмов является:

1. голофитный тип питания при котором питательные вещества, поступающие из вне в микробную клетку должны быть в растворенном состоянии

2. питательные вещества извне поступают в микробную клетку через всю ее поверхность, а их объем значительно больше, чем она сама

3. необычайно высокая скорость процесса поступления питательных веществ в микробную клетку извне

4. многообразие источников энергии и пластических материалов

5. высокая адаптивная способность к быстро меняющимся условиям внешней среды 

В основе метаболических реакций, протекающих в микробной клетке, лежит деятельность ферментов – высокоспециализированного класса белков.

Микроорганизмы синтезируют самые разнообразные ферменты, принадлежащие к шести известным классам: оксидоредуктазам, трансферазам, лиазам, гидролазам, изомеразам и лигазам.

Ферментативный состав любого вида микроорганизмов – это достаточно стабильный признак. Поэтому его используют для дифференцирования микроорганизмов.

Функциональная активность ферментов и скорость их реакции определяются условиями среды обитания микроорганизмов.

Процессы метаболизма в микробной клетке подчиняются строгой регуляции, которая сама является иерархичной, т.е. синтез катализаторов и регуляторов осуществляется в строгой последовательности. А это значит, что избыточное накопление промежуточных продуктов метаболизма, приводит к снижению скорости реакций образования этих веществ в микробной клетке. Вследствие чего процесс регуляции осуществляется по типу обратной связи.

Процессы метаболизма протекают по принципу молекулярной экономии. А это значит, что строительные блоки являются полифункциональными, т.е. одновременно выполняют несколько функций. Все процессы синтеза и распада биомолекул в микробной клетке протекают с участием ферментов.

Ферменты микробной клетки - это белки, участвующие в процессах метаболизма. Они распознают соответствующие им метаболиты. Вступают с ними во взаимодействие, выполняя роль биологических катализаторов. 

 

 

Рисунок 17. Ферменты бактерий

 

Катализируемая ферментом реакция начинается со связывания метаболита (субстрата) со своим ферментным белком (каждый фермент характеризуется определенной субстратной специфичностью и направленностью действия). Распознание субстрата ферментом происходит в процессе связывания, которое осуществляется в каталитическом центре. Стереохимические свойства субстрата и распределение заряда в его молекуле служат признаками, по которым он распознается ферментом. Субстрат и фермент подходят друг к другу. Ферменты состоят из белковой (апофермент) и небелковой частей (простетическая группа). Простетическая группа обеспечивает специфичность действия каждому ферменту, поэтому он взаимодействует только с одним субстратом. 

Микроорганизмы, требующие для своего развития те или иные аминокислоты, витамины и другие ростовые факторы в готовом виде, называются ауксотрофами. Практически все болезнетворные микроорганизмы относятся к ауксотрофам. Не обладающие такой требовательностью микроорганизмы, называются прототрофами.

ЗАДАНИЕ 1 . Используя схему, представленную на рисунке, назовите ферменты и проведите их систематизацию по механизму их действия у микробов:

ЗАДАНИЕ 2 . Используя схему, представленную на рисунке, проведите систематизацию микробных ферментов по локализации их действия:

 

 

ЗАДАНИЕ 3 . Используя схему, представленную на рисунке, проведите систематизацию микробных ферментов по субстрат утилизирующему действию:

 

ЗАДАНИЕ 4 Используя схему, представленную на рисунке, проведите систематизацию микробных ферментов по времени их действия:

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: