Тыныс алу Микроорганизмдердің аэробты және анаэробты тыныс алу процесі

Тыныс алу Микроорганизмдердің аэробты және анаэробты тыныс алу процесі. Метантүзуші бактериялар.

Жоспары:

Тыныс алу

Микроорганизмдердің аэробты және анаэробты тыныс алу процесі. Электрондар доноры және акцепторлары.

Денитрификация. Сульфатредукция.

Метантүзуші бактериялар.

Микроорганизмдердің әртүрлі органикалық қосылыстарды пайдаланудағы үшкарбон қышқыл және пентозофосфаттық тотықтыру айналымдарының рөлі.

Қорытынды.

Пайдаланылған әдебиеттер.

Тыныс алу

Тыныс алу туралы ілімнің негізін қалаушылар - М. В. Ломоносов (1757) және А. Л. Лавуазье (1777) болып саналады. Оттектің қатысында органикалық заттардың жануы табиғатта жүрсе, ал тірі организмдердегі тыныс алу процестері митохондрия органоидында жүзеге асады. Жану кезіндегі энергия жылу түрінде бөлінсе, ал тыныс алу кезіндегі бөлініп шыққан энергия организмдердің бүкіл тіршілік процестеріне және өзінің құрылымын белсенді күйде сақтауға жұмсалады.

Микроорганизмдердің тыныс алуы энергия бөлінетін органикалық қосылыстар тотығуының биологиялық жолмен жүретін күрделі процесі болып есептеледі.

Бактериялардың тыныс алуы - Энергияны алу бұл биологиялық процесс тәуелділігіне байланысты, электрондардың соңғы акцепторының пайдалануына байланысты:

Тыныс алу типі бойынша микроорганизмдердің бөлінуі:

Анаэробиоз механизмі.

О2 анаэробтарға у болып табылады, себебі оттегі қатысымен H2О2 түзіледі. Ол жасушаларды өлтіреді. Жасушалардың өлуі H2О2 және супероксид-анионды ыдырататын ферменттер - каталаза және супероксидисмутаза болмауынан өледі.

Анаэробтарды (микроаэрофильдерді) аэробты жағдайда өсіруге болады, егер дақылдандыру ортасына қайта қалпына келтіруші (оттегі акцепторы) глюкоза, цистеин, NA сукцинатын және т. б. қосса.

1861 жылы Л. Пастер өзіндік ерекшелігі бар анаэроб бактерияларды тапқан болатын.

Оған энергияны тотықтырудан емес, оттегі жоқ жерде органикалық қосылыстарды ыдырату жолы мен қамтиды. Бұл ашу процесі деп аталады. Ол микроорганизмдер үшін оттексіз тыныс алу әдеттегі оттегімен тыныс алатын аэроб микроорганизмдер үшін оттегінсіз тыныс алу әдеттегі оттегімен тыныс алатын аэроб микроорганизмдер сияқты, анаэробтарда органикалық қосылыстарды өзгеріске түсіру кезінде оттегін қамти алады. Органикалық заттар алғашқы ыдырағандаодан сутегі бөлінеді. Ол бірнеше тізбектеле орналасқан ферменттердің көмегімен ауадағы оттегіне жанасады. Сонда су п. б. Су құрамындағы су тегімен оттегінің арқасында, көміртегі атомдарының арасында көміртегі атомдарының арасында тотығу-тотықсыздану реакциясы жүреді. Осы тотықсыздану процесс арасында ортаға энергия бөлінеді. Ол микробтар клеткасының тіршілігіне қажет. Микробтарға арналған қоректік ортаның тотықсыздану қасиеті бар. Мұнда оттегі көп роль атқарады, заттар толық тотыққанда ғана болады. .

Аэробты тыныс алу:

Глюкоза + оттегі көмірқышқыл газы +су + энергия

С6Н12О6 О2 СО2 Н2О 36 АТФ

Анаэробты тыныс алу:

глюкоза→ сүт қышқылы (энергия)

С6Н12О6 С3Н6О3 2 АТФ

Аэробты, анаэробты тыныс алудың айырмашылықтары:

Бактериялардың тыныс алуының сипаттамасы

Ол екі сатыдан тұрады.

Осы екі саты ортадағы органикалық заттардың көмір қышқыл газы мен суға дейін тотығуына және биологиялық жағынан аса бағалы энергияның түзілуіне әкеліп соктырады.

Карбон тобы ажырағанда ол сірке альдегидіне (немесе сірке қышқылына) айналады және тотығу ферменттерінің бірі - А коферментімен қосылады да, А-ацетил коферментін түзеді (КоА-Н) . Қос көміртекті цикл құрамында кеміртегінің төрт атомы бар сірке қымыздық қышқылымен реакцияға түсіп, элты атомды көміртегі бар - лимон кышқылына айналады. Әрине Кребс циклі барысында энергия да бөлініп шығады, бірақ ол аденозин үш фосфор қышқылы молекуласына (АТФ) шоғырланады. Сондықтан Кребс циклі кезінде тек тыныс алу ғана емес биосинтез, яғни жаңа заттардың түзілуі де байкалатындықтан оның микроорганизмдер тіршілігіне зор маңызы бар.

Денитрификация.

Белгілі бір жағдайларда, мәселен көміртегіне бай органикалық заттар шамадан тыс мол болған жағдайда, топырақта азот қышқылы тұздарының азайып кететіні анықталды. Бұл кезде топырақта жүретін процестердің нәтижесінде, азот тотығына (нитраттар, нитриттер), түрлі азотты тотыққа одан барып молекулалы азотқа айналады. Бұл процесті денитрификция, яғни нитрификацияға қарама - қарсы процес деп аталады. Бұл топырақта азот қорының азаюына әкеліп соқтыратын зиянды құбылыс.

Жеке өздері тіршілік ете отырып, ортаны азотқа байытатын микроорганизмдер барлығын 1888 жылы француз ғалымы Жарден анықтаған болатын. Ол ішінде азотсыз органикалық заттары бар, сырттан ешқандай азот көзі қосылмаған ыдыста микроорганизмдер ал қалса, ортаны азотқа байытатын дәлелдеді.

1885 жылы француз ғалымы М. Бертло дәл осындай құбылысты топырақтан байқады

Азот сіңіретін микроорганизмдердің таза культураларын алғаш рет С. Н. Виноградский (1893) бөліп алған болатын. Ол анаэробты спора түзетін таяқша бактериялар. Аты - Glostridium pаsteurianum. Ол топырақта еркін тіршілік етеді, таяқша тәрізді өскен клеткалары спора түзетін анаэроб бактериялар.

1901 жылы Бейерник ашқан азобактер микробы да атмосфера азотын сіңіре алады. өскен клеткалары ірі шар тәрізді, қозғалғыш, шырыш қабық - капсуламен қоршалған. Бұлардың қазір бірнеше түрі белгілі. Олардың ішінде азотобактер агилес түрлері біршама жақсы зерттеледі. Азотобактердің барлығы дерлік аэроб бактериялар.

Сульфатредукция

Сульфатты қалпына келтіретін бактериялардың физиологиялық тобы (оларды күкіртсіздендіру, сульфатты төмендету немесе сульфид қалыптастыру деп те атайды) сутекті субстраттан сульфатқа соңғы электронды акцептор ретінде беру және сульфатты сульфидке дейін қалпына келтіру қабілетімен ерекшеленеді. Бұл процесте электрондардың берілуі жүреді және оған С цитохромы қатысады.

Күкірттің тотықсызданған органикалық емес қосылыстарының тотығуы, бірқатар автотрофты және гетеротрофты микроорганизмдер көмегімен жүреді. Бұларға Тиобациллус, Бегиотта, Тиотрикс туысына жататын жіпше бактериялар мен фотосинтез деуші жасыл және қошқыл бактериялар жатады. Жіпше бактериялар көбінесе балшықыт суларда кездеседі. Ал фотосинтездеуші бактериялар жай суларда, тағамдарда, теңіздің жойылма суында, көлдерде тіршілік етеді.

Метантүзуші бактериялар

Метантүзуші бактериялар органикалық қышқылдарды қажетті метанға, көмірқышқыл газына айналдырады.

Метантүзуші бактериялар қышқылтүзуші ашытқы микроорганизмдер мен салыстырғанда көбеюге ұзақ уақыт қажет етеді және қоршаған ортаның өзгерістеріне қарсы тұру потенциялы төмен. Сондықтан, ашу ортасында алғашында ұшқыш қышқылдар түзулуіне байланысты, метандық ашудың бірінші кезеңін қышқылдық деп атайды. Ары қарай қышқылдардың түзілуі және өнделуі жылдамдығы тенеледі. Сондықтан субстрактының ыдырауы мен газ түзіледі бір уақытта қатар жүреді. Газдың түзілу өнімділігі метантүзуші бактериялардың тіршілік жағдайына байланысты.

Оларды алғаш рет орыс ғалымы В. Л. Омелянский

ашқан болатын. Сол себепті бактерия ғалымның

атымен аталған.

• Methanobacillus omelianskii • Methanococcus • Methanosarcіna

Биохимиялық тұрғыдан метандық «ашыту» анаэробтық тыныс болып табылады. Органикалық заттардың (сірке қышқылы) электрондары көмірқышқыл газына тасымалданып, метанға дейін тотықсызданады. Метантүзуші бактериялар үшін электронның доноры қызметін сутегі атқарады.

4C6H5COOH + 24H2O → CH3COOH + 4HCOOH + 8H2

(бензоат)

12CH3COOH → 12CH4 + 12CO2

(ацетат)

4CHCOOH → 4CO2 + 4H2

3CO2 + 12H2 → 3CH4 + 6H2O

4C6H5COOH + 18H2O → 15CH4 + 13CO2

Микроорганизмдер жүргізетін тотығу процестері

Энергетикалық процесстерде оттегін пайдаланатын микроорганизмдерде көміртектің өзгеруі анаэробтарға тән реакциямен басталады. Бірақ анаэробты тыныс алудың бір жолымен түзілген пиро жүзім қышқылы сутегінің соңғы акцепторы ретінде аэробты микроорганизмдермен қолданылмайды, ол аз ғана мөлшердегі энергия бөлу арқылы ары қарай тотығады.

Көптеген аэробты микроорганизмдерде пирожүзім қышқылы үш ферменті бар ферменттік жиынтықтың әсеріне ұшырайды. Ол ферменттердің біреуі пирожүзім қышқылының декарбоксилденуін, екіншісі НАД+-қа сутегінің тасымалдануымен оның дегидрленуін катализдейді, ал үшіншісі ацетилді топты акцептірлеп, ацетил-КоА-ны босатады. Осылайша пирожүзім қышқылының ацетил - КоА-ға дейін қышқылды декарбоксилденуі жүреді.

Пентозды фосфаттың жолы

Пентозды фосфаттың жолы (пентозды жол, гексозды монофосфатты шунт, Варбург - Диккенс - Хорекер жолы ) глюкозаның тотығуының балама жолы болып табылады (гликолизбен және Энтернер - Дудоров жолымен), тотығу және тотықтырмайтын сатыларды қамтиды.

Пентозды фосфат жолының жалпы теңдеуі:

3 глюкозо-6-фосфат + 6 НАДФ+ → 3СО2 + 6 (НАДФH + Н+) + 2 фруктозо-6-фосфат + глицеральдегид-3-фосфат.

Ұқсас жұмыстар

ФОТОСИНТЕЗ. АЭРОБТЫ ЖӘНЕ АНАЭРОБТЫ

Ашу процесі

Жасушалық тыныс алудың түрлері

Май қышқылды ашу

Оттексіз тыныс алу процестері. Анаэробты тыныс алудыңрекшелігі. Анаэробты жағдайда электрондар тасымалдануы

Анаэробты тыныс алу

МИКРОБТАРДЫҢ ТҮРІН АНЫҚТАУ

Көміртектің түзілуі және оттегінің айналымы

Анаэробты организмдер