Биология - Бактерии - Метаболизм

09 февраля 2011


Оглавление:
1. Бактерии
2. Термин
3. Строение
4. Способы передвижения и раздражимость
5. Метаболизм
6. Размножение и устройство генетического аппарата
7. Клеточная дифференциация
8. Классификация
9. Происхождение, эволюция, место в развитии жизни на Земле
10. Экология



Конструктивный метаболизм

За исключением некоторых специфических моментов биохимические пути, по которым осуществляется синтез белков, жиров, углеводов и нуклеотидов, у бактерий схожи с таковыми у других организмов. Однако по числу возможных вариантов этих путей и, соответственно, по степени зависимости от поступления органических веществ извне они различаются.

Часть из них может синтезировать все необходимые им органические молекулы из неорганических соединений, другие же требуют готовых органических соединений, которые они способны лишь трансформировать.

Наибольшей степенью гетеротрофности отличаются внутриклеточные паразиты. Если при этом они способны существовать на богатых искусственных средах, они называются факультативными. Некоторые облигатные внутриклеточные паразиты утратили часть путей биосинтеза и получают многие органические вещества, вплоть до АТФ, из клеток хозяина. Велика степень зависимости от хозяев также многих бактерий-эндосимбионтов. Большинство бактерий принадлежит к сапрофитам: они не питаются непосредственно веществами других организмов, но используют синтезированные ими органические вещества после их смерти. Существует также ряд бактерий, требующих наличия в среде небольшого круга определённых органических веществ, которых они не могут синтезировать самостоятельно и, наконец, гетеротрофы, которые нуждаются лишь в одном довольно низкомолекулярном источнике углерода. Некоторые из них отличаются высокой специализацией, другие в качестве единственного источника углерода и энергии могут использовать сотни различных соединений.

Удовлетворять потребности в азоте бактерии могут как за счёт его органических соединений, так и за счёт молекулярного азота. Большинство бактерий используют для синтеза аминокислот и других азотсодержащих органических веществ неорганические соединения азота: аммиак, нитриты и нитраты. Фосфор они способны усваивать в виде фосфата, серу — в виде сульфата или реже сульфида.

Энергетический метаболизм

Способы же получения энергии у бактерий отличаются своеобразием. Существует три вида получения энергии: брожение, дыхание и фотосинтез.

серия окислительно-восстановительных реакций, в ходе которых образуются нестабильные молекулы, с которых остаток фосфорной кислоты переносится на АДФ с образованием АТФ. При этом возможно внутримолекулярное окисление и восстановление.

Дыхание — окисление восстановленных соединений с переносом электрона через локализованную в мембране дыхательную электронтранспортную цепь, создающую трансмембранный градиент протонов, при использовании которого синтезируется АТФ. В то время как эукариоты в конечном итоге почти всегда «сбрасывают» электрон на кислород, бактерии могут использовать вместо него окисленные органические и минеральные соединения, а вместо окисляемого органического субстрата использовать минеральный, что часто бывает сопряжено с автотрофной фиксацией CO2.

Фотосинтез бактерий может быть двух типов — бескислородный, с использованием бактериохлорофилла и кислородный с использованием хлорофилла, прохлорофиты). Цианобактерии, глаукоцистофитовые, красные и криптофитовые водоросли — единственные фотосинтезирующие организмы, содержащие фикобилипротеины. У архей встречается бесхлорофилльный фотосинтез с участием бактериородопсина.

Бактерии, осуществляющие только бескислородный фотосинтез, не имеют фотосистемы II. Во-первых, это пурпурные и зелёные нитчатые бактерии, у которых функционирует только циклический путь переноса электронов, направленный на создание трансмембранного протонного градиента, за счёт которого синтезируется АТФ, а также восстанавливается НАД, использующийся для ассимиляции CO2. Во-вторых, это зелёные серные и гелиобактерии, имеющие и циклический, и нециклический транспорт электронов, что делает возможным прямое восстановление НАД. В качестве донора электрона, заполняющего «вакансию» в молекуле пигмента в бескислородном фотосинтезе используются восстановленные соединения серы или молекулярный водород.

Существуют также бактерии с весьма специфическим энергетическим метаболизмом. Так, в октябре 2008 года в журнале Science появилось сообщение об обнаружении экосистемы, состоящей из представителей одного единственного ранее неизвестного вида бактерии — Desulforudis audaxviator, которые получают энергию для своей жизнедеятельности из химических реакций с участием водорода, образующегося в результате распада молекул воды под воздействием радиации залегающих вблизи нахождения колонии бактерий урановых руд. Некоторые колонии бактерий, обитающие на дне океана, используют для передачи энергии своим собратьям электрический ток.

Типы жизни

Объединить типы конструктивного и энергетического метаболизма можно в следующей таблице:

Способы существования живых организмов
Источник энергии Донор электрона Источник углерода Название способа существования Представители
ОВР Неорганические соединения Углекислый газ Хемолитоавтотрофия Нитрифицирующие, тионовые, ацидофильные железобактерии
Органические соединения Хемолитогетеротрофия Метанообразующие архебактерии, водородные бактерии
Органические вещества Углекислый газ Хемоорганоавтотрофия Факультативные метилотрофы, окисляющие муравьиную кислоту бактерии
Органические соединения Хемоорганогетеротрофия Большинство прокариот, из эукариот: животные, грибы, человек
Свет Неорганические соединения Углекислый газ Фотолитоавтотрофия Цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии, из эукариот: растения
Органические соединения Фотолитогетеротрофия Некоторые цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии
Органические вещества Углекислый газ Фотоорганоавтотрофия Некоторые пурпурные бактерии
Органические вещества Фотоорганогетеротрофия Галобактерии, некоторые цианобактерии, пурпурные, зелёные бактерии

Из таблицы видно, что разнообразие типов питания прокариот гораздо больше, чем у эукариот.



Просмотров: 43532


<<< Бактериальный ожог плодовых культур
Бациллы (класс) >>>