Ответы к экзамену, страница 6

Высокомолекулярные вещества в этом случаепроникают в их периплазму через поры, образованные белками-поринами,находящимися в наружной мембране.!У микроорганизмов, которые часто живут в бедных средах, существует несколкопринципиально различных способов поступления в-в в клетку. Все незаряженныемолекулы (Н2О, газы) могут поступать в клетку путем обычной диффузии(пассивной диффузии). Это проникновение в-в в клетку по градиентуконцентрации, не требующее затрат энергии и происходящее до тех пор, пока ненаступит равновесие между содержание данного в-ва вне и внутри клетки.

Этотпроцесс идет с невысокой скоростью. Скорость значительно увеличивается приучастии специфических белков-переносчиков (пермеаз), и тогда процесс называютоблегченной диффузией. В этом случае также процесс продолжается до тех пор,пока есть градиент концентрации и не затрачивается метаболическая энергия.Механизм действия пермеаз пока неясен. Это белки, расположенные либо поперекмембраны, либо способные передвигаться через мембрану как в свободном, так и всвязанном с субстратом состоянии.

Остается неясным, что в этом случаезаставляет пермеазу освобождать субстрат на внутр. стороне мембраны.Эукариоты путем облегченной диффузии транспортируют различные сахара иаминокислоты. Прокариоты проносят так глицерол. !Механизмы активного транспорта позволяют в-вам поступать в клетку противградиента концентрации. Такие механизмы требуют затраты энергии. Первичныйтранспорт — это выброс протонов из клетки в образованием протонного градиентачерез цитоплазматическую мембрану.

За счет этого трансмембранного градиентапротонов и работают все виды вторичного транспорта. Протонный градиент вклетке всегда поддерживается на опр. уровне за счет дыхания, фотосинтеза,брожения. У грамотриц. микроорг. из-за наличия наружной мембраны в оболчкесуществуют более сложные смешанные механизмы с участием связывающихбелков, локализованных в периплазматическом пространстве.

Связывающиебелки высокоспецифичны, образуют комплекс с субстратом и переносят его черезпериплазматическое пространство на соответствующие пермеазы, которые сзатратой энергии транспортируют субстрат внутрь клетки. !!28. Соединения углерода и азота, используемые микроорганизмами.Азотфиксация. Способность микроорганизмов использовать разныесоединения серы и фосфора.

Потребность в железе, магнии и другихэлементах.*(что здесь писать?!)!!29. Способы обеспечения энергией. Фотосинтез и хемосинтез. Экзогенные иэндогенные окисляемые субстраты. Переносчики электронов иэлектронтранспортные системы: их особенности у разных микроорганизмов.Роль АТФ и способы ее образования.*По типу получения энергии все микроорг. подразделяют на фототрофы (энергиясвета) и хемотрофы (энергия хим. связей орг.

и неорг. соединений). Энергия нужнаклетке для синтеза различных в-в, для осуществления движения (перемещения впространстве) и для поглощения в-в из окружающей среды. !АТФ — универсальный переносчик энергии. Большая часть энергозависимыхреакций связана с использованием АТФ — высокоэнергетической молекулы,содержащей две макроэргические связи. Гидролиз 1 М АТФ дает около 32 кДжсвободной энергии.

Существуют два принципиально разных пути синтеза АТФ вклетке: !1) субстратное фосфорилирование — перенос макроэргической связи синтермедиата катаболизма на АДФ в соответствии с реакцией S ~ Ф + АДФ = S+ АТФ. Для образования такого фосфорилированного промежуточногосоединения иногда требуется сначала затратить АТФ, однако в конечном итогемикроорг. должен получить выигрыш в синтезированной АТФ.

Важнейшиереакции субстратного фосфорилирования: 1,3-диФГК + АДФ —> 3-ФГК + АТФ;ФЕП + АДФ —> пируват + АТФ; ацетил ~ Ф + АДФ —> орг. кислота (ацетат) +АТФ.!2) мембранное (окислительное) фосфорилирование — перенос электронов поэлектронтранспортной цепи (ЭТЦ). При этом важно, чтобы субстратыокислялись постепенно. Такой способ получения АТФ характерен для аэробныхусловий, а также при анаэробном дыхании. В этом случает АТФ синтезируетсяна мембране.

!Для работы ЭТЦ необходимо, чтобы переносчики располагались в мембранеасимметрично и последовательно, в соответствии со своими окислительновосстановительными потенциалами. Компонентами дыхательной цепи являютсяферментные белки, сод.

связанные с ними коферменты или простетическиегруппы. Коферментами называют низкомолекулярные в-ва, которые передаютсубстрат от одного ферментного белка другому, отделяясь от белковой части.Простетические группы — тож небольшие молекулы, но они не отделяются отбелка во время присоединения и переноса субстрата. Многие такие соединенияотносятся к витаминам (рибофлавин, никотиновая к-та), поэтому если микроорг. неспособен сам синтезировать некоторые из них, то это в-во или его предшественникнеобходимо добавлять в пит. среду. Переносчики располагаются в мембранеасимметрично, по разные стороны мембраны.

При переносе электронаодновременно происходит и транслокация протона, который высвобождается навнешней стороне мембраны. Так как мембрана непроницаема для протонов, вовнешней среде их становится больше и наводится трансмембранный потенциал,имеющий электрическую и хим. составляющие. В мембране наряду спереносчиками содержится АТФазная система, образующая АТФ за счет«закачивания» протонов («протонная помпа»). Отличие ЭТЦ при анаэробномдыхании заключается в том, что конечным акцептором электронов могут служитьнеорг. или органические соединения, а не кислород.

В этом случае разностьпотенциалов между донором и акцептором электронов меньше и мест сопряженияменьше, где энергии достаточно для образования макроэргической связи. !!30. Брожения. Определение понятия "брожение". Пути сбраживанияуглеводов и других органических соединений. Молочнокислое гомо- игегероферментативное брожение, пропионовокислое, маслянокислоеацетонобутиловое, спиртовое и другие брожения. Характеристикамикроорганизмов, вызывающих разные брожения.*Брожению подвергаются в-ва, которые не полностью восстановлены и неполностью окислены. Во всех случаях брожение предполагает строгое равновесиепроцессов окисления и восстановления.

По определению Л.Пастера, брожение —это жизнь без кислорода. В более узком смысле брожение — это бескислородныепревращения пирувата, полученного в реакциях одного из путей преобразованиясахаров (гликолиза, пентозофосфатного или КДФГ-пути). Существует нескольковидов брожений, характерных для тех или иных групп микроорганизмов иприводящих к образованию различных конечных продуктов. Исторически первымбыло изучено спиртовое брожение у дрожжей. Дрожжи, как и большинство грибов,осуществляют аэробное дыхание, однако в отсутствии кислорода они способнысбраживать углеводы до этанола и углекислоты: С6Н12О6 → 2 СО2 + 2 С2Н5ОН.При этом пируват образуется в процессе гликолиза. Дрожжевое спиртовоеброжение происходит при температурах до 30оС, а саморазогрев бродящей массыподавляет процесс.

Бактерии рода Sarcina образуют этанол тем же путем, что идрожжи. Некоторые бактерии способны осуществлять процесс при 45оС.Некоторые клостридии и энтеробактерии проводят брожения, в которых спиртявляется побочным продуктом. В зависимости от условий набор продуктовброжения сильно варьирует: ацетат, этанол, СО2.

Молочнокислое брожениеосуществляют филогенетически неродственные микроорганизмы, объединяемыепо признаку образования молочной кислоты. Это представители порядковLactobacillales и Bacillales из класса “Bacilli” и члены семейства Bifidobacteriaceae изкласса Actinobacteria. Они различны по морфологии, но все грамположительны,неподвижны и не образуют спор.

Живут только за счет брожения, аэротолерантны,каталазоотрицательны, растут только на богатых средах с добавлением большогоколичества факторов роста. Они могут использовать лактозу, чем схожи сбактериями кишечной группы. Различают два варианта молочнокислого брожения.При гомоферментативном молочнокислом брожении сахара используются путемгликолиза, молочной кислоты образуется ~ 90% и только 10% приходится надругие продукты (ацетат, ацетоин, этанол). Так сбраживают сахара многиелактококки и лактобациллы.

При гетероферментативном молочнокисломброжении сахара сбраживаются через пентозофосфатный путь, а лактатаобразуется ~ 50%. Такой тип брожения осуществляют лейконостоки, рядлактобацилл, бифидобактерии и некоторые другие микроорганизмы.Бифидобактерии отличаются особой модификацией гетероферментативногомолочнокислого брожения без образования этанола и выделения СО2: 2 глюкоза→ 2 лактат + 3 ацетат. Пропионовокислое брожение происходит приприготовлении некоторых твердых сыров на стадии их дозревания. В результатеобразуется пропионовая кислота.