Перенос ионов в бактериях

НОГО Пространства бактерии на поверхность М-кольца переносятся (ИОНЫ, которые, взаимодействуя с зарядами на S-кольце, создают крутящий момент. [c.284]

Как мы увидим позже, у многих бактерий АТР-синтетаза обращает свое действие при каждом переходе от аэробного метаболизма к анаэробному и обратно. Подобная обратимость свойственна и другим мембранным ферментам, сопрягающим перенос ионов с синтезом или гидролизом АТР. Папример, патрий-калиевый й кальциевый насосы (второй из них описан в гл. 6) гидролизуют АТР и используют высвобождаемую энергию для перекачки через мембрану определенных ионов (см. разд. 6.4.5). Если любой из этих насосов заставить работать в условиях необычно крутого градиента транспортируемых ионов, то он будет действовать в обратном направлении - синтезировать АТР из ADP и Pi, вместо того чтобы осуществлять гидролиз АТР. Таким образом, подобно АТР-синтетазе, эти насосы способны преобразовывать энергию, запасаемую в трансмембранном ионном градиенте, непосредственно в энергию фосфатных связей АТР. [c.450]

При переносе ионов магния из окружающей среды на мембраны клеток грамположительных бактерий определенное значение имеют тейхоевые кислоты. [c.77]

Такое простое электрофоретическое поведение системы ионного транспорта показано, например, для переноса ионов К+ в присутствии антибиотика валиномицина. Подобный механизм ответствен также за перенос в митохондрии и бактерии (рис. 41, система 1). Однако в этом случае коэффициент Z равен двум, так что для создания десятикратного градиента оказывается достаточным AiJ)= = 30 мВ. [c.146]

Сера входит в состав многих важных природных соединений, поэтому здесь уместно вкратце рассмотреть пути включения этого элемента в общий метаболизм. В неорганическом мире атомы серы существуют в различных состояниях, отличающихся степенью окисления. Прежде чем войти в состав органических молекул, они должны быть восстановлены до сульфида (S ). Многие микроорганизмы и высщие растения способны использовать в качестве источника серы сульфат-ион этот ион восстанавливается до сульфид-иона в последовательности реакций (схема 12), аналогичных тем, которые обеспечивают усвоение нитрат-иона (см. схему 8)-У некоторых анаэробных бактерий сульфат может служить конечным окислителем в этом случае перенос электронов также обеспечивает ступенчатое восстановление до сульфида. [c.404]

Втор 1Я важная функция белков — транспорт веществ. У одноклеточных это в основном транспорт через мембрану. Внутрь клетки должны поступать многочисленные вещества, обеспечивающие ее строительным материалом и энергией. В то же время фосфолипидная мембрана непроницаема для таки.х важнейших компонентов, как аминокислоты, сахара, ионы щелочных металлов. Их проникновение внутрь клетки из окружающей среды происходит при участии специальных транспортных белков, вмонтированных в мембрану. Наприме 5, у многих бактерий имеется специальный белок, обеспечивающий перенос через наружную мембрану молочного сахара — лактозы (6). Последняя представляет собой дисахарид, образованный молекулами глюкозы и ее изомера галактозы [c.35]

Для аэробных бактерий также характерен процесс переноса электронов от NAD-зависимых субстратов на кислород и сопряженное с этим процессом фосфорилирование цитозольного ADP до АТР. Дегидрогеназы находятся в цитозоле бактериальной клетки, а переносчики электронов дыхательной цепи-в ее плазматической мембране, где локализуются также и механизмы сопряжения, генерирующие АТР. При переносе электронов бактериальные клетки тоже выкачивают ионы Н наружу. Это сходство в организации цепей переноса электронов (рис. 17-23) у бактерий и митохондрий служит дополнительным доводом в пользу той точки зрения, согласно которой [c.535]

Рис. 17-23. Сходство между митохондриями (А) и бактериями (Б) проявляется в организации цепей переноса электронов, в способности откачивать ионы Н и в наличии р<,р1-АТРазы.

Мембрана клетки призвана осуществлять и транспортную функцию, регулируя потоки питательных веществ внутрь клетки и продуктов метаболизма из клетки. Обычно бактерии имеют большое количество специфических транспортных систем. Транспорт — интегральная часть общей биоэнергетики клетки, которая создает и использует различные ионные градиенты через ЦПМ для переноса веществ и формирования других необходимых клетке градиентов. [c.32]

Основная проблема создания систем конверсии энергии биомассы в водород связана с превращением этих метаболитов в топливную форму. Для биотехнологии можно было бы воспользоваться и другими механизмами превращения энергии, вьывленными у микроорганизмов. Например, галофильная бактерия На1оЬас1епит каЬЫит способна использовать световую энергию, улавливаемую пурпурным пигментом (бактериородопсином), вмонтированным в мембрану клетки. Молекула пигмента состоит из одной поли-пептидной цепи, к которой прикреплена молекула ретиналя, являющегося светочувствительной частью пигмента. Под влиянием солнечного света изменяется конформация пигмента, приводящая к переносу ионов водорода (Н ) через мембрану. Пигмент является как бы протонным насосом. Молекулы бактериородопси-на располагаются в мембране триадами, и перекачивание протонов через мембрану обеспечивает градиент концентрации Н (АН ), вследствие чего они движутся к наружной стенке, у которой пространство подкисляется и возникает электрохимический градиент (Ац н)- [c.27]

При замещении парамагнитного иона железа диамагнитным ионом цинка, в экспериментах по ЭПР пурпурных бактерий наблюдается сигнал от пары дырка на доноре и электрон на первичном хиноне Рд. Время жизни электрона на бактериофеофитине мало (280 пс), что крайне затрудняет наблюдение первичной пары Р+А7 в ЭПР экспериментах. В хорошем приближении можно пренебречь спиновой динамикой в очень ко-роткоживущей первичной паре Р А7. Это означает, что к моменту переноса электрона на хинон пара Р А7 практически остается в том же самом, синглетном, состоянии, в котором она образовалась. [c.107]

О получении первых экспериментальных данных, четко указывающих На полуконсервативный способ репликации, сообщили в 1958 г. Месел-сон и Сталь [24]. Клетки Е. oli выращивались на среде, единственным Источником азота в которой были ионы NHt. ДНК бактерий, появившихся через несколько последовательных делений исходных клеток в Данной среде, содержала только стабильный изотоп N. Такие бактерии быстро переносили в среду, содержащую NHt. Клетки оставляли в сре-Де на время, необходимое, чтобы их количество увеличилось вдвое, вчетверо и т. д. На разных стадиях выделяли ДНК и центрифугировали в Градиенте плотности хлористого цезия. Небольшие, но легко определяемые различия плотностей позволяли разделять двухцепочечные молекулы ДНК иа три фракции молекуды, содержащие только N молекулы, [c.195]

Предприняты попытки встраивания молекул пигмента в искусственные системы и повыщения эффективности их использования. В частности, растущие бактерии Н. каЬЫит переносят в мелкие водоемы с высокой концентрацией КаС1 и других минеральных солей, в которых исключается загрязнение. У некоторых щтаммов половина клеточной мембраны покрыта пурпурным пигментом, и из 10 л бактериальной культуры можно получить 0,5 г пурпурных мембран. В таких биомембранах содержится до 100000 молекул родопсина. Биомембраны фиксируют на особой подложке, которая должна обладать всеми свойствами, необходимыми для обеспечения тока протонов, а не других ионов. В частности, для этих целей вполне пригодны пористые подложки, пропитанные липидами, которые, сливаясь с мембраной, сплощным слоем покрывают поверхность фильтра. Мембранные фрагменты можно смещивать и с акриламидом с образованием геля. Вместо создания плотных слоев молекул бактериородопсин и липиды могут создавать протеолипосомы, которые встраивают в структуры, обеспечивающие эффективное перекачивание протонов. [c.27]

Какие классы молекул и ионов транспортируются через мембраны Из окружающей среды в клетку поступают неорганические ионы, причем в результате перено са иногда они сильно концентрируются (гл. 2, разд. Е.2). Например, корни зеленых растений могут экстрагировать необходимые вещества из очень разбавленных растворов. Аналогичной способностью наделены микроорганизмы, например дрожжи и бактерии, у которых обнаружены системы, способные избирательно концентрировать многие ионы, в том числе К+, Са +, сульфаты и фосфаты. Кожа лягушки в состоянии поглощать ионы Na+ из среды с концентрацией Na l, равной 10 М, и переносить их во внутреннюю среду, где концентрация Na l превышает 0,1 М. Клетки слизистой оболочки желудка могут концентрировать ионы водорода в желудочном соке примерно до 0,16 М. [c.359]

У микроорганизмов выявлено огромное число мутаций, которые влияют на их способность изменять поглощение питательных веществ [38]. Здесь мы ограничимся рассмотрением системы, обеспечивающей транспорт калия в Е. oli [45, 47]. Один из мутантов Е. oli нормально живет в 0,1 М растворе К+, но не может существовать при значительно более низких концентрациях этого иона, хотя большинство других штаммов легко переносят такие условия. У штамма Е. oli К 12 обнаружено по крайней мере 6 генов, необходимых для функционирования трех разных систем, обеспечивающих поглощение калия. Две такие системы транспортируют калий внутрь клетки (против градиента концентрации) при сравнительно высоких концентрациях ионов К+ в окружающей среде. Третья система способна накачивать ионы К+ в клетку из среды с очень низкой концентрацией значение, характеризующее полунасыщение системы (/См), составляет приблизительно 10 М. Интересно отметить, что если бактерия растет -в среде с высоким содержанием К+, то система, характеризующаяся высоким сродством к ионам К+, не активна, т. е. соответствующий ген выключен (репрессирован). Однако, если эту бактерию культивировать в среде с очень низкой концентрацией ионов К+, то происходит экспрессия гена и транспортная система начинает функционировать. [c.360]

Бактерии могут существовать в среде, содержащей кислород, только при наличии толерантности к кислороду, которая связана со способностью бактериальных ферментов нейтрализовать токсичные соединения кислорода. В зависимости от количества электронов, одновременно переносимых на молекулу О2, образуются ион пероксида 0 (образуется флавиновыми оксидазами при переносе 2е ), су-пероксид-радикал (могут образовать ксантиноксидаза, альдегидок-сидаза, НАДФН-оксидаза при переносе 1е ), и гидроксид-радикал (продукт реакции супероксид-радикала с перекисью водорода). В детоксикации реактивных кислородных радикалов участвуют супероксид дисмутаза, пероксидаза и каталаза. [c.448]

Так, при окислении субстратов фотосинтетическими бактериями было обнаружено, что в магнитном иоле уменьшается выход триплетных молекул Р-870 [45]. Предполагается, что перенос электрона в возбужденном состоянии от Р-870 к бактериофеофи-тину создает ион-радикальную нару в синглетном состоянии, в которой происходит синглет-триплетное превращение со скоростью, зависящей от поля вследствие СТВ и в паре. По этой причине выход триплетов при диспропорционировании пары будет зависеть от поля именно так авторы [45] объяснили магнитные эффекты при бактериальном фотосинтезе. Аналогичным образом — переходами между спи1ювыми состояниями пары Ре + Ог —авторы [60] объяснили обнаруженное ими влияние магнитного поля на скорость выделения кислорода ири разложении Н2О2 железосодержащим ферментом каталазой. [c.44]

Многие бактерии, однако, и в анаэробных условиях используют окислительное (электрон-транспортное) фосфорилирование при этом происходит перенос электронов, получаемых при расщеплении субстрата, по (укороченной) электрон-транспортной цепи на экзогенные (добавленные в питательную среду) или эндогенные (образующиеся при разложении субстрата) акцепторы. Акцепторами электронов могут быть ионы нитрата, сульфата, карбоната и фумарата, а также сера соответствующие виды бактерий объединяют в физиологические группы нитратвос-станавливающих, денитрифицирующих, сульфатредуцирующих, метаногенных и ацетогенных бактерий, а также бактерий, восстанавливающих серу. Все эти бактерии играют важную роль в природном балансе. Так как фосфорилирование, сопряженное с транспортом электронов, долгое время считалось характерной принадлежностью аэробного дыхания, то, говоря о преобразовании энергии при окислительном фосфорилирова-нии в анаэробных условиях, в настоящее время пользуются также термином анаэробное дыхание (см. гл. 9). [c.248]

Смешанные популяции почвенных бактерий в анаэробных условиях восстанавливают ионы Fe(III) до Fe(II). Если в среде помимо Fe(III) присутствуют также ионы нитрата и нитрита, то сначала восстанавливаются они (до нитрита и Nj, денитрификация) и лишь после этого-ионы Fe(III). Предполагают, что перенос электронов на трехвалентное железо осуществляет нитратредуктаза А. Поскольку восстановление нитрата сопряжено с окислительным фосфорилированием, не исключено, что и восстановление Ре(1П) может использоваться в процессе анаэробного дыхания . Окислительно-восстановительный потенциал E , который для пары Fe /Fe равен + 770 мВ, делает такую реакцию термодинамически возможной. Поскольку оксиды трехвалентного железа практиче-ски нерастворимы в воде, они сначала должны быть переведены в растворимую форму, способную проникать внутрь бактериальных клеток. Это, вероятно, осуществляется с помощью сидерофоров. Неудивительно, что в таких условиях наблюдается лишь медленный и незначительный рост бактерий. [c.324]

Метилкобаламин имеет обширную химию, некоторые из его реакций входят в цепь. метаболизма метанпродуцирующих бактерий. Он переносит метильные группы к ионам Hg(n), Т1(П1), Pt(n) и Au (I). Очевидно, что именно этим способом некоторые бактерии проявляют свое пагубное действие, превращая относительно безопасную элементную ртуть, которая скапливается на дне озер и морей, в чрезвычайно токсичные соли, содержащие ион метил-ртути СНзНе+. [c.650]

Что касается отношения явления активного транспорта к стереоизомерии аминокислот, то и здесь наблюдаются вариации. Мембраны в высших организмах гораздо селективнее по отношению к природным 1-аминокислотам, чем оболочка бактерий или клеток асцитного рака. Чтобы происходил активный перенос, положение аминогруппы по отношению к карбоксильной должно быть а или р, но не 7- О химизме веществ-переносчиков сейчас известно очень мало. Показано, что фосфолипиды (Хокин) являются участниками транспорта многих веществ, в частности ионов. При процессах транспорта обмен фосфолипидов усиливается, что было обнаружено по проникновению в них радиоактивно меченного фосфора. Подозревают, что переносчиками являются комплексы белков с фосфолипидами. [c.182]

Ионы Na и С1 входят в состав промышленных и бытовых сточных вод в наибольшем количестве. Во многих промышленных стоках хлориды преобладают над другими соединениями и составляют по весу 50—60% всех растворимых солей. Высокая концентрация МаС1 (выше 1—2%) вызывает развитие бактерий галофилов. Большинство бактерий, полезных для биохимической очистки, не переносят концентрации Na l выше 4—5%. В стоках из коллекторов промышленных районов и промышленных. комплексов (Волжского, Тольяттинского, Приморского и др.) содержание КаС1 не превышает 1 г/л (0,1%), что увеличивает (по сравнению со стоками отдельных производств) скорость биохимического окисления органических веществ (см. табл. 1.10). Ионы кальция также являются одним из наиболее распространенных катионов во многих промышленных стоках. Среднее отношение Са / а+ составляет 0,55. Этот показатель сохраняет свое значение для стоков различных промышленных комплексов. Соотношение минимальной концентрации кальция (160 мг/л) к максимальной составляло 1,3—1,5 (см. табл. 1.10), что служит критерием ирригационной пригодности сточных вод (см. гл. 3). [c.16]

В функционировании биоэнергетических систем важное место принадлежит транспорту протонов. Перенос электронов в энергосопрягающих мембранах митохондрий, хлоропластов и бактерий сопровождается трансмембранным переносом Н+ и образованием градиента электрохимического потенциала этого иона А[ан+5 который включает электрический (мембранный потенциал) и концентрационный (градиент pH) компоненты [c.162]

Учитывая высокую химическую активность кислорода и его способность реагировать с большинством компонентов цитоплазмы, можно сделать вывод, что для многих ранних организмов кислород, видимо, был токсичен (как и для многих современных анаэробных бактерий). Однако именно благодаря высокой реакционной способности кислород способен выступать в роли поставщика химической энергии, и не удивительно, что в ходе эволюции организмы использовали это свойство. С помощью кислорода живые существа способны более полно окислять молекулы пищи. Например, в отсутствие кислорода глюкоза может быть расщеплена только до молочной кислоты или этилового спирта, конечных продуктов анаэробного гликолиза. В присутствии же кислорода глюкоза полностью расщепляется до Н2О и СО2. Таким способом можно получить значительно больше энергии из каждого грамма глюкозы. Энергия, высвобождаемая при аэробном окислении молекул пищи, называемом обычно дыханием, используется для синтеза АТР. подобно тому как у фотосинтезируюших организмов АТР образуется за счет солнечной энергии. В обоих случаях происходит ряд последовательных реакций переноса электронов, которые создают разность концентраций ионов Н" внутри и снаружи небольших ограниченных мембранами компартментов. Полученный таким образом градиент концентрации Н служит источником энергии для синтеза АТР. На сегодняшний день дыхание характерно для подавляющего большинства организмов, включая и большинство прокариот. [c.27]

Клеточные мембраны, так же как и искусственные липидные бислои, способны пропускать воду и неполярные молекулы за счет простой физической диффузии. Олнако клеточные мембраны пропинаемы и для различных полярных молекул, таких, как сахара, аминокислоты, нуклеотиды и многие другие метаболиты, которые проходят через синтетические бислои чрезвычайно медленно. За перенос подобных растворенных веществ через клеточные мембраны ответственны специфические белки, называемые мембранными транспортными белками. Они обнаруживаются во всех типах биологических мембран и могут сильно отличаться друг от друга. Каждый конкретный белок предназначен для определенного класса молекул (например, неорганических ионов, Сахаров или аминокислот), а нередко лищь какой-то разновидности молекул из этих классов. Специфичность транспортных белков была впервые показана, когда обнаружилось, что мутации в олном-единственном гене приводят к исчезновению у бактерий способности гранспортировать определенные сахара через плазматическую мембрану. Аналогичные мутации теперь известны и у людей, страдающих различными наследственными болезнями, при которых нарушается транспорт тех или иных веществ в почках или кишечнике. Например, у индивидуумов с наследственной болезнью цистинурией отсутствует способность транспортировать определенные аминокислоты (включая цистин - связанный дисульфидной связью димер цистеина) из мочи или кишечника в кровь. В результате происходит накопление цистина в моче, что приводит к образованию цистиновых камней в почках. [c.381]

Смотреть страницы где упоминается термин Перенос ионов в бактериях: [c.282] [c.330] [c.103] [c.77] [c.96] [c.16] [c.50] [c.254] [c.177] [c.429] [c.540] [c.346] [c.139] [c.129] [c.193] [c.247] [c.309] [c.97] [c.582] [c.442] [c.177] [c.211] [c.434] [c.294]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология