Энергетический метаболизм прокариот

Брожение не исчерпывает всех возможностей получения энергии этой группой прокариот. Хотя гликолитическое расщепление глюкозы с образованием в качестве обязательного промежуточного соединения при брожении пировиноградной кислоты является основным путем разложения глюкозы, кроме этого пути в группе пропионовых бактерий обнаружен окислительный пентозофосфатный путь, реакции цикла трикарбоновых кислот (ЦТК), активное флавиновое дыхание и окислительное фосфорилирование, сопряженное с электронтранспортной системой. Вклад каждого из этих путей в общий энергетический метаболизм зависит как от вида бактерий, так и от конкретных внешних условий. Эволюция пропионовых бактерий определенно шла по пути приспособления к аэробным условиям. У некоторых видов обнаружен эффект Пастера в присутствии кислорода воздуха переключение с брожения на дыхание. Пропионовые бактерии могут синтезировать гемсодержащие белки. В их клетках обнаружены цитохромы. [c.199]

Образ жизни прокариот состоит в постоянном воспроизводстве своей биомассы. Совокупность протекающих в клетке процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы, называется обменом веществ, или метаболизмом. Клеточный метаболизм складывается из двух потоков реакций, имеющих разную направленность энергетического и конструктивного метаболизма. Энергетический метаболизм — это поток реакций, сопровождающихся мобилизацией энергии и преобразованием ее в электрохимическую (Арн+) или химическую (АТФ) форму, которая затем может использоваться во всех энергозависимых процессах. Конструктивный метаболизм (биосинтезы) — поток реакций, в результате которых за счет поступающих извне веществ строится вещество клеток это процесс, связанный с потреблением свободной энергии, запасенной в химической форме в молекулах АТФ или других богатых энергией соединений. [c.79]

Энергетические процессы прокариот по своему объему (масштабности) значительно превосходят процессы биосинтетические, и протекание их приводит к существенным изменениям в окружающей среде.. Разнообразны и необычны в этом отношении возможности прокариот,, способы их энергетического существования. Все это вместе взятое сосредоточило внимание исследователей в первую очередь на изучении-энергетического метаболизма прокариот. Но, прежде чем перейти к изложению материала по энергетическому метаболизму прокариотных организмов в плане его эволюционного становления, следует напомнить некоторые основные понятия биоэнергетики и дать общую характеристику энергетическим процессам прокариот. [c.78]

Каждый тип энергетического метаболизма может осуществляться на базе различных биосинтетических способностей организма. Выше уже обсуждалось деление всех прокариот в зависимости от особенностей конструктивного метаболизма на две группы авто- и гетеротрофов. Следовательно, можно выделить 8 сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, которые отражают возможности способов существования (питания) прокариот (табл. 12). Всем способам питания соответствуют реально существующие прокариотные организмы. Однако число [c.109]

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ МЕТАБОЛИЗМ ПРОКАРИОТ [c.91]

В рамках разобранных выше основных способов питания, определяющих возможности существования прокариотных организмов, в мире прокариот обнаружено множество типов (форм) жизни. Тип жизни — понятие, отражающее, с одной стороны, специфику процессов энергетического метаболизма, с другой — специфику процессов конструктивного метаболизма, присущую определен- [c.111]

Энергетические процессы прокариот по своему объему (масштабности) значительно превосходят процессы биосинтетические, и протекание их приводит к существенным изменениям в окружающей среде. Разнообразны и необычны в этом отношении возможности прокариот, способы их энергетического существования. Все это вместе взятое сосредоточило внимание исследователей в первую очередь на изучении энергетического метаболизма прокариот. [c.91]

Энергетический метаболизм прокариот [c.78]

Конструктивные и энергетические процессы протекают в клетке одновременно. У больщинства прокариот они тесно связаны между собой. Однако у некоторых прокариотных организмов можно выделить последовательности реакций, служащих только для получения энергии или только для биосинтеза. Связь между конструктивными и энергетическими процессами прокариот осуществляется по нескольким каналам. Основной из них — энергетический. Определенные реакции поставляют энергию, необходимую для биосинтезов и других клеточных энергозависимых функций. Биосинтетические реакции кроме энергии нуждаются часто в поступлении извне восстановителя в виде водорода (электронов), источником которого служат также реакции энергетического метаболизма. И наконец, тесная связь между энергетическими и конструктивными процессами проявляется в том, что определенные промежуточные этапы или метаболиты обоих путей могут быть одинаковыми (хотя направленность потоков реакций, относящихся к каждому из путей, различна). Это создает возможности для использования общих промежуточных продуктов в каждом из метаболических путей. Промежуточные соединения такой природы предложено называть амфиболитами, а промежуточные реакции, одинаковые для обоих потоков, — амфиболическими. [c.80]

Метаболизм прокариот, как энергетический, так и конструктивный, отличается чрезвычайным разнообразием, которое есть результат способности этих форм жизни использовать в качестве источников энергии и исходных субстратов для построения ве- [c.80]

Энергетический метаболизм в целом сопряжен с биосинтетическими и другими энергозависимыми процессами, происходящими в клетке, для протекания которых он поставляет энергию, восстановитель и необходимые промежуточные метаболиты. Сопряженность двух типов клеточного метаболизма не исключает некоторого изменения их относительных масштабов в зависимости от конкретных условий. Прокариоты, обладающие наиболее соверщенными системами получения энергии (дыхание, фотосинтез), способны генерировать энергию в значительно большем количестве, чем необходимо для роста и обеспечения всех энергозависимых клеточных функций. [c.108]

У прокариот с хемотрофным типом энергетического метаболизма одно и то же соединение служит донором электронов, большая часть которых перемещается в соответствии с термодинамическим градиентом, что приводит к выделению свободной энергии, а меньшая — используется для образования восстановителя, потребляемого в конструктивном метаболизме. Это положение справедливо в отношении прокариот с энергетикой бродильного и дыхательного типов, при использовании в качестве энергетических ресурсов органических и неорганических соединений. У фототрофов использование света в качестве источника энергии требует дополнительного подключения химических соединений, служащих донорами электронов для образования восстановителя. Это связано со спецификой света как энергетического ресурса для живых систем. [c.109]

Подавляющее большинство известных прокариот относится к эубактериям. Именно у них достаточно хорошо изучены основные этапы прогрессивной эволюции, связанные с совершенствованием энергетических процессов. Архебактерии представляют собой к настоящему времени разрозненные группы со специфическими типами энергетического метаболизма. Имеющегося материала явно недостаточно для создания каких-либо эволюционных построений внутри группы архебактерий. [c.205]

Свойство предельной окисленности молекулы СО2 используется в энергетическом метаболизме ряда анаэробных прокариот, получающих энергию в процессе брожения, где СО2 служит для удаления избытка [c.248]

Для анаэробных прокариот, способных переносить контакт с О2 и его производными в относительно небольших масштабах, необходимо присутствие в клетках супероксиддисмутазы, убирающей 0 . Наличие каталазы при этом не обязательно, поскольку возникающая в реакции дисмутации и других реакциях перекись водорода разлагается спонтанно или с участием неферментативных катализаторов, и организмы в целом справляются с ней в этих условиях. Таким образом, при осуществлении энергетического метаболизма анаэробного типа для устранения токсических эффектов О2 достаточно одной ферментативной преграды в виде супероксиддисмутазы. [c.302]

Процесс восстановления нитрата до нитрита в системе энергетического метаболизма, получивший название нитратного дыхания, широко распространен среди прокариот и обнаружен у представителей более 70 родов. [c.362]

Известны прокариоты, для метаболизма которых О2 не нужен, т. е. энергетические и конструктивные процессы у них происходят без участия молекулярного кислорода. Такие организмы получили название облигатных анаэробов. К ним относятся метан-образующие архебактерии, сульфатвосстанавливающие, маслянокислые и некоторые другие эубактерии. До сравнительно недавнего времени считали, что облигатные анаэробы могут получать энергию только в процессе брожения. В настоящее время известно много облигатно анаэробных прокариот, которые произошли от аэробов в результате вторичного приспособления к анаэробным условиям, приведшего к потере способности использовать О2 в качестве конечного акцептора электронов в процессе дыхания. Такие облигатные анаэробы получают энергию в процессах анаэробного д ы X а н и я, т. е. переноса электронов по цепи переносчиков на СО2, SO4, фумарат и другие акцепторы. [c.128]

Таким образом, на базе хемоорганогетеротрофного способа питания можно вьщелить несколько типов жизни, представленных определенными группами прокариот, осуществляющими конкретный тип энергетического метаболизма в сочетании с присущими им особенностями метаболизма конструктивного. [c.112]

Разнообразие прокариот, которые удается культивировать при высоких или относительно высоких температурах, достаточно велико. Способность расти при температурах от 50 до 70 °С, свойственная представителям термотолерантных, факультативных и облигатных термофилов, не связана с осуществлением ими какого-либо одного специфического типа метаболизма. Среди термофилов, относящихся к этим подфуппам, найдены фотосинтезирующие, хемолитотрофные и хемогетеротрофные бактерии. Есть среди них облигатные аэробы и анаэробы. Термофилы, верхний предел роста которых офаничен 70 °С, в целом структурно напоминают своих мезофильных аналогов и по типам осуществляемого ими конструктивного и энергетического метаболизма относятся к тем же группам, что и мезофильные виды. По мере повышения температуры число видов, способных к росту, быстро уменьшается. Тем- [c.134]

Все гетеротрофные организмы (низшие и высшие) с помощью определенных ферментативных реакций активно включают углекислоту в метаболизм, при этом у прокариот пути использования СО2 намного многообразнее, чем у эукариот. Углекислота у прокариот активно используется по путям как конструктивного, так и энергетического метаболизма. В конструктивном метаболизме она выполняет две основные функции присоединение углекислоты в качестве С,-группы к молекуле клеточного метаболита приводит к удлинению ее углеродного скелета кроме того, при этом происходит регулирование общего уровня окисленно-сти-восстановленности клеточных метаболитов, поскольку включение СОз-фуппы в молекулу приводит к заметному повышению степени ее окисленности. В этом случае СО2 входит в состав веществ клетки. [c.291]

Следуем иметь ввиду, что термин катаболизм применим для обозначения не всех типов энергетического обмена прокариот. Существуют группы прокариотных организмов, энергетический метаболизм которых не связан с превращениями органических соединес ний (прокариоты с фотолито- и хемолитотрофпым типом энергетического обмена). По отношению к такого рода энергетическим процессам термин катаболизм неприменим. У этих организмов функционирует только один поток превращений органических соединений углерода - анаболический. [c.449]

Учебник охватывает современные проблемы микробиологии особенности конструктивного и энергетического метаболизма основных групп микроорганизмов, эволюцию энергетических процессов, строение и химический состав прокариотной клетки, пути химической и биологической эволюции, проблемы возникновеиия и дальнейшего развития жизни. Второе издание в целом сохраняет структуру первого издания, однако отдельные главы существенно переработаны, что продиктовано успехами, достигнутыми в изучении некоторых групп прокариот за последний период. [c.2]

Существуют разные точки зрения относительно роли мезссом в прокариотной клетке. Согласно одной из них мезосомы не являются обязательной структурой прокариот, а служат только для усиления определенных клеточных функций, увеличивая общую рабочую поверхность мембран. Получены данные о том, что с мезосомами связано усиление энергетического метаболизма клеток. Мезосомы играют роль в репликации хромосомы и ее последующем расхождении по дочерним клеткам, участвуют в процессе инициации и формирования поперечной перегородки (септы) при клеточном делении. Для некоторых грамположительных бактерий обнаружено участие мезосом в секреторных процессах. [c.46]

В микробиологической литературе для обозначения энергетических и конструктивных процессов пользуются также терминами катаболизм и анаболизм , имеющими отношение к распаду или синтезу органических молекул, происходящему соответственно с выделением или потреблением свободной энергии. Следует иметь в виду, что термин катаболизм применим для обозначения не всех типов энер-(гетического обмена прокариот. Существуют группы прокариотных организмов, энергетический метаболизм которых не связан с превращениями органических соединений (прокариоты с фотолито- и хемолито-трофным типом энергетического обмена). По отношению к такого рода энергетическим процессам термин катаболизм неприменим. У этих организмов функционирует только один поток превращений органических соединений углерода — анаболический. [c.67]

Метаболизм прокариот, как энергетический, так и конструктивный,, отличается чрезвычайным разнообразием, которое есть результат способности этих форм жизни использовать в качестве источников энергии и исходных субстратов для построения веществ тела самый широкий набор органических и неорганических соединений. Такая способность обусловлена различиями в наборе клеточных периферических ферментов, воздействующих на исходные субстраты и видоизменяющих их молекулы в направлении, позволяющем им далее метаболизиро-ваться по каналам промежуточного метаболизма. В отличие от периферического промежуточный метаболизм прокариот не отличается существенным разнообразием, хотя сравнительно с таковым эукариотных организмов он состоит из большего числа вариантов. [c.68]

Теоретически каждый тип энергетического метаболизма может осуществляться на базе различных биосинтетических способностей организма. Выше уже обсуждалось деление всех прокариот в зависимости от особенностей конструктивного метаболизма на две группы авто- и гетеротрофов. Следовательно, можно выделить 8 сочетаний типов энергетического и конструктивного метаболизма, которые отражают возможности способов существования (питания) прокариот (табл. 14). Всем перечисленным выше способам питания соответствуют реально существующие прокариотные организмы. Однако число видов прокариот, относящихся к группам, характеризующимся разными способами питания, далеко не одинаково. Большинство прокариот сосредоточено в группе с хемоорганогетеротрофным типом питания. Такая же неравномерность в распределении по типам питания присуща и фотосинтезирующим прокариотам. Подавляющее число (все цианобактерии, большинство пурпурных и зеленых серобактерий) относится к группе с фотолитоавтотрофным способом питания. Часто для характеристики способа питания прокариот пользуются более общими понятиями, чем приведенные в табл. 14, употребляя для этого сочетания только из двух признаков источник энергии (фото, хемо-) + источник углерода для построения веществ тела (авто-, гетеро-) [c.94]

В рамках разобранных выше основных способов питания, определяющих возможности существования прокариотных организмов, в мире прокариот обнаружено множество типов (форм) жизни. Тип жизни — понятие, отражающее, с одной стороны, специфику процессов энергетического метаболизма, с другой — специфику процессов кон- структивного метаболизма, присущую определенной группе организмов. Разберем это на примере прокариот, для которых обязателен хемоорганогетеротрофный способ существования. Энергетические процессы этих организмов различаются исходными субстратами, специфичностью промежуточных окислительно-восстановительных превращений и природой конечных акцепторов электронов конструктивные — разной степенью развития биосинтетических способностей, т. е. различными потребностями в готовых питательных веществах. [c.96]

Таким образом, на базе хемоорганогетеротрофного способа питания можно выделить несколько типов жизни, представленных определенными группами прокариот, осуществляющими конкретный тип энергетического метаболизма (разные виды брожений и окислений органического субстрата с участием О2) в сочетании с присущими им особенностями метаболизма конструктивного. [c.96]

Как видно из разобранного выше процесса гомоферментативного молочнокислого брожения, у этой группы прокариот молекулярный кислород не включается в энергетический метаболизм, но они способны расти в присутствии Ог, т. е. являются аэротолерантными анаэробами. В клетках этих бактерий в значительном количестве содержатся флавиновые ферменты, с помощью которых происходит восстановление молекулярного кислорода до Н2О2. Из-за неспособности молочнокислых бактерий синтезировать гемовую группу у них отсутствует ка-талаза — фермент, катализирующий разложение перекиси водорода, поэтому последняя может накапливаться в клетке. Существующие механизмы защиты от молекулярного кислорода и его производных у этой группы прокариот изложены в гл. 11. [c.187]

К клостридиям относят большое количество видов бактерий число которых постоянно возрастает. В настоящее время это один иа самых крупных родов в мире прокариот. Принадлежность к роду определяется на основании только трех признаков 1) способности образовывать эндоспоры 2) облигатно анаэробного характера энергетического метаболизма 3) неспособности осуществлять диссимиляцион-ное восстановление сульфата. Отсюда понятно, что эта таксономическая группа прокариот чрезвычайно гетерогенна, о чем, в частности, свидетельствует интервал значений ГЦ-оснований ДНК, молярное содержание которых с учетом описанных новых видов занимает область, от 21 до 57%. [c.208]

Жизнь за счет анаэробных превращений органических субстратов привела к возникновению а н а 3 р о б н о й формы жизни за счет света. Для этого прежде всего должны были возникнуть окрашенные молекулы, поглощающие кванты света. Когда сформировались структуры для улавливания света, появилась возможность жизни за счет использования световой энергии. В конечном итоге это создало предпосылки для возникновения жизни в том виде, в каком она существует сейчас. То, как эти возможности реализовывались, доказывает наличие нескольких типов фотосинтеза, осуществляемого разными группами прокариот, энергетический метаболизм которых полностью или частично основан на использовании энергии света. Фотосинтезирующие прокариотные организмы представлены пурпурными и зелеными бактериями, большой группой цианобактерий недавно обнаруженными организмами, названными прохлорофитами, и гало-бактериями. [c.225]

Как предельно окисленное соединение углекислота не может служить источником энергии, эта же ес особенность делает углекислоту и дорогостоящим источником углерода. И только обеднение среды восстановленными углеродсодержащими соединениями на начальном этапе разврггия жизни поставило организмы перед необходимостью использовать углекислоту в качестве источника углерода ценой больших энергетических затрат, т. е. сформировать механизмы автотрофной фиксации СОг и выработать способность синтезировать все углеродные соединения из углерода углекислоты. Однако было бы неверным считать, что до этого углекислота была инертным соединением и никак не вовлекалась в метаболизм анаэробных хемогетеротрофных.прокариот. Наоборот, все имеющиеся данные говорят о том, что углекислота весьма активно использовалась в конструктивном и энергетическом метаболизме разных групп первично анаэробных хемогетеро-трофов. [c.247]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология