Окислительный метаболизм в клетке

Окислительный метаболизм

Образующиеся при окислении ФАД или хинонов протоны связываются ионами О 2- с образованием воды.

Окислительный метаболизм.

Бактерии, обладающие окислительным метаболизмом, энергию получают путем дыхания.

Дыхание— процесс получения энергии в реакциях окисления-восстановления, сопряженных с реакциями окислительного фосфорилирования, при котором донорами электронов могут быть органические (у органотрофов) и неорганические (у литотрофов) соединения, а акцептором — только неорганические соединения.

В зависимости от акцепторов протонов и электронов среди бактерий различают аэробы, факультативные анаэробы и облигатные анаэробы. Для аэробов акцептором является кислород. Факультативные анаэробы в кислородных условиях используют процесс дыхания, в бескислородных – брожение. Для облигатных анаэробов характерно только брожение, в кислородных условиях наступает гибель микроорганизмов из-за образования перекисей, идет отравление клетки.

Облигатные аэробы(бруцеллы, легионеллы, псевдомонады, микобактерии, возбудитель сибирской язвы) растут и размножаются только в присутствии кислорода. Используют кислород для получения энергии путем кислородного дыхания. Они подразделяются на:

1) строгие аэробы(менингококки, бордетеллы), которые растут при парциальном давлении атмосферы воздуха;

2) микроаэрофилы(листерии) растут при пониженном парциальном давлении атмосферного возхдуха.

Облигатные анаэробы(бифидобактерии, лактобактерии,клостридии)не используют кислород для получения энергии. Тип метаболизма у них бродильный. Они подразделяются на:

1) строгие анаэробы– микроорганизмы для которых молекулярный кислород токсичен; он либо убивает микроорганизмы, либо ограничивает их рост. Энергию строгие анаэробы получают маслянокислым брожением;

2) аэротолерантные микроорганизмы(молочнокислые бактерии) используют кислород для получения энергии, но могут существовать в его атмосфере. Энергию получают гетероферментативным молочнокислым брожением

Факультативные анаэробы(пневмококки, энтерококки, энтеробактерии, коринебактерии, франциселлы)способны расти и размножаться как в присутствии кислорода, так и в отсутствии его. Они обладают смешанным типом метаболизма. Процесс получения энергии у них может происходить кислородным дыханием в присутствии кислорода, а в его отсутствии переключаться на брожение. Различное физиологическое отношение микроорганизмов к кислороду связано с наличием у них ферментных систем, позволяющих существовать в атмосфере кислорода.

В окислительных процессах, протекающих в атмосфере кислорода образуются токсические продукты: перекись водорода Н2О2 и закисный радикал кислорода О2 — . Для нейтрализации токсичных форм кислорода, микроорганизмы, способные существовать в его атмосфере, имеют защитные механизмы.

У бактерий, обладающих окислительным метаболизмом, акцептором электронов (или водорода (Н + )) является молекулярный кислород. В этом случае пируват полностью окисляется в цикле трикарбоновых кислот до С2.

Цикл трикарбоновых кислот (цикл Кребса)

Цикл трикарбоновых кислот выполняет функции как поставщика предшественников для биосинтетических процессов, так и атомов водорода, который в форме восстановленного НАД переносится на молекулярный кислород через серию переносчиков, обладающих сложной структурно оформленной мультиферментной системой — дыхательной цепью.

Дыхательная цепь у бактерий локализована в ЦПМ и во внутриклеточных мембранных структурах.

® Типичная цепь выглядит следующим образом:

ЦТК → НАД(Н2)→флавопротеид→хинон → →цитохромы: в→с→а→О2

Среди бактериальных цитохромов различают цитохромы в, с, а и а3. Конечным этапом переноса электронов (протонов) по дыхательной цепи является восстановление цитохромов а — а3 (цитохромоксидазы). Цитохромоксидаза является конечной оксидазой, передающей электроны на кислород.

Образующиеся при окислении ФАД или хинонов протоны связываются ионами О 2- с образованием воды.

Образование АТФ вдыхательной цепи связывают с хемоосмотическим процессом. Особая ориентация переносчиков в ЦПМ приводит к тому, что передача водорода происходит с внутренней на внешнюю поверхность мембраны, в результате чего создается градиент атомов водорода, проявляющийся в наличии мембранного потенциала. Энергия мембранного потенциала используется для синтеза локалиизованной в мембране АТФазой АТФ.

У некоторых бактерий цитохромы отсутствуют, и при контакте с кислородом происходит непосредственный перенос водорода на кислород с помощью флавопротеидов, конечным продуктом при этом оказывается перекись водорода — Н2О2.

® Помимо углеводов прокариоты способны использовать другие органические соединения, в частности белки, в качестве источника энергии, окисляя их полностью до СО2 и Н2О.

® Аминокислоты могут использоваться в конструктивном метаболизме, а могут у аммонифицирующих бактерий служить основным материалом в энергетических процессах при окислительном дезаминировании, в результате которого происходит выделение аммиака и превращение аминокислоты в кетокислоту, которая через цикл трикарбоновых кислот вступает в конструктивный метаболизм:

Другие публикации:

Заповеди набора мышечной массы .   Фитнес сушка мышц питание .   Mhealth набор мышечной массы .   Что есть чтобы набрать массу тела худому парню .