Неполное аэробное окисление органических субстратов

Некоторые микроорганизмы получают энергию в результате неполного аэробного окисления органических веществ кислородом воздуха, т.е. осуществляют окисление не до конечных продуктов (СО₂ и Н₂О), а до неполностью окисленных органических соединений, выделяемых в среду.

Примером такого типа энергетических реакций является окисление спирта в уксусную кислоту уксуснокислыми бактериями (УКБ):

СН₃СН₂ОН + О₂ → СН₃СООН+ Н₂О (3.15)

Эти бактерии относятся к родам Acetobacter и Gluconobacter. Они представляют собой полиморфные грамотрицательные палочки, спор не образуют, мезофилы, строгие аэробы, оптимальная рН их развития в пределах 5,4…5,8. УКБ могут окислять различные спирты с образованием кислот (например, Gluconobacter suboxidans окисляет шестиатомный спирт сорбит в сорбозу), а также окислять глюкозу до глюконовой и кетоглюконовой кислот.

.УКБ распространены в природе. Они встречаются на растениях, плодах, в пыли, воде, почве. Acetobacter aceti используется в промышленности для получения пищевого уксуса

Неполное окисление сахаров с образованием органических кислот осуществляют также многие плесневые грибы. Основным продуцентом лимонной кислоты является Aspergillus niger:

2С₆Н₁₂О₆ + 3О₂ → 2С₆Н₈О₇ + 4Н₂О (3.16)

Грибы родов Aspergillus и Penicillium осуществляют окисление сахаров с образованием .щавелевой кислоты:

2С₆Н₁₂О₆ + 9О₂ → 6СООНСООН + 6Н₂О (3.17)

При недостатке энергетического материала продукты неполного окисления используются этими же микроорганизмами как субстрат для дыхания и полностью окисляются.

Анаэробное дыхание

В анаэробных условиях некоторые микроорганизмы получают энергию при окислении органических (и некоторых неорганических) веществ не кислородом воздуха, а связанным кислородом соединений, богатых этим элементом. В данном случае конечным акцептором водорода, отнятого дегидрогеназами от окисляемого субстрата, будут неорганические вещества. Такой способ получения энергии свойственен только микроорганизмам.

Например, в анаэробных условиях нитраты восстанавливаются до молекулярного азота (N₂), а сульфаты – до сероводорода (Н₂S). Если при анаэробном дыхании конечными акцепторами водорода являются нитраты, то процесс называется нитратным дыханием, а если сульфаты – сульфатным дыханием. Окисление субстратов кислородом нитратов называется денитрификацией, а бактерии – денитрифицирующими. Окисление субстратов кислородом сульфатов называется десульфатацией, а бактерии – десульфатирующими.