Типы биологического окисления
В зависимости от того, что является конечным акцептором электронов, выделяют три типа образования энергии у бактерий: аэробное дыхание, анаэробное дыхание и ферментацию (брожение).
1. Аэробный(от греч. аer – воздух и bios – жизнь) тип– окислительное фосфорилирование– совокупность экзотермических процессов ферментативного распада органических веществ (реже – неорганических), происходящих с участием свободного кислорода.
Облигатным (строгим) аэробамдля дыхания необходим молекулярный (атмосферный) кислород. Они не могут жить и размножаться в отсутствие молекулярного кислорода, используют только аэробный путь окисления (некоторые виды псевдомонад, холерный вибрион, туберкулезная палочка).
Для аэробов, растущих на агаре или в тонких слоях жидкости в присутствии воздуха, кислорода вполне достаточно.
Микроаэрофилы (факультативные аэробы) нуждаются в уменьшенной концентрации (низком парциальном давлении) свободного кислорода (от 0,01 до 0,03 бар). При полном доступе кислорода (в воздухе парциальное давление О2 составляет 0,2 бар) рост микроорганизмов прекращается или резко замедляется. Микроэрофилами является большинство аэробных бактерий.
Капнофилы нуждаются в наличии в среде двуокиси углерода (до 10 %), так как приспособлены к более высокому, чем в воздухе, содержанию СО2. Для этого кпитательным средам добавляют бикарбонат натрия и инкубируют культуры в закрытых сосудах в атмосфере, содержащей СО3-2; можно также продувать обычный или обогащенный СО2 воздух. Капнофилами являются некоторые патогенные бактерии (бруцеллы, кампилобактерии, хеликобактерии).
2. Анаэробный(от греч. an – отрицание, аer – воздух и жизнь) тип–совокупность экзотермических процессов ферментативного распада органических веществ, происходящих без участия кислорода. Анаэробы получают энергию в форме АТФ путем ускоренного, но не полного окисления(субстратного фосфорилирования) углеводов, белков, липидов.
3. Если и донорами и акцепторами водорода выступают органические соединения, происходит брожение– процесс ферментативного расщепления органических соединений, преимущественно углеводов, с образованием спиртов (этилового, пропилового, глицерина) и органических кислот (молочной, муравьиной, уксусной, масляной).
Анаэробы осуществляют обмен веществ и размножаются в условиях отсутствия кислорода в среде обитания.
Различают облигатные, аэротолерантные и факультативные анаэробы.
Облигатные (строгие) анаэробы (возбудители столбняка, ботулизма) используют только анаэробный путьбиологического окисления и размножаются только в анаэробных условиях. Они лишены ферментов супероксиддисмутазы и каталазы,защищающих микробную клетку от токсических продуктов окисления.
Аэротолерантныемикроорганизмы (некоторые возбудители газовой гангрены) обладают супероксиддисмутазной активностью, но лишены каталазы и пероксидазы;они могут расти в присутствии атмосферного кислорода, но не способны его использовать; энергию получают исключительно с помощью брожения.
Факультативные анаэробы(большинство патогенных бактерий, например, кишечная палочка, сальмонеллы) обладают супероксиддисмутазной и каталазной активностью.Факультативные анаэробы образуют АТФ при окислительном и субстратном фосфорилировании. Они могут изменять свой путь биологического окисления в зависимости от наличия или отсутствия кислорода. В кислородных условиях в качестве конечного акцептора водорода они используют атмосферный кислород. В бескислородных условиях в качестве конечного акцептора водорода они используют нитраты или сульфаты.
Классификация бактерий по отношению к кислороду воздуха представлена в таблице 2 и рисунке 2.
Таблица 2. Классификация бактерий по отношению к кислороду воздуха
| Группа бактерий | Наличие ферментов, нейтрализующих токсические кислородные продукты | При доступе кислорода воздуха | Без доступа кислорода воздуха | ||
| Суперок- сид-дисмута- за (О•→Н2О2) | Каталаза (Н2О2→ Н2О+ О2) | ||||
| Облигатные аэробы | + | + | Растут | Не растут | |
| Микроаэрофилы | + | ± | ↓О2 – растут | ||
| Капнофилы | + | ± | ↑СО2 - растут | ||
| Анаэробы | Облигатные | – | – | Погибают | Растут |
| Аэротолерантные | + | – | Не растут, но не погибают | ||
| Факультативные | + | + | Растут |
Анаэробы очень широко распространены. Они являются возбудителями ряда опасных инфекционных заболеваний человека.
Рис.2. Выявление типа дыхания микроорганизмов при культивировании в высоком столбике мясо-пептонного агара.
Дата добавления: 2022-05-27; просмотров: 99;
Поиск по сайту
Публикации по технике и механике
Публикации по биологии
Публикации по информатике
Публикации по строительству
Публикации по физике
Публикации по химии
Публикации по электронике
Публикации по искусству
Публикации по истории
