Файл: Микробиология лекция 1.2 .docx

Тема 1.2. Физиология Микроорганизмов

1. Химический состав бактерий

ПЛАН ЗАНЯТИЯ:

1. Химический состав микроорганизмов.

2. Обмен веществ (питание микробов).

3. Типы питания микроорганизмов: автотрофные и гетеротрофные.

4. Дыхание микроорганизмов. Анаэробное и аэробное дыхание.

5. Ферменты (энзимы) микробов, их роль в жизнедеятельности микроорганизмов.

6. Применения ферментов микробного происхождения в сельском хозяйстве.

7. Токсины микроорганизмов.

1. Белки: Белки являются важной частью химического состава бактерий. Они выполняют различные функции, такие как обеспечение структуры, катализ химических реакций и транспорт веществ. У бактерий есть разнообразные белки, которые позволяют им адаптироваться к различным условиям окружающей среды.

2. Нуклеиновые кислоты: Бактерии содержат ДНК (дезоксирибонуклеиновую кислоту) и РНК (рибонуклеиновую кислоту), которые кодируют генетическую информацию и участвуют в синтезе белков. ДНК хранит наследственную информацию бактерии.

3. Углеводы: Углеводы представлены в бактериях в форме гликогена, крахмала или других полисахаридов. Они служат как источник энергии, так и структурными элементами бактериальных клеток.

4. Липиды: Липиды, такие как липополисахариды, находятся во внешней мембране грам-отрицательных бактерий и играют важную роль в защите клетки от внешних факторов.

II. Химический состав вирусов

1. Нуклеиновые кислоты: Вирусы содержат либо ДНК, либо РНК, которые кодируют генетическую информацию вируса. Они используют клетки хозяина для репликации и производства новых вирусных частиц.

2. Белки: Белки вирусов выполняют разнообразные функции, включая структурные компоненты вирусных частиц и ферменты, необходимые для репликации и сборки вирусов.

III. Химический состав грибов

1. Хитин: Хитин – это полисахарид, который составляет основную часть клеточной стенки грибов. Он придает клеткам грибов прочность и устойчивость.

2. Белки: Грибы содержат белки, необходимые для роста и репродукции. Они также выделяют ферменты для разложения органического материала и поглощения питательных веществ.

3. Углеводы: Грибы содержат гликоген и другие углеводы, которые служат как источник энергии и запасные вещества.

Химический состав микроорганизмов весьма разнообразен и определяет их функциональные возможности. Понимание этого химического состава помогает ученым разрабатывать методы контроля и лечения болезней, вызванных микроорганизмами, а также использовать их в различных биотехнологических процессах.

Обмен веществ и питание микробов

Часть 1: Введение в обмен веществ

Обмен веществ — это фундаментальный процесс в живых организмах, включая нас, людей. Этот процесс включает в себя циклические химические реакции, позволяющие организмам получать энергию, строить клетки и избавляться от отходов.

Обмен веществ включает в себя два основных аспекта:

1. Катаболизм: это процессы разрушения сложных молекул для получения энергии и элементов для синтеза новых молекул.

2. Анаболизм: это процессы синтеза сложных молекул, таких как белки, углеводы и липиды, используя энергию, полученную в результате катаболизма.

Часть 2: Микроорганизмы и их роль в обмене веществ

Микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, играют ключевую роль в обмене веществ на Земле. Они являются незаменимой частью биогеохимических циклов, включая углеродный и азотный циклы, и содействуют многим другим процессам в природе.

Часть 3: Питание микроорганизмов

Микроорганизмы питаются разнообразными источниками, и это зависит от их типа и экологической ниши. Однако существует несколько основных классов органических веществ, на которые микроорганизмы нацелены:

1. Углеводы: Многие микроорганизмы разлагают углеводы, такие как целлюлоза, крахмал и сахара, с помощью ферментов, которые разрушают связи между сахаридными молекулами, и используют их в качестве источника энергии и сырья для роста.

2. Белки: Микроорганизмы также могут разлагать белки на аминокислоты, которые затем используют для синтеза своих собственных белков и других важных молекул.

3. Липиды: Жиры и масла могут служить источниками энергии для микроорганизмов, а также для синтеза мембранных липидов.

Часть 4: Взаимодействие микроорганизмов с живыми организмами

Микроорганизмы также играют важную роль в жизни живых организмов, включая нас. Например, микробиом человека - совокупность микроорганизмов, населяющих наш желудок, кишечник и другие части организма - влияет на наше здоровье и обмен веществ. Микробы помогают нам переваривать пищу, усваивать питательные вещества и даже укреплять наш иммунитет.

Типы питания микроорганизмов: автотрофные и гетеротрофные

Микроорганизмы — это небольшие живые организмы, которые могут встречаться в разнообразных средах, от почвы до человеческих организмов. Они способны к различным стратегиям питания, и две основные из них — это автотрофное и гетеротрофное питание.

1. Автотрофное питание

Автотрофные микроорганизмы способны синтезировать собственные органические соединения из неорганических веществ, таких как углекислый газ (CO2) и минеральные соли. Они используют энергию из внешних источников, таких как свет или химические реакции, чтобы превратить эти простые неорганические соединения в сложные органические молекулы, такие как глюкоза. Этот процесс называется фотосинтезом (в случае использования света) или хемосинтезом (в случае использования химических реакций).

Примерами автотрофных микроорганизмов являются многие виды водорослей и бактерий, а также растения. Они играют важную роль в экосистемах, поскольку они являются первичными производителями, которые обеспечивают органическую пищу для других организмов.

2. Гетеротрофное питание

Гетеротрофные микроорганизмы не способны синтезировать собственные органические соединения из неорганических источников. Вместо этого они получают органические соединения, такие как глюкоза и другие органические молекулы, из окружающей среды. Эти микроорганизмы используют органические соединения в качестве источника углерода и энергии.

Примерами гетеротрофных микроорганизмов являются большинство видов бактерий, дрожжи, грибы и животные. Они разлагают органические вещества, участвуют в циклах питательных веществ и являются потребителями органической пищи, получая ее из других организмов или остатков органических веществ.

Автотрофное и гетеротрофное питание — это два основных типа питания микроорганизмов. Эти стратегии питания имеют важное значение для биогеохимических циклов и суставного функционирования экосистем. Понимание различий между этими двумя стратегиями помогает нам лучше понимать разнообразие жизни и важность каждого микроорганизма в биологических системах.

Дыхание микроорганизмов. Анаэробное и аэробное дыхание.

Дыхание микроорганизмов, как и вся жизнь, является результатом химических реакций. Дыхание включает в себя две основные категории: аэробное дыхание и анаэробное дыхание. Давайте подробнее рассмотрим каждый из этих процессов.

1. Аэробное дыхание

1.1 Аэробное дыхание: Определение и основные этапы

Аэробное дыхание - это процесс, при котором организмы используют кислород для разложения органических молекул (как правило, глюкозы) и производства энергии. Основные этапы аэробного дыхания включают:

• Гликолиз: Этот этап происходит в цитоплазме и включает разложение глюкозы на две молекулы пирувата, с сопутствующим производством небольшого количества АТФ.

• Цикл Кребса (цикл Кислорода): Пируват переходит в митохондрии и участвует в сложных реакциях, производя диоксид углерода, НАДН и ФАДН, которые затем используются для дальнейшего производства АТФ.

• Цепь транспорта электронов: Здесь НАДН и ФАДН, полученные в цикле Кребса, используются для создания градиента протонов в митохондриях, что позволяет производить большое количество АТФ.

1.2 Примеры микроорганизмов, проводящих аэробное дыхание

Множество микроорганизмов, включая бактерии, дрожжи и различные грибы, проводят аэробное дыхание. Важно отметить, что аэробное дыхание является эффективным способом производства энергии, но оно требует наличия кислорода.

2. Анаэробное дыхание

2.1 Анаэробное дыхание: Определение и основные этапы

В отличие от аэробного дыхания, анаэробное дыхание происходит без участия кислорода. Оно менее эффективно с точки зрения производства энергии и включает следующие этапы:

• Гликолиз: Этот этап идентичен тому, что происходит в аэробном дыхании.

• Ферментация или другие анаэробные пути: вместо того чтобы продолжать в цикле Кребса и цепи транспорта электронов, пируват перерабатывается другими путями. Важно отметить, что эти процессы производят гораздо меньше АТФ.

2.2 Примеры микроорганизмов, проводящих анаэробное дыхание

Множество микроорганизмов способны проводить анаэробное дыхание, включая анаэробные бактерии и археи. Например, многие из них могут производить метан, ацетат и другие продукты при анаэробных условиях.