Бактерии способные усваивать азот воздуха

Как питаются и дышат бактерии? Зачем бактериям ферменты и пигменты?

  • Химический состав бактерий и обмен веществ
  • Питание бактерий
  • Способы питания
  • Транспорт питательных веществ
  • Дыхание бактерий
  • Ферменты бактерий
  • Светящиеся и ароматообразующие микроорганизмы
  • Пигменты бактерий

Бактерии живут на планете Земля более 3,5 млрд. лет. За это время они многому научились и ко многому приспособились. Как и всему живому, бактериям присущи такие процессы, как питание, дыхание, размножение и спорообразование.

Многие годы пытаетесь избавиться от ПАРАЗИТОВ?
Глава Института: «Вы будете поражены, насколько просто можно избавиться от паразитов принимая каждый день...

Читать далее »

Они вырабатывают ферменты и пигменты, по наличию которых проводится идентификация микроорганизмов. Целая группа ферментов широко применяются в биотехнологии (генетическая инженерия, фармацевтическая, легкая и пищевая промышленность).

Роль бактерий в природе носит глобальный характер. Полезные бактерии выполняют две самые важные экологические функции — они фиксируют азот и участвуют в минерализации органических остатков. Они участвуют в перемещении, концентрации и рассеивании химических элементов в биосфере земли. Бактерии полностью обеспечивают жизнедеятельность человека.

загрузка...

Химический состав бактерий и обмен веществ

Бактерии, как и все другие клетки на 75 — 85% состоят из воды. Остальную часть составляют органические и минеральные вещества.

НАШИ ЧИТАТЕЛИ РЕКОМЕНДУЮТ!

Для избавления от паразитов наши читатели успешно используют Intoxic. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию.
Подробнее здесь…

Ферменты

Катализаторами обмена веществ внутри бактериальной клетки являются ферменты. В небелковую (простетическую) группу ферментов входят медь, железо, кобальт и цинк. У некоторых бактерий — витамины и их производные.

Вода

Вода — основа цитоплазмы клетки. В ней протекает множество биохимических реакций, растворяются вещества, поступающие в клетку, удаляются продукты обмена. Небольшая часть воды связана с клеточными структурами. Потеря воды более 50% необходимого для жизнедеятельности бактерий количества приводит к их гибели.

Органические вещества

В бактериальной клетке находится от 6 до 14% белков, 1 — 4% жиров, углеводы и нуклеиновые кислоты.

Белки — основа любой клетки. В бактериальных клетках они являются основой цитоплазмы. Их много в оболочке клетки. Они входят в состав некоторых клеточных структур, в том числе ферментов — катализаторов обменных реакций. Тысячи белковых молекул уложены вдоль молекулы ДНК.

Жиры

Липиды (жиры) — энергетический материал бактериальной клетки. Липопротеиды, в состав которых жиры, составляют основу цитоплазматической мембраны. В цитоплазме они находятся в виде гранул и составляют энергетический запас клетки.

Углеводы

Углеводы находятся в цитоплазме, оболочках и капсуле бактерии и представлены сложными углеводами. Углеводы в клетке находятся в виде полисахаридов — крахмала, декстрина, гликогена и клетчатки. Как и жиры, углеводы в виде гликогена откладываются в цитоплазме и представляют собой запас энергетического материала.

Минеральные вещества

Катализаторами обмена веществ внутри бактериальной клетки являются ферменты. В небелковую (простетическую) группу ферментов входят медь, железо, кобальт и цинк. У некоторых бактерий — витамины и их производные. Минеральные вещества в виде фосфора, натрия, магния, хлора и серы входят в состав белков. Они принимают участие в обмене веществ и поддерживают нормальное внутриклеточное осмотическое давление.

Витамины

Витамины входят в небелковую (простетическую) группу ферментов бактерий. Некоторые бактерии сами синтезируют витамины В2 или В12. При участии бифидо-, лакто-, энтеробактерий и кишечной палочки синтезируются витамины К, С, группы В (В1, В2, В5, В6, В7, В9 и В12), фолиевая и никотиновая кислоты.

к содержанию ↑

Питание бактерий

Питательные вещества через клеточную стенку путем диффузии проходят внутрь бактерии, а продукты обмена (метаболизма) наружу. Факторы, влияющие на поступление питательных веществ в бактериальную клетку:

загрузка...
  • концентрация вещества,
  • величина молекул,
  • рН среды,
  • проницаемость мембран и др.

Удовлетворение потребности в углероде

Автотрофные бактерии с целью получения углерода используют только углекислый газ. Он является для них единственным источником углерода.

Гетеротрофные бактерии используют для получения углерода разнообразные соединения, содержащие углерод — гексозы, многоатомный спирт, углеводород.

Ряд бактерий использует для этих целей органические вещества и аминокислоты.

Удовлетворение потребности в азоте

Для нормальной жизнедеятельности бактериям необходимы аминокислоты, пурины, пиримидины, некоторые витамины, для синтеза которых необходим азот. Так азотофиксирующие бактерии усваивают молекулярный азот из атмосферного воздуха. Другие бактерии способны усваивать неорганический азот из нитритов, нитратов и солей аммония. Третьи потребляют азот из органических соединений, затрачивая свою энергию.

Удовлетворение потребности бактерий в микроэлементах

Для нормальной жизнедеятельности бактерий нужна сера, фосфор, ионы магния, калия, кальция, железа и другие микроэлементы.

к содержанию ↑

Способы питания

Автотрофные бактерии (автотрофы)

Автотрофы живут в кислородной среде и с целью получения углерода и энергии используют синтез органические вещества из неорганических.

Фотосинтез

Фотоавтотрофы для синтеза органических веществ из неорганических используют энергию солнца. К ним относятся зеленые водоросли, пурпурные и цианобактерии. Процесс носит название фотосинтеза.

Хемосинтез

Хемосинтезирующие бактерии для синтеза органических веществ из неорганических используют химические реакции окисления. Процесс носит название хемосинтеза.

  • Серобактерии — получают энергию за счет окисления серы.
  • Нитрифицирующие бактерии — получают энергию за счет окисления аммония и нитрита.
  • Железобактерии — получают энергию за счет окисления двухвалентного железа.
  • Водородные бактерии — получают энергию за счет окисления водорода.
  • Метилотрофы с целью получения углерода и энергии используют окисленные или замещенные производные метана. Сегодня они представляют особый интерес, как объекты биотехнологии. С их помощью производится белок, ферменты, липиды, гормоны, антиоксиданты, пигменты, полисахариды, факторы транспорта железа и др.

Гетеротрофные бактерии

Гетеротрофные бактерии используют для построения своего организма и обеспечения его жизнедеятельности готовые органические вещества.

  • Сапрофиты питаются остатками мертвых органических веществ. Для расщепления питательных веществ они выделяют в субстрат пищеварительные ферменты (молочнокислые и бактерии гниения др).
  • Бактерии-симбиоты всегда проживают с другими организмами. Они приносят друг другу пользу (клубеньковые бактерии бобовых растений).
  • Паразитические бактерии потребляют питательные вещества клеток хозяина — менингококки, гонококки и др.
  • Паразитический и сапрофитный образ жизни ведут палочки сыпного тифа, сибирской язвы, бруцеллеза и др.

к содержанию ↑

Транспорт питательных веществ

1. У бактериальных клеток, которые при окрашивании по Грамму приобретают фиолетовую окраску (грамположительные), клеточная стенка толстая, многослойная. Ферменты, благодаря которым происходит расщепление питательных веществ, выделяются наружу и расщепляют крупные молекулы белков, полисахаридов и других биополимеров на более простые фрагменты.

2. У бактерий, которые при окрашивании по Грамму приобретают красную окраску (грамотрицательные), клеточная стенка тонкая. Питательные вещества, которые поступают в клетку, расщепляются в периплазматическом пространстве (пространство между клеточной стенкой и мембраной цитоплазмы) гидролитическими ферментами.

Питательные вещества и ионы проникают в бактериальную клетку тремя путями:

  • Пассивная диффузия происходит без использования энергии. При этом используется разница концентраций вещества (градиент концентрации). Так поступают малые полярные и неполярные молекулы кислорода, стероиды, жирные кислоты, вода, углекислый газ, азот, этанол и мочевина.
  • Облегченная диффузия необходимых для клетки веществ протекает при помощи специальных белков, формирующих в мембране клетки каналы, заполненные водой, облегчающие проход нужных молекул.
  • Активная транспортировка основана на работе транспортных белков, перекачивающих вещества, растворенные в воде против их градиента. Такая работа всегда требует затраты энергии.

к содержанию ↑

Дыхание бактерий

При окислении веществ органической или неорганической природы высвобождается энергия, так необходимая для бактериальной клетки. Она идет на образование молекул АТФ — источника энергии. Для использования энергии химических реакций большинство бактерий использует кислород. Этот процесс называется дыханием.

Аэробные бактерии (аэробы)

Аэробы развиваются в средах, содержащих кислород.

  • Облигатные аэробы развиваются только при наличии достаточного количества кислорода в окружающей среде. Такой тип дыхания характерен для бактерий, обитающих в почве, в водной среде, в воздухе. Их дыхание осуществляется через окисление сероводорода, метана, водорода, железа и азота (Sulfomonas denitrificans, Вас. methanicus, Вас. hydrogenes, Ferri bacterium и Nitrosomonas, Nitrobacter). Бактерии этой группы принимают активное участие в круговороте веществ в природе. В наличии кислорода нуждаются патогенные бактерии из рода Bacillus, Bacterium, Bordetella, Brucella, Corynebacterium, Diplococcus, Pasteurella и др. В повышенном содержании кислорода нуждаются микобактерии туберкулеза, туляремии и холеры.
  • Факультативные бактерии способны развиваться при наличии в окружающей среде минимального количества кислорода — Salmonella, Shigella, Escherichia и др.

Анаэробные бактерии (анаэробы)

Анаэробы развиваются без доступа кислорода, разлагая органические соединения в бескислородной среде. Свободный кислород подавляет активность ферментов этих бактериальных клеток. Бактерии этого типа обитают в компостных кучах, ранах больного человека, кишечном тракте людей и животных.

  • Облигатные анаэробы не развиваются при наличии кислорода в окружающей среде (бактерии рода Clostridium, бактерии, вызывающие молочнокислое и маслянокислое брожение).
  • Факультативные анаэробы развиваются в присутствии кислорода или без него (кокки).
  • При небольшом количестве кислорода могут развиваться микроаэрофиллы Clostridium histolyticum, Clostridium tertium и др.

к содержанию ↑

Ферменты бактерий

Все биохимические процессы в бактериальной клетке протекают при помощи ферментов — биологических катализаторов химических реакций в живой системе. Их действие направлено только на одно вещество. Ферменты специфичны для каждого вида бактерий. По наличию определенных ферментов проводится идентификация микроорганизмов.

  • Ферменты бактериальной клетки состоят из 2-х частей — белковой и небелковой (простетической). Белковая часть состоит из простых белков. В небелковую часть входят такие микроэлементы, как железо, медь, кобальт, цинк, витамины и их производные.
  • В зависимости от вида катализирующих особенностей ферменты подразделяются на 6 групп: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы и лигазы.
  • Лигазы и рестриктазы широко применяются в биотехнологии (генетическая инженерия, фармацевтическая, легкая и пищевая промышленность).
  • Ферменты в бактериальной клетке распределены не хаотично, а строго упорядоченно.
  • Ферменты, отвечающие за энергетический обмен и транспортировку питательных веществ, находятся в цитоплазме клеток.
  • Ферменты, принимающие участие в белковом синтезе, имеют связь с рибосомами. Ряд ферментов находятся в цитоплазме хаотично.
  • Эндоферменты функционируют внутри бактериальной клетки. Они ускоряют реакции биосинтеза и катаболизма. Экзоферменты выделяются клеткой наружу, где происходит расщепление питательных веществ на более простые.
  • Гидролитические ферменты участвуют в расщеплении макромолекул. Субстратом для них служат различные сахара.
  • Протеолитические ферменты расщепляют белки.
  • Патогенные бактерии выделяют ферменты, разрушающие ткани организма человека, животного или растений. Например, стафилококки выделяют плазмокоагулазу — главного фактора патогенности микроба.

к содержанию ↑

Светящиеся и ароматообразующие микроорганизмы

Некоторые бактерии способны светиться (люминесцировать) в темноте. Свечение связано с выделением фермента люциферазы, который образует кванты света в результате окислительно-восстановительных реакций. На многие вопросы, связанные с этим явлением, ученые сегодня так и не нашли ответы.

Колонизируясь на субстратах, бактерии вызывают свечение, например рыбной чешуи, грибов, гниющих деревьев и пищевых продуктов. Многие из них способны размножаться в средах с повышенным содержанием соли (галофильные виды).

Некоторые бактерии в процессе жизнедеятельности вырабатывают ароматические вещества (уксусно-этиловые и уксусно-амиловые эфиры), которые придают особый аромат винам, сырам и кисломолочным продуктам.

к содержанию ↑

НАШИ ЧИТАТЕЛИ РЕКОМЕНДУЮТ!

Для избавления от паразитов наши читатели успешно используют Intoxic. Видя, такую популярность этого средства мы решили предложить его и вашему вниманию.
Подробнее здесь…

Пигменты бактерий

Почти все бактерии в процессе своей жизнедеятельности вырабатывают пигменты.

  • Пигмент располагается между клетками и имеет вид зернышек у Bacterium prodigiosum и Staphylococcus aureus.
  • У Bacterium violaceum пигмент расположен в оболочке.
  • Bacterium pyocyaneum выделяет пигмент в окружающую среду.

Некоторые бактерии растворимы в воде и окрашивают питательную среду. Пигменты стафилококка и сарцин (желтые пигменты) растворимы в спирту, но не растворяются в воде. Не растворяются ни в спирту, ни в воде, пигменты бурого и черного цветов дрожжей и плесени.

Пигменты образуются в условиях присутствия кислорода. Они имеют самые разнообразные цвета. Их физиологическая роль учеными до конца не установлена.

В настоящее время широко изучается химический состав и природа пигментов, которые синтезируют бактерии. Пигменты являются биологически активными веществами — антибиотиками, фитонцидами, стимуляторами роста. Пигменты вместе с другими факторами являются инструментом при их систематике. Русские ученые впервые установили связь между пигментами бактерий и их физиологическими функциями.

Подробно о бактерияx читай в статьях:

«Строение бактерий»,

«Рост и размножение бактерий»,

«Споры и спорообразование в жизни бактерий».

 

Как и всему живому, бактериям присущи такие процессы, как питание, дыхание, размножение и спорообразование. Они вырабатывают ферменты и пигменты, по наличию которых проводится их идентификация. За миллионы лет бактерии освоили практически все известные биохимические процессы. Они участвуют в перемещении концентрации и рассеивания химических элементов в биосфере земли и полностью обеспечивают жизнедеятельность человека.

Добавить комментарий