Микроорганизмдердің биохимиясы

Микрооганизмами деп атайды ұсақ тірі ағзалар, олардың мөлшері аз немесе сәл артық рұқсат беретін қабілеті адам көзіне (0,2 мм). Саны белгілі микроорганизмдер құрайды көп мың, бұл ашылады жаңа түрлері. Микроорганизмдердің көпшілігі айырмашылығы макроорганизмов өлі бір жасушалы, ал қолда бар көп нысанды салыстырмалы аз сараланған. Бірақ жүйелі түрде қатысты микроорганизмдер емес, болып табылады бірыңғай. Негізінде ұйымдастыру ерекшеліктерін, жасуша, ең алдымен, генетикалық аппаратының, олар бөлінеді эукариот және прокариот. — Эукариотным микроорганизмам жатады көптеген балдырлар, саңырауқұлақтар және қарапайымдар. Барлық эукариот тән болуы жасушаларында ядро, окруженного мембраной бар жинағы хромосомалардың орналасқан ДНҚ, салмақ түсетін негізгі генетикалық ақпарат. Сонымен қатар, эукариот жасушалары бар дамыған эндоплазматический ретикулум, митохондрии (синтезирующие нысандары мен хлоропласты ), сондай-ақ басқа да органеллы жалпы сипаттағы.Қатысуы эукариотных микроорганизмдердің қатар дамыған вегетативтік және бесполым көбейтуге орнатылған қабілеті жыныстық процесс. Прокариоты, немесе бактериялар, біріктіреді, тек микроформы. Ұйымдастыру олардың жасушаларының көп жай қарағанда, эукариоттардың. Ядро прокариот деп аталатын нуклеоидом, окружено мембраной және ұсынылған бір сақиналы молекула ДНК. Эндоплазматический ретикулум, митохондрии және басқа да оқшауланған органеллы тән эукариотам, прокариоттардың жоқ, ал олардың функцияларын орындайды жасушалық мембранасы. Көптеген бактериялар, балдырлар мен саңырауқұлақтар, бар қатаң клеточную қабырғасына, бірақ оның құрамы басқа қарағанда, эукариоттардың. Тән компоненті жасушалық қабырғасының көптеген прокариот жататын эубактериям болып табылады пептидогликан муреин тұратын N-ацетилглюкозамина және N-ацетилмурамовой қышқылы. Бір эукариот мұндай полимер табылмады. Бар сондай-ақ, және басқа да айырмашылықтар. Микроорганизмам маңызды рөл тиесілі табиғи процестерде, сондай-ақ практикалық адам қызметінің. Арқасында шағын мөлшері микроорганизмдер оңай ауыса отырып, тоқпен ауа, су арқылы және басқа да тәсілдермен, сондықтан олар тез таралады және кездеседі, әр түрлі жерлерде де қоса, онда басқа да нысандарын өмір кейде жоқ. Сипаттайды микроорганизмдер қабілеті тез көбейту және әр түрлі физиологиялық және биохимиялық қасиеттері. Нәтижесінде, олардың кейбіреулері өсе алады » деп аталатын төтенше жағдайларда, олар үшін басқа да көптеген микроорганизмдер қолайсыз немесе мүлдем қолдамайды өсуі. Сонымен қатар, мезофилами, оңтайлы температура өсуі үшін құрайды 25-30 С, арасында микроорганизмдер бар деп аталатын психрофилы, кейбіреулері дамуы мүмкін температурада, жақын нөлге тең. Мұндай микроорганизмдер таралған теңіздерде және мұхиттарда, үңгірлерде, бірақ қандай да бір басқа орындарда, оның ішінде тоңазытқыш қондырғыларда. Белгілі сондай-ақ, термофильные микроорганизмдер өсуі байқалған кезде 60-80 С және одан жоғары (90-110). Мұндай экстремалды термофилы табылған, мысалы, бактериялар, кездесетін геотермалдық көздері. Қатынасына байланысты микроорганизмдер — молекулярному оттек олардың қабылданған қызметкерлерге облигатные аэробы, факультативті аэробтар, аэротолерантные аэробтар және облигатные аэробтар. Микроорганизмдердің көпшілігі, және макроорганизмы болып табылады облигатными аэробами (өсуі үшін оларға қажет молекулалық оттегі). Сонымен қатар, бар микроорганизмдер, бірақ мұқтаж болған жағдайда О2, бірақ өсуі мүмкін немесе жақсы өседі төмен болған кезде, оның мазмұны (2-10%). Мұндай микроорганизмдер деп атайды микроаэрофилами, олар өседі, микроаэробными.
Факультативті аэробтар өседі ретінде қатысуымен және болмаған кезде О2. Бірақ шарттарына байланысты өсу өзгерістер орын алуда, олардың метаболизмі, ең алдымен, энергетикалық процестеріне қатысады. Әдетте, болған жағдайда молекулярлық оттегі мұндай микроорганизмдер бағытталған » тотығу субстрат қатысуымен О2, яғни аэробты тыныс алу, себебі, ол неғұрлым тиімді қарағанда энергия алу нәтижесінде анаэробты процестер. Көрнекі мысал ретінде, кейбір ашытқылар, қабілетті жүзеге асыруға анаэробты жағдайда спирттік ашу, ал аэробты толық тотықтырғыш процесінде тыныс алу қант білімі бар көмір қышқылы және су. Өте көп факультативтік анаэробтар арасында бактериялар. Бұл Еѕсһегісһіа, кейбір өкілдері түрлі Baсillus, Рагасоссиѕ deiсans және басқа да бірқатар. — Аэротолерантным анаэробам тиесілі көптеген сүтқышқылды бактериялар қабілетті өсе қатысуымен молекулярлық оттегі, бірақ бұл ретте олардың метаболизмі қалады сияқты және анаэробты жағдайларда. Және сол және басқа жағдайда, олар жүзеге асырады ашу. Облигатные аэробтар тек мұқтаж емес өсуі үшін бар молекулярлық оттегі, бірақ және көптеген түрлері үшін ол уытты тіпті болмашы ғана аз концентрациясы. Санына қатаң анаэробтар жатады метанобразующие, сульфатредуцирующие бактериялар және басқа да бірқатар прокариот. Арасында эукариот облигатными қатаң анаэроб организмдерге жатады болып табылады кейбір қарапайым, атап айтқанда, жеке өкілдері трихомонад.Әр түрлі мүмкін болатын түрлері тамақ микроорганизмдер.(См. табл.). Олардың бір бөлігі, деп аталатын фототрофами, жасыл өсімдіктер қабілетті пайдалану үшін өсу энергиясын жарық (қызыл және жасыл бактериялар, цианобактерии, прохлорофиты, кейбір галобактерии және балдырлар). Қалған микроорганизмдер келтіретін атауы хемиотрофов сияқты, жануарлар мен адам алады энергиясын нәтижесінде тотығу әр түрлі химиялық заттар. Арасында фото — және хемотрофов белгілі түрлері қабілетті барлық қосылыстар жасушалар синтездеу, олардың көмірқышқылын. Оларды атайды автотрофами. Әсіресе көп автотрофов арасында организмдер пайдаланатын энергия көзі ретінде жарықты (фотосинтез). Көптеген микроорганизмам, жануарлар үшін қажет өсу органикалық қосылыстар, олар пайдаланылады олар биосинтетических. Олар жасырын атауы гетеротрофов. Жағдайда хемотрофов окисляемый субстрат, әйтпесе деп аталатын электрондардың доноры, алуды қамтамасыз етеді ағзаның энергиясы және биосинтетические реакция қалпына келтіру сипаты. У фототрофов донор электрондардың орындайды, әдетте, тек екінші функциясын, өйткені энергия көзі ретінде қызмет атқарады жарық. Осылайша, ескере отырып, энергия көзі, донор электрондар мен сипатын және қолданылатын заттардың биосинтетических процестер, мүмкін болатын типтерін тамақтану сегіз; олардың әрқайсысы жүзеге асырылуда үлкен немесе аз санымен микроорганизмдер жататын прокариотам. Бұған қарағанда эукариотные микроорганизмдер және макроорганизмы, қызығушылық қабілеті не фотолитоавтотрофии, не хемоорганогетеротрофии. Бірінші түрі тән водорослям және жоғары өсімдіктер, екінші — грибам, жануарларға қоса алғанда, қарапайым және адамға. Басқа да тамақтану түрі, әлбетте,болды кем табысты және мыналар үшін негіз болып табылады екі негізгі бағыттарын эволюция туындауына әкеп соққан высокоорганизованных нысандарын эукариот. Сол уақытта сақтауды бактериялардың түрлі типтегі тамақтандыру, шамасы, меет үшін елеулі мәні олардың тірі болған кезде неғұрлым жетілдірілген нысандары мен мүмкіндік береді жиі өсетін өте ерекше шарттары. Сонымен қатар, микроорганизмдер сипатталады қабілеті спользовать көп химиялық заттар қарағанда, микроорганизмдер. Бұл, ең алдымен қосылыстар көміртек. Кейбір микроорганизмдер өседі, өте күрделі органикалық орталарда ұстайтын сол немесе басқа өсу факторлары, яғни, заттар, қажетті атындағы дайын түрде, өйткені синтездеу олар өздері мүмкін емес. Көбінесе өсу факторларына мыналар болып табылады витаминдер, бірақ мүмкін амин қышқылдары, пурины, пиримидины және басқа да органикалық қосылыстар. Тіпті жекелеген түрлері мен штаммдар микроорганизмдер, олардың жатқызады автотрофам, табу, мұндай қажеттілік. Организмдер мұқтаж өсу факторлары деп атайды ауксотрофами көрсете отырып, болса, қай немесе қандай нақты дайын құрамаларында, олар қажет. Тиісінше, түрлері мен штаммдар, обнаруживающие бұл қажеттілік киеді атауы прототрофов. Қатарына микроорганизмдердің білдіретін жоғары талапшылдық құрамына орта және мұқтаж бірқатар факторлардың өсу жатады көптеген сүтқышқылды бактериялар өкілдері, сондай-ақ қарапайым. Ауксотрофные штамдары микроорганизмдер оңай құрылады нәтижесінде мутациялар. Белгілі сондай-ақ, микроорганизмдер (деп аталатын паратрофами) болып табылатын облигатными внутриклеточными паразитами. Мұндай жағдай риккетсиялар жатады. Жоғары талапшылдығы қатысты тамақтану таңдау орталарды өсіру үшін кейбір микроорганизмдер күрделі проблема болып табылады, ал бір бөлігі түрлерін жасанды ортада қалыптастыру мүлде мүмкін емес. Көптеген микроорганизмдер, тіпті арасынан гетеротрофов, жақсы өседі, синтетикалық орталарда ұстайтын барлығы бір органикалық қосылыс көміртегі, ол пайдаланылады энергия көзі ретінде » биосинтетических. Айтарлықтай саны микроорганизмдер қабілетті пайдалануға белоктар, нуклеин қышқылдары, парафины, әр түрлі көмірсулар қоса алғанда, целлюлоза мен басқа да жоғарымолекулярлы заттар. Екінші жағынан, бар микроорганизмдер өсуін қамтамасыз ететін осындай қарапайым органикалық заттар, этанол, ацетат, гликолат және басқа да көптеген. Кең таралған деп аталатын метилотрофы пайдаланатын энергия көзі ретінде және көміртегі метан, метанол, метилированные аминдер және көміртегі монооксиді бар, олар микроорганизмдердің өсуін қолдамайды, ал көпшілігі тіпті токсичны. Сонымен қатар, пайдалана отырып, әр түрлі табиғи қосылыстар көміртек кейбір микроорганизмдер ықпал ететін және синтетикалық заттар қоса алғанда, пластмассадан және пестицидтер. Өзіне тән ерекшелігі бірқатар бактериялардың қабілеті өсе ала отырып, энергияны нәтижесінде тотығу молекулярлық сутегі, аммоний, нитриттер, тұздар валентті және кейбір басқа да бейорганикалық қосылыстар. Бұл ретте олардың көпшілігі өсіп келе жатқан автотрофных. Тиісінше окисляемым субстратам бөледі мұндай топтың хемолитоавтотрофов, сутегі, нитрифицирующие, күкіртті бактериялар, железобактерии. Қатарына хемолитоавтотрофных микроорганизмдер, тотықтырғыш Н2 жатады, сондай-ақ көптеген метанобразующие бактериялар, жеке өкілдері ацетатобразующих, сульфат — және серувосстанавливающих бактериялар. Түрлі мүмкіндіктерін танытады кейбір микроорганизмдер көздеріне қатысты азот. Кейбір түрлері жақсы өседі орталарда пептоном және басқа органикалық азотсодержащими қосындыларымен, оның ішінде қаныққан. Айтарлықтай саны микроорганизмдердің мүмкін ассимилировать нитраттар және көп аммоний. Қызықты және маңызды ерекшелігі бірқатар прокариотных микроорганизмдер болып табылады және олардың ерекшелігі тіркеуге молекулалық азот. Ұзақ уақыт » деп атаған бұл қасиеті көрінеді тек аздаған түрлері, қалай-болса азотобактеров, жекелеген өкілдерінің клостридиялар мен фототрофты бактериялар, сондай-ақ клубеньковых бактериялар. Алайда, соңғы жылдары екені қабілеті ассимиляции молекулярлық азот кеңінен таралған. Көптеген микроорганизмдер және өсімдіктер пайдалана алады синтезі үшін серусодержащих қосылыстар жасуша сульфаттар. Бірақ кейбір түрлері қабілетімен ассимиляционной сульфатредукции ие емес, сондықтан мұқтаж өсуі үшін бар қалпына келтірілген қосылыстардың күкірт. Басқа қажеттіліктерін деп аталатын макроэлементах, немесе негізгі биоэлементах, оларға жатқызады көміртегі, азот, оттегі, сутегі, фосфор, күкірт, магний, темір, калий, кальций, микроорганизмдер мұқтаж өсуі үшін басқа да бірқатар элементтерін, бірақ, әдетте, әлдеқайда аз мөлшерде. Сондықтан оларды микроэлементтер деп атайды немесе минорными биоэлементами. Бұл, негізінен, әр түрлі металдар (мырыш, мыс, кобальт, никель, молибден, мыс және басқа да бірқатар) құрамына кіретін жекелеген ферменттер. Алайда, бұл қажеттілік жекелеген микроорганизмдердің кейбір элементтерінде айтарлықтай айырмашылығы болуы мүмкін және байланысты кейде оларды қолдану шарттарын, өсу. Мысалы, қажеттілік бактериялардың молибдене айтарлықтай өседі пайдалану кезінде олардың көзі ретінде азот нитраттар немесе молекулярлық азот, өйткені бұл элемент құрамына кіреді нитратредуктазы және нитрогеназы, т. е. қатысатын ферменттердің ассимиляции жасушалары тиісінше NО3 — N2. Өсу үшін бактериялардың алатын энергия нәтижесінде тотығу Fe2+ Fe3+, темір қажет, айтарлықтай үлкен саны, ол қажет басқа да жәндіктер. Танымал көптеген микроорганизмдер тән лабильный метаболизмі. Мұндай қабілеті көрінеді ғана емес, оларды пайдалану қабілетін үлкен саны әр түрлі қосылыстар көміртегі, азот және басқа да элементтер, бірақ жиі көрінеді ауыстырған бір түрін басқа. Мысалы, саны айтарлықтай фототрофты микроорганизмдердің өсуі мүмкін қараңғыда да гетеротрофных, ал кейбір және автотрофных. Бірқатар бактериялардың қабілетін көрсетеді және хемолитоавтотрофии, хемоорганонегетеротрофии. Мұндай организмдер деп атайды факультативтік автотрофами. Кейбір микроорганизмдер табу қабілеттілігі деп аталатын миксотрофии, немесе аралас типі. Мысалы, бір мезгілде пайдалану биосинтез процестері, органикалық және ассимиляции көмірқышқылын сол түрі, автотрофных. Сондай-ақ, белгілі жағдайларға микроорганизмдер бір мезгілде окисляют мен органикалық және органикалық емес субстраты. Әсіресе айқын қабілеті миксотрофии көрінеді олардың культивировании » ағынды жағдайларында қолдауын шектеумен түрлі субстратам. Алайда, бірқатар микроорганизмдер сипатталады тұрақтылығын өз қажеттіліктерін қоректендіру және, тиісінше, процестер метаболизм. Олардың арасында бар облигатные фототрофы және облигатные хемотрофы. Белгілі облигатные автотрофы пайдаланатын органикалық заттар өте шектеулі дәрежеде, барлық жағдайларда негізгі көзі көміртек олар үшін қызмет етеді көмір қышқылы. Мысал ретінде көптеген цианобактерии және нитрифицирующие бактериялар. Керісінше, кейбір гетеротрофам әрқашан қажет белгілі бір органикалық қосылыстар. Олардың бір бөлігі, жоғарыда айтылғандай, мүмкін емес дәріптеу тек күрделі ортада қамтитын бірқатар факторлар өсу. Мұндай жағдай да жатады, мысалы, бірқатар сүт қышқылды бактериялар. Бірақ бар микроорганизмдер өсуі, олардың мүмкін арналған орталарда қамтитын өте қарапайым органикалық заттар, мысалы, метан немесе метанол. Алайда басқа да қосылыстар көміртек, оларды ауыстыруға болмайды. Зерттеу әр түрлі микроорганизмдердің едәуір кеңейтті ұсыну туралы оның қандай жағдайда болуы мүмкін. Жүргізілген зерттеулер нәтижесінде орнатылған, сондай-ақ бірқатар маңызды биохимиялық заңдылықтары. Бұл көптеген реакциялар орын алатын микроорганизмдердің ұқсас осындай бар өсімдіктер мен жануарлар. Бұл растайды биохимиялық бірлігі барлық организмдер мекендейтін Жер. Сонымен қатар, анықталғандай, кейбір микроорганизмдер бар ерекшеліктері ғана емес, өз құрамындағы жасушалар, бірақ сол процестерінде жүзеге асыра алатын.Жоғарыда қазірдің өзінде айтылғандай, тек кейбір бактериялар қабілетті ассимилировать молекулалық азот білімі бар, оған аммиак пайдаланылады және синтездеу үшін амин қышқылдары мен басқа да азоты бар заттардың жасуша. Тек кейбір микроорганизмдер өсуі мүмкін пайдалана отырып, көмірсутектер, лигнин және басқа да бірқатар қосылыстар көміртек, сондай-ақ ала отырып, энергияны нәтижесінде тотығу бірқатар бейорганикалық заттар. Бұл болуымен анықталады оның ерекше ферменттер, катализирующих реакциялар, оларға басқа да түрлері қабілетті емес. Тек арасында микроорганизмдердің түрлері бар, қабілетті өсе болмауы молекулярлық оттегі. Нәтижесінде мұндай энергетикалық процестерді, әр түрлі ашыту және анаэробтық тыныс алу. Күні кешеге дейін деп есептеді фотосинтез облигатно байланысты болуымен байланысты организмдер, олар оны жүзеге асырады немесе басқа хлорофилла білдіретін магнийсодержащие тетрапиррольные пигменттер. Алайда жақында екені галобактерий қабілетті фотосинтезу бұл процесс қатысуымен жүреді пигментбелкового кешенін бактериородопсина кіретін С20 — каротиноид ретиналь. Бұл кешен өте ұқсас ретиналь болып табылатын зрительным пигментом жануарлар. Көпшілігі автотрофов қоса алғанда, өсімдіктер және микроорганизмдер, ассимилируют углекислоту іс-әрекеттің нәтижесінде рибулозобифосфатного цикл деп аталатын, сондай-ақ цикл Кальвина. Алайда фототрофты жасыл және серобактерий, сондай-ақ кейбір хемотрофных бактериялардың (Hydrоgenоbaсter және Sulfоlоbus), жақында орнатылған жұмыс істейді мүлде басқа жүйесі автотрофной ассимиляции көмірқышқылын, алған атауы қалпына келтіру циклі үшкарбон. Ұқсас арқылы ассимилируют углекислоту метанобразующие бактериялар, бірақ процесс емес циклдік сипаты. Осылайша, шамасы, жүреді меңгеру көмірқышқылын анаэробными бактериялар құрайтын ацетаты, сондай-ақ кейбір басқа да қатаң анаэроб организмдерге жатады арасынан прокариот. Маңызды нәтижесі зерттеу метаболизм қабілетті микроорганизмдердің өсіп пайдалану есебінен метан, метанол және басқа да С1 — қосылыстар астам қалпына келтірілген, ол СО2 ашу болып табылады, оларда үш түбегейлі әр түрлі жолдары ассимиляции формальдегид: серинового, риболозомонофосфатного және ксилулозофосфатного цикл. Мұндай мысалдар туралы куәландыратын түрлі жолдарын ассимиляции және диссимиляции микроорганизмдермен түрлі қосылыстар келтіруге болады өте көп. Қиын микроағзалардың круговороте заттар, ол жүзеге асырылады табиғатта. Нәтижесінде қабілетін әсер етуі әр түрлі субстраты, жиі жинақтай отырып, бұл ортада сол немесе өзге де метаболизмінің өнімдері, және тез өсетін әр түрлі жағдайларында микроағзалар тудырады елеулі өзгерістер қоршаған ортаға. Олар маңызды рөл атқарады айналдыру идеясына көптеген заттардың топырақта және су қоймаларында, қалыптастыруға қатысады және қираған кен орындарын бірқатар пайдалы қазбаларды, сондай-ақ басқа да табиғи процестер. Без көптеген процестерді жүзеге асырады микроорганизмдер табиғатта, өмір әлдеқашан еді тоқтатылса, немесе қатысты басқа да нысандары. Көрнекі мысал маңызы бар микроорганизмдер табиғатта болып табылады, олардың белсенді ыдырауы азоты бар органикалық заттар топырақта, жетекші білім беру аммоний мен нитраттардың, сондай-ақ бақылау молекулярлық азот, неге байланысты өсуі өсімдіктер. Аса мән микроорганизмдермен ыдырауы және безазотистых полимерлі қосылыстардың, ең алдымен целлюлоза, ол үлкен мөлшерде түзіледі жыл сайын өсімдіктер. Қызметінің нәтижесінде микроорганизмдердің жүреді, сондай-ақ босату қоршаған бірқатар ластаушы және улы заттар, соның ішінде пестицидтер.