Резюме. 
Микробиология: теория и практика

Деление микроорганизмов на физиологические группы базируется на их способности осуществлять определенные функции, что в свою очередь определяется имеющимся у них набором ферментов.

Основными критериями для определения типа питания микроорганизма служат используемые им доноры электронов, источники энергии и углерода для биосинтезов.

В мире микробов представлены все типы метаболизма. В зависимости от условий микроорганизмы способны переключаться на другой тип питания. Катаболизм и анаболизм в клетке находятся в тесной связи и зависимости друг от друга. Обменные реакции микрои макрооргнизмов на уровне клетки во многом похожи.

У всех прокариот, грибов и водорослей вещества проникают в клетку только в растворенном в воде состоянии. Некоторые простейшие способны поглощать из окружающей среды нерастворенные вещества путем эндоцитоза. Клеточная стенка и ЦПМ являются барьером для проникновения высокомолекулярных веществ внутрь клетки, поэтому перед поглощением они гидролизуются до более легких фрагментов экзоферментами. Вещества могут поступать в клетку путем пассивной или облегченной диффузии, которая протекает без затрат энергии и продолжается до выравнивания концентраций вне и внутри клетки. Поглощение веществ против градиента концентраций осуществляется путем активного транспорта с затратой метаболичес ко й энергии.

Катаболизм основан на прохождении окислительно-восстановительных реакций, дающих свободную энергию. Универсальным переносчиком энергии служит АТФ. Энергия может также запасаться в виде трансмембранного потенциала. Существуют два принципиально разных пути синтеза АТФ в клетке — субстратное и мембранное фосфорилирование. Часть энергии всегда рассеивается в окружающей среде в виде тепла или света. При окислительно-восстановительных реакциях электроны переносятся от окисляемого вещества (донора) к восстанавливаемому (акцептору) через ряд последовательно работающих переносчиков (электронтранснортную цепь). Набор переносчиков индивидуален для каждого микроорганизма. Окисление питательного субстрата при дыхании происходит постепенно, а переносчики расположены ассиметрично, по разные стороны мембраны. При переносе электрона одновременно происходит и перенос протона, который высвобождается на ее внешней стороне. Наведенный трансмембранный потенциал может расходоваться непосредственно на транспорт веществ в клетку, движение жгутиков или на синтез ЛТФ с помощью мембранных ЛТФаз. ЭТЦ может работать в обратном направлении с использованием энергии АТФ для восстановления пиридиннуклеотидов.

Микроорганизмы в качестве конечного акцептора в ЭТЦ могут использовать не только молекулярный кислород, но и кислород в связанной форме, а также и другие окисленные соединения. Донорами электронов могут выступать вещества, ОВП которых более положителен, чем у пиридиннуклеотидов. В этих случаях ЭТЦ «укорачивается» и энергии запасается меньше. Катализаторами химических реакций при физиологических значениях температуры являются белки-ферменты.

Вопросы и задания для самоконтроля

• 1. В чем особенность использования сложных веществ микроорганизмами-прокариотами?
• 2. Проанализируйте отличия активного транспорта от диффузии.
• 3. Как сидсрофоры помогают микроорганизмам «добывать» ионы железа?
• 4. Почему для прокариот так важен активный транспорт веществ?
• 5. В чем заключается биохимическое единство всех земных живых существ?
• 6. Назовите способы запасания энергии у микроорганизмов.
• 7. Приведите свойства основных компонентов ЭТЦ.
• 8. Почему у некоторых микроорганизмов в ЭТЦ меньше пунктов сопряжения?
• 9. Приведите основные свойства белков-ферментов. На чем построена их классификация?