КАТЕГОРИИ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) П Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военно дело (14632) Висока технологиите (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къщи- (47672) журналистика и SMI- (912) Izobretatelstvo- (14524) на външните >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) История- (13644) Компютри- (11121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) култура (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23,702) Matematika- (16,968) инженерно (1700) медицина-(12,668) Management- (24,684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образование-(11,852) защита truda- (3308) Pedagogika- (5571) п Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) oligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97182) от промишлеността (8706) Psihologiya- (18,388) Religiya- (3217) с комуникацията (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) спортно-(42,831) Изграждане, (4793) Torgovlya- (5050) превозът (2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596 ) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Telephones- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно (12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

Аеробни окисляване на органични и неорганични субстрат




Молекулно атмосфера кислород очевидно има биогенен произход. Външният му вид се дължи на процеса на фотосинтеза-старият цианобактерии или техните предци, са станали първи път се използва в процеса на фотосинтеза вода донор на водород. Прокариоти преход към анаеробен окисление се оказва възможно само в определен етап

еволюция, когато повече или по-малко пълно дихателната верига се образува в клетката.

Повечето аеробни прокариотни организми консумира енергия на различни органични съединения, окисление да завърши продукти CO 2 и Н Аеробни окисляване на органични вещества в прокариотната клетка преминава аеробно дишане като еукариоти. Той се базира на окислението на пирогроздена киселина от цикъла на трикарбоксилна киселина (ТСА - цикъла на Кребс).

Включване на пирогроздена киселина в цикъла на Кребс предхожда си комплекс от окислителната реакция към ацетил-К 0 А, катализирана от комплекса пируват дехидрогеназа:

CH 3 - СО - COOH + K 0 A - SH + NAD + → CH 3 - СО ~ R 0 A + NAD-H 2 + СО 2

Всъщност Krebs цикъл започва с реакцията на кондензиране, ацетил-К 0 A молекулно оксалоацетат киселина чрез ензимно tsitrasintazy на.

Кребс цикъл изпълнява две важни функции за клетката. В реакциите на този цикъл се извършва пълно окисление на органичен субстрат с водород разцепване и се прехвърля към ензима, в допълнение към това е доставката на прекурсорни клетки.

Обобщение на цикъла на Кребс може да се изрази със следното уравнение:

СН3 SOSOON 2Н + 3SO 2 → + 8Н

Изходният субстрат за цикъла на лимонената киселина не са само въглехидрати, но също така и мастни киселини и много аминокиселини.

Цикъла на Кребс се свързва с дихателната верига. Основната функция на дихателната верига е клетка за съхранение на енергия, която се освобождава по време на електронен трансфер от превръщането му в химическата енергия фосфатни връзки на АТР молекули.

Съставът на дихателната верига на аеробни прокариотни организми включват: по-дехидрогеназа, FAD или FMN-дехидрогеназа, убихинон и цитохром система. NAD дехидрогеназа катализирано разцепване от водород окисляем субстрат и се прехвърля към изходните вектори на дихателната верига - ON • H 2 -degidrogenazy. Тъй като тези водород се подава в дихателната верига за FMN или FAD-дехидрогеназа, убихинон и след това система цитохром. Когато възникне прехвърлянето на водород по веригата разцепването на неговите атоми в протони и електрони дихателните. Протоните се секретират в средата, и електроните се предават по-нататък по протежение на дихателната верига на терминал носител - цитохром оксидаза. Последното ги предава на крайния акцептор - молекулярен кислород, който се активира и се комбинира с водород.



Прехвърляне на електрони от дихателната верига на всички по-ниски нива на енергия води до освобождаването на значителни количества свободен енергия, която се натрупва в клетъчната фосфатни връзки в

форма на АТР молекули. Тъй като реакциите на фосфорилиране са конюгат на окислителната реакция, този процес се нарича окислително фосфорилиране. Тя се основава на разликата в редоксипотенциала донор и електрони. образуване АТР обикновено настъпва при обекти с дихателната верига на високо потенциална разлика. три места в дихателната верига на митохондриите се определят на пример за еукариоти. Първата част е свързана с предаването на водород NAD • H 2 -degidrogenazoy да FMN или FAD-дехидрогеназа. Втората част е свързана с активността на убихинон извършване на трансфера на електрони от FAD или FMN-дехидрогеназа на sistetemu цитохроми, третата и последна част е свързана с предаването на електрони цитохром оксидаза молекулен кислород.

На ефективността на реакции на фосфорилиране окислителни оценявани от връзка р / о (броят на молекули консумира неорганичен фосфор на кислороден атом абсорбира) .u eokariot съотношение р / о е 3. В много прокариоти съотношение р / о може да бъде по-малко от три, поради загуба на някои участъци дихателната верига.

Сред прокариоти, аеробни микроорганизми са способни на получаване на енергия чрез частично аеробно окисление на някои органични съединения.

На оцетната киселина бактерии представени пръчки малък размер, в млада култура, са мобилни. Всички видове - задължат аеробни, а изискват субстрати, по-специално витамини и главно пантотенова киселина. Най-характеристика на тази група от бактерии способността да се окисли етанол, оцетна киселина с помощта на NAD-зависими дехидрогенази.

Ще подчертая, че непълни анаеробни окислителни процеси, нямат нищо общо с процесите на ферментация. Енергия за клетъчна активност, произведена в окислителната реакция fosforirovaniya, но в по-малки номера в пълното аеробно окисление като част от него се съхранява в неокислени крайните продукти.

Различни видове оцетна кисели бактерии като субстрат окисляем могат да бъдат използвани като едновалентни алкохоли и поливалентни алкохоли - захарни производни. При окисляването на моноалкохоли произведени различни киселини. Окисляване на поливалентни алкохоли, получени в altoz образуването и кетозис. В промишлеността, оцетна киселина бактерии, използвани за производство на оцет, както и аскорбинова киселина.

За разлика от еукариотна упражняване tolkl въздух поради окисляването на органични вещества, има групи между прокариоти chemolithotrophic микроорганизми, способни на окислител през катаболизъм неорганични субстрат.

Дихателната верига chemolithotrophic микроорганизми включват основно същите ензими, електронни носители и че hemoorganotrofov дихателната верига. Специфична характеристика на функциониране на дихателната верига на тази група от микроорганизми е, че при окисляването на неорганични съединения, имащи различен потенциал окисление-редукция, електрони с окисляем субстрат включени в дихателната верига на различни нива на енергия. Ето защо, за да се гарантира енергийни клетки микроорганизми окисляват принудени огромно количество субстрат.

За chemolithotrophic микроорганизми извличат енергия от окисляването на неорганични съединения включват нитрифициращи бактерии, железни бактерии, thiobacteria сътр.

От гледна точка на лабилност киселини метаболизъм от особен интерес karboksibakterii. Тези микроорганизми могат да се държат като autotrophs консумират като единствен източник на въглерод и енергия, въглероден оксид (СО) и като heterotrophs помощта на въглерод и източник на енергия органични - алкохоли и органични киселини.

Обобщение на катаболизъм и анаболизъм karboksidobaktery-autotrophs могат да бъдат представени чрез следното уравнение:

24SO 11о + 2 + Н → 23SO 2 + (СН 2 О),

където (СН2 О) - биомаса символ.

От уравнението следва, че CO окислението - неефективен метод за производство на енергия, така че микроорганизмите са принудени да се окисли голямо количество субстрат.

Изолиране CO модерен транспорт и промишленост това съединение замърсява атмосферата. Единственият начин за отстраняване на СО от околната среда - рециклирането в обмен на микробни клетки.

Анаеробните окисляване: нитрат и сулфат дишане

Анаеробно окисляване възниква само сред прокариотичната царство. Присъщо микроорганизми, способни да преминат от аеробни за анаеробна начин на живот, като се използва като терминал електронен акцептор като молекулен кислород, азот и сяра, сулфати и нитрати.

Типични примери за такива микроорганизми са денитрифициращи бактерии.

Дихателната верига денитрифициращите бактерии включва всички основни ензими, електронни носители, характерни за аеробна дихателната верига. Само крайната система връзка цитохром - цитохром заместен при тяхното нитрат редуктаза, който катализира преноса на електрони за нитратен азот. Нитрат са индуцируеми ензими синтезирани от клетката само в анаеробни условия нитратите, присъстващи в средата.

процес денитрификация се състои от четири етапа възстановяване, всяка от които се катализира от съответния нитрат редуктаза. Първата стъпка е намаляване на нитрат на нитрит:

Като азот + 5 2 2 протона и електрона се редуцира до азот нитрит NO с 2 - 3:

NO 3 - + 2е - + 2Н + → NO 2 - + Н

Освен това, нитрати са сведени до азотен оксид (II), след това с азотен оксид (I) и в крайна сметка до молекулярен азот:

NO 2 - + е - + Н + → NO + OH -

2NO + 2е - + 2Н + → N + Н

N 2 O + 2е - + 2Н + → N 2 + Н

Използване на азот като акцептор на електрони позволява денитрифициращи бактерии окисляват напълно органичната материя на субстрата на крайните продукти СО2 и Н2 О. Следователно, нитрат дишането на добив на енергия практически приближаващи нормална аеробно окисление.

Тъй като бактериите са включени denitrofitsiruyuschie нитрат дишане само въвеждане анаеробни условия, адаптирането им към анаеробен начин на живот следва да се счита средно и еволюционно счита за връщане към анаеробиоза типични за аеробно окисление.

За анаеробно окисляване и способни сулфат намаляване на бактерии, принадлежащи към родовете Desulfotomaculum, Desulfo-nema, Desulfovibrio и др. Начини за получаване на енергия от сулфатни намаляване бактерии могат да бъдат различни. Този процес на ферментация на органични вещества, придружен от образуването на АТФ в резултат на субстрат фосфорилиране, сулфат дишане, предоставяща окисляване на органични вещества в анаеробни условия за прехвърляне на електрони сулфат сяра. Бактериите на тази хетерогенна група може също да получават енергия от окисляването на молекулен водород, конюгиран с ремонт сулфати.

Способността на сулфатни намаляване бактерии използват молекулен водород за получаване на енергия, като по този начин им пречи да анаеробно chemolithotrophic микроорганизми.

По време на окисляването на молекулен водород получава енергия и метан-бактерии, които използват въглероден диоксид като електронен акцептор. За тази група бактерии СО2 действа като източник на въглерод както и електронен акцептор:

2 + СО 2 → CH 4 + 2Н

Изследването на различните видове катаболизъм на прокариоти прави възможно да се предположи, че това е подобряване на методите за производство на клетъчна енергия се на основата на развитието на представителите на това царство.

Най-древен група прокариоти са анаеробни бактерии, които произвеждат енергия в процеса на ферментация от субстрат фосфорилиране.

Една важна стъпка в развитието на прокариоти е появата на фототропични бактерии, като се използва като основен източник на енергия и слънчева светлина като основен въглероден източник на СО2.

Развитието на фотосинтезата, аеробни, особено цианобактерии, доведе до обогатяване на околната среда с молекулен кислород. В клетката на аеробни бактерии разработи друга система на електронен транспорт и свързан с механизма на фосфорилиране - окислително фосфорилиране.

В момента, в царството на прокариоти, ние се срещне с изумителните различни видове катаболизъм. Въпреки това, доминираща и еволюционно доминантен вид на катаболизъм несъмнено yavlyatsya аеробно окисление с цялото му разнообразие от донори и акцептори.