Механизм поступления питательных веществ в клетки микроорганизмов
Механизм поступления питательных веществ в клетки микроорганизмов - раздел Биология, Микробиология является сравнительно молодой наукой
Питательные Вещества, Чтобы Они Могли Быть Использованы Клетк...
Питательные вещества, чтобы они могли быть использованы клеткой для процессов метаболизма, должны из внешней среды попасть, внутрь клетки. Все превращения веществ происходят в клетке.
Поступление воды и питательных веществ из окружающей среды и выделение продуктов метаболизма у микроорганизмов происходит через всю поверхность клеток. Вещества питательной среды должны обладать растворимостью в воде или в липидах, поскольку они могут проникать внутрь микробной клетки только в растворенном виде; продукты метаболизма выводятся из клетки также в растворенном состоянии. Нерастворимые сложные органические вещества (белки, полисахариды, жиры и др.) питательной среды предварительно подвергаются расщеплению вне клетки на более низкомолекулярные соединения, обладающие растворимостью в воде (аминокислоты, моносахариды, органические кислоты и др.), с помощью выделяемых во внешнюю среду микроорганизмами гидролитических ферментов.
Поступление минеральных солей в клетку зависит от степени диссоциации их на ионы, от рН среды, заряда цитоплазматической мембраны. Если ЦПМ имеет положительный заряд, то в клетку легче проникают ионы с отрицательным зарядом. Проницаемость клеток микроорганизмов для различных веществ неодинакова и обусловлена наличием в нормально функционирующих клетках двойного барьера -клеточной стенки и цитоплазматической мембраны, ограничивающих проникновение растворенных веществ внутрь клеток и выделение из них продуктов метаболизма. Капсулы и слизистые чехлы представляют собой очень рыхлые структуры и не оказывают существенного сдерживающего влияния на прохождение большинства растворенных веществ. Клеточная стенка является барьером для макромолекул (полимеров) - белков, полисахаридов, полинуклеотидов и др. и легко пропускает мономеры (низкомолекулярные соединения). Очевидно, это связано с величиной пор клеточной стенки.
Основным препятствием для проникновения веществ в клетку (осмотическим барьером клетки) является цитоплазматическая мембрана, которая регулирует их проникновение в клетку. ЦПМ обладает полупроницаемостью (вода проходит через нее легче, чем соли), в тоже время она обладает избирательной проницаемостью, т.е. не все растворенные вещества могут проходить через нее одинаково легко.
Известно несколько механизмов переноса веществ через ЦПМ клетки: пассивная диффузия, облегченная диффузия и активный транспорт (рис.2.2). Пассивная диффузия является простейшим механизмом. Движущей силой этого процесса служит разность концентраций вещества по обе стороны ЦПМ - во внешней среде и в клетке. Молекулы воды, некоторых газов О2, Н2, N2, некоторые ионы, концентрация которых во внешней среде выше, чем в клетке, перемещаются через ЦПМ внутрь клетки путем пассивной диффузии. Пассивный перенос веществ протекает до тех пор, пока концентрация веществ по обе стороны ЦПМ не выровняется. Вода - основное вещество, которое проникает в клетку путем пассивной диффузии.
Поступающая вода прижимает цитоплазму и ЦПМ к клеточной стенке, в клетке создается внутреннее давление на клеточную стенку, называемое тургором, которое препятствует дальнейшему проникновению воды в клетку. В состоянии тургора клетки всех живых существ, в том числе и микроорганизмов, проявляют наиболее активную жизнедеятельность. Поэтому роль воды в жизни микро из клетки продуктов обмена. Пермеазы обладают строгой специфичностью к субстрату, т.е. каждый из них переносит только определенное вещество. Переносчик вступает во взаимодействие с веществом на наружной стороне ЦПМ, и этот комплекс диффундирует через ЦПМ к внутренней стороне ЦПМ, комплекс распадается и затем вещество передается в цитоплазму. После этого переносчики "захватывают" определенные продукты обмена, выносят их из клетки и процесс повторяется. Таким образом, в клетку из питательной среды поступают только те вещества, для которых в ЦПМ имеются соответствующие переносчики, и в этом проявляется избирательная проницаемость ЦПМ.
С помощью переносчиков осуществляется перенос растворенных веществ питательной среды путем облегченной диффузии и активного транспорта.
Облегченная диффузияпроисходит по градиенту концентрации, как и пассивная диффузия, она протекает тоже без затраты энергии, но с большей скоростью.
Активный транспорт веществ идет против градиента концентрации, т.е. от меньшей концентрации к большей, что обязательно сопровождается затратой энергии. Попав внутрь клетки, вещество освобождается от переносчика также с затратой энергии. При активном транспорте скорость поступления вещества в клетку достигает максимума уже при малой концентрации его в питательной среде, причем концентрация этого вещества в клетке может значительно превысить его концентрацию в питательной среде.
Прокариоты и эукариоты различаются по механизмам транспорта - у прокариот избирательное поступление питательных веществ происходит путем активного транспорта, у эукариот - путем облегченной диффузии. Вывод продуктов обмена из клеток микроорганизмов чаще всего осуществляется путем облегченной диффузии.
Микробиология наука о мельчайших живых существах микро организмах которые широко распространены в природе Мир микроорганизмов включает много... Иногда к микроорганиз мам относят вирусы которые не имеют клеточного строения... Микроорганизмы играют очень важную роль в круговороте веществ на Земле участие в круговороте углерода в...
Бактериальной (прокариотной) клетки.
К обязательным структурам клетки относятся: клеточная стенка, цитоплазматическая мембрана, рибосомы, нуклеоид (рис.3).
Клеточная стенка придает форму клетке, предохраняет её от неблагопри-
Конструктивный обмен
Конструктивный обмен веществ заключается в биосинтезе основных клеточных компонентов из поступивших в клетку веществ питательной среды. Конструктивный обмен направлен на синтез четы
Химический состав клеток микроорганизмов
В клетках микроорганизмов содержится 75-85% воды, остальные 15-25% составляет сухое вещество. Вода в клетке находится в свободном и связанном состоянии. Связанная вода входит в сос
Энергетический обмен
Для переноса питательных веществ через ЦПМ и синтеза из них основных компонентов клетки, размножения, движения, микроорганизмам необходима энергия, поэтому отдельные химические реакции, обусловлив
Получение энергии хемогетеротрофами.
Способы получения энергии хемогетеротрофами лежат в основе важнейших биохимических процессов, используемых в пищевых производствах или лежащих в основе порчи сырья, полуфабрикатов и готовой проду
Микроорганизмов.
Для культивирования микроорганизмов применяют питательные среды, которые должны содержать все вещества, необходимые для их роста. Предложены сотни различных сред для культивирования
Основные типы питательных сред
По составу принято выделять естественные или натуральные среды неопределенного состава и синтетические среды.
Естественными (натуральными) назыв
Способы культивирования микроорганизмов.
Культивирование микроорганизмов можно поводить поверхностным или глубинным, периодическим или непрерывным методами, в аэробных или анаэробных условиях. Большое значение при выборе с
Температура.
Важнейшим фактором внешней среды является температура. Она определяет скорость размножения микроорганизмов, а также интенсивность протекания химических реакций в процессах обмена веществ в клетках.
Влажность
На жизнедеятельность микроорганизмов большое влияние оказывает влажность среды. Вода входит в состав их клеток (до 85%) и поддерживает тургорное давление в них. Питательные вещества
Осмотическое давление.
Для жизнедеятельности микроорганизмов большое значение имеет осмотическое давление среды, которое определяется концентрацией растворенных в ней веществ. В естественных средах обитан
Концентрация водородных ионов
Концентрация водородных ионов (рН) в среде обитания является важным фактором, определяющим возможность роста и размножения микроорганизмов. Водородный показатель реакции среды рН показывает степень
Окислительно-восстановительные условия среды.
Молекулярный кислород является одним из важнейших факторов внешней среды, определяющим направление биохимических реакций, осуществляемых микроорганизмами в энергетическом обмене. Отношение микроорг
Энергия электромагнитных излучений
Воздействие на микроорганизмы различных форм лучистой энергии, представляющих собой электромагнитные колебания с различной длиной волны, проявляется по-разному. Биологическое действие излучений зав
Ионизирующие излучения.
К ним относятся космические, рентгеновские лучи и радиоактивные излучения (a-, b- , g лучи), возникающие при распаде радиоактивных элементов. Они имеют наиболее короткую дли
Ультрафиолетовые лучи.
Действие Уф-лучей на микроорганизмы сходно с ионизирующими излучениями: они вызывают либо гибель, либо мутации микроорганизмов в зависимости от вида микроорганизмов, дозы и продолжительности облуче
Лазерное излучение.
Это излучение представляет собой фокусированное в виде пучка электромагнитное излучение в диапазоне от инфракрасного до ультрафиолетового спектров. Оно обладает очень большой энергией и способно вы
Ультразвук
Ультразвуки (УЗ)1 - это механические колебания с частотами выше 20000 Гц2(20 кГц), что находится за пределами частот, воспринимаемых человеком.
УЗ-колебания ускоряют
Биотические факторы
В естественных условиях обитания, в том числе и на пищевых продуктах, совместно развиваются различные микроорганизмы. В процессе эволюции возникли и сформировались различные формы взаимоотношений м
Ассоциативные формы симбиоза.
Ассоциативные взаимоотношения широко распространены в природе. Именно на них основан круговорот веществ в природе. К ассоциативным взаимоотношения относятся метабиоз, мутуализм
Антагонистические формы симбиоза.
Это группа симбиотических взаимоотношений, которые выражаются в явлениях антагонизма, антибиоза, паразитизма и хищничества.
Антагонизм - это такой тип взаимоотношений,
Антропогенные факторы.
Этот вид экологических факторов является следствием хозяйственной деятельности человека, в процессе которой происходит загрязнение окружающей среды. Основными источниками загрязнени
Анаэробные процессы
К анаэробным процессам относятся спиртовое, молочнокислое, пропионовокислое, маслянокислое брожение и брожение пектиновых веществ.
Спиртовое брожение.Вызыв
Практическое использование спиртового брожения
Этиловый спирт находит широкое применение во многих отраслях народного хозяйства. Основными потребителями спирта являются пищевая, медицинская и химическая промышленности. Ведущиес
Молочнокислое брожение
Оно вызывается молочнокислыми бактериями и является для них единственным источником энергии. Молочнокислое брожение - это процесс превращения ими углеводов в молочную кислоту.
Пропионовокислое брожение
Оно вызывается пропионовокислыми бактериями, относящимися к роду Propionibacterium (рис.5.3 а).
Единственным источником энергии для них является процесс сбраживания раз
Маслянокислое брожение
Маслянокислое брожение представляет собой сложный процесс превращения сахара маслянокислыми бактериями в анаэробных условиях с образованием масляной кислоты, диоксида углерода и водорода по уравнен
Практические значение маслянокислого брожения
В природе маслянокислым бактериям принадлежит важная роль в круговороте углерода в природе. Масляная кислота - широко распространенный продукт анаэробного разложения различных орган
Ацетонобутиловое брожение.
Близким к маслянокислому является ацетонобутиловое брожение, в процессе которого образуется значительно большее количество бутилового спирта и ацетона, чем при обычном маслянокислом брожении. При э
Брожение пектиновых веществ.
В растениях, особенно в плодах, ягодах, корнеплодах содержится много пектиновых веществ. Они входят в состав срединных пластинок и склеивают между собой растительные клетки. Пектино
Аэробные процессы.
Они осуществляются хемогетеротрофами в присутствии молекулярного кислорода, но в отличие от аэробного дыхания (полного окисления) являются процессами неполного окисления. Часто их называют "
Окисление этилового спирта уксуснокислыми бактериями
Этот процесс был известен человеку в глубокой древности - в оставленном на воздухе вине или пиве через некоторое время появлялась легкая муть, а на поверхности - более или менее плотная пленка. Пр
Окисление других спиртов и сахара уксуснокислыми бактериями
Уксуснокислые бактерии могут окислять и другие одноатомные спирты ( например, пропиловый спирт в пропионовую кислоту, бутиловый – в масляную). Метиловый спирт и одноатомные высшие спирты эти бактер
Окисление углеводов мицелиальными грибами
Неполное окисление углеводов молекулярным кислородом с образованием органических кислот (лимонной, щавелевой и др.) могут осуществлять мицелиальные грибы, которые, как и уксуснокислые бактерии, я
Окисление жиров и высших жирных кислот
Жиры представляют собой сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот. Жиры - высокомолекулярные соединения и в неизменном виде внутрь клетки попасть не могут. Поэтому вначале происходит гидроли
Превращение органических веществ, содержащих азот
Кроме рассмотренных выше микробиологических процессов превращения органических углеродсодержащих соединений, большое значение имеют превращения органических азотсодержащих веществ.
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов