БАКТЕРИАЛЬНЫЙ МЕТАБОЛИЗМ: ВИДЫ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКА - БИОЛОГИЯ - 2025

Бактериальный метаболизм включает в себя ряд химических реакций , необходимых для жизни этих организмов. Метаболизм делится на реакции разложения или катаболические реакции и реакции синтеза или анаболические реакции.

Эти организмы демонстрируют удивительную гибкость с точки зрения их биохимических путей, будучи способными использовать различные источники углерода и энергии. Тип метаболизма определяет экологическую роль каждого микроорганизма.

Источник: pixabay.com

Как и эукариотические линии, бактерии в основном состоят из воды (около 80%), а остальная часть в сухом весе состоит из белков, нуклеиновых кислот, полисахаридов, липидов, пептидогликана и других структур. Бактериальный метаболизм направлен на синтез этих соединений, используя энергию катаболизма.

Бактериальный метаболизм мало чем отличается от химических реакций, происходящих в других более сложных группах организмов. Например, есть общие метаболические пути почти у всех живых существ, такие как расщепление глюкозы или путь гликолиза.

Для создания питательных сред необходимо точное знание условий питания, необходимых для роста бактерий.

Типы обмена веществ и их особенности

Метаболизм бактерий необычайно разнообразен. Эти одноклеточные организмы имеют разнообразный метаболический «образ жизни», который позволяет им жить в районах с кислородом или без него, а также варьироваться в зависимости от источника углерода и энергии, которую они используют.

Эта биохимическая пластичность позволила им колонизировать ряд разнообразных сред обитания и играть разные роли в экосистемах, которые они населяют. Мы опишем две классификации метаболизма: первая связана с использованием кислорода, а вторая - с четырьмя категориями питания.

Использование кислорода: анаэробное или аэробное

Метаболизм можно разделить на аэробный или анаэробный. Для полностью анаэробных прокариот (или облигатных анаэробов) кислород аналогичен яду. Следовательно, они должны жить в среде, полностью свободной от нее.

В категории аэротолерантных анаэробов бактерии способны переносить кислородную среду, но не способны к клеточному дыханию - кислород не является конечным акцептором электронов.

Некоторые виды могут использовать или не использовать кислород и являются «факультативными», поскольку они способны чередовать два метаболизма. Как правило, решение связано с условиями окружающей среды.

Другая крайность - группа облигатных аэробов. Как следует из названия, эти организмы не могут развиваться без кислорода, так как он необходим для клеточного дыхания.

Питательные вещества: необходимые и микроэлементы

В метаболических реакциях бактерии берут питательные вещества из окружающей среды для извлечения энергии, необходимой для их развития и поддержания. Питательное вещество - это вещество, которое необходимо включить, чтобы гарантировать его выживание за счет снабжения энергией.

Энергия поглощенных питательных веществ используется для синтеза основных компонентов прокариотической клетки.

Питательные вещества можно разделить на основные или основные, включая источники углерода, молекулы азота и фосфор. Другие питательные вещества включают различные ионы, такие как кальций, калий и магний.

Микроэлементы необходимы только в следовых или следовых количествах. Среди них железо, медь, кобальт и другие.

Некоторые бактерии не способны синтезировать определенную аминокислоту или определенный витамин. Эти элементы называются факторами роста. Логично, что факторы роста широко варьируются и во многом зависят от типа организма.

Категории питания

Бактерии можно разделить на категории по питанию с учетом того, какой источник углерода они используют и откуда они получают энергию.

Углерод может быть получен из органических или неорганических источников. Используются термины автотрофы или литотрофы, в то время как другая группа называется гетеротрофами или органотрофами.

Автотрофы могут использовать углекислый газ в качестве источника углерода, а гетеротрофам требуется органический углерод для обмена веществ.

С другой стороны, существует вторая классификация, связанная с потреблением энергии. Если организм способен использовать энергию солнца, мы относим его к категории фототрофов. Напротив, если энергия извлекается из химических реакций, они являются хемотрофными организмами.

Если мы объединим эти две классификации, мы получим четыре основные питательные категории бактерий (это также относится к другим организмам): фотоавтотрофы, фотогетеротрофы, хемоавтотрофы и хемогетеротрофы. Ниже мы опишем каждую из метаболических возможностей бактерий:

фотоавтотрофов

Эти организмы осуществляют фотосинтез, где свет является источником энергии, а углекислый газ - источником углерода.

Как и растения, эта группа бактерий имеет пигмент хлорофилл а, который позволяет им производить кислород с помощью потока электронов. Также существует пигментный бактериохлорофилл, который не выделяет кислород в процессе фотосинтеза.

Photoheterotrophs

Они могут использовать солнечный свет в качестве источника энергии, но не превращаются в углекислый газ. Вместо этого они используют спирты, жирные кислоты, органические кислоты и углеводы. Наиболее яркими примерами являются зеленые несернистые и пурпурные несерные бактерии.

хемоавтотрофов

Также называются хемоавтотрофами. Они получают свою энергию за счет окисления неорганических веществ, с помощью которых связывают диоксид углерода. Они обычны в респираторах гидротерминала в глубоком океане.

Chemoheterotrophs

В последнем случае источником углерода и энергии обычно является один и тот же элемент, например глюкоза.

Приложения

Знания о метаболизме бактерий внесли огромный вклад в область клинической микробиологии. Дизайн оптимальных питательных сред, предназначенных для роста интересующего патогена, основан на его метаболизме.

Кроме того, существуют десятки биохимических тестов, которые позволяют идентифицировать какой-то неизвестный бактериальный организм. Эти протоколы позволяют установить чрезвычайно надежную таксономическую структуру.

Например, катаболический профиль бактериальной культуры можно определить с помощью теста окисления / ферментации Хью-Лейфсона.

Эта методика включает выращивание в полутвердой среде с глюкозой и индикатором pH. Таким образом, окислительные бактерии разлагают глюкозу, и эта реакция наблюдается благодаря изменению цвета индикатора.

Точно так же можно установить, какие пути используют интересующие бактерии, тестируя их рост на разных субстратах. Вот некоторые из этих тестов: оценка пути ферментации глюкозы, обнаружение каталаз, реакция цитохромоксидаз и другие.

Ссылки

1. Негрони, М. (2009). Стоматологическая микробиология. Panamerican Medical Ed.
2. Пратс, Г. (2006). Клиническая микробиология. Panamerican Medical Ed.
3. Родригес, Х.А. Дж., Пиказо, Дж. Дж., И де ла Гарса, Дж. Дж. П. (1999). Сборник медицинской микробиологии. Эльзевьер Испания.
4. Садава Д. и Пурвес WH (2009). Жизнь: Наука биологии. Panamerican Medical Ed.
5. Tortora, GJ, Funke, BR, и Case, CL (2007). Введение в микробиологию. Panamerican Medical Ed.