Анаболизм микроорганизмов

1. Анаболизм микроорганизмов

Микробиология
Анаболизм
микроорганизмов

2. Анаболизм

Синтез необходимых живой системе веществ с
затратой энергии
Ассимиляция
биогенных
элементов
Синтез мономеров
Синтез полимеров

3. Ассимиляция неорганического углерода

Ассимиляция СО2
• Рибулозобисфосфатный
путь
• Цикл Арнора
• Гидроксипропионатный
путь
• Восстановительный цикл
ДИкарбоновых кислот
• Ацетил-КоА-путь
Ассимиляция С1 соединений
• Рибулозомонофосфатный
цикл
• Сериновый путь
• Рибулозобисфосфатный
цикл
• Диоксиацетоновый цикл

4. Ассимиляция СО2 - цикл Кальвина

• Цианобактерии, пурпурные фотосинтетики,
• Нитрификаторы, железобактерии и многие другие
хемосинтетики

5. Ассимиляция СО2 - цикл Арнора

Зеленые фотобактерии
Некоторые сульфатвосстанавливающие бактерии
Гелиобактерии
Один вид архей
• Представляет собой «развернутый» ЦТК

6.

7. Ассимиляция неорганического азота

Ассимиляция N2
• Азотфиксация
• Осуществляется
симбиотическими и
свободноживущими
азотфиксаторами почв
• Огромнейшее значение
для всей биосферы
Ассимиляция NH4+
• Образование
аминогруппы
глутаминовой кислоты
• Образование амидогрупп
аспарагина и глутамина
Ассимиляция NO3-
• Нитратредукция до
аммиака

8. Азотфиксация

• Анаэробный процесс
• Осуществляется ферментом нитрогеназой,
состоящим из Mo-Fe-белка и Fe-белка
N2 + 8H+ + 8e− + 16ATP → 2NH3 + H2 + 16ADP + 16Фн
Донором электронов в данном случае выступает ферредоксин

9.

2NH3 4H2
Mo-Fe ок
Ферр ок
Fe вос
Fe ок
Ферр вос
16 АТФ
Mo-Fe вос
16 АДФ
N2 8H+

10.

11. Ассимиляция NO3-

Ассимиляция NO3• Необходимо перевести NO3- в форму аммиака
• Процесс называется нитрат- и нитритредукция,
так как идет в две стадии с участием двух
ферментов:
NO3
-
Нитратредуктаза
Донор электронов
NADH+H+
Для функционирования
необходим Mo 6+ и FAD
NO2-
Нитритредуктаза
Донор электронов
NADH+H+
Для функционирования
необходим FAD
NH4+

12. Ассимиляция NH4+

• Азот находится в наиболее подходящей СО => его не
нужно ни окислять, ни восстанавливать
• Наиболее простой и удобный вариант – аминирование
2-оксоглутарата, а также аспарагиновой и глутаминовой
кислот
• Следующий шаг – переаминирование глутамина с
другими кетокислотами

13.

14. Переаминирование

15. Ассимиляция неорганического азота

Нитратредукция
NO3-
NO2-
глутамин
Переаминирование
Аминирование
Нитритредукция
NH4+
Поступление
в клетку
NH4+
глутамат
Восстановительное
аминирование
N2
2-оксоглутарат
АК

16. Экология бактерий

Микробиология
Экология бактерий

17. Влияние факторов окружающей среды на микроорганизмы

1. Физические (температура, влажность …)
2. Химические (pH, вещества и ионы металлов)
3. Биологические (взаимоотношения с другими МО)

18. Физические факторы: температура

• Психрофилы
• Мезофилы
• Термофилы
– Термотолерантные
– Факультативные
– Облигатные
• Гипертермофилы

19. Физические факторы: кислород

20. Физические факторы: давление

• Давление не оказывает влияния на большинство
бактерий – E. coli, например, начинает замедлять
свой рост только лишь при 400 атмосферах.
• За двое суток при давлении в 1000 атмосфер
погибнет лишь 90% бактерий
• В то же время существуют пьезофилы (барофилы)
– бактерии, растущие исключительно при
давлениях от 700 атмосфер

21. Физические факторы: влажность

• При уменьшении влажности большинство организмов
либо погибают, либо переходят в покоящиеся формы
• Для предотвращения потерь влаги существуют капсулы
• Наиболее устойчивый к засухе организм:
Deinococcus radiodurans

22. Физические факторы: УФ излучение

• Ближний УФ (400-320 нм) – подавляет рост культур,
будучи поглощенным 4-тиоуридином – необычным
основанием в тРНК прокариот
• Дальний и средний УФ (320-200 нм) обладает
наибольшей мутагенной, а значит и бактерицидной
способностью за счет образования в ДНК
пиримидиновых димеров
• Deinococcus radiodurans также устойчив и к излучению

23. Физические факторы: магнитное поле

• Большинство бактерий никак не реагируют на
магнитное поле
• Но есть бактерии, обладающие магнитотаксисом
• В их клетках обнаружены магнетосомы –
органоиды, содержащие магнетит (FeO·Fe2O3)

24. Образование магнетосомы

25. Химические факторы: pH

• Ацидофилы
• Нейтрофилы
• Алкалофилы
• Кислотоустойчивые
• Щелочеустойчивые

26. Химические факторы – различные вещества

• Бактериостатичность
• Бактерицидность
• В группу таких веществ входят:
галогенсодержащие препараты, фенолы, спирты,
ионы тяж. металлов, альдегиды, ПАВ

27. Биологические факторы: бактериофаги

• Вирулентные фаги – вызывают лизис клетки при
попадании в нее и размножении в ней
• Умеренные фаги не вызывают лизис, а встраиваются в
геном и могут существовать внутри клетки – лизогения
• Поли- и монофаги, а также фаговары подразделяются в
зависимости от специфичности фага

28. Типы взаимоотношений МО между собой

• Нейтрализм
• Конкуренция – пассивная/активная
• Синтрофия
• Симбиоз – факультативный/облигатный

29. Типы взаимоотношений МО между собой

• Комменсализм
• Паразитизм
• Мутуализм
• Хищничество

30. Систематика микроорганизмов

Микробиология
Систематика
микроорганизмов

31. Сложности систематики бактерий

• Малые размеры
• Малое количество видимых признаков для
систематики
• Необходимость исследовать биохимию,
физиологию и генетику для описания и
систематизации вида
• НЕКУЛЬТИВИРУЕМОСТЬ большинства бактерий
• Размытость понятия «вид» для бактерий

32.

• Вид
• Штамм – культура МО, выделенная
единовременно из одного источника
• Клон – совокупность потомков одной клетки

33. Варианты систематики - Система бактерий Берджи

Грамотрицательные эубактерии, имеющие
клеточные стенки (16 групп)
Грамположительные эубактерии, имеющие
клеточные стенки (13 групп)
Эубактерии, лишенные клеточных стенок
(микоплазмы)
Архебактерии (5 групп)

34. Филогенетическая систематика

35. Филогенетическая систематика

• Археи – 3 филы и фантомная фила (Crenarchaeota,
Euryarchaeota, Nanoarchaeota)
• Бактерии – 23 филы и фантомные филы бактерий