Потребность в сере и фосфоре

В природе сера находится в форме неорганических солей(сульфаты), в виде молекулярной серы или входит в состав микроорганизмов. Большинство микроорганизмов потребляют серу в виде сульфатов, а затем восстанавливают до сульфидов. Сера входит в состав аминокислот, витаминов и некоторых ферментов.

Основная форма фосфора в природе – фосфаты, которые и потребляют микроорганизмы. Фосфор входит в состав нуклеиновых кислот, ферментов, фосфолипидов.

Потребности в факторах роста

Некоторые микроорганизмы нуждаются в органических соединениях, относящихся к витаминам, аминокислотам или азотистыми основаниями, которые они, по каким-то причинам, не могут синтезировать. Такие органические соединения необходимы в больших количествах.

Чтобы подчеркнуть потребность микроорганизмов в факторах роста используют два термина:

· Прототрофы – не нуждаются в факторах роста;

· Ауксотрофы – наличие в среде одного или нескольких факторов роста необходимо.

Механизм поступления питательных веществ в клетки микроорганизмов

1) Пассивный транспорт может осуществляется двумя путями:

· Диффузия – проникновение веществ через мембрану. Она идет без затрат энергии и имеет маленькую скорость;

· Облегченная диффузия. При ней специальные мембранные белки избирательно связываются с теми или иными ионами или молекулами и переносят их по градиенту через мембрану. Идет без затрат энергии, но с большей скоростью, чем обычная диффузия;

2) Активный транспорт сопряжен с затратами энергии, служат для переноса веществ, осуществляется специальными белками-переносчиками. Иногда образуют ионные насосы. Через эти насосы перекачивают нуклеотиды + сахара и аминокислоты. Упрокариот избирательное поступление веществ происходит путем активного транспорта. Уэукариот путем облегченной диффузии. Выход продуктов так же осуществляется путем облегченной диффузии.

Общая характеристика конструктивного метаболизма

Конструктивный метаболизм заключается в биосинтезе основных клеточных компонентов из поступивших в клетку веществ. Кроме липидов есть полимеры, необходимые для них мономеры должны быть синтезированы в клетке, или поступать в готовом виде. Чем больше готовых соединений организм получит извне, тем выше уровень егобиосинтетических способностей.

Биосинтез углеводов

У подавляющего большинства автотрофов на среде с CO₂ в качестве единственного источника С(сахара) синтезируются в реакциях восстановительного пентоза-фосфатного цикла.

У гетеротрофов на среде с С₂и С₃ соединениями для синтеза необходимых сахаридов используются реакции гликолиза. Синтез C₆ углеводов из неуглеводов-предшественников (аминокислот, молочной кислоты, глицерина) происходит путём глюконеогенеза.

Биосинтез липидов

С₁₄-С₁₇ – жирные кислоты. Синтезируются путем последовательного присоединения двух углеродных компонентов к активированной С₂-группе, выполняющей функцию затравки. Пути, ведущие к фосфолипидам, состоят из трех этапов:

1) Фосфодиоксиацетон восстанавливается до трифосфоглицерина;

2) К трифосфоглицерину присоединяютсядва остатка жирных кислот, в результате образуется фосфатная кислота;

3) Активирование этой кислоты идет с помощью ЦТФ и последующего присоединения к фосфатной группе серина, инозита, глицерина и другого соединений, что приводит к образованию фосфатидилсерина и т.д.

Биосинтез аминокислот

Большинство микроорганизмов способны синтезировать все аминокислоты сами. Особенностью биосинтеза является использование общих синтетических путей. В качестве углеродных скелетов для биосинтеза служат небольшое число соединений различных метаболических путей (щавелевая, уксусная, пировиноградные кислоты). Введение в их молекулы аминного азота приводит к образованию аланита, аспарагиновой и глутаминовой кислоты.

Биосинтез мононуклеотидов

Идет из низкомолекулярных предшествующих мононуклеотидов. Осуществляется независимыми путями. При синтезе пуриновых нуклеотидов в результате последовательных ферментаций образуются инозиновая кислота. Из нее путем химических модификации пуринового кольца синтезируется адениловая (АМФ) и гуаниловая (ГМФ)монокислоты.Декарбоксилированиеоротидиловой кислоты приводит к образованию уридиловой кислоты (УМФ). Последняя служит предшественником цитидиловых нуклеотидов (ЦТФ).Дезоксирибоеуклеотиды образуются в результате восстановления соответствующихрибонуклеотидов на уровне дифосфатов и трифосфатов. Синтез специфического для ДНК нуклеотида тимедиловойкислоты происходит путем ферментативного метилированиядезоксиуридиловой кислоты.