Metabolizm bakterii

Metabolizm

– ogół przemian chemicznych zachodzących

w komórce, katalizowanych przez enzymy. Przemiany te są
ściśle ze sobą powiązane. Obejmuje:
katabolizm

– reakcje chemiczne prowadzący do rozkładu

związków nieorg. i org., dostarczając energii i prekursorów
do biosyntezy;
anabolizm

– reakcje syntezy biologicznej z wytworzeniem

prostych substancji oraz związków złożonych;
amfibolizm

– szlaki metaboliczne, w których, w zależności

od aktualnych potrzeb komórki, zachodzą procesy
dysymilacyjne, dostarczające energii lub produktów
pośrednich, bezpośrednio włączanych w drogi anaboliczne.

Podział drobnoustrojów ze względu na wykorzystywane

źródło energii:

• energia słoneczna – bakterie fotosyntetyzujące i sinice
• energia chemiczna – bakterie chemosyntetyzujące

Energia jest gromadzona w postaci związków fosforowych
=> najważniejszy to ATP => 4 reakcje chemiczne:

- fosforylacje na poziomie substratu
- dehydratacja 2-fosfoglicerynianu
- fosforoliza C-S, C-C, C-N
-

fosforylacja sprzężona z transportem elektronów

w łańcuchu oddechowym oraz podczas fotosyntezy

Podział bakterii ze względu na donatory protonów

i elektronów:

• chemolitotrofy – związki nieorganiczne
• organotrofy – związki organiczne

Podział bakterii ze względu na wykorzystywane źródła

węgla:

• autotrofy – utlenione związki węgla przekształcane
w reakcjach redukcji do związków organicznych
• heterotrofy – zredukowane związki węgla (związki
nieorganiczne):

- prototrofy

– są zdolne do wzrostu na podłożach

zawierających 1 prosty związek organiczny i zestaw
soli mineralnych. Grupa pospolita w środowiskach
naturalnych, ubogich w substancje odżywcze,
rzadko wśród chorobotwórczych, np. E. coli
- auksotrofy

– wymagają do wzrostu podłoży

o bardziej złożonym, bogatszym składzie => mogą
potrzebować oprócz 1 związku organicznego
również dodatkowego związku (czynnika wzrostu) lub
rozwijają się na podłożach wzbogaconych, np.
Lactobacillus,

Fermentacja alkoholowa:

• jest to proces rozkładu węglowodanów, pod wpływem enzymów (np.

zymaza) produkowanych przez mikroorganizmy, do alkoholu oraz
dwutlenku węgla;

• jest to rodzaj oddychania, które jest przystosowaniem

mikroorganizmów do beztlenowego środowiska;

• ze wszystkich rodzajów fermentacji alkoholowych (masłowa,

mlekowa, octowa, propionowa, itp.), fermentacja etanolowa znajduje
największe zastosowanie w przemyśle;

Mikroorganizmy zdolne do

przeprowadzenia fermentacji

etanolowej

• Grzyby

– Głównie drożdże:

• Saccharomyces cerevisiae - drożdże piwne, winne (do 14% alkoholu)

i piekarnicze (niektóre szczepy);

• Saccharomyces bayanus - wina do 17% etanolu;
• Saccharomyces carlsbergensis - drożdże piwne;
• Saccharomyces ellipsoideus - drożdże winne;
• Saccharomyces fragilis - drożdże kefirowe;
• Saccharomyces sake - zdolne do prodkucji nawet 20% etanolu;
• Schizosaccharomyces - obniżają kwasowość wina;

– Drożdżaki z rodzaju Candida (występujące naturalnie na skórkach

winogron)

• Bakterie

– Zymomonas mobilis (pałeczki, G-, potencjalna alternatywa dla

S.cerevisiae);

– Thermobacter ethanolicus (optimum wzrostu 65º C, inne produkty –

kw.mlekowy, octowy)

(Leuconostoc cremoris)

Liczne grupy bakterii charakteryzują się właściwościami
proteolitycznymi

. Enzymy odpowiedzialne za proces hydrolizy białek,

a następnie aminokwasów to proteazy. Proteazy rozszczepiają
wiązanie peptydowe między resztami aminokwasów i są
syntetyzowane m. in. przez bakterie z rodzaju Proteus, Bacillus,
Clostridium

i niektóre grzyby.

Proteazy nie wykazują swoistości substratowej:
-

endopeptydazy (wytwarzane są poli- oraz oligopeptydy)

-

egzopeptydazy odszczepiające pojedyncze aminokwasy

Deaminacja jest procesem odłączania od aminokwasu grupy NH

2

:

- oksydacyjna
- redukcyjna
- desaturacyjna
- hydrolityczna
- typu Sticklanda

Szlaki metaboliczne rozkładu węglowodanów:

• drobnoustroje wykorzystują zarówno cukry złożone jak
i disacharydy oraz cukry proste
• cukry złożone musza być zdegradowane za zewnątrz komórki
za pomocą enzymów hydrolitycznych
• najpowszechniej spośród polisacharydów wykorzystywane są:

- skrobia
Bacillus
Clostridium
Saccharomyces

- glikogen
- celuloza

Celvibrio
Celulomonas
Clostridium