background image

BŁONA  CYTOPLAZMATYCZNA  -  jest  to  błona  zbudowana  z  białek  i 

fosfolipidów  oraz  kwasów  lipotejchojowych  (reszty  fosforanu  i 

glicerolu połączone wiązaniem diestrowym w łańcuchu) 

FUNKCJE: W pierwszej kolejności błona jest organem pobierania 

pokarmu, albo wnikającego biernie na zasadzie różnicy stężeń w 

komórce i środowisku zewnętrznym, albo dzięki wybiórczej 

przepuszczalności błony dla różnych składników, ale najczęściej 

czynnie za pomocą przenośników znajdujących się w błonie 

cytoplazmatycznej(permeazy). W błonie rozmieszczone są także 

enzymy i przenośniki elektronów, czynne w ostatnich fazach 

oddychania i magazynowania energii. W komórkach Eucaryota funkcje 

takie spełniają mitochondria. U Procaryota czynności mitochondriów 

przejmuje błona cytoplazmatyczna (jej wpuklenia to mezosomy).

  

W błonie też, z którą związany jest nukleoid, zaczynają się procesy 

replikacji DNA. Z błony cytoplazmatycznej powstają także ciałka 

chromatoforowe, zastępujące u bakterii fotosyntezujących 

chloroplasty roślinne. 

CYKLE ODDECHOWE ZACHODZĄCE BEZ GLIKOLIZY I ICH ROLA 

1) cykl pentozowy, w którym przemiany cukrów dają metabolity C

3

, C

7

C

4

 

2) cykl Entnera-Doudoroffa, który daje metabolity C

3

, C

5

, C

4

 a więc oba 

te cykle spełniają głównie rolę amfiboliczną (produkty do syntez 

komórkowych) 

3) cykl kwasów dwukarboksylowych 

Cykl Krebsa jest poprzedzany glikolizą. 

FERMENTACJA Z GLIKOLIZĄ I BEZ GLIKOLIZY. 

Fermentacje z glikolizą: fermentacja mlekowa, mrówkowa, 

alkoholowa, propionowa ( w tych fermentacjach wytwarzane są 2 ATP 

– bardzo mało), fermentacja masłowa – bardzo ważna – jedna z 

nielicznych, która daje nadmiar wodoru 

Fermentacja bez glikolizy: heterofermentacja mlekowa i alkoholowa 

bakteryjna  

FERMENTACJA HOMOMLEKOWA I ALKOHOLOWA 

- Fermentacja mlekowa 

C

6

H

12

O

6

 + bakterie mlekowe → 2CH

3

CHOHCOOH + 22,5 kcal 

(cukier prosty → kwas mlekowy + energia) 

 

- Fermentacja alkoholowa – proces rozkładu węglowodanów pod 

wpływem enzymów wytwarzanych przez drożdże z wytworzeniem 

alkoholu etylowego i dwutlenku węgla: 

  

C

6

H

12

O

6

 → 2C

2

H

5

OH + 2CO

2

 

 

PRODUKTY RÓŻNYCH FERMENTACJI 

Typ- produkty końcowe fermentacji  

alkoholowa etanol, CO

2

 

homofermentacja kwasu mlekowego - kwas mlekowy 

heterofermentacja kwasu mlekowego - Kwas mlekowy, etanol, CO

2

,

 

kwas octowy 

 

mieszanina kwasów - kwas mlekowy, etanol, kwas octowy, kwas 

mrówkowy lub H

2

 + CO

glikol butynelowy - jak fermentacja mieszaniny kwasów lecz z 

dodatkiem 2,3-glikolu butylenowego 

kwas masłowy -  kwas masłowy, kwas octowy, H

2

, CO

2

 

acetonowo-butanolowa - butanol, aceton, izoprolanol, atanol, H

2

 , 

CO

2

 

kwas propionowy - kwas propionowy, kwas octanowy, CO

2

 

 

FOTOSYNTEZA U B. PURPUROWYCH, SIARKOWYCH, ZIELONYCH 

 ATP powstaje w systemie fosforylacji 

cyklicznej. Regeneracja chlorofilu następuje 

przez elektrony z siarczków, tiosiarczanów, 

siarki lub wodoru ( środowisku muszą być 

zredukowane związki siarki). Produktami są 

związki nieorganiczne jak siarczany, woda, ale 

nie tlen. Niezbędne do zredukowania 

produktu wiązania C0

jest zredukowanie 

koenzymu NADP do NADPH

2

, wymaga to 

dodatkowego źródła siły redukującej (bo mała 

jest aktywność fosforylacji cyklicznej). 

Dodatkowe źródło siły redukującej pochodzi z 

odwrotnego łańcucha przepływu elektronów: 

 

ODDYCHANIE BEZTLENOWE 

- reakcje azotanów-denitryfikacja np. Paracoccus denitrificans; 

enzymy-reduktazy 

2 NO

3

ˉ + 4 H

+

 → 2 NO

2

ˉ + 2 H

2

2 NO

2

ˉ + 4 H

+

 → 2 NO + 2 H

2

2 NO + 2 H

+

 →  N

2

O +  H

2

N

2

O + 2 H

+

 →  N

2

 +  H

2

2 NO

3

ˉ + 12 H

+

 →  N

2

 + 6 H

2

W oczyszczaniu ścieków doprowadza się żeby było NO

3

ˉ, ale później to 

się redukuje do N

aby nie było eutrofizacji. 

- redukcja siarczanów 

SO

42- 

→ SO

32- 

→ H

2

S + 3 H

2

O → S 

- redukcja węglanów 

4H

2

 + CO

2

 → CH

4

 + 3 H

2

O + 131 kJ/mol 

- oddychanie azotowe (redukcja azotanów) jest prowadzona 

bezwzględnie przez beztlenowe bakterie (Paracoccus  denitrificans). 

-oddychanie siarczanowe, siarczkowe, węglanowe, mrówczanowe, 

żelazowe 

OTOCZKI KOMÓRKOWE zbudowane z polimerów cukrów, 

aminokwasów (lub kwasów uronowych). Łańcuchy cukrowe 

połączone są jonami Ca

2+

, Mg

2+

Rola: 

1.ochrona przed wysuszeniem , bakteriofagami, antybiotykami i 

metalami ciężkimi, 

2.ochrona przed antybiotykami, 

3.ochrona przed fagocytozą komórek żernych, 

4.rola regulacyjna w procesach wydalania (śluzy mogą odgrywać rolę 

jako zapas), 

5.żółtozielone barwniki fluoryzujące, bakterie z rodziny Pseudomones 

dają fluorescencję w UV, działają jako siderofory, które są wydzielone 

do podłoża, gdy brak jest żelaza. Biorą udział wiązaniu  

i transporcie żelaza do komórki, 

6.bakterie są w stanie zmieniać skład chemiczny otoczek, produkując 

zamiast cukrów lipidy  

i fosfolipidy o charakterze hydrofobowym, które chronią komórkę 

przed działaniem szkodliwych związków hydrofilowych np. 

dezyfekonów (zw. Chloru), 

7.barwniki fotosyntezy (p. fotosynteza). 

PLAZMIDY I ICH ROLA W KOMÓRCE-koliście zamknięta podwójna 

helisa DNA poza nukleoidalna; mogą warunkować m.in.  

- zdolność do koniugacja, 

- odporność na antybiotyk i jony metali ciężkich, 

- odporność na działanie UV, 

- wytwarzanie antybiotyków, 

- wytwarzanie bakteriocyn (toksyny bakteryjne) np. nizyna stosowana 

jako antybiotyk, 

- biodegradację złożonych związków organicznych, 

- wytwarzanie enterotoksyn i hemolizyn; 

PODZIAŁ MIKROORG. ZE WZGLĘDU NA ŹRÓDŁO ENERGII I WĘGLA 

AUTOTROFY (litotrofy) Auto- chemolitotrofy Źródło węgla: CO

2

 

Źródła energii: (ATP) 

1.*światło: Fotosynteza bakterii (beztlenowe), Fotosynteza glonów i 

roślin (tlenowce) 

2.Utlenianie związków nieorganicznych (niewiele ATP) 

Fe (II) -> Fe(III) 

H

2

S -> H

2

SO

Nitryfikacja -> NH

4

 -> HNO

2

 -> HNO

3

 

CO -> CO

2

 

H

2

 -> H

2

HETEROTROFY (organotrofy), Foto- i chemoorganotrofy 

Źródło węgla: związki organiczne 

Źródła energii: (ATP) 

1.Światło: Fotosynteza bakterii 

2.Utlenianie związków organicznych (najwięcej ATP) 

Glukoza -> glikoliza -> cykl Crebsa -> łańcuch oddechowy -> O

2

 

3.Oddychanie beztlenowe np. redukcja 

Azotanów -> N

2

 (denitryfikacja) 

Siarczanów -> H

2

Węglanów -> CH

4

 

4.Fermentacja z wytworzeniem kwasów, alkoholi, CO

2

, H

2

 (najwięcej 

ATP)  

METYLOTROFY 

wszystkie bakterie rosnące na związkach jednowęglowych (metan, 

metanol, mrówczan, metyloaminy). Są bezwzględnymi tlenowcami, 

zawierającymi katalazę i oksydazę cytochromową. Są to najczęściej 

pałeczki gramujemne, spokrewnione z rodzajem Pseudomonas

Tworzą formy przetrwalne, powstające z całej komórki i 

niezawierające kwasu dipikorynowego. Inną cechą jest obecność 
licznych lameli warstwowo ułożonych. Bakterie metylotrofy włączają 

związki jednowęglowe w tzw. drodze serynowej. 

 

REDUKTYWNY CYKL KWASÓW (WIĄZANIE CO2 U B. PUR I SIAR 

 

RÓŻNICE MIĘDZY DOMENAMI ARCHEA, A BACTERIA 

Archae: obejmują bakterie w warunkach ekstremalnych. Głównie 

bakterie: 

-Metanogenne (produkujące metan), 

-Halofile (słonolubne, kwasolubne, termolubne). 

1.Ściana Archae nie zawiera peptydoglikanu, ale tzw. Pseudomureinę 

lub białka, czy polisacharydy, 

2.Błona komórkowa to etery glicerolowe izoprenoidów z resztami 

fitonylowymi, a nie estry kwasów tłuszczowych i glicerolu, 

3.Różnice w sekwencji nukleotydów 16S rRNA, 

4.Zawierają koenzymy F

420

 i F

430

 z wbudowanym niklem (których to 

koenzymów nie zawierają inne bakterie), 

5.Wiążą CO

2

 autotroficznie przez acetylokoenzym A, a nie w cyklu 

Calvina. 

RÓŻNICE W BUD. PROCARYOTA I EUCARYOTA: 

Kom. Eucaryota: pierwotniaki, grzyby, glony, rośliny, zwierzęta/ 

chromosomy otoczone dwuwarstwową błoną jądrową/ struktura 

chromosomu jest złożona, DNA jest zwykle związane z białkami tzw. 

Histonami/ podział komórki wymaga mitozy i mejozy/ściana 

komórkowa jeśli występuje zawiera składniki strukturalne takie jak 

celuloza lub chityna lecz nigdy nie zawiera peptydoglikanu/ 

mitochondria są powszechnie obecne, chloroplasty występują w 
komórkach fotosyntetyzujących/komórki zawierają dwa typy 

rybosomów: większe w cytoplazmie i mniejsze w mitochondriach i 

chloroplastach/wici gdy występują mają złożona strukturę 

Kom. Procaryota: bakterie (w tym sinice)/brak błony jądrowej, 

chromosomy bezpośrednio kontaktują się z cytoplazmą/ struktura 

chromosomu jest stosunkowo prosta/mitoza i mejoza nie występują/ 

komórki zawierają rybosomy tylko jednego typu/rzęski gdy występują 

mają stosunkowo prostą strukturę 

SYNTEZA CUKRÓW 

- z C

– formaldehyd zostaje włączony do tzw. Drogi serynowej i 

tworzy się hydroksypirogronian lub zostaje włączony na drodze 

rybulozowej. Reakcje te przeprowadzają tlenowe metylotrofy. 

- z C

3

 – kondensacja dwóch cząsteczek fosfotrioz powoduje powstanie 

difosforanu fruktozy, a następnie fosforowego estru glukozy, z której 

tworzą się inne cukry. 

- z C

6

 - z glukozy i z fruktozy pod wpływem trans glikozydazy tworzy 

się sacharoza, a z niej może powstać dekstran + fruktoza 

- inne reakcje: z maltozy powstaje skrobia + glukoza, a z fruktozo-6-

monofosforanu powstaje mureina. 

SYNTEZA BIAŁEK 

Synteza aminokwasów zachodzi na drodze transami nacji to jest 

reakcji przeniesienia grupy aminowej z jednego związku na drugi. 
Amoniak łączy się z kwasem 

-ketaglutarowym, tworząc kwas 

glutaminnowy. Grupa aminowa może zostać przeniesiona z kwasu 
glutaminowego na np. kwas szczawiooctowy, dając kwas 

-

ketoglutorowy i kwas asparaginowy. 

Inne aminokwasy powstają z odpowiednich keto kwasów, na które 

grupa aminowa zostaje przeniesiona z kwasu glutaminowego lub 

asparaginowego w obecności enzymów transaminaz. 

SYSTEMY GENERACJI ATP 

Są trzy systemy generacji ATP 

•Fosforylacja substratowa 

   -Powstaje podczas odłączania się fosforu od fosforanu aldehydu 

glicerynowego, kwas 1,3 - bisfofoglicerynowy, kwas fosfoglicerynowy 

•Fosforylacja oksydacyjna 

   -Zachodzi podczas przebiegu łańcucha oddechowego 

•Fosforylacja fotosyntetyczna 

ŚCIANA KOMÓRKOWA - zbudowana z heteropolimerów, cukrów i 

aminokwasów tj. mureiny (peptydoglikanu). Łańcuchy cukrowe to 

reszty glukozaminy i kwasu muraminowego połączone wiązaniem 

β(1-4) glikozydowym i krótkimi peptydami (zbudowane z alaniny, 

kwasu glutaminowego, kwasu diaminopimelinowego i alaniny). Z 

muraminą związanie są polimery: kwasy tejchojowe, kwasy 

lipotejchojowe, kwasy tejchuronowe. Kwasy tejchojowe połączone są 

wiązaniem dniestrowym z grupą hydroksylową C

6

 kwasu 

muraminowego mureiny. ROLA: Ochrona przed uszkodzeniami 

mechanicznymi i lizą osmotyczną, Utrzymuje wysokie ciśnienie 

wewnątrz komórki (turgor) 3-5atm G

+

, 30atm G

-

, Działa jak sito 

„molekularne” (bariera przepuszczalności), ale ma aktywną rolę w 

regulacji transportu jonów i cząstek. 

TRANSPORTU SUBSTRATÓW DO KOMÓRKI 

Dyfuzja prosta - dzięki dyfuzji prostej przez błonę cytoplazmatyczną 

są pobierane jony. 

Dyfuzja ułatwiona - pobieranie związków zgodnie z gradientem 

stężeń następuje wyrównywanie stężeń wewnątrz i na zewnątrz 

komórki niekiedy transport ten wymaga udziału permeaz (enzymy 

transportowe) 

Transport aktywny - przenoszenie wbrew gradientowi stężenia,  

wymaga energii, a cząstki nie ulegają modyfikacji 

Translokacja grupowa - zachodzi jak przy transporcie aktywnym ale 

związki są modyfikowane np. cukry mogą podlegać fosforylacji 

UTLENIANIE ZWIĄZKÓW NIEORGANICZNYCH PRZEZ 

CHEMOAUTOTROFY 
nitryfikacja autotroficzna 
NH

4+

 + 1 ½ O

2

 → NO

2

ˉ+ 2 H

+

 + H

2

 

NO

2

ˉ +1 ½ O

2

 → NO

3

ˉ 

NH

3

 → NH

2

OH→ [NOH] → NO

2

ˉ → NO

3

ˉ 

hydroksyloamina 
-nitryfikacja heterotroficzna 
-utlenianie związków siarki 
S

2-

 + 2O

2

 → SO

42-

 

S + H

2

O + 1 ½ O

2

  → SO

42- 

+ 2 H

+

  

S

2

O

32- 

+ H

2

O + 2 O

2

 → SO

42- 

+ 2 H

+

  

Prowadzą te reakcje bakterie siarkowe G-, urzęsione Thiobacillus 
-utleniania żelaza
 (Thiobacillus ferroxidans), jednocześnie też i 
siarkę 
4Fe

2+

 + 4 H

+

 + O

2

  → 4Fe

3+

 + 2 H

2

O 

Leptothrix utlenia mangan 
-utlenianie wodoru cząsteczkowego
 (Alcaligenes eutrophus) 
6H

2

 + 2 O

2

 + CO

 → (C H

2

O)* + 5 H

2

O 

-utlenianie CO (karboksydobakterie) (Pseudomonas 
carboxidomonas) 
7CO + 1 ½ O

2

 + H

2

O → (C H

2

O)* + 6 CO

2

*) cykle szlaku 

rybulozobifosforanowego 
Bakterie nitryfikacyjne: 
- bakterie utleniające amon (Nitroso-) 
NH

4+

 + 1 ½ O

2

 → NO

2

ˉ+ 2 H

+

 + H

2

O Nitrosomonas europea

Nitrosococcus oceanus, Nitrosospira briensis 
- bakterie utleniające azotyn (Nitro-) 
NO

2

ˉ +1 ½ O

2

 → NO

3

ˉ Nitrobacter winogradskyi, Nitrobacter 

hamburgensis 
ŹRÓDŁA POKARMOWE 

Węgiel: CO

2

, związki organiczne, głównie węglowodory, tłuszcze, 

węglowodany 

Azot: N2, NH

4+

, NO

3-

 

Fosfor: PO

43-

, SO

42-

 

ŹRÓDŁA POKARMOWE - ZWIĄZKI AZOTU  

Najważniejsze szlaki asymilacji azotu. Jony amonowe obecne w 

podłożu są pobierane bezpośrednio do komórki. Jony azotanowe są 

przekształcane do jonów amonowych w asymilacyjnej redukcji 

azotanu, a azot cząsteczkowy jest przekształcany do jonów 

amonowych na skutek wiązania azotu. Azot amonowy jest 

wbudowany do związków organicznych albo przez glutaminę, przy 

współudziale ATP albo bez udziału ATP przez bezpośrednią 

reduktywną aminację 2-kteoglutaran lub pirogronian 

  

Wiązanie azotu atmosferycznego. Reakcja N

2

 do NH

3

 zachodzi pod 

wpływem nitrogenezy zawierającej koenzym żelazo-molibdenowy i 

jest procesem wymagającym dużo energii. Azot wiąże liczne bakterie 

m.in. tlenowe: Azotobacter, Azomonas, Alcaligenes żyjące w symbiozie 

z roślinami Rhizobium, akterie beztlenowe: Clostidium, Dessulforibrio

fotoautotrofy: Chlorobium, Rhodospirillum oraz sinice. Azotany to 

źródło azotu, musza więc ulęgać redukcji do amoniaku (jonu 

amonowego): 

N

     

> HN

NH 

  

> H

2

N-NH

2

 

  

> 2NH

 

N

2

 + 8H

+

 + 16ATP -> 2NH

3

 + H

2

 + 16ADP + 16Pi