METABOLIZM
MIKROORGANIZMÓW
Metabolizm
" KATABOLIZM I ANABOLIZM
" Całokształt przemian zachodzących w komórce:
 Pobieranie pokarmu i odżywianie
 Zdobywanie energii do przeprowadzenia
reakcji endoergicznych
 Synteza związków wielkocząsteczkowych
Odżywianie
" Pobieranie substancji pokarmowych ze środowiska
" Wykorzystanie przyswojonych związków do budowy i odbudowy składników
komórkowych oraz wytworzenia energii niezbędnej do przeprowadzenia
procesów życiowych
" Wymagania pokarmowe mikroorganizmów zróżnicowane  zróżnicowany skład
pożywek
" Podstawowe wymagania odżywcze:
" y
ródło węgla i energii
" z
ródło azotu
" Sole mineralne
" Czynniki wzrostowe
Typy odżywiania
y
ródło węgla y
ródło energii
}ð Autotrofy - samożywne }ð Fototrofy
}ð Heterotrofy - cudzożywne }ð Chemotrofy
ć% Prototrofy ć% chemolitotrofy
ć% Auksotrofy ć% chemoorganotrofy
Autotrofy
" samożywne - wykorzystują CO2 jako z
ródło węgla i redukuje go przy przetwarzaniu w
zwiÄ…zki organiczne
 fotoautotrofy - wykorzystują energię świetlną w procesie fotosyntezy np. bakterie
purpurowe, zielone
 chemolitoautotrofy  wykorzystują energię z utleniania związków nieorganicznych w
procesie chemosyntezy (wyłącznie u bakterii), np. bakterie siarkowe, wodorowe,
żelazowe
Heterotrofy
}ð cudzożywne - muszÄ… mieć w podÅ‚ożu zwiÄ…zki organiczne, które sÄ… z
ródłem węgla i energii.
ć% prototrofy  wymagają do wzrostu oprócz substancji mineralnych tylko jednego
organicznego z
ródła węgla, z reguły prostego np. glukoza, octan

ð paÅ‚eczki gram-ujemne np. Escherichia coli,

ð bakterie w naturalnych Å›rodowiskach ubogim w pokarm np. laseczki tlenowe (Bacillus),
laseczki beztlenowe (Clostridium).
ć% auksotrofy  oprócz związku organicznego (z
ródło węgla i energii) wymagają co
najmniej jednego dodatkowego zwiÄ…zku organicznego - czynnika wzrostowego (np.
witaminy, aminokwasu, zasady purynowej lub pirymidynowej)

ð bakterie fermentacji mlekowej Lactobacillus

ð patogeny zwierzÄ™ce i ludzkie np. Salmonella, Staphylococcus aureus.
Heterotrofy
" Saprofity  rozkładają martwą materię organiczną do prostych związków,
odgrywają dużą rolę w krążeniu pierwiastków w przyrodzie, w ekosystemie 
tworzą poziom destruentów (reducentów)
" Pasożyty  wykorzystują żywe organizmy jako z
ródło pożywienia i środowisko
życia
Przyswajalność z
ródeł węgla
lignina
błonnik
węglowodory
alifatyczne
celuloza
pektyny
kw. tłuszczowe
kw. organiczne
skrobia
glicerol i inne alkohole
aminokwasy i białka
disacharydy i inne złożone
inne cukry proste
glukoza 100%
Pobieranie pokarmu
" Wykorzystanie pokarmu wielkoczÄ…steczkowego  enzymy  egzoenzymy
(enzymy pozakomórkowe), enzymy peryplazmatyczne
" Wchłanianie związków niskocząsteczkowych  transport przez błonę
komórkową
Enzymy - właściwości biochemiczne drobnoustrojów
" Różnorodność enzymów znajdujących się w komórce determinuje aktywność życiową
mikroorganizmów - korzystanie z określonych z
ródeł pokarmowych
" Obecność oraz aktywność enzymów jest zróżnicowana w zależności od rodzaju
mikroorganizmu
" Zdolność do przeprowadzania określonych reakcji enzymatycznych jest ważną cechą
diagnostycznÄ…, wykorzystywanÄ… do identyfikacji
Enzymy
}ð Egzoenzymy
ć% Syntezowane w cytoplazmie
ć% Wydzielane z komórki na drodze egzocytozy przez błonę cytoplazmatyczną
ć% Ektoenzymy  egzoenzymy, związane z błona cytoplazmatyczną komórki, których
centrum aktywne jest skierowane na zewnÄ…trz
}ð Enzymy peryplazmatyczne
ć% Enzymy odkładane na błonie komórkowej lub w przestrzeni peryplazmatycznej
(nukleazy, fosfatazy, peptydazy)
Enzymy mogą być wytwarzane w sposób:
}ð Konstytutywny  enzymy wytwarzane w komórce niezależnie od obecnoÅ›ci w podÅ‚ożu
substratu
}ð Indukowany  enzymy powstajÄ…ce w komórce po zetkniÄ™ciu siÄ™ z odpowiednim substratem
Enzymy
Substrat Enzymy Przykład mikroorganizmu
alkohole dehydrogenazy bakterie: Paracoccus denitrificans, Hyphomicrobium,
drożdże: Hansenula
tłuszcze lipolityczne - lipazy Bakterie: Pseudomonas, Serratia, Flavobacterium, Alcaligenes,
niektóre gatunki Bacillus
Grzyby:Aspergillus, Rhizopus, Rhodotorula, Penicillium, Geotrichum,
niektóre gatunki Cladosporium
białka proteolityczne - Bakterie: Bacillus, Proteus, Pseudomonas; Serratia, Flavobacterium,
proteazy Clostridium
grzyby: Aspergillus, Penicillium, Geotrichum
polisacharydy amylolityczne - amylazy Grzyby: Aspergillus, Rhizopus, Mucor
(skrobia)
bakterie: Bacillus, Pseudomonas, Clostridium, promieniowce
pektyny pektynolityczne - Bakterie: Erwinia carotovora, Pseudomonas, Clostridium
pektynazy
Grzyby: Botrytis cinerea, Fusarium oxysporum, F. lycopersii,
celuloza celulolityczne -celulazy bakterie: Cytophaga, Sporocytophaga, Clostridium, Cellulomonas
Grzyby: Aspergillus, Fusarium, Chaetomium, Botrytis cinerea;
węglowodory oksygenazy Bakterie: Methylomonas, Mycobacterium, Flavobacterium,
alifatyczne Pseudomonas
lignina kompleks enzymów Głównie grzyby, bakterie bardzo wolno
(peroksydazy)
Trawienie
Transport substancji przez błonę
Dyfuzja prosta
Transport bierny
Dyfuzja ułatwiona
Zgodnie z gradientem stężeń
uniport
Transport aktywny
symport
Wbrew gradientowi stężeń
antyport
Transport bierny
" Dyfuzja prosta - przemieszczanie się cząsteczek z obszarów o wyższym stężeniu do
obszarów o niższym stężeniu, ładunku i ciśnieniu
 tlen, dwutlenek węgla, woda, niskocząsteczkowe związki do 100 atomów w cząsteczce
" Dyfuzja ułatwiona (nośnikowa)  cząsteczki przenoszone są przy pomocy nośników.
 Przykłady: kompleksy jonów Na i K z cyklicznymi peptydami oraz cukrów i aminokwasów z
permeazami specyficznymi białkami strukturalnymi błon.
" Nośniki - białka błonowe niezbędne do przenoszenia jonów oraz małych cząsteczek
organicznych z wyjÄ…tkiem czÄ…steczek rozpuszczalnych w rozpuszczalnikach organicznych
oraz małych cząsteczek nienaładowanych, które przechodzą przez błonę w drodze dyfuzji
prostej.
 Każdy nośnik jest wysoce selektywny i często transportuje tylko jeden typ cząsteczek.
Rodzaje nośników
" Wyróżnia się dwa rodzaje nośników: ruchome (przenośniki, permeazy) i nieruchome czyli
kanały.
" Przenośniki (permeazy) - białka integralne, które wiążą rozpuszczoną substancję po jednej
stronie błony i przenoszą ją na drugą stronę poprzez zmianę konformacji przenośnika.
 Transport małych cząsteczek organicznych oraz nieorganicznych jonów.
" Kanały - małe hydrofilowe pory w błonie, przez które substancje mogą przechodzić w
drodze dyfuzji.
 Większość kanałów białkowych przepuszcza tylko jony nieorganiczne i dlatego określa się je jako
kanały jonowe.
 Komórki mogą też przenosić selektywnie przez swe błony także makrocząsteczki, takie jak białka,
ale wymaga to znacznie bardziej skomplikowanego mechanizmu.
Transport aktywny
}ð Transport aktywny  zachodzi wbrew gradientowi stężeÅ„, wymaga nakÅ‚adu energii
pochodzącej z ATP. Zachodzi z udziałem białek transportowych
}ð Ten rodzaj transportu dostarcza komórce substancje do reakcji enzymatycznych, zapewnia
odpowiednie ciśnienie osmotyczne (przykład: transport aminokwasów, cukrów, jonów
sodowo  potasowych)
}ð PrzykÅ‚adem mechanizmu transportujÄ…cego jest pompa sodowo-potasowa.
}ð Rodzaje transportu aktywnego
ć% Uniport: przenoszona jest jedna cząsteczka
ć% Symport: dwie cząsteczki przenoszone w jedną stronę  jedna zgodnie z gradientem stężeń, a druga
wbrew (z wykorzystaniem energii wytworzonej podczas samorzutnego transportu pierwszej czÄ…steczki),
ć% Antyport: dwie cząsteczki przenoszone w przeciwne strony  najczęściej jedna zgodnie z gradientem, a
druga  wbrew (dzięki energii uwolnionej przez pierwszą)
Translokacja grupowa
" Rodzaj transportu aktywnego
" Cząsteczka przemieszczana przez błonę z udziałem przenośników ulega przekształceniu
podczas transportu
" Przykład  system fosfotransferazy - transport glukozy i przekształcenie w glukozo-6-
fosforan