html текст
All interests
  • All interests
  • Design
  • Food
  • Gadgets
  • Humor
  • News
  • Photo
  • Travel
  • Video
Click to see the next recommended page
Like it
Don't like
Add to Favorites

FAQ: Катаболизм микробов

7 фактов об энергетическом обмене микроорганизмов

Катаболизм – это энергетический обмен, система реакций, благодаря которым любое живое существо получает энергию для жизнедеятельности, для построения клеточного материала, для размножения.

1

Изучение катаболизма имеет особенное значение для микробиологии. Ведь более сложные организмы существуют за счет энергии, полученной либо в процессе фотосинтеза (у растений), либо за счет окисления органических веществ (у всех остальных). А у микроорганизмов типы катаболизма чрезвычайно разнообразны, и до того, как природа выбрала себе столбовую дорогу кислородного дыхания и эволюция двинулась по ней, она перепробовала очень-очень много разных вариантов, и все они остались в мире микробов в виде некоего музея.

2

Какие же типы катаболического обмена есть у микроорганизмов? Прежде всего, аэробное дыхание им тоже свойственно, как и окисление органических веществ, но у них гораздо шире спектр органических субстратов, которые они используют при кислородном дыхании. Это может быть целлюлоза, что очень важно, потому что целлюлоза – это наиболее массовый полимер на земле, и участие в ее круговороте – важная экологическая функция микроорганизмов. Это могут быть углеводороды нефти, что тоже важно, в том числе для очистки всяких загрязнений. Но, тем не менее, это обычное кислородное дыхание,в результате которого происходит окисление даже этой сложной органики.

Микроб – это не очень научное слово, под ним может подразумеваться любой маленький живой организм, видный только в микроскоп. Но я сейчас под микробами подразумеваю прокариот, живые организмы с очень мелкими безъядерными клетками. И вот эти микробы отличаются от всех других существ не только своими размерами, но и, как я уже сказала, разнообразием катаболических процессов. Так, они способны использовать неорганические соединения. Это открытие было сделано нашим соотечественником Сергеем Николаевичем Виноградским в начале 20-го века. Он обнаружил, что микроорганизмы могут окислять кислородом воздухавосстановленные соединения серы и азота, и жить за счет этого. При этом в качестве источника углерода для построения своих клеток они используют углекислый газ из атмосферы. То есть они существуют абсолютно независимо и от света, и от органического мира. И таких процессов сейчас обнаружено очень много.

3

Реакция катаболизма – перенос электронов от донора к акцептору по цепи органических соединений, так называемых переносчиков. Для любой катаболической реакции нужен источник энергии – богатый энергией донор электронов, и окислитель – акцептор электронов. И вот еще одна особенность микробного катаболизма: они могут использовать в качестве окислителя — акцептора — не кислород, а другие соединения: разные окислы, где кислород присутствует в связанном виде (сульфат, нитрат), и такие, например, соединения как оксид железа или элементная сера, которые тоже могут восстанавливатьсяс образованием соответствующих продуктов. И это удивительная способность микроорганизмов.

А кроме этого, еще, конечно, брожение – где никаких акцепторов нет, это тоже тип анаэробного метаболизма, когда получение энергии происходит в анаэробном процессе окисления органических молекул, причем одна часть исходной молекулы восстанавливается, а другая окисляется.

4

Все эти процессы массовые и имеют огромное значение для циклов элементов на земле. Например, восстановление сульфатов, сульфатредукция – очень важный катаболический процесс, который идет в морях, и в результате образуется сероводород, который губителен для всего живого, потому что он очень сильный восстановитель. Он чисто химически забирает на себя кислород, который могли бы использовать живые существа, например, рыбы в морях.

Другой анаэробный процесс — образование метана в донных осадках. Одновременно образование метана может быть способом получения энергии для человека из любых органических отходов. Это тоже делают микроорганизмы. Образование метана — тоже процесс анаэробного дыхания, когда донором электронов является водород, окислителем – CO2, углекислый газ, а конечным продуктом является метан.

5

Мечта любого микробиолога – найти новый катаболический процесс, а еще лучше – продемонстрировать его в лаборатории. Вроде бы уже вся сетка заполнена, все доноры, все акцепторы известны, и, тем не менее — вдруг удается получить еще что-то новое? Причем известно, что некоторые процессы идут в природе, даже известно, какие микроорганизмы их осуществляют, однако, в лабораторной культуре, в руках этих микробов никому подержать не удалось.

Примером может быть анаэробное окисление метана. Метан является хорошим источником энергии для аэробов, его очень многие организмы окисляют аэробно. Это тоже очень значимый процесс, потому что метан не уходит в атмосферу, он потребляется, превращается в CO2 микроорганизмами. А вот анаэробное окисление метана (ученые очень долго к этому подбирались, в течение 20-30 лет) наконец-то доказали убедительно: оно идет за счет восстановления сульфатов, то есть метан является донором электронов, энергетическим субстратом, а сульфат – акцептором.

6

В нашей лаборатории исследуется удивительный катаболический процесс, когда источником энергии является угарный газ, CO, окись углерода, яд для всех живых существ. Мы нашли микробов, которые могут окислять CO в CO2 в анаэробных условиях, и при этом из воды образуется водород.

7

Реакция может быть катаболической, то есть использоваться живым организмом для получения энергии, только если ее энергетический выход — энергия, которая образуется при окислении одного соединения и восстановлении другого, превышает некую величину, которая считается пороговой. Недавно нам удалось обнаружить микроорганизмы, которые осуществляют реакцию, которая всегда считалась неподходящей для того, чтобы быть катаболическим процессом, потому что ее выход был слишком низким. Но оказалось, что в действительности он значительно выше, чем рассчитывалось теоретически. Есть микроорганизмы, которые за счет этой реакции живут и растут. Это реакция анаэробного окисления формиата, муравьиной кислоты, так же, как и в случае с СО, сопряженного с образованием водорода из воды.

Этот процесс осуществляют микроорганизмы, которые живут на дне морском, в подводных вулканах, в «черных курильщиках», при очень высоких температурах уровня 90 градусов. Откуда там берется формиат, это другой вопрос, но на него тоже есть ответ. То есть , это еще одна система, которая существует независимо от солнечного света.

Микроорганизмы, использующие неорганические соединения называются литотрофными, они растут за счет энергии неорганических соединений. А если еще они растут в анаэробных условиях, то получается, что они не зависят от современной биосферы с ее органическим веществом и свободным кислородом, они не зависят от солнечного света и могут рассматриваться как первичные поселенцы Земли или других планет, если искать жизнь на других планетах. Вот такой удивительный музей катаболизма мы видим в современном микробном мире.

Елизавета Бонч-Осмоловская

доктор биологических наук, зав. лабораторией гипертермофильных микробных сообществ и зам. директора Института микробиологии РАН

Все материалы автора

Читать дальше
Twitter
Одноклассники
Мой Мир

материал с postnauka.ru

3

      Add

      You can create thematic collections and keep, for instance, all recipes in one place so you will never lose them.

      No images found
      Previous Next 0 / 0
      500
      • Advertisement
      • Animals
      • Architecture
      • Art
      • Auto
      • Aviation
      • Books
      • Cartoons
      • Celebrities
      • Children
      • Culture
      • Design
      • Economics
      • Education
      • Entertainment
      • Fashion
      • Fitness
      • Food
      • Gadgets
      • Games
      • Health
      • History
      • Hobby
      • Humor
      • Interior
      • Moto
      • Movies
      • Music
      • Nature
      • News
      • Photo
      • Pictures
      • Politics
      • Psychology
      • Science
      • Society
      • Sport
      • Technology
      • Travel
      • Video
      • Weapons
      • Web
      • Work
        Submit
        Valid formats are JPG, PNG, GIF.
        Not more than 5 Мb, please.
        30
        surfingbird.ru/site/
        RSS format guidelines
        500
        • Advertisement
        • Animals
        • Architecture
        • Art
        • Auto
        • Aviation
        • Books
        • Cartoons
        • Celebrities
        • Children
        • Culture
        • Design
        • Economics
        • Education
        • Entertainment
        • Fashion
        • Fitness
        • Food
        • Gadgets
        • Games
        • Health
        • History
        • Hobby
        • Humor
        • Interior
        • Moto
        • Movies
        • Music
        • Nature
        • News
        • Photo
        • Pictures
        • Politics
        • Psychology
        • Science
        • Society
        • Sport
        • Technology
        • Travel
        • Video
        • Weapons
        • Web
        • Work

          Submit

          Thank you! Wait for moderation.

          Тебе это не нравится?

          You can block the domain, tag, user or channel, and we'll stop recommend it to you. You can always unblock them in your settings.

          • PostNauka
          • домен postnauka.ru

          Get a link

          Спасибо, твоя жалоба принята.

          Log on to Surfingbird

          Recover
          Sign up

          or

          Welcome to Surfingbird.com!

          You'll find thousands of interesting pages, photos, and videos inside.
          Join!

          • Personal
            recommendations

          • Stash
            interesting and useful stuff

          • Anywhere,
            anytime

          Do we already know you? Login or restore the password.

          Close

          Add to collection

             

            Facebook

            Ваш профиль на рассмотрении, обновите страницу через несколько секунд

            Facebook

            К сожалению, вы не попадаете под условия акции