Энергетический и конструктивный метаболизм прокариот. Типы питания прокариот.

Образ жизни прокариот состоит в постоянном воспроизводстве биомассы клетки.

Совокупность процессов, обеспечивающих воспроизводство биомассы, называют обменом веществ или метаболизмом.

Клеточный метаболизм складывается из 2-х потоков реакций, разных направлений: катаболизма или энергетического обмена и анаболизма или конструктивного обмена. Энергетический метаболизм или катаболизм, включает совокупность реакций, протекающих с мобилизацией энергии и ее преобразованием.

Конструктивный метаболизм или анаболизм это совокупность реакций синтеза, в результате которых строится вещество клеток, связан с потреблением энергии.

Метаболические пути разделены на 3 этапа.

Начальный этап или периферический обмен, когда на молекулы субстратов воздействуют периферические ферменты.

Промежуточный этап характеризуется образованием промежуточных веществ.

Конечный этап определяется конечными продуктами. В конструктивном метаболизме вещества идут на построение клетки. Энергетический метаболизм обеспечивает клетку энергией.

Метаболизм прокариот очень разнообразен, так как микроорганизмами используются разные источники энергии, разные субстраты, разные периферические ферменты.

Для обоих типов метаболизма возможно использование сходных веществ – амфиболитов, сходных реакций – амфиболических реакций.

Прокариоты характеризуются многообразием типов питания в отличие от растений (автотрофы) и животных (ге- теротрофы). Для характеристики типов питания используют три критерия: источник углерода, источник энергии, донор электронов (водорода). По источнику углерода делят на ав- тотрофы и гетеротрофы, по источнику энергии – на фото- трофы (используют солнечный свет) и хемотрофы (получа- ют энергию за счет окислительно-восстановительных реак- ций), по донору – электроны (водорода) на литотрофы (неорганические соединения Н2, NH3, H2S, Fe2 +, CO и др.) и органотрофы (используют в качестве донора электрона ор- ганические соединения). Таким образом, выделяют 4 основных типа питания прокариот: фотолитоавтотрофы, фотоорганоавтотрофы, хемолитоавтотрофы, хемоорганоге- теротрофы.

Фотолитоавтотрофы. Бактериальный фотосинтез (фоторедукция).

Фотоорганоавтотрофы представлены немногочисленным семейством Rhodospirillaceae, включающим три рода: Rhodospirillum, Rhodopseudomonas и Rhodomicrobium. Бактерии-фотоорганоавтотрофы способны перестраивать свой обмен и одинаково успешно развиваться как на свету, так и в темноте, переходя соответственно от ана- эробного образа жизни к аэробному. На свету они ведут себя как фотоорганоавтотрофы: усваивая углекислый газ, они восстанавливают его в процессе фотосинтеза до углевода.

Хемолитоавтотрофы представлены микроорганизмами, способными в качестве основного источника углерода усваивать углекислый газ и синтезировать в клетке органические соединения, используя энергию реакций окисления неорганического субстрата. Для хемолитоавтотрофов неорганические вещества субстрата выступают донорами электронов в реакциях энергетического метаболизма и в процессе хемоассимиляции углекислого газа.

Хемоорганогетеротрофы. К хемоорганогетеротрофам относится большинство прокариот. Источником углерода для них являются самые разнообразные органические соединения. Энергию для жизнедеятельности они получают за счет окислительно- восстановительных реакций органического субстрата, и донором электронов в реакциях метаболизма также выступают различные органические вещества. Хемоорганогетеротрофы наиболее широко распространены в природе. Им принадлежит роль санитаров нашей планеты, так как они ведут процессы минерализации самых разнообразных, подчас сложных органических веществ.