Тема 10. Загальна характеристика метаболізму мікробної клітини. Основні типи енергетичного обміну

Загальна характеристика метаболізму прокаріотів – катаболічний та анаболічний обміни. Поняття амфіболічного обміну. Центроболіти – ключові метаболіти, які виконують різноманітні функції. Принцип “біохімічної єдності”. Головні ознаки та особливості метаболізму мікроорганізмів. Основні групи ферментів та функціональні особливості бактеріальних ферментів. Центральна роль АТФ у енергетичних і конструктивних процесах мікробної клітини. Типи фосфорилювання: окиснювальне, субстратне та фотосинтетичне. Їх характеристика.

Способи здобуття енергії мікробною клітиною: шляхом використання енергії видимого світла, окиснення органічних сполук і мінеральних речовин. Розподіл мікроорганізмів залежно від способу одержання енергії: фототрофи, літотрофи та органотрофи. Їх характеристика.

Фотосинтетичні процеси в прокаріотів. Компоненти фотосинтезуючого апарату. Характеристика фотосинтетичних пігментів: бактеріохлорофілів, каротиноїдів та фікобіліпротеїдів. Донори електронів, які беруть участь у фотосинтезі. Основні відмінності фотосинтезу прокаріотів і зелених рослин. Основні групи фотосинтезуючих прокаріотів.

Методи вивчення метаболізму мікробної клітини: визначення ферментативної активності, інгібіторний аналіз, визначення кінетичних і термодинамічних констант, ізотопні, методи аналітичної біохімії, використання біохімічних мутантів, спрямований мутагенез.

Тема 11. Енергетичні процеси у прокаріотів

Загальна схема енергетичного обміну гетеротрофних мікроорганізмів. Основні етапи перетворення білків, жирів і вуглеводів.

Характеристика центральних катаболічних процесів, з перебігом за схемою Эмбдена – Мейергофа ‑ Парнаса, Варбурга – Діккенса ‑ Хореккера та Центнера ‑ Дудорова. Значення пірувату як головного проміжного продукту окиснення вуглеводів. Визначення природи процесів бродіння та дихання. Кінцеві акцептори електронів. Енергетична ефективність дихання. Аеробне дихання. Цикл трикарбонових кислот, його особливості в мікроорганізмів. Будова ланцюга перенесення електронів. Окисно-відновний потенціал і хімічна будова компонентів дихального ланцюга. Ферменти дихального ланцюга бактерій. Локалізація ланцюга перенесення електронів у клітині. Загальна схема дихального ланцюга бактерій. Неповне окиснення субстратів (оцтовокисле бродіння й аеробне розщеплення клітковини), продукти, які утворюються в результаті цього.

Анаеробне дихання. Визначення поняття анаеробного дихання. Донори та акцептори електронів, які використовуються різними мікроорганізмами у процесі анаеробного дихання. Мікроорганізми, які відновлюють нітрати та інші азотні сполуки. Нітратредуктаза. Сульфатредукуючі (сульфатвідновлюючі) бактерії. Їх характеристика. Окиснювальні субстрати.

Механізм утворення макроергічних сполук у дихальному ланцюзі. Суть окиснювального фосфорилювання.

Бродіння, його біологічна суть та відмінність від анаеробного дихання.

Тема 12. Бродіння. Типи. Застосування

Бродіння як спосіб одержання енергії. Визначення поняття бродіння. Енергетична оцінка бродіння порівняно з диханням. Класифікація бродіння. Роботи В.Н. Шапошникова. Катаболічні схеми основних типів бродіння: гексозодифосфатний та монофосфатний шляхи. Центральна роль піровиноградної кислоти. Двофазність бродіння.

Молочнокисле бродіння. Хімізм. Гомо- та гетероферментативне бродіння. Збудники процесу. Їх характеристика та поширення. Виробництво молочної кислоти. Метод В.Н. Шапошникова. Використання молочнокислого бродіння в харчовій промисловості та сільському господарстві.

Спиртове бродіння, хімізм. Збудники бродіння. Промислове виробництво етилового спирту.

Маслянокисле бродіння. Хімізм. Типи. Їх характеристика. Збудники маслянокислого бродіння – р. Clostridium; морфологія та фізіологія. Промислове виробництво масляної кислоти.

Ацетоно-бутилове бродіння. Його значення для народного господарства. Роботи В.Н. Шапошникова.