Wyposażenie enzymatyczne drobnoustrojów.
Wszystkie reakcje chemiczne, w których uczestniczą drobnoustroje, zachodzą głównie pod wpływem enzymów.
Enzymy – są to substancje chemiczne, których działanie polega na rozkładzie substancji złożonych do postaci prostej; zjawisko to jest konieczne dla wchłaniania związków odżywczych przez komórki drobnoustrojów.
Budowa chemiczna enzymów:
Ze względu na złożoność budowy wyróżnia się dwie grupy enzymów:
· Enzymy proste – zbudowane są z substancji białkowej.
· Enzymy złożone – w ich skład chemiczny wchodzi białko oraz część niebiałkowa.
Ze względu na rolę, jaką enzymy pełnią w komórce drobnoustrojów wyróżnić można dwie grupy enzymów:
· Enzymy wewnątrz komórkowe – endoenzymy wydzielane we wnętrzu komórki, biorące udział w reakcjach chemicznych przebiegających w komórce
· Enzymy zewnątrz komórkowe – egzoenzymy wydzielane przez komórkę do środowiska, ich zadaniem jest rozkład znajdujących się w środowisku substancji odżywczych złożonych, do postaci prostej.
Mechanizm działania enzymów (reakcja rozkładu):
E+S -> ES -> P+E
Enzym + substrat == dyfuzja\ połączenie == połączony enzym i substancja ==osmoza ==produkt w postaci prostej + wolny enzym
Mechanizm działania enzymów polega na stworzeniu z określonym związkiem chemicznym nietrwałego połączenia, w trakcie którego następuje rozłożenie substancji chemicznej do substancji
prostej i wchłoniecie jej przez komórkę oraz uwolnienie substancji enzymatycznych.
Procesy odżywiania się drobnoustrojów.
Odżywianie się drobnoustrojów przebiega przy udziale enzymów i polega na rozłożeniu substancji chemicznie złożonych, (np. sacharoza) pod wpływem enzymu (np. zymaza) na substancje odżywcze w postaci prostej (np. fruktoza i glukoza) wchłonięcie ich do wnętrza komórki gdzie następuje ich wykorzystanie.
Następstwem procesu wchłaniania jest wydalanie na zewnątrz komórki produktów przemiany materii (np. alkohol, dwutlenek węgla i ciepło).
Podczas procesów wchłaniania zachodzą dwa zjawiska fizyczne:
a) Osmoza
b) Dyfuzja
· Osmoza – polega na
samorzutnym przeniknięciu cząsteczek (np. fruktozy i glukozy oraz wody) poprzez błonę cytoplazmatyczną (półprzepuszczalną). Zjawisko to zachodzi na zasadzie przeniknięcia substancji ze środowiska o ciśnieniu niższym, do środowiska o ciśnieniu wyższym.
· Dyfuzja – polega na samorzutnym przenikaniu cząsteczek jednej substancji pomiędzy cząsteczki drugiej substancji
Zjawisko dyfuzji zachodzi podczas przeniknięcia cząsteczek enzymu pomiędzy cząsteczki substratu. (np. połączenie się enzymu zymazy z cząsteczką sacharozy).
Substancje odżywcze pobierane przez drobnoustroje.
Składnikami pokarmowymi koniecznymi dla rozwoju większości drobnoustrojów są woda oraz substancje organiczne takie jak: cukry, tłuszcze,
białka, substancje mineralne i tzw. Czynniki wzrostowe, do których zalicza się witaminy i aminokwasy.
Źródła środków pokarmowych:
· Woda – dla rozwoju drobnoustrojów konieczna jest wilgotność środowiska w granicach od 30% do 15% minimum.
· Azot wodór i tlen – zawarte w węglowodanach lipidach i białkach uzyskiwane przez drobnoustroje ze związków organicznych lub nieorganicznych. Wodór i tlen mogą też być uzyskiwane z rozkładu związków mineralnych organizmów lub w wyniku przyswajania wody.
· Węgiel – pozyskiwany może być z rozkładu związków organicznych (w przypadku drobnoustrojów cudzożywnych) lub z atmosfery z dwutlenku węgla (drobnoustroje samożywne).
· Wodór i tlen – mogą być pozyskiwane z rozkładu związków
organicznych lub w wyniku przyswajania wody.
Drobnoustroje cudzożywne i samożywne.
W zależności od specyfiki procesów odżywiania się drobnoustrojów oraz zapotrzebowania na związki zawierające węgiel i azot organiczny drobnoustroje klasyfikuje się na dwie grupy:
Autotrofy – samożywne
Heterotrofy – cudzożywne
Drobnoustroje samożywne – występują wyłącznie wśród bakterii.
Wyróżnić można dwie podstawowe grupy tych bakterii:
Bakterie fotosyntetyzujące
Bakterie chemosyntetyzujące
Bakterie posiadają zdolność syntezy węglowodanów z dwutlenku węgla i wody pod wpływem określonej dawki energii zgodnie z reakcją chemiczną.
6CO2 + 6H2O + 674kcal = C6H12O6
+ 6CO2
Zjawisko syntezy w przypadku bakterii fotosyntetyzujących przebiega podobnie jak u roślin pod wpływem promieni słonecznych.
Bakterie chemosyntetyzujące posiadają zdolność przeprowadzania reakcji syntezy bez udziału energii słonecznej pozyskując energie jedynie z przeprowadzanych reakcji chemicznych – utleniania prostych związków mineralnych (amoniak, siarkowodór, siarka i żelazo).
Drobnoustroje cudzożywne – pobierają węgiel ze związków organicznych natomiast źródłem azotu może być azot atmosferyczny.
Drobnoustroje te pobierają węgiel z takich substancji jak węglowodany proste i złożone, kwasy organiczne, alkohole i tłuszcze.
Drobnoustroje cudzożywne dzieli się na dwie grupy:
Saprofity –
rozwijają się kosztem martwej materii organicznej
Roztocza
Pasożyty
Saprofity – są to drobnoustroje rozwijające się kosztem materii organicznej martwej, odgrywają ważną roję w procesach mineralizacji rozkładając tkankę organiczną a w wyniku przemiany materii wydzielają do środowiska substancje mineralne.
Zalicza się do nich większość drożdży, pleśni oraz wiele bakterii.
Pasożyty – rozwijają się tylko w organizmach żywych – roślin zwierząt i ludzi.
Wyróżnia się pasożyty bezwzględne rozwijające się tylko w organizmie żywym – wirusy oraz pasożyty względne mogące się rozwijać także poza organizmem żywiciela.
Do pasożytów względnych zaliczamy liczne bakterie oraz grzyby mikroskopowe.
