Особенности процесса биологического окисления (дыхания) микроорганизмов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 09 Февраля 2011 в 12:21, курсовая работа

Описание работы

Чтобы максимально использовать энергетические возможности, заложенные в процессе переноса электронов от субстрата на молекулярный кислород, необходимо было сформировать механизмы, позволяющие полностью отщеплять водород (электроны) от субстрата; создать системы, в которых весь отщепленный водород передается на O2 наиболее рациональным путем, образовать механизмы, при помощи которых энергия электронного переноса трансформируется в химическую энергию, доступную для использования во всех энергозависимых процессах клетки. В ходе эволюции эти задачи были решены следующим образом.

Содержание работы

Введение 3
1. Дыхание микробов 4
2. Цикл трикарбонатовых кислот 10
3. Дыхательная цепь 14
4. Запасание клеточной энергии в процессе дыхания 19
Заключение 22
Список используемой литературы

Файлы: 1 файл

курсовая.doc

— 164.00 Кб (Скачать файл)

     

     Рис. 5. Топография компонентов дыхательной  цепи митохондрий: ФМН — простетическая группа НАД(Ф)-H2-дегидрогеназы; ФАД — простетическая группа сукцинатдегидрогеназы; FeS — железхеросолержащий белок; b, c1, c, a, a3 — цитохромы. 

     Теперь можно подвести итог тому, каков энергетический выход при окислении молекулы глюкозы, осуществляемом в максимально отлаженной энергетической системе, функционирующей в эукариотных клетках: гликолиз ® ЦТК ® дыхательная цепь митохондрий. H2 первом этапе в процессе гликолитичес-кого разложения молекулы глюкозы образуются по 2 молекулы пирувата, АТФ и НАД-H2. Конечными продуктами реакции окислительного декарбоксилирования 2 молекул пирувата, катализируемой пируватдегидрогеназным комплексом, являются 2 молекулы ацетил-КоА и НАД-H2. Окисление 2 молекул ацетил-КоА в ЦТК приводит к образованию 6 молекул НАД-H2 и по 2 молекулы ФАД-H2 и АТФ. Перенос каждой пары электронов с НАД-H2, если принять P/O равным 3, приводит к синтезу 30 молекул АТФ (2 молекулы НАД-H2 дает процесс гликолиза, 2 молекулы НАД-H2 — окислительное декарбоксилирование пирувата, 6 молекул НАД-H2 — ЦТК). Перенос каждой пары электронов с ФАД-H2 приводит к синтезу 2 молекул АТФ, т. е. при двух оборотах цикла это дает 4 молекулы АТФ. К этому следует прибавить 2 молекулы АТФ, образуемые в процессе гликолиза, и 2 молекулы АТФ, синтезируемые в ЦТК на этапе превращения сукцинил-КоА в янтарную кислоту. Итак, полное окисление 1 молекулы глюкозы в максимальном варианте приводит к образованию 38 молекул АТФ.

 

      Заключение 

     Дыхание является самой совершенной формой окислительного процесса и наиболее эффективным способом получения энергии. Главное преимущество дыхания состоит в том, что энергия окисляемого вещества — субстрата, на котором микроорганизм растет, используется наиболее полно. Поэтому в процессе дыхания перерабатывается гораздо меньше субстрата для получения определенного количества энергии, чем, например, при брожениях. Процесс дыхания заключается в том, что углеводы (или белки, жиры и другие запасные вещества клетки) разлагаются, окисляясь кислородом воздуха, до углекислого газа и воды. Выделяющаяся при этом энергия расходуется на поддержание жизнедеятельности организмов, рост и размножение. Бактерии вследствие ничтожно малых размеров своего тела не могут накапливать значительного количества запасных веществ. Поэтому они используют в основном питательные соединения среды.

     Кроме упомянутой цепи переносчиков электронов и водорода, известны и другие. Процесс этот гораздо более сложен, чем изложенная схема.

     Биологический смысл этих превращений заключается в окислении веществ и образовании энергии. В результате окисления молекулы сахара (глюкозы) в АТФ запасается 12,6×105Дж энергии, в самой молекуле сахара содержится 28,6×10дж, следовательно, полезно используется 44% энергии. Это очень высокий коэффициент полезного действия, если сравнить его с к. п. д. современных машин.

     В процессе дыхания образуется огромное количество энергии. Если вся она  выделилась бы сразу, то клетка перестала бы существовать. Но этого не происходит, потому что энергия выделяется не вся сразу, а ступенчато, небольшими порциями. Выделение энергии небольшими дозами обусловлено тем, что дыхание представляет собой многоступенчатый процесс, на отдельных этапах которого образуются различные промежуточные продукты (с разной длиной углеродной цепочки) и выделяется энергия. Выделяющаяся энергия не расходуется в виде тепла, а запасается в универсальном макроэргическом соединении — АТФ. При расщеплении АТФ энергия может использоваться в любых процессах, необходимых для поддержания жизнедеятельности организма: на синтез различных органических веществ, механическую работу, поддержание осмотического давления протоплазмы и т. д.

     Дыхание является процессом, дающим энергию, однако его биологическое значение этим не ограничивается. В результате химических реакций, сопровождающих дыхание, образуется большое количество промежуточных соединений. Из этих соединений, имеющих различное количество углеродных атомов, могут синтезироваться самые разнообразные вещества клетки: аминокислоты, жирные кислоты, жиры, белки, витамины.

     Поэтому обмен углеводов определяет остальные  обмены веществ (белков, жиров). В этом его огромное значение.

     С процессом дыхания, его химическими  реакциями связано одно из удивительных свойств микробов — способность испускать видимый свет — люминесцировать.

     Известно, что ряд живых организмов, в том числе бактерии, могут испускать видимый свет. Люминесценция, вызываемая микроорганизмами, известна уже в течение столетий. Скопление люминесцирующих бактерий, находящихся в симбиозе с мелкими морскими животными, иногда приводит к свечению моря; с люминесценцией встречались также при росте некоторых бактерий на мясе и т. д.

     К основным компонентам, взаимодействие между которыми приводит к испусканию света, относятся восстановленные формы ФМН или НАД, молекулярный кислород, фермент люцифераза и окисляемое соединение — люциферин. Предполагается, что восстановленные НАД или ФМН реагируют с люциферазой, кислородом и люциферином, в результате чего электроны в некоторых молекулах переходят в возбужденное состояние и возвращение этих электронов на основной уровень сопровождается испусканием света. Люминесценцию у микробов рассматривают как «расточительный процесс», так как при этом энергетическая эффективность дыхания снижается.

 

      Список используемой литературы:

  1. Общая микробиология,  Г.А.Куреллы,  1987
  1. Прозоркина H. В., Рубашкина П. А. - Основы микробиологии, вирусологии и иммунологии, Ростов нД: Феникс, 2002
  1. Общая микробиология,  Шлегель Г., М .: Мир,  1987
  1. М.В. Гусев, Л.А. Минеева - Микробиология, 4-е издание, М.: Академия, 2003
  1. Атлас по микробиологии под ред.Воробьева  А.А., Быкова А.С., М.: Медицинское Информационное агентство, 2003
  1. Медицинская и санитарная микробиология, Воробьев А.А. , Кривошеин Ю.С., Широкобоков В.П., М.: Академия, 2003
  1. Микробиология с основами вирусологии, Колешко О.И., Завезенова Т.В., М.:ИГУ, 1999
  1. Микробиология, Лысак, В.В., С-П: БГУ, 2007
  1. Микробиология, Нетрусов, И.Б. Котова, М.: Академия,  2006
  1. Микробиология, Мишустин Е. Н., Емцев В. Т., М.: Агропромиздат, 1987
  1. Медицинская микробиология, Поздеев О.К.: ГЭОТАР-МЕД, 2001
  1. Современная микробиология. Прокариоты под ред. Й. Ленгелера, Г. Древса, Г. Шлегеля : Мир, 2009
  2. Микробиологический справочник, Дж. Х. Йоргенсен, М. А. Пфаллер: Мир, 2006
  3. Материально-энергетический баланс и кинетика роста микроорганизмов, И. Г. Минкевич: Журнал, 2005
  4. Основы микробиологии, производственной санитарии и гигиены, С. С. Горохова, Н. В. Косолапова, Н. А. Прокопенко: Академия, 2008

Информация о работе Особенности процесса биологического окисления (дыхания) микроорганизмов