Презентация на тему: Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот

Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Метаболизм – это совокупность биохимических процессов, протекающих в клетке и обеспечивающих ее жизнедеятельность.
Совокупность последовательных ферментативных реакций метаболизма можно разделить на 3 этапа:
Процессы метаболизма отличаются удивительным многообразием так как:
Ферменты
Питание – включение в метаболические реакции любого характера тех или иных соединений среды.
Макроэлементы (10) : C,O,H,N,S,P,K,Ca, Mg, Fe
Факторы роста – соединения (аминок-ты, витамины, азотистые соединения), без присутствия к-ых в питательной среде микроорганизмы расти не могут
Классификация типов питания:
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
По отношению к молекулярному кислороду:
Образование молекул АТФ из АДФ может происходить двумя путями:
Генерация АТФ (хемотрофы)
Все о.в.р. энергетического метаболизма можно разделить на три типа:
Аэробное дыхание
Анаэробное дыхание
Брожение
У бактерий возможны три пути катаболизма глюкозы:
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
C уммарное уравнение гликолиза:
Пентозофосфатный путь
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Схема процесса гликолиза и спиртового брожения
Схема спиртового брожения
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Схема гомоферментативного молочнокислого брожения
Процесс гомоферментного молочнокислого брожения
Гетероферметативное молочнокислое брожение
Для произ-ва молочных продуктов
Схема масляннокислого брожения ( облигатно-анаэробных бактерий рода С lostridium )
По типу использования углеродсодержащих в-в
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Дыхание —
Цикл Кребса
Суммарно цикл Кребса можно выразить следующим уравнением:
ЦТК —
Схема аэробного дыхания
ЭТЦ аэробная
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Энергетический выход при окислении 1 молекулы глюкозы при аэробной дыхании дрожжей
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
При аэробном дыхании у бактерий Е.со li (по гликолитическому пути)
Анаэробное дыхание
Анаэробное дыхание
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Процесс денитрификации:
Схема нитратного дыхания
Сульфатное дыхание
Сульфатредукция
Карбонатное дыхание (метаногенез) – конечный акцептор СО 2 !
Клеточные стенки метаногенных бактерий
Фумаратное дыхание
Фотосинтез у растений: 4 h υ СО 2 + Н 2 О → (СН 2 О) + О 2 ↑
Хлорофиллы
Спектры поглощения хлорофиллов
Миграция энергии света у зеленой бактерии Cloroflexus aurantiacus
Реакционные центры эубактерии
Согласно определителя Берги (1974) фотосинтезирующие бактерии представлены тремя семействами:
Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот
Общая схема путей биосинтеза клеточного материала из глюкозы
1/65
Средняя оценка: 4.8/5 (всего оценок: 11)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (9030 Кб)
1

Первый слайд презентации: Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот

Цель: изучить способы получения энергии прокариотами. Вопросы для рассмотрения: Процессы катаболизма и анаболизма. Типы питания прокариот. Типы брожения прокариот. Аэробное и анаэробное дыхание прокариот. Бактериальный фотосинтез и его отличие от фотосинтеза растений. Биосинтезы органических соединений.

Изображение слайда
2

Слайд 2: Метаболизм – это совокупность биохимических процессов, протекающих в клетке и обеспечивающих ее жизнедеятельность

энергетического метаболизма (катаболизма) это совокупность реакций окисления различных органических и неорганических веществ, сопровождающихся выделением энергии, аккумулируемой клеткой в форме фосфатных связей конструктивного метаболизма (анаболизма) совокупность реакций биосинтеза, в результате которых, за счет веществ, поступающих извне, и промежуточных продуктов, образующихся при катаболизме (амфиболитов) синтезируется вещество клеток. Связан с потреблением энергии.

Изображение слайда
3

Слайд 3: Совокупность последовательных ферментативных реакций метаболизма можно разделить на 3 этапа:

Изображение слайда
4

Слайд 4: Процессы метаболизма отличаются удивительным многообразием так как:

Способны использовать в качестве источников энергии и исходных веществ биосинтеза практически безграничный набор органических и неорганических соединений; наличие в их клетке разнообразных ферментов, утилизирующих любой исходный субстрат: экзоферментов (периферических) – ферменты класса гидролаз и эндоферменты (промежуточные) – относятся ко всем известным классам – оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, лигазы, изомеразы; Набор ферментов в клетке может изменяться в зависимости от условий ( конститутивные и индуцибельные ).

Изображение слайда
5

Слайд 5: Ферменты

Конститутивные синтезируются в клетке постоянно, независимо от веществ субстрата (ДНК-полимераза) Индуцибельные синтезируются в ответ на появление в среде субстрата-индуктора. К индуцибельным ферментам относятся большинство гидролаз. Обуславливает быструю приспособляемость бактерий к различным условиям.

Изображение слайда
6

Слайд 6: Питание – включение в метаболические реакции любого характера тех или иных соединений среды

Питательным веществом следует считать любое химическое вещество, которое призвано удовлетворять энергетические потребности, либо анаболические функции, либо тем и другим.

Изображение слайда
7

Слайд 7: Макроэлементы (10) : C,O,H,N,S,P,K,Ca, Mg, Fe

Микроэлементы: Mn, Mo, Zn, Cu, Co, Ni, Ba, B, Cr,Na, Se, Si, W и др.

Изображение слайда
8

Слайд 8: Факторы роста – соединения (аминок-ты, витамины, азотистые соединения), без присутствия к-ых в питательной среде микроорганизмы расти не могут

ауксотрофные Микроорганизмы, нуждающиеся в таких факторах роста (молочнокислые бактерии, зависимые почти по всем аминокислотам и витаминам) прототрофные синтезируют все необходимые для них соединения

Изображение слайда
9

Слайд 9: Классификация типов питания:

По способу поступления питательных веществ в клетку: осмотрофы и фаготрофы. По источникам углерода все микроорганизмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. По источнику энергии прокариоты, использующие свет, называются фототрофами, а получающие энергию за счет о.в.р.– хемотрофами. По донору электронов подразделяются на литотрофы, обладающие способностью использовать неорг. доноры электронов (Н 2, NH 3, H 2 S, Fe 2+, CO и т.д.) и органотрофы – использующие в качестве доноров электронов орг. соединения

Изображение слайда
10

Слайд 10

Изображение слайда
11

Слайд 11: По отношению к молекулярному кислороду:

1) облигатные аэробы – бактерии, способные получать энергию только в ходе дыхания и поэтому нуждающиеся в постоянном притоке О 2. Здесь можно выделить микроаэрофилы – бактерии, которые нуждаются О 2 в для получения энергии, но растут только при низком его содержании в среде (2-5 %, в атмосфере – 21%). 2) факультативные анаэробы – бактерии, способные расти как в присутствии так и в отсутствии О 2. Они могут переключать свой энергетический метаболизм с аэробного на брожение и анаэробное дыхание. 3) облигатные анаэробы – могут расти только в бескислородной среде, так О 2 для них токсичен.

Изображение слайда
12

Слайд 12: Образование молекул АТФ из АДФ может происходить двумя путями:

фосфорилирование в дыхательной или фотосинтетической ЭТЦ. Этот процесс связан с мембранами и их производными и его называют мембранное фосфорилирование. Синтез АТФ в данном случае происходит с помощью фермента АТФ-синтазы. - фосфорилирование на уровне субстрата ( субстратное фосфорилирование ). При этом фосфатная группа переносится от вещества (субстрата), более богатого энергией, чем АТФ. R ~ Ф + АДФ →АТФ+ R. Ферменты субстратного фосфорилирования (промежуточного метаболизма) не связаны с мембранами.

Изображение слайда
13

Слайд 13: Генерация АТФ (хемотрофы)

Донорами электронов могут быть органические и неорганические вещества. Акцепторами называются молекулы, способные воспринимать электроны и при этом восстанавливаться. Донором электронов не может быть предельно окисленное вещество, а акцептором – восстановленное. При биологическом окислении чаще всего происходит одновременный перенос двух электронов и двух протонов. Такое окисление субстрата называется дегидрированием. !!!!Поэтому термины донор электрона и донор протона употребляются как синонимы.

Изображение слайда
14

Слайд 14: Все о.в.р. энергетического метаболизма можно разделить на три типа:

аэробное дыхание, анаэробное дыхание; брожение.

Изображение слайда
15

Слайд 15: Аэробное дыхание

основной процесс энергетического метаболизма многих прокариот, при котором донором Н+ и ē могут служить органические (реже неорганические) вещества, а конечным акцептором является молекулярный кислород. Основное количество энергии образуется при мембранном фосфорилировании в ЭТЦ !!!!

Изображение слайда
16

Слайд 16: Анаэробное дыхание

цепь о.в. реакций, которые сводятся к окислению орг. или неорг. субстрата с использованием конечного акцептора электронов не молекулярного О 2, а других неорг. веществ (нитрата, нитрита, сульфата, сульфита, СО 2 и др.), а также орг. веществ (фумарата и др.). АТФ образуется также в ЭТЦ при мембранном фосфорилировании, но в количестве меньшем, чем при аэробном дыхании.

Изображение слайда
17

Слайд 17: Брожение

совокупность анаэробных о.в. реакций, при которых орг. соединения служат как донорами так и акцепторами электронов, образующиеся из одного и того же субстрата при брожении (главным образом углеводы, но могут быть различные субстраты). АТФ синтезируется в результате субстратного фосфорилирования.

Изображение слайда
18

Слайд 18: У бактерий возможны три пути катаболизма глюкозы:

гликолиз или фруктозодифосфатный путь или Эмбдена-Мейергофа-Парнаса; окислительный пентозофосфатный путь или гексозомонофосфатный путь или путь Варбурга-Диккенса-Хореккера; 2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный путь (КДФГ-путь) или путь Энтнера-Дудорова. Все виды катаболизма глюкозы могут протекать при разных типах энергетического метаболизма!!!!!

Изображение слайда
19

Слайд 19

Субстратное фосфорилирование

Изображение слайда
20

Слайд 20: C уммарное уравнение гликолиза:

С 6 Н 12 О 6 + 2АДФ+ 2 Фн+ 2НАД → 2 С 3 Н 4 О 3 + 2АТФ + 2 НАДН

Изображение слайда
21

Слайд 21: Пентозофосфатный путь

Enterobacteriacea, гетероферментативных молочнокислых бактерий и некоторых маслянокислых.

Изображение слайда
22

Слайд 22

фосфогексокиназа Для псевдомонад и уксуснокислых бактерий

Изображение слайда
23

Слайд 23

Аэробное дыхание Анаэробное дыхание

Изображение слайда
24

Слайд 24

Брожение — это жизнь без кислорода! В более узком смысле брожение может быть определено как бескислородные превращения ПВК, полученного в реакциях одного из путей преобразования сахаров (гликолиза, ПФП или КДФГ-пути) По определению Л. Пастера

Изображение слайда
25

Слайд 25

Изображение слайда
26

Слайд 26: Схема процесса гликолиза и спиртового брожения

Изображение слайда
27

Слайд 27: Схема спиртового брожения

Изображение слайда
28

Слайд 28

Лежит в основе виноделия, получения спирта, пивоварения и хлебопечения

Изображение слайда
29

Слайд 29: Схема гомоферментативного молочнокислого брожения

Изображение слайда
30

Слайд 30: Процесс гомоферментного молочнокислого брожения

С 6 Н 12 О 6 → 2 СН 3 СНОНСООН +196,65 кДж/моль Энергетический выход — 2 АТФ на 1 молекулу сброженной глюкозы Представители родов Streptococcus, Pediococcus и Lactobacillus Эффективность запасания энергии в АТФ — 40 %. Сбраживают до 85-95% сахара По Гр (+), спор не образуют, неподвижны

Изображение слайда
31

Слайд 31: Гетероферметативное молочнокислое брожение

С 6 Н 12 О 6 → СН 3 СНОНСООН + СН 3 СООН + СН 3 СН 2 ОН + СН 2 ОНСНОНСН 2 ОН + СО 2 ↑ К этой группе относят бактерии родов Lactobacillus, Leuconostoc и Bifidobacterium Зн. для изготовления кисломолочных продуктов, сырокопченых колбас, квашения овощей, фруктов, хлебопечении, для силосования кормов, биологической выделки кожи.

Изображение слайда
32

Слайд 32: Для произ-ва молочных продуктов

На севере (для простокваши) Streptococcus lactis, S. cremoris Пр-во ацидофилина – Заквашивание чист. культурой Lactobacillus acidophilus На юге (для простокваши) Lactobacillus bulgaricus Для закваски кефира, кумыса, йогурта — кефирные зерна, содержащие Streptococcus lactis, Lactobacillus caucasicus, а также дрожжи Saccharomycetes kefiri.

Изображение слайда
33

Слайд 33: Схема масляннокислого брожения ( облигатно-анаэробных бактерий рода С lostridium )

Энергетический выход - 3,3 АТФ!!!! 2 окислительного восстановительного Состав среды, стадия развития Р- ция конденсации

Изображение слайда
34

Слайд 34: По типу использования углеродсодержащих в-в

Сахаролитические виды Cl. butyricum, Cl. р asterianum Сбраживают пектин, целлюлозу, крахмал, хитин и др. Протеолитические виды Cl. putrificum, Cl. sporogenes Сбраживают белки, аминок-ты, пурины, пиримидины.

Изображение слайда
35

Слайд 35

Масляннокислые бактерии Вызывают порчу продуктов Для производства масляной кислоты для парфюмерии Анаэробная аммонификация орг. азотсодержащих соединений Анаэробное разложение растительных остатков

Изображение слайда
36

Слайд 36

Изображение слайда
37

Слайд 37: Дыхание —

Это сопровождающийся выделением энергии процесс, в котором донором восстановительных эквивалентов являются органические и восстановленные неорганические соединения, а акцепторами — неорганические вещества. С 6 Н 12 О 6 +6О 2 → 6О 2 +6Н 2 О

Изображение слайда
38

Слайд 38: Цикл Кребса

- СО 2 ЦТК – может быть «разорван» -- основная функция биосинтетическая

Изображение слайда
39

Слайд 39: Суммарно цикл Кребса можно выразить следующим уравнением:

СН 3 СОСООН +2Н 2 О → 3СО 2 +8Н+ АТФ 3НАДН ФАДН 2

Изображение слайда
40

Слайд 40: ЦТК —

Замкнутая система реакций, в которой происходит окончательное окисление (до СО 2 и Н 2 О) углерода органических молекул. Выделяется небольшое количество энергии(АТФ) и формируются промежуточные соединения (клетка их может использовать в качестве субстратов для биосинтеза).

Изображение слайда
41

Слайд 41: Схема аэробного дыхания

Изображение слайда
42

Слайд 42: ЭТЦ аэробная

Ассиметричное расположение переносчиков от более «-» к более → «+» о.в. потенциалу. Ферменты ЭТЦ Коферменты (передают от одного субстрата др..) отделяясь от белковой части Простетические группы НАД+→ флавины → хиноны → цит. b → цит с→ цит а(о) → О 2

Изображение слайда
43

Слайд 43

Разветвленная ЭТЦ у E.coli

Изображение слайда
44

Слайд 44

Изображение слайда
45

Слайд 45: Энергетический выход при окислении 1 молекулы глюкозы при аэробной дыхании дрожжей

2 АТФ+ 2НАДН+2ПВК (гликолиз) 2НАДН (окислительное декарбоксилирование перед ЦТК) 2АТФ +6НАДН + 2ФАДН 2 (ЦТК) Итого: 4АТФ+ 10НАДН+2ФАДН 2 → 38 АТФ

Изображение слайда
46

Слайд 46

Изображение слайда
47

Слайд 47: При аэробном дыхании у бактерий Е.со li (по гликолитическому пути)

2 АТФ (гликолиз); 2 АТФ (ЦТК) 10 НАДН → 20 АТФ 2 ФАДН 2 → 2 АТФ Итого: 26 АТФ

Изображение слайда
48

Слайд 48: Анаэробное дыхание

Роль конечного акцептора электронов может играть одно из окисленных неорганических соединений: нитрат, нитрит, сульфат, карбонат, фумарат (единственный случай — орг. в-во) и др., но не О 2.

Изображение слайда
49

Слайд 49: Анаэробное дыхание

Сульфатное дыхание ( SO 4 2- ) Бактерии: Сульфатвос-станавливающие или редуцирующие Нитратное дыхание или денитрификация (NO 3 -, NO 2 - ) Бактерии: Денитрифи-цирующие Карбонатное дыхание (СО 2 ) Бактерии: Метаноген-ные ( метанообразующие ) Фумаратное дыхание Укороченная ЭТЦ!!! Не функционирует ЦТК или разорван. Это факультативные или облигатные анаэробы!!!!

Изображение слайда
50

Слайд 50

Изображение слайда
51

Слайд 51: Процесс денитрификации:

NO 3 - + 2ē + 2H+ → NO 2 - + H 2 O 2. NO 2 - + 2 ē + 2 H+ → NO + H 2 O 3. 2NO + 2ē + 2H+ → N 2 O +H 2 O 4. N 2 O + 2ē + 2H+ → N 2 +H 2 O нитратредуктаза нитритредуктаза Редуктаза NO Редуктаза N 2 O

Изображение слайда
52

Слайд 52: Схема нитратного дыхания

Bacillus и Pseudomonas – в большей степени характерно

Изображение слайда
53

Слайд 53: Сульфатное дыхание

Акцептор электронов Строгие анаэробы! За исключением 2-х родов граммотрицательные ! Основной источник энергии и углерода орг. кислоты: ПВК, лактат, сукцинат, фумарат, малат Desulfotomaculum, Desulfonema, Desulfovibrio, Desulfomonas и др Отличие ЭТЦ: Хиноны ( менахиноны ); Высокое содержание цит. С 3 Окисление Н 2 – на наружной стороне мембраны. А восстановление SO 4 2- - на внутренней Важное звено круговорота S, основной источник H 2 S → замор рыбы, коррозия металлов

Изображение слайда
54

Слайд 54: Сульфатредукция

SO 4 2- + АТФ+ 2Н + → АФС + ПВК АТФ-сульфорилаза Ассимиляционная сульфид→ цистеин, цистин, метионин Диссимиляционная

Изображение слайда
55

Слайд 55: Карбонатное дыхание (метаногенез) – конечный акцептор СО 2 !

Метаногенные бактерии (13 родов) Строгий анаэробиоз Способность образовывать метан

Изображение слайда
56

Слайд 56: Клеточные стенки метаногенных бактерий

Не содержат: ацетилмурамовой кислоты; D -аминок-т. Кл. стенки трех типов: Состоят из пептидогликана особого строения – псевдомуреина; построенные из белковых глобул; кл. стенки гетерополисахаридной природы. Кл. архебактерий !!! Процесс трансляции не чувствителен к антибиотикам!!!!

Изображение слайда
57

Слайд 57: Фумаратное дыхание

Восстановление фумарата в ЭТЦ, что сопряжено запасанием энергии в ходе окислительного фосфорилирования с образованием продукта восстановления - сукцината 1. роль конечного акцептора выполняет орг. в-во; 2. этот способ запасания энергии не является самостоятельным. Хемоорганотрофы ! Микроаэрофилы Bacteroides, Fibrobacter, Wolinella

Изображение слайда
58

Слайд 58: Фотосинтез у растений: 4 h υ СО 2 + Н 2 О → (СН 2 О) + О 2 ↑

Фотосинтез зеленых и пурпурных бактерий: 1 h υ СО 2 + 2Н 2 А → (СН 2 О) + 2А + Н 2 О Донор водорода Аноксигенный ф-з

Изображение слайда
59

Слайд 59: Хлорофиллы

тетрапирролы, образующие циклическую структуру хлорофилла (магний-порфирины )

Изображение слайда
60

Слайд 60: Спектры поглощения хлорофиллов

1100 нм Бактериохлоро - филы a,b,c,d,e,g и каротиноиды (+20) Расширение экологических ниш

Изображение слайда
61

Слайд 61: Миграция энергии света у зеленой бактерии Cloroflexus aurantiacus

бхл с → бхла → бхла → бхла → бхла РЦ (742 нм) (792 нм) (805 нм) (865 нм) (865 нм) До 2000 ССК на РЦ

Изображение слайда
62

Слайд 62: Реакционные центры эубактерии

Изображение слайда
63

Слайд 63: Согласно определителя Берги (1974) фотосинтезирующие бактерии представлены тремя семействами:

зеленые бактерии ( Clorobacteriaceae ), серные пурпурные бактерии ( Chromatiacea ); несерные пурпурные бактерии ( Rhodospirillaceae ) Анокси-генный Ф-з

Изображение слайда
64

Слайд 64

Изображение слайда
65

Последний слайд презентации: Тема. Процессы жизнедеятельности прокариот: Общая схема путей биосинтеза клеточного материала из глюкозы

Изображение слайда