PRVKOVÉ A LÁTKOVÉ SLOŽENÍ Prvkové složení Látkové složení



Voda

 

Sušina N látky

   

Polysacharidy Tuky Vitaminy Enzymy

Prvkové složení (v sušině)

V mikrobních buňkách obdobné prvky průměr C 40-63% N 2-15% H 7-8% O 20-44% 50 8 8 30 96 % P 3-5% 3 S 1 K,Mg,Ca,Na … Fe,Cu,Mn, Co, F, J .. Kaprálek: 3,5% 99,5 0,4% 0,1 99,9% C N H O P S 50 15 8 20 3 1 = 97%

Látkové složení

Voda – Sušina Voda

Obsah 73 – 90% Ø 80% Voda vázaná = důležitá součást struktury buňky, odebrání = poškození až zánik, cca 20% Voda volná = voda postradatelná, možno šetrně odstranit (lyofilizace), cca 60%

Sušina



10 – 27 %

Dusíkaté látky

Velmi variabilní – s jednoduchostí stavby zastoupení roste obsah v sušině: Viry Bakterie Kvasinky Plísně 81 – 100% 50 – 94% 31 – 63% 14 – 44% N látky významná složka: Bílkoviny (aminokyseliny) – stavební a metabolická funkce DNA – genetický kód RNA – syntesa bílkovin

Escherichia coli

Bílkoviny DNA RNA Polysacharidy Lipidy 60% 3% 16% 3% 15%

Celkem

Ostatní

Celkem 97%

3%

100%

ENZYMY

= biokatalysátory Snižují aktivační energii Pracují za normálního tlaku V reakci se nespotřebovávají

E + S E-S E-P E + P

Velmi účinné (1 molekula E za 1sec. až 50000 molekul substrátu) Specifické Bílkovina jednoduchá složitá (bílk. + nebílk. část = kofaktor) Holoenzym = koenzym + apoenzym koenzym = snadno oddělitelný kofaktor Mikroorganismy (bakterie, houby) = hlavní zdroj průmyslových enzymů

Rozdělení enzymů

  

Podle místa působení Exoenzymy – Endoenzymy vylučovány vně buňky – působí uvnitř buňky Podle přítomnosti v buňce Konstitutivní – přítomny trvale Adaptivní Třídy enzymů (6) - podle typu reakce



Oxidoreduktasy – – indukovány substrátem oxidačně redukční reakce

 

A-H + B A + B-H (+E) Etanol + NAD Acetaldehyd + NADH Př.: dehydrogenasy, oxygenasy, katalasa Transferasy – přenos skupin -NH 2 , -CH 3 … A-NH 2 + B A + B-NH 2 Př.: aminotransferasy (transaminasy), hexosokinasy Hydrolasy – hydrolytické štěpení molekul (zvláště glykosidická v., peptidická v.,…)

  

X-Y + H 2 O X-H + Y-OH Glukosa 6-P + H 2 O Glukosa + MAP Př.: proteasy, glykosidasy, lipázy Lyasy – nehydrolytické štěpení vazeb (C-C, C-O, C-N…) Isomerasy – Často odštěpují (vnášejí) malé molekuly: H 2 O, CO 2 , NH 3 … Př.: dekarboxylasy, deaminasy… vnitromolekulové přesuny = přeměny isomerů Přeměna L-forem na D-formy (i opačně) Ligasy – vznik energeticky náročných vazeb za současného rozkladu energeticky bohatých sloučenin (např. ATP) Př.: syntetasy, polynukleotidsyntetasa (= DNA ligasa)….

VÝŽIVA MIKROORGANISMŮ

  

Živiny Transport živin Způsoby výživy a zisku energie

Živiny

Funkce živin: zdroj stavebních látek zdroj energie (chemotrofové) (živiny musí vstoupit do buňky) Vyhraněné požadavky C – N – P – S – O – H obvykle součást sloučenin ostatní převážně jako ionty makromolekuly tráveny vně buňky

UHLÍK

Základ všech organických sloučenin Cca 50% ze sušiny buňky



Organický

Lépe využívány: -CH 2 OH, =CHOH, =COH (sacharidy, alkoholy…), zvláště mono- a disacharidy, poly- jen některé mikroorganismy Hůře využit redukovaný: -CH 3 , =CH 2 Vůbec ne –COOH Značná variabilita – významné v identifikaci bakterií



Anorganický

– CO 2 , = autotrofní Pro asimilaci nutné značné množství energie

DUSÍK

Nezbytný: aminokyseliny, bílkoviny, nukleové kyseliny…



Organický nejvhodnější aminokyseliny (bílkoviny po hydrolyse) – přímo pro syntesy či jako donor –NH 2 (močovina – urobakterie)



Anorganický NH 4 + často preferovaný iont snadný průnik do buňky syntesa aminokyselin NO 3 méně frekventovaný zdroj N (nutná redukce) v anaerobních podmínkách zdroj O N 2 omezeně využitelný zdroj N typické u diazotrofů nitrogenasa nutná redukce: H N 2 2 HN=NH N-NH 2 2 NH 3 2 NH 4 + následuje syntéza aminokyselin: (kys. glutamová či asparagová) značná spotřeba energie Rody: Clostridium, Azotobacter, Rhizobium

FOSFOR

Nezbytný pro výstavbu sloučenin (nukleotidy, fosfolipidy, DNA, RNA), energetiku (ATP)…



minerální tyto formy preferovány H 2 PO 4 > HPO 4 2 > PO 4 3 -



organický před využitím obvykle mineralizace (fosfatasy) SÍRA Nezbytná součást některých aminokyselin (cystin, cystein, metionin), vitaminů, hormonů



minerální



organická forma často preferovaná forma SO 4 2 (obvykle -S-S-, -SH) aminokyseliny (cystin, cystein, metionin) OSTATNÍ BIOGENNÍ PRVKY Převážně jako ionty K + , Na + , Ca 2+ , Cl , I ……

Transport živin

Průchod buněčnou stěnou a cytoplasmovou membránou

   

Pasivní transport (difuse) Pohyb ve směru koncentračního spádu Rychlost = koncentrační gradient + permeabilita membrány Energeticky nenáročný Malé molekuly voda, některé ionty Zprostředkovaná difuse Pohyb ve směru koncentračního spádu Podstatně rychlejší Zabezpečena specifickými proteiny (permeasy):uchycení – přenos - uvolnění Energeticky nenáročná Silně rozvinuta u eukaryotů Prokaryota – glycerol Aktivní transport Pohyb proti koncentračnímu spádu Nutný přísun energie (ATP, gradient iontů) Zabezpečen specifickými proteiny (permeasami): uchycení – přenos – uvolnění Např.: sacharidy, aminokyseliny… Translokace skupin Fosfoenolpyruvát/fosfotransferásový systém (PEP/PTS systém) Typický pro eukaryota Spojen s přeměnou přenášeného substrátu Př.: přenos glycidů glukosa (vně) glukosa-6P (uvnitř)

Způsoby výživy a zisku energie

C AUTOTROFNÍ Zdroj uhlíku = CO Vývojově starší 2 Nezávislé na organické hmotě Komplexní enzymový aparát HETEROTROFNÍ Vyžadují organicky vázaný C Vyžadují (často) růst. faktory Mezerovitý enzymový aparát Saprofyté – parazité – (symbiosa) – mutualismus MIXOTROFNÍ Kombinované využití CO 2 a organického uhlíku (Metabiosa, komensalismus)

Donor H

+

(e

-

)

LITOTROFNÍ – donor anorganická látka ORGANOTROFNÍ – donor organická látka ZDROJ ENERGIE FOTOTROFNÍ záření, slunce CHEMOTROFNÍ – energie chemických vazeb

Příklady

:

Fotolitotrofní autotrofové Fotoorganotrofní heterotrofové Chemolitotrofní autotrofové Chemoorganotrofní heterotrofové E – světlo H + /e - anorg C – CO 2 E – světlo H + /e - org C – org (CO 2 ) Cyanobakterie Purpurové b .

Purpurové nesirné b.

Zelené nesirné b.

E – anorg H + /e - anorg C – CO 2 Nitrifikační S oxidující Železité Vodíkové E – org H + /e - org C – org Houby Mléčné b .

Amonifikační Celulolytické aj.