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% 50 N 2-15% 8 96 % H 7-8% 8 O 20-44% 30 99,5 P 3-5% 3 3,5% S 1 99,9% K,Mg,Ca,Na… 0,4% Fe,Cu,Mn, Co, F, J.. 0,1 Kaprálek:

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%

  Sušina10 – 27 %

Dusíkaté látkyVelmi variabilní – s jednoduchostí stavby zastoupení roste obsah v sušině:Viry 81 – 100%Bakterie 50 – 94%Kvasinky 31 – 63%Plísně 14 – 44%

N- látky významná složka:Bílkoviny (aminokyseliny) – stavební a metabolická funkceDNA – genetický kódRNA – syntesa bílkovin

Escherichia coliBílkoviny 60%DNA 3%RNA 16%Polysacharidy 3%Lipidy 15%

Celkem 97%

Ostatní 3%

Celkem 100%

ENZYMY= biokatalysátory

Snižují aktivační energiiPracují za normálního tlakuV reakci se nespotřebovávají

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

Velmi účinné (1 molekula E za 1sec. až 50000 molekul substrátu)SpecifickéBílkovina jednoduchá

složitá (bílk. + nebílk. část = kofaktor)

Holoenzym = koenzym + apoenzymkoenzym = snadno oddělitelný kofaktor

Mikroorganismy (bakterie, houby) = hlavní zdroj průmyslových enzymů

Rozdělení enzymů Podle místa působení Exoenzymy – vylučovány vně buňky

Endoenzymy – působí uvnitř buňky Podle přítomnosti v buňce Konstitutivní – přítomny trvale

Adaptivní – indukovány substrátem Třídy enzymů (6) - podle typu reakce

Oxidoreduktasy – oxidačně redukční reakceA-H + B A + B-H (+E)Etanol + NAD Acetaldehyd + NADH

Př.: dehydrogenasy, oxygenasy, katalasaTransferasy – přenos skupin -NH2, -CH3…

A-NH2 + B A + B-NH2

Př.: aminotransferasy (transaminasy), hexosokinasyHydrolasy – hydrolytické štěpení molekul (zvláště glykosidická v., peptidická

v.,…)X-Y + H2O X-H + Y-OHGlukosa 6-P + H2O Glukosa + MAP

Př.: proteasy, glykosidasy, lipázyLyasy – nehydrolytické štěpení vazeb (C-C, C-O, C-N…)

Často odštěpují (vnášejí) malé molekuly: H2O, CO2, NH3…Př.: dekarboxylasy, deaminasy…

Isomerasy – vnitromolekulové přesuny = přeměny isomerůPřeměna 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

ŽivinyFunkce živin:

zdroj stavebních látekzdroj energie (chemotrofové)

(živiny musí vstoupit do buňky)

Vyhraněné požadavky C – N – P – S – O – H obvykle součást sloučeninostatní převážně jako ionty

makromolekuly tráveny vně buňky

UHLÍK Základ všech organických sloučeninCca 50% ze sušiny buňky

OrganickýLépe využívány: -CH2OH, =CHOH, =COH (sacharidy, alkoholy…),

zvláště mono- a disacharidy, poly- jen některé mikroorganismyHůře využit redukovaný: -CH3, =CH2

Vůbec ne –COOHZnačná variabilita – významné v identifikaci bakterií

Anorganický – CO2, = autotrofní

Pro asimilaci nutné značné množství energie

FOSFORNezbytný pro výstavbu sloučenin (nukleotidy, fosfolipidy, DNA, RNA),

energetiku (ATP)… minerální tyto formy preferovány

H2PO4- > HPO4

2- > PO43-

organický před využitím obvykle mineralizace (fosfatasy)

SÍRANezbytná součást některých aminokyselin (cystin, cystein, metionin),

vitaminů, hormonů

minerální často preferovaná forma SO42-

organická forma (obvykle -S-S-, -SH) aminokyseliny (cystin, cystein,

metionin)

OSTATNÍ BIOGENNÍ PRVKYPřevážně jako ionty

K+, Na+, Ca2+, Cl-, I-……

Transport živinPrůchod buněčnou stěnou a cytoplasmovou membránou

Pasivní transport (difuse)Pohyb ve směru koncentračního spáduRychlost = koncentrační gradient + permeabilita membrányEnergeticky nenáročnýMalé molekuly voda, některé ionty

Zprostředkovaná difusePohyb ve směru koncentračního spáduPodstatně rychlejšíZabezpečena specifickými proteiny (permeasy):uchycení – přenos - uvolnění Energeticky nenáročnáSilně rozvinuta u eukaryotůProkaryota – glycerol

Aktivní transportPohyb proti koncentračnímu spáduNutný přísun energie (ATP, gradient iontů)Zabezpečen specifickými proteiny (permeasami): uchycení – přenos – uvolněníNapř.: sacharidy, aminokyseliny…

Translokace skupinFosfoenolpyruvát/fosfotransferásový systém (PEP/PTS systém)Typický pro eukaryotaSpojen s přeměnou přenášeného substrátuPř.: přenos glycidů glukosa (vně) glukosa-6P (uvnitř)

Způsoby výživy a zisku energie C AUTOTROFNÍ

Zdroj uhlíku = CO2

Nezávislé na organické hmotěKomplexní enzymový aparátVývojově starší

HETEROTROFNÍVyžadují organicky vázaný CVyžadují (často) růst. faktoryMezerovitý enzymový aparátSaprofyté – parazité – (symbiosa) – mutualismus

MIXOTROFNÍKombinované využití CO2 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 E – světlo Cyanobakterieautotrofové H+/e- - anorg Purpurové b.

C – CO2

  

Fotoorganotrofní E – světlo Purpurové nesirné b. heterotrofové H+/e- - org Zelené nesirné b.

C – org (CO2)  

Chemolitotrofní E – anorg Nitrifikačníautotrofové H+/e- - anorg S-oxidující

C – CO2 ŽelezitéVodíkové

  

Chemoorganotrofní E – org Houbyheterotrofové H+/e- - org Mléčné b.

C – org Amonifikační Celulolytickéaj.