Лекция №10 Метаболизм микроорганизмов План лекции: 1. Окисление неорганических соединений 2. Особенности бактериального фотосинтеза Окисление неорганических соединений Некоторые микроорганизмы, используют в качестве источника энергии окисление неорганических веществ (этот процесс называется хемосинтезом или аноргоксидацией). Микроорганизмы окисляют водород, аммиак, нитраты, соединения серы, сурьмы, возможно окисление ими железа и марганца. Это хемолитотрофы. Пример1: железобактерия Thiobacillus ferrooxidans получает энергию за счет окисления ионов Fe2+: 4 Fe2++4Н+ +О2 →4 Fe3++2Н2О Эти бактерии обитают в кислых рудничных водах, содержащих сульфиды различных металлов, в том числе пирит (FeS2). Способность таких бактерий окислять железо и серу с превращением серы и сульфидов в водорастворимые сульфаты тяжелых металлов используют для выщелачивания бедных руд с целью получения меди, цинка, никеля, молибдена, урана. Пример 2. Окисление водорода: Молекулярный водород образуется в процессе аэробного распада органических веществ в осадках водоемов и в анаэробных участках почвы. Микроорганизмы, синтезирующие АТФ путем окислительного фосфорилирования в анаэробных условиях, используют молекулярный водород в качестве доноров электронов. (См. схему в лекции «анаэробное окисление».) В процессе окисления происходит превращение, приблизительно соответствующее уравнению: 6Н2 +2О2 +СО2 → <СН2О> +5 Н2О Особенности бактериального фотосинтеза Самым распространенным процессом такого производства является фотосинтез: используя энергию света, растения и бактерии получают из углекислого газа и воды органические вещества. Некоторые микроорганизмы, живущие в областях, куда солнечный свет не проникает (под землей, в океане на большой глубине), используют вместо солнечного света другой источник энергии - окисление неорганических веществ (этот процесс называется хемосинтезом). Если какие-то молекулы окисляются (отдают электроны), то какие-то должны восстанавливаться (забирать электроны). Обычно для окисления органики живые существа используют вдыхаемый кислород (углерод окисляется, кислород восстанавливается). Однако в областях, бедных кислородом, встречаются анаэробные бактерии, обходящиеся без кислорода и пользующиеся каким-нибудь другим окислителем. Обнаруженная бактерия умудряется не пользоваться ни светом, ни кислородом. Она получает энергию, окисляя компоненты природного газа (пропан и бутан). Углерод из этих углеводородов окисляется до углекислого газа, который затем перерабатывается в органические вещества. Вместо кислорода бактерия восстанавливает серу из сульфатов (солей серной кислоты) до сульфидов (солей сероводородной кислоты). По сравнению авторов исследования, бактерии используют серу вместо кислорода (дыхание), а природный газ вместо углекислого газа (пища). Такие организмы ранее никогда не встречались. Бактерии, вырабатавающие органику без участия солнечного света, были открыты еще в девятнадцатом веке, анаэробные бактерии тоже найдены давно, о существовании сульфат-редуцирующих (восстанавливающих серу) бактерий хорошо известно, есть некоторые виды бактерий, способные усваивать пропан и другие углеводороды, однако организм, сочетающий все эти особенности, обнаружен впервые. Самым похожим открытием, вероятно, является обнаружение в 2006 году анаэробных бактерий, также питающихся компонентами природного газа (метаном), но восстанавливающих не серу, а азот из нитратов и нитритов.