Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Гусев М.В. -> "Микробиология" -> 46

Микробиология - Гусев М.В.

Гусев М.В., Минеева Л.А. Микробиология: Учебник — M.: Изд-во Моск ун-та, 1985. — 376 c.
Скачать (прямая ссылка): mikrobiologiya.pdf
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 192 >> Следующая

Таким образом, хотя каждая из форм клеточной энергии может быть использована для осуществления химической, механической и осмотической работы, между ними существует определенное «разделение труда», например, большинство биосинтезов обеспечивается энергией АТФ, активный транспорт — энергией А^н+. Из этого следует, что клетке необходимо всегда иметь определенное количество энергии в той и другой легко мобилизуемой форме. Это может быть одной из причин существования в клетке двух взаимосвязанных энергетических пулов (резервуаров), между которыми при необходимости легко может осуществляться перекачка энергии (рис. 27). Емкость обоих энергетических пулов невелика. Например, величина Au.H+ поддерживается на уровне 200—250 мВ. Внутриклеточная концентрация АТФ составляет около 2 мМ. Это также указывает на каталитическую роль АТФ в клетке. Подсчитано, что для удвоения клеточной массы каждая молекула АТФ должна около 10 000 раз участвовать в реакциях гидролиза и синтеза.
Энергетические затраты клетки
Вырабатываемая прокариотами энергия расходуется по многим каналам (рис. 27). В растущей бактериальной культуре потребление энергии в первую очередь связано с процессами биосинтеза веществ, из которых состоит клетка. Количество энергии, необходимое для биосинтетических целей, в большой степени зависит от состава среды культивирования. Теоретически рассчитано, что при выращивании
91

культуры бактерий в минеральной среде с глюкозой в качестве единственного источника углерода 1 моль АТФ затрачивается для синтеза 27 г вещества клеток. Если же единственным источником углерода служит CO2, тогда использование того же количества АТФ приведет к синтезу только 5 г вещества клеток.
Для Е. coli большая часть биосинтетических реакций в настоящее время известна. Это позволило определить количество АТФ, используемого для образования основных клеточных макромолекул. Было подсчитано, что в культуре Е. coli, растущей в минеральной среде с глюкозой в качестве единственного источника углерода, для синтеза 1 г клеточного материала расходуется около 35 ммоль АТФ. Больше половины этого количества (около 20 ммоль) используется в реакциях полимеризации аминокислот, ведущих к синтезу белковых молекул. Сле-дущими по энергетическим затратам биосинтетическими процессами являются ферментативные этапы включения сахара в соответствующие нуклеотиды на пути синтеза РНК и ДНК (около 3,5 ммоль АТФ), а также реакции полимеризации моносахаров (около 2 ммоль АТФ).
Помимо энергетических затрат на биосинтетические процессы, связанные с ростом, определенная часть клеточной энергии всегда тратится на процессы, не связанные непосредственно с ростом. Последние получили название процессов поддержания жизнедеятельности. К специфическим функциям поддержания жизнедеятельности относятся: обновление клеточного материала, осмотическая работа, обеспечивающая поддержание концентрационных градиентов между клеткой и внешней средой, подвижность клетки и др. Энергию, расходующуюся на осуществление перечисленных выше функций, обозначают как энергию поддержания жизнедеятельности.
Когда бактерии находятся в условиях, в которых у них по каким-либо причинам отсутствует рост и, следовательно, нет надобности в-энергии для биосинтезов, у них и в этом случае не прекращаются, определенные метаболические процессы. Примером крайнего проявления состояния покоя служат бактериальные эндоспоры, метаболическая активность которых находится на уровне, не всегда регистрируемом современными приборами. Однако и в этом случае она не равна нулю. Метаболизм бактерий в состоянии покоя иногда называют основным обменом. Энергия, необходимая для осуществления основного обмена, и есть энергия поддержания жизнедеятельности.
Здесь необходимо остановиться на одном принципиально важном моменте. Состояние покоя живых организмов — всегда динамическое, в отличие от статического состояния неживых систем. Это означает, что в покоящихся организмах концентрации большинства молекул поддерживаются не статически, а динамически, т. е. процессы распада органических соединений и компенсирующие их биосинтетические процессы продолжаются и в состоянии кажущегося покоя.
Активно обновляющимися клеточными веществами являются молекулы ферментных белков, информационной РНК, материал клеточных стенок и мембран. Динамическое состояние свойственно почти всем метаболитам и структурам клетки, различие наблюдается только в отношении скоростей процессов обновления различных клеточных компонентов. Исключение составляют молекулы ДНК и некоторых из бактериальных белков. В отношении ДНК понятно, что динамическое состояние генетического материала повышает опасность возникновения ошибок при его обновлении и связанные с этим летальные последствия для организма.
92

В условиях активного роста энергия, используемая в процессах обновления, составляет лишь небольшую часть общих энергетических расходов клетки. В состоянии покоя общие энергетические затраты клетки значительно понижаются и на этом фоне удельный вес расходуемой на обновление клеточных веществ энергии заметно возрастает.
Предыдущая << 1 .. 40 41 42 43 44 45 < 46 > 47 48 49 50 51 52 .. 192 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed