4
Particularitip specifice metabolismului bacterian Sub raportul diilor metabolice centrale bacteriile folosesc mecanisme comune cu organismele superioare, constatare care a dus la stabilirea unitatii metabolice. Majoritatea cailor metabolice conoscute In Biochimie au fost descoperite initial la microorganisme ~i apoi extrapola~e la organismele superioare. Aceasta datorita avantajelor prezentate de bacterii:~ot fi studiate sub '-' forma de p.Qpulatiide celule individuale iden~~@ot fi obtinute in cantitati foarte mari~ot fi cultivate in medii sintetice ~{~bt fi urmarite modificarile pe care cre~terea celulelor bacteriene Ie determina in mediu. Spre deosebire de conceptia initiaUi a unui metabolism lirnitat, corespunzator structurii relativ simple a celulei bacteriene, in prezent se cunosc cai metabolice chiar mai complexe sau unice pentm bacterii, fata de organismele superioare. De exemplu: sinteza antibioticelor, fixarea azotului molecular atrnosferic, respiratia anaeroba, fotosinteza anoxigenica. In ansamblu, metabolismul bacterian se caracterizeaza prin urmatoarele particularit~ti: C!Llntensitatea exceptional de mare, comparativ cu aceea a activitatilor omologe ale organismelor superioare. Aceasta intensitate neobi~nuit de mare a metabolismului bacterian se manifesta atat in ce prive~te ca acitatea celulelor bacteriene de a d¥~_Qmj1\Hle u_usubs!!:at, cat ~i In ceea ce prive~te capacitatea de a~~tiz.a un_ comIlu§.,De exemplu: 19. celule bacteriene apartinand speciei Micrococcus ureae descompun 180-1.~00g.uree pe ora, iar 1g. de bacterii lactice hidrolizeaza cca. 178-14890 g. lactoza pe ora. Aceasta lnseamna ca celulele bacteriene pot metaboliza intr-o ora 0 cantitate de substanta ce depa~e~te de \,000-15 •. 000 de ori greutatea biomasei bacteriene. Exista ~i date, /GO - /: 00 I 717 j'_. / L... ¥ ...-:. 1)'Oi~

Particularitip specifice metabolismului bacterian

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Particularitip specifice metabolismului bacterian

Particularitip specifice metabolismului bacterian

Sub raportul diilor metabolice centrale bacteriile folosesc mecanismecomune cu organismele superioare, constatare care a dus la stabilirea unitatiimetabolice. Majoritatea cailor metabolice conoscute In Biochimie au fostdescoperite initial la microorganisme ~i apoi extrapola~e la organismelesuperioare. Aceasta datorita avantajelor prezentate de bacterii:~ot fi studiate sub '-'forma de p.Qpulatiide celule individuale iden~~@ot fi obtinute in cantitatifoarte mari~ot fi cultivate in medii sintetice ~{~bt fi urmarite modificarile pecare cre~terea celulelor bacteriene Ie determina in mediu. Spre deosebire deconceptia initiaUi a unui metabolism lirnitat, corespunzator structurii relativsimple a celulei bacteriene, in prezent se cunosc cai metabolice chiar maicomplexe sau unice pentm bacterii, fata de organismele superioare. De exemplu:sinteza antibioticelor, fixarea azotului molecular atrnosferic, respiratia anaeroba,fotosinteza anoxigenica.

In ansamblu, metabolismul bacterian se caracterizeaza prin urmatoareleparticularit~ti:

C!Llntensitatea exceptional de mare, comparativ cu aceea a activitatiloromologe ale organismelor superioare. Aceasta intensitate neobi~nuit de mare ametabolismului bacterian se manifesta atat in ce prive~te ca acitatea celulelorbacteriene de a d¥~_Qmj1\Hleu_usubs!!:at,cat ~i In ceea ce prive~tecapacitatea dea~~tiz.a un_comIlu§.,De exemplu: 19. celule bacteriene apartinand specieiMicrococcus ureae descompun 180-1.~00g.uree pe ora, iar 1g. de bacteriilactice hidrolizeaza cca. 178-14890 g. lactoza pe ora. Aceasta lnseamna cacelulele bacteriene pot metaboliza intr-o ora 0 cantitate de substanta cedepa~e~te de \,000-15•.000 de ori greutatea biomasei bacteriene. Exista ~i date,

/ GO - /: 00I 717 j'_./ L... ¥ ...-:. 1)'Oi~

Page 2: Particularitip specifice metabolismului bacterian

I 1/rt\, .. ' .

. de~i relative, ce ilustreaza capacitatea enorma de sinteza. Aceasta ca ac..itaj~incazul ~i proteinelor, asociata cu caQacitateamare de multi _licare, explicautilizarea bacteriilor (ca ~i a levurilor) pentru prnducerea d<;b.\omm!,\§~ ~sJ.U:SWeconvej1tWna1a::-dyrotgna (cunoscuta sub termenul de S.C.P. de fa

~ ~ _ ••.• :::;::;=:

"single cell protein" sau mai corect S.C.B. de la "single cell biomass "): Dindate teoretice, comparativ cu organismul::-:~~r (luatca etalon)'care avand 0

. J weutate de 500 kg fabrica in conditii normale 1/2 kg. proteine in 24 ore, 500 kg.~ -{:- ft.~-'-masa bacteriana sintetizeaza in 24 ore intre 5-50 t proteine. De~i diferitelet, f _ " rfBt .conditii de mediu impiedica realizarea acestui potential uria~, acumularea unei~ cantitati totu~i foarte mari de biomasa bacteriana intr-un interval foarte scurt, pe

Hinga alte avantaje, este utilizata in practica. 0 atare intensitate a activitati10rbiologice, putin comuna in lumea vie, este posibila datorita suprafetei foartemari a celulelor bacteriene, in raport cu greutatea lor. Ca urmare, acesteorganisme au 0 suprafata foarte mare de contact ~umediul inconjurator, deci deschimb de substante intre celuHi~i mediu. Pe de alta parte, in natura exista 0

regula conform careia, viteza etabolismului de care e i de v'teza cresterii~r~ arimea or anism~i. Ca atare, cu cih corpul unuiorganism este mai mic, cu atat metabolismul sau este mai intens ~icre~terea samai rapida. Exceptionala viteza de cre~tere a bacteriilor reprezinta un avantajbiologic important pentru supravietuirea populatiilor bacteriene in natura.

2) Varietatca potentialului biochimic in raport cu natura ~i diversitateanutrientilor folositi. Considerate in ansamblu, microorganismele sunt cele maitipic 0wpiyore. dintre toate organismele cunoscute, deoarece i~i pot realizametabolismul folosind substante nutritive foarte numeroase ~i foarte diferite,pomind de la substante anorganice simple (N2' CO2, NH3, N03', S) pana lasubstante organice complexe. Aproape orice substanta din mediu, organica sauanorganica, din care se poate obtine energie, este accesibila metabolismuluibacterian. Exista microorganisme care pot folosi: acizii formic, oxalic, sulfuric,fenol, asfalt, parafina, petrol, chitina, piele, cauciuc, lemn, mase plastice, chiarantibiotice. Evident aceste capacitati au numeroase implicatii de ordin practic.

Totu~i, in lumea bacteriilor exista ~i mari ~individuale, insensul ca unele specii folosesc 0 gama larga de nutrienti in timp ce altele suntfoarte specializate in folosirea numai a anumitor substante nutritive. Deexemplu, Pseudomonas jluorescens utilizeaza intre 70 - 20G compu~i diferiti,caunidl sursa de carbon ~ienergie, in timp ce Bacillus fastidiosus folose~tenumai

Page 3: Particularitip specifice metabolismului bacterian

Metabolismul microbian.Nutri{ia # cre~terea microorganismelor

acidul uric ~icompu~ii purinici inrudi1i.Existli de asemenea grope fiziologice debacterii specializate, cum ar fi: l?acteriile nitrificatoare care folos~sc numaiazotul mineral, azotul organic fiind toxic pentru ele; bacteriile celulozolitice carese dezvolta in special pe celuloza ca sursa de carbon ~i energie; acteriilefixatoare de azot folosesc in special azotul atmosferic ca 0 sursa de azot;bacteriile metilotrofe care nu pot sa se dezvolte decat in medii care continmetan ~imetano!'

3) Pla-sticitatea metabolismului microbian. Exprima capacitateamicroorganismelor de a se adapta la tipul ~i cantitatea de nutrien1i diferiti, £'(..f).Z, .Prezenti in mediu. Escherichia coli, de exemplu, datorita echipamentului d),...,_. ~Ienzimatic complex pe care-l poseda, utilizeaza nu numai glucoza ~iNH3 ca surse fv ~de carbon ~i azot, ci 0 gama larga de nutrien1i, incluzand diferite alte glucide,~· -glicerol, etanol, acetat, purine, pirimidine, aminoacizi. Metabolismul sau (., ;,'functioneaza dupa PtinciE!~l1 maximei economii: bacteriile se dezvoltli mai J~j,;:,!"",repede in prezen1aaminoacizilor, decat pe saruri de amoniu. Cand ambele sursesunt prezente in mediu, bacteriile utilizeaza preferential aminoacizii ~i stopeazasinteza lor; cand ace~tia s-au epuizat sau lipsesc din mediu, bacteria face sintezade aminoacizi din sarurile de amoniu din mediu.

Metabolismul microbian are 0 mare mobilitate putand sa se adaptezeexigen1elormediului inconjurator, ca urmare a prezentei in celula bacteriana aunor ~lilatre~de realizare a ~bQ1isE!~ui ~i a unor cai alternative derealizare a biosintezelor. . ..... -

--~,----.", ~4) Diversitatea mecanismelor enzimatice si a produ~ilor obtinuti.

Microorganismele pot utiliza acela~i substrat nutritiv, pe mai multe cai, fiecaredin ele putand sa duca la formarea de produ~i diferiti. Oxidarea glucozei, deexemplu, se poate face pe calea ,glicolizei;pe .calea hexozomonofosfatului saupe calea E~. Diferitele cai metabolice pot coexista la-acel~imicroorganism ~i se pot substitui una celeilalte, in functie de conditiilefiziologice~i de mediu.

Complexitatea fenomenelor biochimice este remarcabila in lumeamicroorganismelor cu inepuizabilele lor posibilitati de a modifica ~i de asintetiza structurile chimice organice ~i anorganice ce1emai diferite. Majoritateacombinatiilor organice ~i anorganice ~i chiar elemente chimice pot fi obtinuteprin catabolism sau anabolism microbian.

Page 4: Particularitip specifice metabolismului bacterian

Studiul metabolismului microorganismelor are, pe lfinga importaniateoretica, 0 importania practica deosebita legaH'ide posibilitatea @ dirijffit a~iosintezelQr, .~liliz®LJLjlc.t,§.to.r----C(;}tllple~e--Jlidlls1ria~-UL.mini~tl!ILin-t~~!iz_~r~_<i:ungr_pToc~~e-d@j!lter~§jnqllstrial~i-p.erfe~!a,.t:~_~~el~~_.ci~jft. aplicate.