Розкладання життя бактеріями

Зміст

  • Що таке розкладання
  • Мікроорганізми, що звільняють аміак
  • Отруйні продукти
  • Розкладання целюлози

Страхітливі фото з відображеними на них розкладаються трупами вищих організмів сприймаються людиною як лихо, катастрофа один із проявів вселенського зла. Але після перших реакцій, викликаних емоціями, на виручку приходить здоровий глузд і розуміння того, що розкладання органіки – обов’язковий процес, без якого неможливий круговорот речовин, і що за кожним гниттям видно ознаки зародження життя. Подив швидше викликає той факт, що, як не багата за своїми формами органічна життя, єдиними на планеті Земля організмами, відповідальними за її розкладання, є бактерії.

Бактерії в організмі людини

Що таке розкладання
Сама суть процесу розкладання закладена в назві. Однак у зв’язку з наявністю певних характерних тільки для розкладання органіки ознак, цей вид розкладання носить ще одну назву – гниття.

Схема круговороту органічних речовин у пріродеТо, що в процесі гниття складна матерія розкладається на більш прості складові, натуралісти встановили давно. Але етапи протікання розкладання, його продукти та потенційна небезпека для живих організмів встановлювалися мікробіологами протягом декількох десятків років в процесі складних досліджень.

На сучасному етапі наукове уявлення про розкладання органіки до простих неорганічних сполук з участю бактерій виглядає наступним чином:

Існують бактерії, метаболізм яких передбачає хімічну можливість розривати зв’язку в молекулах органічних сполук з вмістом азоту. Вони в процесі харчування захоплюють органічні молекули білка і амінокислот.
Виробляються бактеріями ферменти протеази в процесі гідролізу розривають пептидні зв’язки в білках і в кілька етапів розщеплення вивільняють з білкових молекул аміак, сірководень і деякі групи амінів.
Продукти, які надійшли всередину бактерії в результаті попередніх хімічних перетворень, використовуються нею для отримання АТФ (енергії).
Мікроорганізми, що звільняють аміак
Бактерії, які беруть участь у кругообігу азоту, – одна з найпоширеніших груп прокариотических мікроорганізмів. У природних екосистемах вони є мікроорганізмами-редуцентами і відіграють ключову роль у мінералізації грунтів.

Основними представниками аммоніфіцірующіх бактерій (саме так називають мікроорганізми, здатні вивільняти азот з органічних сполук) є деякі види спороутворюючих клостридій, бацил і неспороутворюючих ентеробактерій.

сінна паличка під мікроскопомТак, одна з найпоширеніших бактерій – сінна паличка (Bacillus subtilis) – найбільш вивчений людиною амоніфікаторів, поряд з кишковою паличкою Escherichia coli.

Сінна паличка живе в основному в грунті і дихає киснем. Це досить великий живий організм, що складається з однієї без’ядерної клітини. Звичайно, звичайним фотоапаратом фото цього мікроорганізму не отримаєш, але зображення саме сінної палички отримати зовсім нескладно з використанням збільшувальних технологій. Для отримання життєвої енергії сінна паличка виробляє каталізують ферменти – протеази, які знаходяться на зовнішній поверхні клітинної стінки бактерії.

Протеази – білки, які відповідають за руйнування пептидних зв’язків між амінокислотами в білках (як відомо, білок – це зв’язка амінокислот). Перебуваючи на поверхні бактеріальної клітини, протеаза вступає в реакцію гідролізу з опинилася поблизу азотовмісними молекулою білка, руйнує пептидний зв’язок між окремими амінокислотами захопленого білка, вивільняючи аміногрупу.
Вивільнення може відбуватися в кілька етапів з утворенням спочатку великих поліпептидів, потім все менше і менше. Триває це до тих пір, поки вся молекула білка досягає стану, при якому завдяки транспортним білковим групам самої бактерії необхідні для метаболізму бактерії речовини потрапляють в цитоплазму клітини і з їх участю синтезується АТФ.

Цей процес отримання бактеріями поживних речовин з органічних сполук і називається гниттям. Чим гниття відрізняється від інших метаболічних бактеріальних процесів з антропогенною (людської) точки зору? У процесі гниття бактеріями утворюються токсичні для людини сполуки.

Отруйні продукти
Людина, заражена продуктами гниття, потребує термінової медичної допомоги. Накопичення в організмі токсичного аміаку, одного з продуктів гідролізу аммонификации азотовмісних білків, ініціюється як деякими видами клостридій, так і деякими ентеробактеріями, в тому числі і кишковою паличкою Escherichia coli.

У результаті метаболізму амоніфікаторів в тканинах людського організму накопичується аміак. При нормальній роботі всіх систем організму аміак в печінці зв’язується до стану органічної сечовини.
Схема утворення сечовини з аміаку

Освіта сечовини з отруйного аміаку відбувається наступним шляхом:

з аміаку вивільняються атоми азоту (перша стадія утворення сечовини);
утворюється цитрулін (амінокислота, названа по найменуванню кавуна і присутня у складі волосся ссавців) – перша аминогруппа для сечовини;
окремо утворюється інша аминогруппа сечовини – аспартат (аспарагінова кислота, яка, крім утворення сечовини, виконує функцію нейромедіатора);
завершальною стадією утворення сечовини є аргінін (основна амінокислота, яка обумовлює один з процесів формування ДНК).
Далі шлях сечовини лежить в нирки і назовні.

Розкладання целюлози
Одним з основних процесів отримання бактерією глюкози є розкладання целюлози. Слід зазначити, що більше ніякі живі організми, крім грибів і бактерій, не в змозі розкласти молекули органічного полімеру – целюлози. ЦЕЛЮЛОЗОЛІТИЧНИХ називають бактерії, що містять в собі ферменти, що дозволяють виробляти розкладання целюлози.

Такі бактерії є і в організмі людини. Саме вони відповідають за перетравлення рослинної їжі. Адже клітинні стінки рослин здебільшого складаються з целюлози.

Розкладання целюлози може здійснюватися як кіслорододишащімі бактеріями (аеробами), так і анаеробами. При цьому процес розкладання целюлози в першому і в другому випадку істотно відрізняється:

аероби окислюють молекули целюлози до вуглекислого газу і води;
анаероби в процесі гідролізу розкладають молекули целюлози до органічних кислот, етанолу, вуглекислого газу і водню.
Серед мікроорганізмів, які беруть участь у анаеробному розкладанні целюлози. У рубці (шлунку) жуйних тварин налічується близько 200 видів бактерій, відповідальних за різні біохімічні процеси.

Посилання на основну публікацію