Параллельно существуют бактерии-фототрофы, в отличии от хемотрофов, использующие для биосинтетических целей энергию освобождающуюся в результате реакций фотосинтеза.
Синтез молекул АТФ из АДФ
Синтез молекул АТФ из АДФ и фосфатов происходит двумя способами:
- Фосфорилирование в дыхательной или фотосинтетической электротранспортной цепи. Этот процесс у прокариот тесно связан с мембранами и их производными и называется мембранным фосфорилированием. Синтез АТФ происходит в этом случае при участии фермента АТФ-синтазы: АДФ + ФН ˃ АТФ
- Фосфорилирование на уровне субстрата. При этом фосфатная группа переносится на АДФ от вещества (субстрата), более богатого энергией, чем АТФ: S~Ф+АДФ ˃ S+ АТФ
Данный способ синтеза АТФ называют субстратным фосфорилированием. Реакции субстратного фосфорилирования катализируются растворимыми ферментами промежуточного метаболизма.Мембранные структуры в реакциях данного типа участия не принимают.
Биохимические реакции
Хемотрофные бактерии генерируют энергию в молекулах АТФ путем двух типов биохимических реакций:
- окисление;
- восстановление.
Микроорганизмы способны окислять различные органические и неорганические вещества, являющиеся донорами электронов. При этом различают:
- литотрофные бактерии – для них в качестве доноров выступают неорганические вещества;
- хемоорганотрофные (органотрофные) бактерии – в качестве доноров электронов используют органические соединения.
Электроны не могут существовать самостоятельно. Они обязательно переносятся на молекулы, способные к их восприятию. Такие молекулы называют акцепторами электронов.
Донором электронов не может быть предельно окисленное вещество, а акцептором электронов не может быть предельно восстановленное вещество.
При биологическом окислении чаще всего совершается одновременный перенос двух электронов. При этом от субстрата отщепляются два протона водорода (H+). Такое окисление называется дегидрированием. В связи с этим термины «донор водорода» и «донор электронов» употребляются как синонимы.
Способность синтезировать органические соединения
В зависимости от способности синтезировать органические соединения бактерии – хемотрофы подразделяют на три типа:
- прототрофы – бактерии, синтезирующие все необходимые органические вещества из глюкозы и солей аммония;
- ауксотрофы – бактерии, не способные синтезировать органические вещества из глюкозы и солей аммония;
- гипотрофы – бактерии с крайней степенью утраты метаболической активности, обеспечивающие свою жизнедеятельность путем реорганизации структуры или метаболитов организма- хозяина.
(c) Справочник AgroXXI