МІКРОБІОЛОГІЯ - М.Г. Сергійчук - 2008
Розділ 5. МЕТАБОЛІЗМ МІКРООРГАНІЗМІВ
ВЗАЄМОЗВ’ЯЗОК МІЖ ХІМІЧНИМИ РЕАКЦІЯМИ МІКРООРГАНІЗМІВ
Метаболізм (обмін речовин) (грец. metabole - перетворення, зміна) - це сукупність різних хімічних реакцій окиснення, відновлення, розщеплення та синтезу, які відбуваються за участю специфічних ферментних систем і забезпечують процеси життєдіяльності, розвитку та розмноження організму. Метаболізм є сумарним результатом двох процесів: катаболізму та анаболізму.
Катаболізм (грец. katabole - скидати до низу) - це сукупність ферментативних реакцій, пов'язаних з розщепленням (окисненням) субстрату до простих кінцевих продуктів, що супроводжуються утворенням відновлених еквівалентів та виділенням енергії, яка запасається в АТФ та інших енерговмісних речовинах. Основна мета реакцій катаболізму - забезпечення клітини енергією.
Анаболізм (грец. anabole - піднесення, сходження) - це сукупність енергозалежних біохімічних процесів, спрямованих на синтез простих молекул, полімерів і структурних компонентів клітини. Процеси анаболізму супроводжуються окисненням відновлених еквівалентів та гідролізом АТФ. Основна мета реакцій анаболізму - біосинтез.
Деякі шляхи катаболізму, окрім розщеплення складних сполук з утворенням АТФ та відновлених еквівалентів, виконують додаткову функцію: постачають для біосинтезу прості молекули (ключові метаболіти). Ключові метаболіти утворюються в реакціях катаболізму і частково використовуються в реакціях анаболізму. Шляхи катаболізму, що постачають ключові метаболіти для біосинтезу, називаються амфіболічними шляхами (грец. amphibolos - двозначний). Поповнення пулу ключових метаболітів у циклічних процесах проходить за рахунок анаплеротичних реакцій.
Зв'язок між катаболізмом та анаболізмом здійснюється через АТФ, відновлені еквіваленти та ключові метаболіти (рис. 5.1).
Оскільки АТФ у клітині утворюється в результаті реакції фосфорилювання АДФ (АДФ + Фн + Н+ = АТФ + Н2О), то процес синтезу АТФ часто називають фосфорилюванням. Розрізняють два типи фосфорилювання:
- субстратне;
- електронотранспортне (до якого належать окисне фосфорилювання та фотофосфорилювання).
Рис. 5.1. Зв'язок між реакціями катаболізму та анаболізму
Субстратне фосфорилювання - це процес синтезу АТФ у результаті перетворення органічної речовини з однієї форми в іншу, наприклад у гліколізі та циклі Кребса. Це найдавніший і найпростіший спосіб отримання енергії.
Електронотранспортне фосфорилювання - це синтез АТФ на АТФ-синтетазі за рахунок градієнта протонів та мембранного потенціалу. Цей більш складний процес спостерігається при диханні (окисне фосфорилювання) хемоорганотрофних та хемолітотрофних організмів, а також при циклічному перенесенні електронів у фотосинтезуючих організмів (фотофосфорилювання).