Лекция №9 1. Аэробное окисление органических веществ

Лекция №9
Метаболизм микроорганизмов
План лекции:
1. Аэробное окисление органических веществ
2. Анаэробное и карбонатное дыхание
3. Неполное окисление органических субстратов
Аэробное
микробное
сообщество представлено бактериями,
способными окислять различные органические вещества. Эту способность
бактерий используют для биологической обработки отходов.
Пр.1.: Окисление алканов
Пр.2.: Окисление ароматических соединений
Большинство природных ароматических соединений расщепляется
бактериями сначала до катехола, это те соединения, которые в бензольном
кольце имеют либо один либо два заместителя в положениях 1и 2 (толуол,
бензол, фенол, бензойная кислота, салициловая кислота).
катехол
Заместители в ароматическом кольце часто отщепляются до разрыва
кольца. Разрыв кольца осуществляют диоксигеназы. Разрыв происходит либо
между двумя соседними гидроксильными группами, либо между
гидроксилированными группами, либо гидроксилированным углеродом и
соседним негидроксилированным.
Аэробный процесс используется при очистке бытовых, некоторых
промышленных и свиноводческих сточных вод с химическим потреблением
кислорода не выше 2000 мг/л. Компостирование твердых отходов является
также аэробным процессом.
Анаэробное дыхание можно рассмотреть на примере карбонатного.
Водород от органического субстрата переносится на связанный
кислород. При этом носителем кислорода здесь служит карбонат, он
восстанавливается водородом субстрата. Карбонатное дыхание характерно
для метанобразующих бактерий, которые его образуют в природе.
Метанобразующие бактерии способны активировать водород и осуществлять
его окисление, сопряженное с восстановлением СО2. Поэтому
метанобразующие виды характеризуют как анаэробные автотрофные
бактерии, окисляющие водород:
4Н2+СО2 →СН4+2Н2О
АDР
СН3 −СООН → СН4
АТФ
Анаэробный распад органических веществ происходит в
водоочистных сооружениях населенных пунктов. При аэробной очистке
сточных вод образуется активный ил, гниение которого происходит в
анаэробных условиях с образованием метана. Метан частично используется
определенными микроорганизмами, а частично его применяют в качестве
топлива.
В сельском хозяйстве применяют биогаз-ферментеры. Чтобы
сбраживать (с получением метана) экскременты животных вместе с
отбросами, содержащими целлюлозу.
Большинство аэробных микроорганизмов окисляют органические
питательные вещества до углекислого газа и воды. Это полное окисление
органических веществ.
Неполное окисление – это процесс при котором в качестве
продуктов обмена выделяются частично окисленные органические
соединения.
Продукты: уксусная, глюконовая, фумаровая, лимонная, молочная
кислоты и т.д.
Пр.: Образование аминокислот бактериями.
Процессы неполного окисления нашли широкое промышленное
использование.