Белки, жиры, углеводы микроорганизмов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Украины

ВГУЗ «Украинский государственный химико-технологический университет»

Реферат

по курсу биохимии:

«Белки, жиры, углеводы микроорганизмов»

Выполнила: ст. гр. 2-БТ-3, ф-та СТ

Белкина А.В.

Проверила: Сатарова Т.Н.

г. Днепропетровск

2010

План

1. Краткая характеристика микроорганизмов

2. Белки в клетках микроорганизмов

3. Жиры в клетках микроорганизмов

4. Углеводы в клетках микроорганизмов

1. Краткая характеристика микроорганизмов

белок жир углевод микроорганизм

Микроорганизмы, микробы, обширная группа преимущественно одноклеточных живых существ, различимых только под микроскопом и организованных проще, чем растения и животные. К микроорганизмам относятся бактерии, микоплазмы, актиномицеты, дрожжи, микроскопические грибы и водоросли. Микроорганизмы делят на прокариотов (примитивное ядро содержит одну хромосому, не имеет оболочки и делится перетяжкой, в цитоплазме отсутствуют митохондрии, большинство форм лишено хроматофоров) и эукариотов, сходных с клетками высших растений и животных (ядро содержит набор хромосом, имеет оболочку; у многих нормальный половой цикл, клетки их содержат эндоплазматическую сеть и митохондрии, у фотосинтетиков - хлоропласты). К микроорганизмам-прокариотам относят бактерии, микоплазмы, актиномицеты, синезелёные водоросли, к микроорганизмам-эукариотам - дрожжи, микроскопические грибы и водоросли. Изучением микроорганизмов занимается микробиология.

Морфология и жизненный цикл микроорганизмов очень разнообразны. Так, большинство микроорганизмов - одноклеточные. Однако многие плесневые грибы имеют многоклеточный мицелий. Микроорганизмы, как правило, не содержат хлорофилла, но пурпурные и зелёные фотоавтотрофные бактерии, как и микроскопические водоросли, содержат фотосинтетические пигменты - бактериохлорофиллы и хлорофилл. Бактерии размножаются делением, дрожжи и микобактерии - почкованием, плесневые грибы - делением клеток и образованием конидий и спор. Бактерии произошли от различных в систематическом отношении организмов, актиномицеты родственны грибам, некоторые нитчатые бактерии близки к синезелёным водорослям, спирохеты - к простейшим и т.д. Все микроорганизмы делят на патогенные (болезнетворные) и непатогенные. Возбудители большинства инфекционных заболеваний - бактерии, значительно реже - дрожжи, плесневые грибы, актиномицеты.

Микроскопические грибы, образующие пушистые налёты (колонии) белого, зелёного или чёрного цвета на пищевых продуктах, стали известны человеку раньше, чем дрожжи или бактерии. Изучение дрожжей и бактерий с помощью микроскопа было осложнено тем, что они выращивались на жидких питательных средах, что затрудняло получение чистых культур. Введение в практику плотных питательных сред открыло возможности для выращивания изолированных колоний определённого вида бактерий или дрожжей и тем самым - для изучения их различных свойств. Разработаны методы характеристики и определения систематического положения микроорганизмов.

Микроорганизмы широко распространены в природе. В 1 г почвы или грунта водоёма может содержаться 2-3 млрд. микроорганизмов. Полагают, что современной микробиологии известно не более 10% видов микроорганизмов, существующих в природе: ежегодно описываются всё новые роды и виды микроорганизмов (так, в 40-60-е гг. 20 в. число изученных видов актиномицетов возросло с 35 до 350).

В процессе эволюции микроорганизмов адаптировались к самым различным экологическим условиям. Известны бактерии, размножающиеся при 65 - 75 °С, психрофильные микроорганизмы, растущие при минус 6 °С, галофильные микроорганизмы, размножающиеся в среде, содержащей до 25% NaCl, бактерии, которые обитают в воде, охлаждающей атомные реакторы, и переносят облучение в 3 - 4 млн. р, осмофильные дрожжи, живущие в мёде и варенье, ацидофильные бактерии, размножающиеся в кислых средах при pH 1,0, баротолерантные бактерии, выдерживающие давление в несколько сот атм. Необычайная устойчивость Микроорганизмы к различным факторам внешней среды позволяет им занимать крайние границы биосферы: их обнаруживают в грунте океана на глубине 11 км, на поверхности ледников и снега в Арктике, Антарктике и высоко в горах, в почве пустынь, в атмосфере на высоте 20 км и т.д.

Благодаря успехам биохимии микроорганизмов и особенно развитию генетики микроорганизмов и молекулярной генетики было выяснено, что многие процессы биосинтеза и энергетического обмена (транспорт электронов, цикл трикарбоновых кислот, синтез нуклеиновых кислот, белка и др.) протекают у микроорганизмов также, как в клетках высших растений и животных. Т.о., в основе роста, развития, размножения как высших, так и низших форм жизни лежат единые процессы. Наряду с этим микроорганизмам присущи специфические ферментные системы и биохимические реакции, не наблюдаемые у др. существ. На этом основана способность Микроорганизмы разлагать целлюлозу, лигнин, хитин, углеводороды нефти, кератин, воск и др. Необычайно разнообразны у микроорганизмов пути получения энергии. Хемоавтотрофы получают её за счёт окисления неорганических веществ, фотоавтотрофные бактерии используют энергию света в той части спектра, которая недоступна высшим растениям, и т.д. Некоторые микроорганизмы способны усваивать молекулярный азот, синтезировать белок за счёт самых различных источников углерода, вырабатывать множество биологически активных веществ (антибиотики, ферменты, витамины, стимуляторы роста, токсины и др.). Применение микроорганизмов в с/х практике и промышленности основано на этих специфических особенностях их обмена веществ.

2. Белки в клетках микроорганизмов

Среди органических веществ клетки белки стоят на первом месте как по количеству (10 - 12% от общей массы клетки), так и по значению. Белки представляют собой высокомолекулярные полимеры (с молекулярной массой от 6000 до 1 млн. и выше), мономерами которых являются аминокислоты. Живыми организмами используется 20 аминокислот, хотя их существует значительно больше. В состав любой аминокислоты входит аминогруппа (-NH₂), обладающая основными свойствами, и карбоксильная группа (-СООН), имеющая кислотные свойства. Две аминокислоты соединяются в одну молекулу путем установления связи HN-CO с выделением молекулы воды. Связь между аминогруппой одной аминокислоты и карбоксилом другой называется пептидной. Белки представляют собой полипептиды, содержащие десятки и сотни аминокислот. Молекулы различных белков отличаются друг от друга молекулярной массой, числом, составом аминокислот и последовательностью расположения их в полипептидной цепи. Понятно поэтому, что белки отличаются огромным разнообразием, их количество у всех видов живых организмов оценивается числом 1010 - 1012.

Цепь аминокислотных звеньев, соединенных ковалентно пептидными связями в определенной последовательности, называется первичной структурой белка. В клетках белки имеют вид спирально закрученных волокон или шариков (глобул). Это объясняется тем, что в природном белке полипептидная цепочка уложена строго определенным образом в зависимости от химического строения входящих в ее состав аминокислот.

Вначале полипептидная цепь сворачивается в спираль. Между атомами соседних витков возникает притяжение и образуются водородные связи, в частности, между NH- и СО- группами, расположенными на соседних витках. Цепочка аминокислот, закрученная в виде спирали, образует вторичную структуру белка. В результате дальнейшей укладки спирали возникает специфичная для каждого белка конфигурация, называемая третичной структурой. Третичная структура обусловлена действием сил сцепления между гидрофобными радикалами, имеющимися у некоторых аминокислот, и ковалентными связями между SH- группами аминокислоты цистеина (S-S- связи). Количество аминокислот гидрофобными радикалами и цистеина, а также порядок их расположения в полипептидной цепочке специфичны для каждого белка. Следовательно, особенности третичной структуры белка определяются его первичной структурой. Биологическую активность белок проявляет только в виде третичной структуры. Поэтому замена даже одной аминокислоты в полипептидной цепочке может привести к изменению конфигурации белка и к снижению или утрате его биологической активности.

В некоторых случаях белковые молекулы объединяются друг с другом и могут выполнять свою функцию только в виде комплексов. Так, гемоглобин - это комплекс из четырех молекул и только в такой форме способен присоединять и транспортировать О. подобные агрегаты представляют собой четвертичную структуру белка.

По своему составу белки делятся на два основных класса - простые и сложные. Простые белки состоят только из аминокислот нуклеиновые кислоты (нуклеотиды), липиды (липопротеиды), Ме (металлопротеиды), Р (фосфопротеиды).

Функции белков в клетке чрезвычайно многообразны. Одна из важнейших - строительная функция: белки участвуют в образовании всех клеточных мембран и органоидов клетки, а также внутриклеточных структур. Исключительно важное значение имеет ферментативная (каталитическая) роль белков. Ферменты ускоряют химические реакции, протекающие в клетке, в 10-ки и 100-ни миллионов раз. Двигательная функция обеспечивается специальными сократительными белками. Эти белки участвуют во всех видах движений, к которым способны клетки и организмы: мерцание ресничек и биение жгутиков у простейших, сокращение мышц у животных, движение листьев у растений и др. Транспортная функция белков заключается в присоединении химических элементов (например, гемоглобин присоединяет О) или биологически активных веществ (гормонов) и переносе их к тканям и органам тела. Защитная функция выражается в форме выработки особых белков, называемых антителами, в ответ на проникновение в организм чужеродных белков или клеток. Антитела связывают и обезвреживают чужеродные вещества. Белки играют немаловажную роль как источники энергии. При полном расщеплении 1г. белков выделяется 17,6 кДж (~4,2 ккал).

3. Жиры в клетках микроорганизмов

Жиры представляют собой соединения жирных высокомолекулярных кислот и трехатомного спирта глицерина. Жиры не растворяются в воде - они гидрофобны. В клетке всегда есть и другие сложные гидрофобные жироподобные вещества, называемые липоидами.

Одна из основных функций жиров - энергетическая. В ходе расщепления 1г. жиров до СО₂ и Н₂О освобождается большое количество энергии - 38,9 кДж (~9,3 ккал). Содержание жира в клетке колеблется в пределах 5-15% от массы сухого вещества. В клетках живой ткани количество жира возрастает до 90%. Накапливаясь в клетках жировой ткани животных, в семенах и плодах растений, жир служит запасным источником энергии.

Жиры и липоиды выполняют и строительную функцию они входят в состав клеточных мембран. Благодаря плохой теплопроводности жир способен к защитной функции. У некоторых животных (тюлени, киты) он откладывается в подкожной жировой ткани, образуя слой толщиной до 1м. Образование некоторых липоидов предшествует синтезу ряда гормонов. Следовательно, этим веществам присуща и функция регуляции обменных процессов.

4. Углеводы в клетках микроорганизмов

Углеводы, или сахариды - органические вещества с общей формулой (СН₂О)n. У большинства углеводов число атомов Н вдвое больше числа атомов О, как в молекулах воды. Поэтому эти вещества и были названы углеводами.

В живой клетке углеводы находятся в количествах, не превышающих 1-2, иногда 5% (в печени, в мышцах). Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание достигает в некоторых случаях 90% от массы сухого вещества (семена, клубни картофеля и т.д.).

Углеводы бывают простые и сложные. Простые углеводы называются моносахаридами. В зависимости от числа атомов углевода в молекуле моносахариды называются триозами, тетрозами, пентозами или гексозами. Из шестиуглеродных моносахаридов - гексоз - наиболее важное значение имеют глюкоза, фруктоза и галактоза. Глюкоза содержится в крови (0,1-0,12%). Пентозы рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот и АТФ. Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение называется дисахаридом. Пищевой сахар, получаемый из тростника или сахарной свеклы, состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы, молочный сахар - из глюкозы и галактозы.

Сложные углеводы, образованные многими моносахаридами, называются полисахаридами. Мономером таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза, является глюкоза.

Углеводы выполняют две основные функции: строительную и энергетическую. Целлюлоза образует стенки растительных клеток. Сложный полисахарид хитин служит главным структурным компонентом наружного скелета членистоногих. Строительную функцию хитин выполняет и у грибов. Углеводы играют роль основного источника энергии в клетке. В процессе окисления 1г. углеводов освобождается 17,6 кДж (~4,2 ккал). Крахмал у растений и гликоген у животных откладываются в клетках и служат энергетическим резервом.

Размещено на Allbest.ru