חיי גוף האדם הם תופעה מאוד מורכבת וייחודית, אולם יש בה מנגנונים כאלה התומכים בקיומו ובמקביל ניתן לפרק אותם למרכיבים הפשוטים ביותר הנגישים לכולם. כאן, קודם כל, יש לומר על חילוף החומרים של חיידקים, שהוא רק מורכב על תנאי, למעשה, תהליך כזה כמו חילוף החומרים של חיידקים הוא די פשוט. מדע המיקרוביולוגיה עוזר להכיר בפירוט את תהליך חילוף החומרים של מיקרואורגניזמים. התהליכים הנלמדים עוזרים לעצב צורות טיפול חדשות למגוון מחלות.
אם אנחנו מדברים על התמונה הכללית של תהליך החיידקים המטבולי, אז אנחנו מדברים על מחזור תגובה מסוים, ותגובות מסוימות אחראיות לספק לגוף האדם אנרגיה, ובאשר לאחרים, הן דרכים לחדש את הגוף בחומר , כלומר, למעשה, הם סוג של חומר בניין . אם אנחנו מדברים על חילוף החומרים של תאי חיידקים, אז אי אפשר למצוא הבדלים מעקרונות ביולוגיים מסוג כללי. חיידקים הם הבסיס למנגנון התומך של תהליך החיים של תאים חיים.
ישנם 2 סוגים של תהליך כזה התלויים במוצרים מטבוליים:
- יְרִידַת חֳמָרִיםסוג הרסני או תגובה הרסנית. סוג זה של חילוף חומרים יכול להינתן על ידי נשימה חמצונית. העובדה היא שכאשר מתבצע תהליך הנשימה, אלמנטים מסוג חמצון זורמים לגוף האדם, אשר מתחילים לחמצן תרכובות כימיות מסוג מסוים כאשר אנרגיית ATP משתחררת. אנרגיה כזו זמינה בתאים בצורה של קשרים מסוג פוספט.
- אנבוליזםסוג בונה או תגובה יצירתית. אנחנו מדברים על תהליך הביוסינתזה, אותו עוברות מולקולות אורגניות, הן הכרחיות על מנת שהחיים יישמרו בתא. כל התהליך מתרחש כתגובות מסוג כימי, חומרים ותוצרים מהסוג התוך תאי לוקחים חלק בתגובות כאלה. תגובות כאלה מקבלות אנרגיה בשל העובדה שהאנרגיה האצורה הנאגרת ב-ATP נצרכת.
רוב התהליכים מהסוג המטבולי מתרחשים בתא מהסוג הפרוקריוטי, ותהליך כזה הוא בעל אופי חד פעמי, לכל זה יש צורה של מחזור מסוג סגור. כאשר תהליך חילוף החומרים מתרחש, מתחילים להיווצר מוצרים, המלווים במבנים מסוג תא, ואז מתחילה תגובה ביו-סינתטית, בה לוקחים חלק אנזימים מסוימים, הם מבצעים תהליך של סינתזה בעל אופי אנרגיה. סוגים אלה של חילוף חומרים מיקרוביאליים אינם היחידים, יש אחרים.
חילוף החומרים של מיקרואורגניזמים מתייחס למצע, כאן אנחנו מדברים על כמה שלבים:
- שלב היקפיכאשר המצע מעובד על ידי אנזימים המיוצרים על ידי חיידקים;
- שלב בינייםכאשר מוצרים מסוג ביניים מתחילים להיות מסונתזים בתא;
- שלב סופי- הוא מתחיל את תהליך שחרור המוצרים הסופיים לסביבה המקיפה אותו.
כל התכונות של תהליך זה נובעות מהעובדה שיש שני סוגים של אנזימים (אנחנו מדברים על מולקולות מסוג חלבון שיכולות להאיץ תגובות במבנה התא:
- קודם כל יש לומר על אקזואנזימים, שהם מולקולות מסוג חלבון, כאשר התא מתחיל להיווצר בחוץ, והמצע החיצוני מתחיל בתהליך ההרס למולקולות מהסוג המקורי.
- בנפרד מדברים על אנדונזימים שהם גם מולקולות מסוג חלבון שפועלות בתוך התא, ואז מתחילה תגובה משותפת עם מולקולות סובסטרט שמגיעות מבחוץ.
יש לציין כי ישנם מספר אנזימים המיוצרים על ידי המבנה התאי באופן שוטף (בעלי אופי מכונן), וישנם גם כאלו המבצעים ייצור בצורה של תגובה למועד הופעת מצע מסוים. .
מטבוליזם מסוג אנרגיה
תהליך כזה בחיידקים מתבצע בדרכים מסוימות מסוג ביולוגי:
- הדרך הראשונה היא כימוטרופית, כאשר אנרגיה מתקבלת במהלך תגובות כימיות.
- הדרך השנייה היא פוטוטרופית (כאן אנחנו מדברים על אנרגיית הפוטוסינתזה).
אם אנחנו מדברים על איך חיידקים נושמים בצורה כימוטרופית, אז יכולות להיות 3 דרכים:
- חמצון אופי חמצן;
- חמצון ללא שימוש בחמצן;
- תהליך התסיסה.
תכונות של מטבוליזם חיידקי
- תהליכים כאלה מאופיינים במהירות ובעוצמה קיצונית. תוך יום אחד בלבד, חיידק אחד מסוגל לעבד כמות כזו של חומרים מזינים העולה על משקלו שלו פי 40!
- לכל התנאים החיצוניים, אפילו החיידקים הבלתי חיוביים ביותר מסתגלים מהר מאוד.
- באשר לתהליך התזונתי, הוא מתרחש דרך כל פני התא. ראוי לציין כי פרוקריוטים אינם יכולים לבלוע חומרים מזינים, הם אינם מסוגלים להתעכל בתוך המבנה התא, הפיצול שלהם מתבצע מחוץ לתא, וכן נצפתה כימוסינתזה של ציאנובקטריה.
כיצד מיקרואורגניזמים גדלים ומתרבים?
יש לציין שגדילה היא התהליך שבו גדל הפרט, ולגבי תהליך הרבייה עצמו, זה הזמן שבו האוכלוסייה מתחילה לגדול.
ראוי לציין כי חיידקים מסוגלים להתרבות בצורה כזו שהביקוע הבינארי פשוט מתבצע, עם זאת, שיטה זו רחוקה מלהיות היחידה, יש גם ניצנים. אם לחיידקים יש צורה חיובית של גרם, אז יש היווצרות של מחיצה מדופן מסוג תא וממברנה מסוג ציטופלזמה, המסוגלת לגדול פנימה. אם החיידקים הם גרם שליליים, אז מתחילה להיווצר התכווצות, שלאחריה התא מתפצל לזוג פרטים.
המהירות של תהליך הרבייה ראויה לציון, זה יכול להיות שונה. אם אנחנו מדברים על הרוב המכריע של החיידקים, אז הם מתחלקים כל חצי שעה. ויש מיקובקטריות שחפת, שתהליך החלוקה שלהן איטי יותר, די לומר שלחלוקה אחת זה עשוי לקחת לפחות 18 שעות. ספירוצ'טים גם לא מתחלקים מהר, בערך 10 שעות, כך שאתה יכול לראות איך חילוף החומרים של מיקרואורגניזמים שונה.
אם אתה זורע חיידקים במצע תזונתי נוזלי, לוקח נפח מסוים, ואז לוקח דגימה כל שעה, אז לצמיחת חיידקים יש צורה של קו מעוקל.
חומרים כאלה גדלים במספר שלבים:
- השלב הסמוי, שבו לחיידקים יש יכולת להסתגל במהירות לסביבה התזונתית, ולגבי מספרם, הוא אינו עולה;
- שלב גדילה לוגריתמי, כאשר ספירת החיידקים מתחילה לעלות באופן אקספוננציאלי;
- שלב הצמיחה של סוג נייח, כאשר כמה חומרים חדשים מופיעים כשהם מתים, ומיקרואורגניזמים חיים נשארים קבועים, כל זה יכול להגיע לרמה מקסימלית. כאן משתמשים במונח כמו ריכוז M, זהו ערך שאופייני לכל סוגי החיידקים;
- שלב הגסיסה הוא תהליך שבו מספר התאים המתים הופך לגדול ממספר התאים הקיימא. זה קורה כי מוצרים מטבוליים מצטברים בגוף והסביבה מתרוקנת.
לסיכום, יש לציין שלחילוף החומרים של כל החיידקים והחיידקים עשויים להיות הבדלים מסוימים; מגוון גורמים עשויים להתרחש כאן. יש חשיבות רבה למאפיינים האישיים של גוף האדם. באשר לתהליך כמו ויסות חילוף החומרים, החלו לחקור אותו אפילו בפרוקריוטים, ובמיוחד בפרוקריוטים (אלה הם האופרונים של המעי קולי).
נכון להיום, קיימות מגוון שיטות מחקר. אם חוקרים חיידקי גופרית, אז למחקר יש מאפיינים משלו, וניתן להשתמש בשיטות אחרות כדי לחקור שינויים חיידקיים. וחיידקי ברזל ראויים לתשומת לב מיוחדת, שיש להם תכונה ייחודית של חמצון ברזל ברזל.