सूक्ष्मजीवों का शरीर विज्ञान। जीवाणु श्वसन, श्वसन के प्रकार

सूक्ष्मजीवों का शरीर विज्ञान विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों में विकास, पोषण, ऊर्जा चयापचय और रोगाणुओं की अन्य महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं की विशेषताओं का अध्ययन करता है।

सूक्ष्मजीवों का पोषण

रोगाणुओं का पोषण पानी में घुले पोषक तत्वों के खोल और झिल्ली के माध्यम से प्रसार द्वारा किया जाता है। अघुलनशील जटिल कार्बनिक यौगिकों को रोगाणुओं द्वारा सब्सट्रेट में स्रावित एंजाइम की मदद से कोशिका के बाहर पूर्व-क्लीव किया जाता है।

पोषण की विधि के अनुसार, उन्हें स्वपोषी और विषमपोषी में विभाजित किया गया है।

स्वपोषकअकार्बनिक पदार्थों (मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड, अकार्बनिक नाइट्रोजन और पानी) से कार्बनिक यौगिकों को संश्लेषित करने में सक्षम हैं। संश्लेषण के लिए एक ऊर्जा स्रोत के रूप में, ये रोगाणु प्रकाश ऊर्जा (प्रकाश संश्लेषण) या ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं (रसायन संश्लेषण) की ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

एक माइक्रोबियल सेल में सभी चयापचय प्रतिक्रियाएं जैविक उत्प्रेरक की मदद से होती हैं - एंजाइम।अधिकांश एंजाइमों में एक प्रोटीन भाग और एक कृत्रिम गैर-प्रोटीन समूह होता है। कृत्रिम समूह में लोहा, तांबा, कोबाल्ट, जस्ता, साथ ही साथ विटामिन या उनके डेरिवेटिव जैसी धातुएं शामिल हो सकती हैं। कुछ एंजाइम केवल साधारण प्रोटीन से बने होते हैं। एंजाइम विशिष्ट होते हैं और केवल एक विशिष्ट पदार्थ पर कार्य करते हैं। इसलिए, प्रत्येक सूक्ष्मजीव में एंजाइमों का एक पूरा परिसर होता है, और कुछ एंजाइम बाहर खड़े होने में सक्षम होते हैं, जहां वे जटिल कार्बनिक यौगिकों को आत्मसात करने की तैयारी में भाग लेते हैं। भोजन और अन्य उद्योगों में सूक्ष्मजीवों के एंजाइमों का उपयोग किया जाता है।

पानी. एक माइक्रोबियल सेल में 75-85% पानी होता है। कोशिका के कोशिका द्रव्य में अधिकांश जल मुक्त अवस्था में होता है। सभी जैव रासायनिक चयापचय प्रक्रियाएं पानी में होती हैं, पानी भी इन पदार्थों के लिए एक विलायक है, क्योंकि पोषक तत्व केवल समाधान के रूप में कोशिका में प्रवेश करते हैं, और चयापचय उत्पादों को भी पानी के साथ कोशिका से हटा दिया जाता है। कोशिका में पानी का एक हिस्सा एक बाध्य अवस्था में होता है और कुछ कोशिका संरचनाओं का हिस्सा होता है। बैक्टीरिया और कवक के बीजाणुओं में, मुक्त पानी की मात्रा 50% या उससे कम हो जाती है। बाध्य पानी के एक महत्वपूर्ण नुकसान के साथ, माइक्रोबियल सेल मर जाता है।

कार्बनिक पदार्थमाइक्रोबियल कोशिकाओं का प्रतिनिधित्व प्रोटीन (6-14%), वसा (1-4%), कार्बोहाइड्रेट, न्यूक्लिक एसिड द्वारा किया जाता है।

- माइक्रोबियल सहित किसी भी जीवित कोशिका की मुख्य प्लास्टिक सामग्री। प्रोटीन साइटोप्लाज्म का आधार बनाते हैं, कोशिका झिल्ली और कुछ कोशिका संरचनाओं का हिस्सा होते हैं। वे एक बहुत ही महत्वपूर्ण उत्प्रेरक कार्य करते हैं, क्योंकि वे एंजाइम का हिस्सा हैं जो माइक्रोबियल सेल में चयापचय प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं।

माइक्रोबियल कोशिकाओं में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) और राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) होते हैं। डीएनए मुख्य रूप से कोशिका नाभिक या न्यूक्लियोटाइड में स्थित होता है, आरएनए - साइटोप्लाज्म और राइबोसोम में, जहां यह प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेता है।

विभिन्न सूक्ष्मजीवों की वसा सामग्री भिन्न होती है, कुछ खमीर और मोल्ड में यह बैक्टीरिया की तुलना में 6-10 गुना अधिक होती है। वसा (लिपिड) कोशिका की ऊर्जा सामग्री हैं। लिपोप्रोटीन के रूप में वसा साइटोप्लाज्मिक झिल्ली का हिस्सा होता है, जो पर्यावरण के साथ कोशिकाओं के आदान-प्रदान में एक महत्वपूर्ण कार्य करता है। साइटोप्लाज्म में वसा कणिकाओं या बूंदों के रूप में पाई जा सकती है।

कार्बोहाइड्रेट झिल्ली, कैप्सूल और साइटोप्लाज्म का हिस्सा हैं। वे मुख्य रूप से जटिल कार्बोहाइड्रेट द्वारा दर्शाए जाते हैं - पॉलीसेकेराइड (स्टार्च, डेक्सट्रिन, ग्लाइकोजन, फाइबर), प्रोटीन या लिपिड के साथ जोड़ा जा सकता है। ग्लाइकोजन अनाज के रूप में आरक्षित ऊर्जा सामग्री के रूप में कार्बोहाइड्रेट को साइटप्लाज्म में जमा किया जा सकता है।

(फास्फोरस, सोडियम, मैग्नीशियम, क्लोरीन, सल्फर, आदि) माइक्रोबियल सेल के प्रोटीन और एंजाइम का हिस्सा हैं, वे चयापचय और सामान्य इंट्रासेल्युलर आसमाटिक दबाव बनाए रखने के लिए आवश्यक हैं।

सूक्ष्मजीवों के सामान्य कामकाज के लिए आवश्यक। वे चयापचय प्रक्रियाओं में शामिल हैं, क्योंकि वे कई एंजाइमों का हिस्सा हैं। विटामिन, एक नियम के रूप में, भोजन से आना चाहिए, लेकिन कुछ रोगाणुओं में विटामिन को संश्लेषित करने की क्षमता होती है, जैसे कि बी 2 या बी 12।

सूक्ष्मजीव श्वसन

एक माइक्रोबियल सेल के पदार्थों के जैवसंश्लेषण की प्रक्रियाएं ऊर्जा की खपत के साथ आगे बढ़ती हैं। अधिकांश रोगाणु वायुमंडलीय ऑक्सीजन से जुड़ी रासायनिक प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा का उपयोग करते हैं। पोषक तत्वों को ऊर्जा मुक्त करने के लिए ऑक्सीकरण करने की इस प्रक्रिया को श्वसन कहा जाता है। अकार्बनिक (ऑटोट्रॉफ़्स) या कार्बनिक (हेटरोट्रॉफ़्स) पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान ऊर्जा निकलती है।

एरोबिक सूक्ष्मजीव (एरोबेस)अकार्बनिक पदार्थों, कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के निर्माण के साथ वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान जारी ऊर्जा का उपयोग करें। एरोबिक्स में कई बैक्टीरिया, कवक और कुछ खमीर शामिल हैं। वे ज्यादातर ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्बोहाइड्रेट का उपयोग करते हैं।

अवायवीय सूक्ष्मजीव (अवायवीय)सांस लेने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग नहीं करते हैं, वे ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में रहते हैं और प्रजनन करते हैं, किण्वन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप ऊर्जा प्राप्त करते हैं। एनारोबेस जीनस क्लोस्ट्रीडिया (बोटुलिनम बैसिलस और परफ्रिंजेंस बैसिलस), ब्यूटिरिक एसिड बैक्टीरिया आदि के बैक्टीरिया हैं।

अवायवीय परिस्थितियों में अल्कोहलिक, लैक्टिक और ब्यूटिरिक किण्वन होता है, जबकि ग्लूकोज को अल्कोहल, लैक्टिक या ब्यूटिरिक एसिड में बदलने की प्रक्रिया ऊर्जा की रिहाई के साथ होती है। जारी ऊर्जा का लगभग 50% गर्मी के रूप में नष्ट हो जाता है, और शेष एटीपी (एडेनोसिन ट्राइफॉस्फोरिक एसिड) में जमा हो जाता है।

कुछ सूक्ष्मजीव ऑक्सीजन की उपस्थिति में और इसके बिना दोनों में रहने में सक्षम हैं। पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर, वे ऊर्जा प्राप्त करने की अवायवीय प्रक्रियाओं से एरोबिक प्रक्रियाओं में स्विच कर सकते हैं, और इसके विपरीत। ऐसे सूक्ष्मजीवों को कहा जाता है एछिक अवायुजीव।

जीवाणु श्वसन। जीवाणु कोशिका जीवाणुओं के श्वसन की प्रक्रिया में अपनी जीवन गतिविधि के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करती है।

श्वसन के प्रकार के अनुसार, सभी सूक्ष्मजीवों को दो समूहों में विभाजित किया जाता है: रोगाणु, जिसमें श्वसन प्रक्रिया हवा में मुक्त ऑक्सीजन के उपयोग से जुड़ी होती है, और सूक्ष्मजीव जिन्हें मुक्त ऑक्सीजन की आवश्यकता नहीं होती है, जो उनके लिए हानिकारक भी है।

सूक्ष्मजीवों के पहले समूह को एरोबेस कहा जाता है (श्वसन का प्रकार एरोबिक है); दूसरा समूह - अवायवीय (श्वसन प्रकार - अवायवीय)।

एनोक्सिक स्थितियों में कार्बोहाइड्रेट के टूटने को किण्वन कहा जाता है। किण्वन प्रक्रिया का कारण बनने वाले सूक्ष्मजीवों के प्रकार के आधार पर, बाद वाला अल्कोहलिक, एसिटिक आदि होता है। इसका मतलब है कि किण्वन प्रक्रिया के दौरान शराब या एसिटिक एसिड आदि का निर्माण किया जा सकता है।

जीवाणु एंजाइम। बैक्टीरिया के पोषण और श्वसन की प्रक्रिया आवश्यक रूप से एंजाइमों की भागीदारी के साथ आगे बढ़ती है - एक प्रोटीन प्रकृति के विशेष पदार्थ। एंजाइम, यहां तक ​​​​कि सबसे छोटी मात्रा में, संबंधित रासायनिक प्रक्रियाओं को बहुत तेज करते हैं, स्वयं लगभग अपरिवर्तित होते हैं।

एंजाइमों के बिना, पोषण और श्वसन की प्रक्रियाएं आगे बढ़ सकती हैं, लेकिन बहुत धीमी गति से। एंजाइम केवल जीवित कोशिकाओं में निर्मित होते हैं। एंजाइमों का एक समूह माइक्रोबियल सेल से जुड़ा नहीं है, और वे बैक्टीरिया द्वारा पर्यावरण में छोड़े जाते हैं। इस समूह का कार्य यह है कि एंजाइम जटिल यौगिकों के सरल, अधिक सुपाच्य में टूटने में योगदान करते हैं। एंजाइमों का एक अन्य समूह (उनमें से अधिकांश) जीवाणु कोशिका के अंदर स्थित होता है और इससे जुड़ा होता है।

इसके अलावा, ऐसे एंजाइम होते हैं जो बैक्टीरिया में बदलती पोषण स्थितियों के अनुकूल होने की प्रक्रिया में दिखाई देते हैं।

एंजाइमों की एक विशिष्ट विशेषता यह है कि उनका स्वयं का एंजाइम एक निश्चित संरचना या समूहों के पदार्थों पर कार्य करता है। तो, जटिल कार्बन यौगिकों (शर्करा), प्रोटीन, वसा आदि के प्रसंस्करण के लिए एंजाइम होते हैं।

बैक्टीरिया का विकास और प्रजनन। एक जीवाणु कोशिका की वृद्धि प्रक्रिया उसके आकार में वृद्धि में व्यक्त की जाती है। यह प्रक्रिया बहुत तेज है - कुछ ही मिनटों में।

बैक्टीरिया के वयस्क होने के बाद, प्रजनन की प्रक्रिया सरल अनुप्रस्थ विखंडन द्वारा शुरू होती है। अनुकूल परिस्थितियों (पर्याप्त पोषण, अनुकूल तापमान) में जीवाणु कोशिका प्रत्येक 50-30 मिनट में विभाजित हो जाती है। यह अनुमान लगाया जाता है कि यदि जीवाणुओं का प्रजनन बिना रुके चलता रहा, तो 5 दिनों के भीतर एक कोशिका से एक ऐसा जीवित पिंड बन जाएगा जो सभी समुद्रों और महासागरों को भर देगा। लेकिन इस तरह के प्रजनन के लिए, जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, कई अनुकूल परिस्थितियों की आवश्यकता होती है जो बाहरी वातावरण में मौजूद नहीं होती हैं।

जीवाणुओं की रासायनिक संरचना। एक जीवाणु कोशिका में बड़ी मात्रा में पानी होता है - कोशिका द्रव्यमान का 75-85%। शेष 15% सूखा अवशेष है, जिसमें प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा, लवण और अन्य पदार्थ शामिल हैं।

जीवाणु प्रोटीन विभिन्न रासायनिक यौगिकों से बने जटिल प्रोटीन होते हैं। ये रसायन जीवाणु कोशिका के जीवन के लिए आवश्यक हैं।

प्रोटीन के अलावा, बैक्टीरिया के सूखे अवशेषों की संरचना में कार्बोहाइड्रेट (12-28%), न्यूक्लिक एसिड शामिल हैं।

सूखे अवशेषों को बनाने वाले वसा की मात्रा भिन्न हो सकती है। बैक्टीरिया के कुछ रूपों में, वसा की मात्रा सूखे अवशेषों के 1/3 तक पहुंच जाती है। मूल रूप से, वसा खोल का हिस्सा होते हैं, जिससे इसके कई गुण होते हैं।

जीवाणु कोशिका का एक आवश्यक घटक खनिज लवण है, जो कोशिका के पूरे द्रव्यमान का "/ चिड़ियाघर" बनाते हैं। जीवाणु कोशिकाओं में नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, कार्बन, फास्फोरस, पोटेशियम, सोडियम, मैग्नीशियम, कैल्शियम, सिलिकॉन भी शामिल हैं। सल्फर, क्लोरीन, लोहा।

पर्यावरणीय परिस्थितियों के आधार पर, बैक्टीरिया की रासायनिक संरचना मात्रात्मक और गुणात्मक दोनों तरह से बदल सकती है।

जीवाणुओं का पोषण। बैक्टीरिया का पोषण एक बहुत ही जटिल प्रक्रिया है जो एक अर्ध-पारगम्य झिल्ली के माध्यम से कुछ पोषक तत्वों के निरंतर प्रवेश और कोशिका से चयापचय उत्पादों की रिहाई के कारण होती है।

चूंकि बैक्टीरिया का खोल प्रोटीन और कोशिका पोषण के लिए आवश्यक अन्य जटिल यौगिकों के लिए अभेद्य है, इन पदार्थों को एंजाइमों द्वारा दरार के बाद अवशोषित किया जाता है।

बैक्टीरिया के सामान्य पोषण के लिए बहुत महत्व कोशिकाओं के अंदर और पर्यावरण में नमक सांद्रता का सही अनुपात है। सबसे अनुकूल पोषण की स्थिति तब बनती है जब पर्यावरण में लवण की सांद्रता 0.5% सोडियम क्लोराइड घोल के बराबर होती है।

जब यह 2-10% सोडियम क्लोराइड घोल में प्रवेश करता है, तो जीवाणु कोशिका सिकुड़ जाती है - निर्जलीकरण, जो इसे प्रजनन में असमर्थ बनाता है। यह नमक की सहायता से भोजन को संरक्षित करने की विधि का आधार है।

जीवाणुओं को भोजन के लिए ऑक्सीजन, हाइड्रोजन, कार्बन और नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है। इन पदार्थों की आपूर्ति के स्रोत जल, वायु आदि हो सकते हैं।

इन सामान्य पोषक तत्वों के अलावा, बैक्टीरिया को बढ़ने के लिए विशेष रासायनिक यौगिकों की आवश्यकता होती है।

यह स्थापित किया गया है कि कुछ प्रकार के स्ट्रेप्टोकोकी विटामिन बी की अनुपस्थिति में बिल्कुल नहीं बढ़ते हैं।

वर्णक गठन। कुछ प्रकार के बैक्टीरिया और कवक में विभिन्न रंग पदार्थ बनाने की क्षमता होती है - पिगमेंट। इस क्षमता का अधिकांश हिस्सा मिट्टी, हवा और पानी में पाए जाने वाले बैक्टीरिया के पास होता है। विशेष रूप से स्पष्ट रूप से रोगाणुओं का यह गुण प्रयोगशाला स्थितियों में पाया जाता है। घने पोषक माध्यम पर गुणा करते समय, बैक्टीरिया उपनिवेश बनाते हैं, जो विभिन्न रंजकों के कारण एक रंग होता है: लाल, सफेद, बैंगनी, सुनहरा, आदि।

यह स्थापित किया गया है कि वर्णक गठन के लिए सबसे अच्छी स्थिति ऑक्सीजन, प्रकाश और कमरे के तापमान तक पर्याप्त पहुंच है।

यह माना जाता है कि रोगाणुओं में वर्णक सूर्य के प्रकाश के हानिकारक प्रभावों के खिलाफ एक सुरक्षात्मक कार्य करते हैं; इसके अलावा, वे श्वसन की प्रक्रियाओं में एक भूमिका निभाते हैं।

चमकना। प्रकृति में, बैक्टीरिया सहित रोगाणु होते हैं, जो अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि के दौरान ऐसे पदार्थ बनाते हैं जो वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ मिलकर चमक सकते हैं। सड़े हुए की चमक, समुद्र की सतह आदि की घटनाओं को ऐसे रोगाणुओं के विकास द्वारा समझाया गया है। ऐसे चमकदार रोगाणु मनुष्यों के लिए रोगजनक नहीं होते हैं।

गंध गठन। गंध (सुगंध गठन) बनाने के लिए रोगाणुओं की क्षमता को विशेष वाष्पशील पदार्थों की उपस्थिति से समझाया जाता है, जो कि उनकी रासायनिक प्रकृति से, ईथर (ईथर जैसे पदार्थ) के करीब होते हैं। खाद्य उद्योग में पनीर, मक्खन, वाइन और अन्य उत्पादों को बनाने के लिए विभिन्न सुगंध पैदा करने वाले बैक्टीरिया का उपयोग किया जाता है।

उन जीवाणुओं में से जो मनुष्यों के लिए रोगजनक हैं और प्रयोगशाला स्थितियों में उगाए जाने पर गंध का उत्सर्जन करते हैं, कोई एक ट्यूबरकल बैसिलस का नाम ले सकता है, जिसकी गंध शहद की गंध तक पहुंचती है, आदि।

माइक्रोबियल जहर। मानव शरीर में प्रवेश करके, और वहां गुणा करके, रोगाणु ऐसे पदार्थ उत्पन्न करते हैं जो तंत्रिका तंत्र, हृदय और आंतरिक अंगों पर प्रतिकूल प्रभाव डालते हैं। इन हानिकारक पदार्थों को टॉक्सिन्स कहा जाता है। माइक्रोबियल टॉक्सिन्स ज्ञात सबसे शक्तिशाली जहर हैं। इनकी थोड़ी सी मात्रा भी शरीर पर विषैला प्रभाव डाल सकती है। कई संक्रामक रोगों में देखे गए घाव माइक्रोबियल विषाक्त पदार्थों की क्रिया से जुड़े होते हैं। लगभग सभी रोगजनक रोगाणुओं में विषाक्त पदार्थ होते हैं। विषाक्त पदार्थ दो प्रकार के होते हैं: एक्सोटॉक्सिन और एंडोटॉक्सिन।

एक्सोटॉक्सिन ऐसे जहर हैं जो आसानी से माइक्रोबियल सेल को पर्यावरण में छोड़ देते हैं।

एक्सोटॉक्सिन को अपेक्षाकृत कम स्थिरता की विशेषता होती है, जो गर्मी, प्रकाश और विभिन्न रसायनों के प्रभाव में आसानी से नष्ट हो जाते हैं। एक्सोटॉक्सिन का एक विशिष्ट गुण अत्यंत छोटी खुराक में उनकी क्रिया है।

माइक्रोबियल एक्सोटॉक्सिन सबसे शक्तिशाली में से हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, 0.00001 मिली टिटनेस टॉक्सिन सफेद माउस ल्यूकोरिया का कारण बनता है, और बोटुलिज़्म माइक्रोब टॉक्सिन कम खुराक पर कार्य करता है।

एंडोटॉक्सिन माइक्रोबियल सेल के शरीर से मजबूती से बंधे होते हैं और माइक्रोबियल बॉडी के विनाश के बाद ही निकलते हैं। एक्सोटॉक्सिन के विपरीत, एंडोटॉक्सिन शरीर में विषाक्तता के निम्नलिखित लक्षण पैदा करते हैं: सिरदर्द, कमजोरी, सांस की तकलीफ, आदि। एंडोटॉक्सिन एक्सोटॉक्सिन की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं, कुछ उबलने का भी सामना कर सकते हैं। जीवों के लिए उनकी विषाक्तता एक्सोटॉक्सिन की तुलना में बहुत कम है।

एंडोटॉक्सिन सभी रोगजनक रोगाणुओं में मौजूद होते हैं; एक्सोटॉक्सिन उनमें से कुछ द्वारा ही निर्मित होते हैं - डिप्थीरिया बेसिलस, स्टेफिलोकोकस ऑरियस, बोटुलिज़्म बैक्टीरिया।

माइक्रोबियल परिवर्तनशीलता। प्राकृतिक परिस्थितियों में, रोगाणु कई कारकों से लगातार प्रभावित होते हैं जो परिवर्तनशीलता की प्रक्रिया को निर्धारित करते हैं। पोषण, तापमान के अलावा, इन कारकों में माइक्रोबियल विरोध की घटना, मानव और पशु जीव के आंतरिक वातावरण का प्रभाव शामिल है।

पर्यावरण के साथ निकट संपर्क और गहन प्रजनन के कारण, सूक्ष्मजीव जल्दी से नई परिस्थितियों के अनुकूल हो जाते हैं, और तदनुसार उनके प्रारंभिक गुण बदल जाते हैं। उदाहरण के लिए, जीवाणु गीजर के गर्म पानी में रहते हैं, जो पर्यावरणीय परिस्थितियों के प्रभाव में एक प्रजाति के रूप में आकार लेते हैं। कुछ रोगजनक रोगाणु, जब औषधीय पदार्थों के साथ परस्पर क्रिया करते हैं, तो उनके प्रति प्रतिरोधी बन सकते हैं। इस प्रकार, जीव के जीवन के लिए अस्तित्व की स्थितियों का बहुत महत्व है, जिसमें परिवर्तन (पोषण, तापमान, आर्द्रता, आदि) सूक्ष्मजीव की प्रकृति में इसी परिवर्तन का कारण बन सकता है।

परिवर्तनशीलता सभी प्रकार के सूक्ष्मजीवों की विशेषता है। रोगाणुओं की परिवर्तनशीलता के कारणों में से एक बैक्टीरियोफेज है।

बैक्टीरियोफेज जीवित जीव हैं जो केवल तभी गुणा करते हैं जब वे बाहर से माइक्रोबियल सेल के अंदर प्रवेश करते हैं। रोगाणुओं के शरीर के बाहर, बैक्टीरियोफेज गुणा नहीं करते हैं, लेकिन आराम से होते हैं। माइक्रोबियल सेल पर बैक्टीरियोफेज की क्रिया इस प्रकार है: माइक्रोबियल सेल के आसपास, बैक्टीरियोफेज धीरे-धीरे अंदर घुसते हैं और गुणा करते हैं। एक बैक्टीरियोफेज के प्रजनन की दर कई स्थितियों पर निर्भर करती है: सूक्ष्म जीव की प्रकृति, उसके अस्तित्व की स्थिति आदि। 1-3 घंटे के बाद, सूक्ष्मजीव कोशिका के अंदर कई नए बैक्टीरियोफेज बनते हैं, इस कोशिका का खोल फट जाता है, और बैक्टीरियोफेज का पूरा द्रव्यमान उसमें से गिर जाता है।

जब एक बैक्टीरियोफेज एक सूक्ष्म जीव के साथ संपर्क करता है, तो बाद वाला हमेशा मर जाता है। यदि बैक्टीरियोफेज गतिविधि अपर्याप्त है, तो व्यक्तिगत माइक्रोबियल कोशिकाएं जीवित रहती हैं और नई माइक्रोबियल कोशिकाओं के विकास को जन्म देती हैं जो पहले से ही इस बैक्टीरियोफेज के लिए प्रतिरोधी हैं।

बैक्टीरियोफेज के प्रभाव में, रोगाणु अपने गुणों को बदलते हैं: वे अपनी रोगजनक क्षमता खो देते हैं, अपना कैप्सूल खो देते हैं, आदि।

प्रत्येक प्रकार के रोगजनक सूक्ष्म जीव के लिए, एक बैक्टीरियोफेज होता है, उदाहरण के लिए, पेचिश, टाइफाइड, स्टेफिलोकोकल।

प्रकाश, वायु ऑक्सीजन, गर्मी की क्रिया के तहत, बैक्टीरियोफेज 1-2 महीने के भीतर अपनी गतिविधि खो देता है। पराबैंगनी किरणें 15 मिनट में बैक्टीरियोफेज को नष्ट कर देती हैं। बैक्टीरियोफेज का तेजी से विनाश एक अम्लीय वातावरण में होता है।

बैक्टीरियोफेज जहां भी बैक्टीरिया होते हैं वहां पाए जाते हैं। सीवेज, नदी के पानी, मानव और पशु उत्सर्जन, और अन्य वस्तुओं में विभिन्न बैक्टीरियोफेज पाए जा सकते हैं।

सूक्ष्मजीव श्वसन

ऊपर वर्णित खाद्य आत्मसात करने की प्रक्रिया ऊर्जा के व्यय के साथ आगे बढ़ती है। ऊर्जा की आवश्यकता ऊर्जा चयापचय की प्रक्रियाओं द्वारा प्रदान की जाती है, जिसका सार ऊर्जा की रिहाई के साथ कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण है। परिणामी ऑक्सीकरण उत्पादों को पर्यावरण में छोड़ दिया जाता है।

योजनाबद्ध रूप से, एंजाइम डिहाइड्रोजनेज को शामिल करने वाली ऑक्सीकरण-कमी प्रतिक्रिया को निम्नानुसार दर्शाया जा सकता है:

एएन 2 + बी - ए + वीएन 2 + ऊर्जा

सूक्ष्मजीवों के पास ऊर्जा प्राप्त करने के कई तरीके होते हैं।

1861 में, फ्रांसीसी वैज्ञानिक एल. पाश्चर ने पहली बार ऑक्सीजन तक पहुंच के बिना सूक्ष्मजीवों की अद्वितीय क्षमता पर ध्यान आकर्षित किया, जबकि सभी उच्च जीव - पौधे और जानवर - केवल ऑक्सीजन युक्त वातावरण में रह सकते हैं।

इस आधार पर (श्वसन के प्रकार के अनुसार), एल पाश्चर ने सूक्ष्मजीवों को दो समूहों में विभाजित किया - एरोबेस और एनारोबेस।

एरोबिक्सऊर्जा प्राप्त करने के लिए, कार्बनिक पदार्थ वायुमंडलीय ऑक्सीजन के साथ ऑक्सीकृत होते हैं। इनमें कवक, कुछ खमीर, कई बैक्टीरिया और शैवाल शामिल हैं। कई एरोबेस कार्बनिक पदार्थों को पूरी तरह से ऑक्सीकरण करते हैं, सीओ 2 और एच 2 ओ को अंतिम उत्पादों के रूप में छोड़ते हैं। इस प्रक्रिया को आम तौर पर निम्नलिखित समीकरण द्वारा दर्शाया जा सकता है:

सी 6 एच 12 ओ 6 + 6ओ 2 \u003d 6सीओ 2 + 6एच 2 ओ + 2822 केजे।

अवायवीयमुक्त ऑक्सीजन के उपयोग के बिना श्वसन करने में सक्षम सूक्ष्मजीव हैं। सूक्ष्मजीवों में श्वसन की अवायवीय प्रक्रिया सब्सट्रेट से हाइड्रोजन को हटाने के कारण होती है। विशिष्ट अवायवीय श्वसन प्रक्रियाओं को कहा जाता है किण्वन. इस प्रकार के ऊर्जा उत्पादन के उदाहरण अल्कोहलिक, लैक्टिक और ब्यूटिरिक किण्वन हैं। मादक किण्वन के उदाहरण पर विचार करें:

सी 6 एच 12 ओ 6 \u003d 2सी 2 एच 5 ओएच + 2सीओ 2 + 118 केजे।

अवायवीय सूक्ष्मजीवों का ऑक्सीजन से अनुपात भिन्न होता है। उनमें से कुछ ऑक्सीजन बिल्कुल भी सहन नहीं करते हैं और कहलाते हैं बाध्य करना,या कठोरअवायवीय इनमें ब्यूटिरिक किण्वन के प्रेरक एजेंट, टेटनस बेसिलस, बोटुलिज़्म के प्रेरक एजेंट शामिल हैं। अन्य रोगाणु एरोबिक और एनारोबिक दोनों स्थितियों में विकसित हो सकते हैं। वे कहते हैं - वैकल्पिक,या सशर्त अवायवीय;ये लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया, एस्चेरिचिया कोलाई, प्रोटीस आदि हैं।

सूक्ष्मजीवों के एंजाइम

एंजाइमोंजैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर को उत्प्रेरक रूप से प्रभावित करने में सक्षम पदार्थ। वे सूक्ष्मजीवों के जीवन में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। एंजाइमों की खोज 1814 में रूसी शिक्षाविद् के.एस. किरचॉफ ने की थी।

अन्य उत्प्रेरकों की तरह, एंजाइम केवल बिचौलियों के रूप में पदार्थों के परिवर्तन की प्रतिक्रियाओं में भाग लेते हैं। प्रतिक्रियाओं में उनका मात्रात्मक रूप से सेवन नहीं किया जाता है। सूक्ष्मजीवों के एंजाइमों में कई गुण होते हैं:

1) 40-50ºC तक के तापमान पर, एंजाइमी प्रतिक्रिया की दर बढ़ जाती है, लेकिन फिर दर कम हो जाती है, एंजाइम कार्य करना बंद कर देता है। 80 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर, लगभग सभी एंजाइम अपरिवर्तनीय रूप से निष्क्रिय हो जाते हैं।

2) रासायनिक प्रकृति से, एंजाइम एकल-घटक होते हैं, जिसमें केवल प्रोटीन होता है, और दो-घटक, प्रोटीन और गैर-प्रोटीन भागों से युक्त होते हैं। कई एंजाइमों के गैर-प्रोटीन भाग को एक या दूसरे विटामिन द्वारा दर्शाया जाता है।

3) एंजाइम की गतिविधि माध्यम के पीएच से काफी प्रभावित होती है। कुछ एंजाइमों के लिए, एक अम्लीय वातावरण सबसे अच्छा होता है, दूसरों के लिए, एक तटस्थ या थोड़ा क्षारीय।

4) एंजाइम अत्यधिक सक्रिय होते हैं। इस प्रकार, एक उत्प्रेरक अणु प्रति मिनट हाइड्रोजन पेरोक्साइड के 5 मिलियन अणुओं को नष्ट कर देता है, और 1 ग्राम एमाइलेज, अनुकूल परिस्थितियों में, 1 टन स्टार्च को चीनी में परिवर्तित करता है।

5) प्रत्येक एंजाइम में क्रिया की एक सख्त विशिष्टता होती है, अर्थात जटिल अणुओं या केवल कुछ पदार्थों में केवल कुछ बंधों को प्रभावित करने की क्षमता होती है। उदाहरण के लिए, एमाइलेज केवल स्टार्च, लैक्टेज - मिल्क शुगर, सेल्युलेस - सेल्युलोज, आदि के टूटने का कारण बनता है।

6) किसी दिए गए सूक्ष्मजीव में निहित और उसकी कोशिका के घटकों की संख्या में शामिल एंजाइम कहलाते हैं विधान. एक और समूह है - एंजाइम प्रेरित किया(अनुकूली), जो कोशिका द्वारा तभी निर्मित होते हैं जब इस एंजाइम के संश्लेषण को उत्तेजित करने वाले माध्यम में कोई पदार्थ (प्रेरक) मिलाया जाता है। इन परिस्थितियों में, सूक्ष्मजीव एक एंजाइम का संश्लेषण करता है जो उसके पास नहीं था।

7) क्रिया की प्रकृति के अनुसार एंजाइमों को विभाजित किया जाता है एक्सोएंजाइम, जो कोशिका द्वारा बाहरी वातावरण में छोड़े जाते हैं, और एंडोएंजाइम, जो कोशिका की आंतरिक संरचनाओं से मजबूती से जुड़े होते हैं और इसके अंदर कार्य करते हैं।

8) यद्यपि एन्जाइम कोशिका द्वारा निर्मित होते हैं, मृत्यु के बाद भी वे अस्थायी रूप से सक्रिय अवस्था में रहते हैं और आत्म-विनाश(ग्रीक ऑटोस से - स्वयं, लसीका - विघटन) - अपने स्वयं के इंट्रासेल्युलर एंजाइमों के प्रभाव में एक कोशिका का आत्म-विघटन या आत्म-पाचन।

वर्तमान में, 1000 से अधिक एंजाइम ज्ञात हैं। एंजाइमों को 6 वर्गों में बांटा गया है:

पहली श्रेणी- ऑक्सीडोरडक्टेस - सूक्ष्मजीवों के किण्वन और श्वसन की प्रक्रियाओं में, यानी ऊर्जा चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

दूसरा दर्जाट्रांसफरेज (ट्रांसफर एंजाइम) परमाणुओं के समूहों को एक यौगिक से दूसरे यौगिक में स्थानांतरित करने के लिए उत्प्रेरित करते हैं।

तीसरा ग्रेड -हाइड्रोलिसिस (हाइड्रोलाइटिक एंजाइम)। वे पानी की अनिवार्य भागीदारी के साथ जटिल यौगिकों (प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट) की विभाजन प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं।

4 था ग्रेड -लाइसिस में दो-घटक एंजाइम शामिल होते हैं जो कुछ समूहों को सब्सट्रेट (सीओ 2, एच 2 ओ, एनएच एस, आदि) से गैर-हाइड्रोलाइटिक तरीके से (पानी की भागीदारी के बिना) अलग करते हैं।

पाँचवी श्रेणी- आइसोमेरेज़ एंजाइम होते हैं जो कार्बनिक यौगिकों के प्रतिवर्ती परिवर्तन को उनके आइसोमर्स में उत्प्रेरित करते हैं।

6 ठी श्रेणी - लिगेज (सिंथेटेस) एंजाइम होते हैं जो जटिल कार्बनिक यौगिकों के संश्लेषण को सरल से उत्प्रेरित करते हैं। लिगेज सूक्ष्मजीवों के कार्बोहाइड्रेट और नाइट्रोजन चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

खाद्य और प्रकाश उद्योगों में माइक्रोबियल एंजाइमों का उपयोग तकनीकी प्रक्रिया को तेज कर सकता है, उपज बढ़ा सकता है और तैयार उत्पाद की गुणवत्ता में सुधार कर सकता है। एमाइलोलिटिक एंजाइमों की तैयारी का उपयोग अनाज माल्ट के बजाय स्टार्च युक्त कच्चे माल से एथिल अल्कोहल के उत्पादन में किया जाता है, और बेकिंग उद्योग में माल्ट के बजाय राई की रोटी की तैयारी में उपयोग किया जाता है; गेहूं के आटे में मशरूम एमाइलेज भी मिलाया जाता है। चूंकि इस तैयारी में एमाइलेज के अलावा, अन्य एंजाइम (माल्टेज, प्रोटीज) होते हैं, हालांकि कम मात्रा में, आटा बनाने की प्रक्रिया तेज हो जाती है, ब्रेड की मात्रा और सरंध्रता बढ़ जाती है, इसकी उपस्थिति, सुगंध और स्वाद में सुधार होता है। शराब बनाने में इन एंजाइम की तैयारी के उपयोग से माल्ट को जौ के साथ आंशिक रूप से बदलना संभव हो जाता है। मशरूम ग्लूकोमाइलेज की मदद से स्टार्च से ग्लूकोज सिरप और क्रिस्टलीय ग्लूकोज प्राप्त होता है। पेक्टोलिटिक एंजाइम कवक की तैयारी का उपयोग रस और फल-पेय उत्पादन और वाइनमेकिंग में किया जाता है। इन एंजाइमों द्वारा पेक्टिन के विनाश के परिणामस्वरूप, रस निकालने की प्रक्रिया तेज हो जाती है, इसकी उपज, निस्पंदन और स्पष्टीकरण में वृद्धि होती है। माइक्रोबियल प्रोटीज युक्त एंजाइम की तैयारी का उपयोग वाइन और बीयर की स्थिरता (प्रोटीन धुंध से सुरक्षा) को बढ़ाने के लिए किया जाता है, और चीज़मेकिंग में - (आंशिक रूप से) रेनेट के बजाय। मांस को नरम करने, मांस और हेरिंग की परिपक्वता में तेजी लाने, मछली और मांस उद्योग के कचरे से खाद्य हाइड्रोलिसेट्स प्राप्त करने और पशु और सब्जी कच्चे माल के प्रसंस्करण के लिए अन्य तकनीकी प्रक्रियाओं के लिए माइक्रोबियल प्रोटीज का उपयोग करने की सलाह दी जाती है।

सूक्ष्मजीवों की रासायनिक संरचना

माइक्रोबियल कोशिकाएं अपनी संरचना के संदर्भ में जानवरों और पौधों की कोशिकाओं से बहुत कम भिन्न होती हैं। इनमें 75-85% पानी होता है, शेष 16-25% शुष्क पदार्थ होता है। कोशिका में पानी स्वतंत्र और बाध्य अवस्था में होता है। बाध्य जल कोशिका कोलाइड (प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड, आदि) का हिस्सा है और उनसे मुश्किल से निकलता है। मुक्त पानी रासायनिक प्रतिक्रियाओं में शामिल होता है, चयापचय के दौरान कोशिका में बनने वाले विभिन्न यौगिकों के लिए विलायक के रूप में कार्य करता है।

कोशिका के शुष्क पदार्थ में कार्बनिक और खनिज पदार्थ होते हैं।

प्रोटीन - 52% तक,

पॉलीसेकेराइड - 17% तक,

न्यूक्लिक एसिड (आरएनए 16% तक, डीएनए 3% तक),

लिपिड - 9% तक

ये यौगिक सूक्ष्मजीवों की विभिन्न कोशिकीय संरचनाओं का हिस्सा हैं और महत्वपूर्ण शारीरिक कार्य करते हैं। सूक्ष्मजीवों की कोशिकाओं में अन्य पदार्थ भी पाए जाते हैं - कार्बनिक अम्ल, उनके लवण, वर्णक, विटामिन आदि।

परीक्षण प्रश्न

1. टर्गर क्या है?

2. डिसिमिलेशन क्या है?

3. कौन से सूक्ष्मजीव स्वपोषी कहलाते हैं?

4. परासरण क्या है?

5. कौन से सूक्ष्मजीव ऐच्छिक कहलाते हैं?

6. प्लास्मोलिसिस क्या है?

7. लाइपेस किन प्रक्रियाओं में शामिल होते हैं?

8. सूक्ष्मजीवों की संरचना में कितना पानी शामिल है?

10. किन सूक्ष्मजीवों को अवायवीय कहा जाता है?

माइक्रोबियल श्वसन दो प्रकार के होते हैं - एरोबिक और एनारोबिक।

एरोबिक श्वसन सूक्ष्मजीव एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें हाइड्रोजन (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन) का स्वीकर्ता आणविक ऑक्सीजन होता है। ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, मुख्य रूप से जटिल कार्बनिक यौगिकों से, ऊर्जा उत्पन्न होती है, जो पर्यावरण में जारी होती है या एटीपी के उच्च-ऊर्जा फॉस्फेट बांड में जमा होती है। पूर्ण और अपूर्ण ऑक्सीकरण के बीच भेद।

पूर्ण ऑक्सीकरण।सूक्ष्मजीवों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत कार्बोहाइड्रेट है। जब वे विभाजित होते हैं, जो विभिन्न तरीकों से होता है, तो एक महत्वपूर्ण मध्यवर्ती उत्पाद प्राप्त होता है - पाइरुविक एसिड। पाइरुविक एसिड का पूर्ण ऑक्सीकरण ट्राइकारबॉक्सिलिक एसिड चक्र (क्रेब्स चक्र) और श्वसन श्रृंखला में होता है। एरोबिक परिस्थितियों में ग्लूकोज के टूटने के परिणामस्वरूप, ऑक्सीकरण प्रक्रिया समाप्त हो जाती है - जब तक कार्बन डाइऑक्साइड और पानी बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ नहीं बनता है: सी 6 एच 12 ओ 6 + 6 ओ 2 -*■ 6CO 2 + 6H 2 O + 2874.3 kJ।

अधूरा ऑक्सीकरण।सभी एरोबेस ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को पूरा नहीं करते हैं। माध्यम में कार्बोहाइड्रेट की अधिकता से अधूरे ऑक्सीकरण के उत्पाद बनते हैं, जिनमें ऊर्जा निहित होती है। चीनी के अधूरे एरोबिक ऑक्सीकरण के अंतिम उत्पाद कार्बनिक अम्ल हो सकते हैं: साइट्रिक, मैलिक, ऑक्सालिक, स्यूसिनिक और अन्य, वे मोल्ड कवक द्वारा बनते हैं। उदाहरण के लिए, एरोबिक श्वसन एसिटिक एसिड बैक्टीरिया द्वारा किया जाता है, जिसमें एथिल अल्कोहल के ऑक्सीकृत होने पर एसिटिक एसिड और पानी बनता है:

सीएच 3 सीएच 2 ओएच + ओ 2 - * सीएच 3 सीओओएच + एच 2 ओ + 494.4 के जे।

कुछ जीवाणु श्वसन के दौरान अकार्बनिक यौगिकों का ऑक्सीकरण करते हैं। नाइट्रिफिकेशन प्रक्रियाएं, जिसमें नाइट्रिफाइंग बैक्टीरिया पहले अमोनिया को नाइट्रस एसिड और फिर नाइट्रिक एसिड में ऑक्सीकरण करते हैं, अकार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण के उदाहरण के रूप में काम कर सकते हैं। प्रत्येक मामले में, ऊर्जा जारी की जाती है: पहले चरण में 274.9 kJ, दूसरे चरण में - 87.6 kJ।

अवायुश्वसनआणविक ऑक्सीजन की भागीदारी के बिना किया जाता है। अवायवीय नाइट्रेट श्वसन, अवायवीय सल्फेट श्वसन और किण्वन के बीच अंतर करें। अवायवीय श्वसन के दौरान, ऑक्सीकृत अकार्बनिक यौगिक हाइड्रोजन स्वीकर्ता होते हैं, जो आसानी से ऑक्सीजन छोड़ देते हैं और अधिक कम रूपों में परिवर्तित हो जाते हैं, जो ऊर्जा की रिहाई के साथ होता है।

1. अवायवीय नाइट्रेट श्वसन - आणविक नाइट्रोजन में नाइट्रेट्स की कमी

2. अवायवीय सल्फेट श्वसन - हाइड्रोजन सल्फाइड के लिए सल्फेट्स की कमी।

3. किण्वन - अवायवीय परिस्थितियों में कार्बनिक कार्बन युक्त यौगिकों का टूटना। यह इस तथ्य की विशेषता है कि अंतिम हाइड्रोजन स्वीकर्ता असंतृप्त बंधों वाला एक कार्बनिक अणु है। इस मामले में, पदार्थ केवल मध्यवर्ती उत्पादों के लिए विघटित होता है, जो जटिल कार्बनिक यौगिक (अल्कोहल, कार्बनिक अम्ल) होते हैं। उनमें निहित ऊर्जा कम मात्रा में पर्यावरण में जारी की जाती है। किण्वन के दौरान, कम ऊर्जा निकलती है। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज के किण्वन के दौरान, इसके एरोबिक ऑक्सीकरण की तुलना में 24.5 गुना कम ऊर्जा निकलती है।

पाइरुविक अम्ल के बनने से पहले सभी प्रकार के किण्वन एक ही तरह से आगे बढ़ते हैं। पाइरुविक अम्ल का आगे रूपांतरण सूक्ष्म जीव के गुणों पर निर्भर करता है। होमोफेरमेंटेटिव लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया इसे लैक्टिक एसिड, यीस्ट को एथिल अल्कोहल आदि में बदल देते हैं।

श्वसन के प्रकार द्वारा रोगाणुओं का वर्गीकरण।

श्वसन के प्रकार के अनुसार सूक्ष्मजीवों को चार समूहों में वर्गीकृत किया जाता है।

1. ओब्लिगेट (बिना शर्त) एरोबेस ऑक्सीजन की मुफ्त पहुंच के साथ बढ़ते हैं। इनमें एसिटिक एसिड बैक्टीरिया, तपेदिक के रोगजनक, एंथ्रेक्स और कई अन्य शामिल हैं।

2. माइक्रोएरोफिलिक बैक्टीरिया आसपास के वातावरण में कम (1% तक) ऑक्सीजन सांद्रता में विकसित होते हैं। ऐसी स्थितियां एक्टिनोमाइसेट्स, लेप्टोस्पाइरा, ब्रुसेला के लिए अनुकूल हैं।

3. ऐच्छिक अवायवीय जीवाणु वायुमंडलीय ऑक्सीजन की पहुंच और इसकी अनुपस्थिति दोनों में विकसित होते हैं। उनके पास क्रमशः एंजाइमों के दो सेट होते हैं। यह एंटरोबैक्टीरिया है, स्वाइन एरिज़िपेलस का प्रेरक एजेंट।

4. पर्यावरण में ऑक्सीजन की पूर्ण अनुपस्थिति में अवायवीय (बिना शर्त) अवायवीय विकसित होते हैं। अवायवीय स्थितियां (ब्यूटिरिक एसिड बैक्टीरिया, टेटनस के रोगजनकों, बोटुलिज़्म, गैस गैंग्रीन, वातस्फीति कार्बुनकल, नेक्रोबैक्टीरियोसिस द्वारा दरकिनार।

परिचय

भोजन सांस सूक्ष्मजीव जीवाणु

जैसा कि आप जानते हैं, सूक्ष्मजीव कार्बनिक (और कभी-कभी अकार्बनिक) पदार्थों की विभिन्न प्रकार की ऑक्सीकरण प्रक्रियाओं के कारण अपनी महत्वपूर्ण गतिविधि को बनाए रखने के लिए आवश्यक ऊर्जा खींचते हैं। इस मामले में, सब्सट्रेट से हाइड्रोजन (या इलेक्ट्रॉनों) को अलग करके ऑक्सीकरण होता है। हाइड्रोजन को एंजाइमों की एक श्रृंखला के साथ ले जाया जाता है और अंततः ऑक्सीजन के साथ मिलकर पानी बनाता है। ऊर्जा निकालने की अवायवीय विधि इस तथ्य की विशेषता है कि मुक्त ऑक्सीजन इसमें भाग नहीं लेती है, और कार्बनिक सब्सट्रेट केवल हाइड्रोजन के उन्मूलन के कारण ऑक्सीकृत होते हैं। मुक्त हाइड्रोजन या तो उसी कार्बनिक पदार्थ के क्षय उत्पादों में शामिल हो जाता है, या गैसीय अवस्था में छोड़ दिया जाता है।

सूक्ष्मजीवों के श्वसन के प्रकार

माइक्रोबियल श्वसन विभिन्न कार्बनिक यौगिकों और कुछ खनिजों का जैविक ऑक्सीकरण है। रेडॉक्स प्रक्रियाओं और किण्वन के परिणामस्वरूप, थर्मल ऊर्जा का निर्माण होता है, जिसका एक हिस्सा माइक्रोबियल सेल द्वारा उपयोग किया जाता है, और बाकी को पर्यावरण में छोड़ दिया जाता है।

वर्तमान में, ऑक्सीकरण को हाइड्रोजन (डीहाइड्रोजनीकरण) को हटाने की प्रक्रिया के रूप में परिभाषित किया गया है, और कमी को इसके अतिरिक्त के रूप में परिभाषित किया गया है। प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों या केवल इलेक्ट्रॉनों के हस्तांतरण से संबंधित प्रतिक्रियाओं पर भी यही शर्तें लागू होती हैं। जब कोई पदार्थ ऑक्सीकृत होता है, तो इलेक्ट्रॉन खो जाते हैं, और जब कोई पदार्थ कम हो जाता है, तो वे जुड़ जाते हैं। ऐसा माना जाता है कि हाइड्रोजन का स्थानांतरण और इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण समान प्रक्रियाएं हैं।

इलेक्ट्रॉनों को दान करने या स्वीकार करने के लिए यौगिकों या तत्वों की क्षमता रेडॉक्स क्षमता द्वारा निर्धारित की जाती है। एम. क्लार्क के सुझाव पर, इसे rH2 (हाइड्रोजन गैस के आंशिक दबाव का ऋणात्मक लघुगणक) नामित किया गया है। यह ऑक्सीजन या हाइड्रोजन के साथ माध्यम की संतृप्ति की डिग्री है। J H2 रेंज 0 से 42.6 के बीच है। P12 . पर<.,28 среда характеризуется восстановительными свойствами, при НТ2,.>28 ऑक्सीकरण, iil2 28 के बराबर, माध्यम तटस्थ है।

एरोबिक्स उच्च रेडॉक्स क्षमता (ili2 14-35) पर रहते हैं, अवायवीय कम एक (rH2 0-12) पर रहते हैं। पोप्स एच 1 (प्रोटॉन), जो कि वे संक्षेप में हैं, को विद्युत रासायनिक ढाल के खिलाफ स्थानांतरित किया जाता है, यानी कम एकाग्रता वाले वातावरण से ऐसे वातावरण में जहां उनमें से कई होते हैं। प्रोटॉन स्थानांतरण प्रक्रिया ऊर्जा की खपत से जुड़ी है। झिल्ली के माध्यम से हाइड्रोजन आयनों का प्रवेश परासरण के नियमों के अनुसार नहीं होता है, बल्कि सक्रिय रूप से एक पंप की मदद से होता है जिसे हाइड्रोजन पंप कहा जाता है। इस प्रकार, एक माइक्रोबियल सेल के साइटोप्लाज्म में जैविक परिवर्तन प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों की गति से जुड़े होते हैं, लेकिन यह एक साधारण विद्युत गति नहीं है, बल्कि एक जटिल जैव रासायनिक प्रक्रिया है जो एंजाइमों की मदद से की जाती है। उत्तरार्द्ध प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करते हैं, सहसंयोजक बंधों को तोड़ने में तेजी लाते हैं और इस तरह सक्रियण ऊर्जा को कम करते हैं।

रोगाणुओं द्वारा उत्पन्न बिजली का उपयोग कुछ उपकरणों में भी किया जा सकता है। वर्तमान में, ट्रांसमीटरों को डिजाइन किया गया है जो जैविक बिजली पर काम करते हैं, जो सूक्ष्मजीवों द्वारा निर्मित होते हैं जो समुद्र के पानी में घुली चीनी पर फ़ीड करते हैं। (सूक्ष्मजीवों का एरोबिक श्वसन एक ऐसी प्रक्रिया है जिसमें हाइड्रोजन (प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन) का अंतिम स्वीकर्ता आणविक ऑक्सीजन होता है। ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप, मुख्य रूप से जटिल कार्बनिक यौगिकों, ऊर्जा उत्पन्न होती है जो पर्यावरण में जारी होती है या उच्च में जमा होती है- एटीपी के ऊर्जा फॉस्फेट बांड। पूर्ण और अपूर्ण ऑक्सीकरण के बीच अंतर?

पूर्ण ऑक्सीकरण। सूक्ष्मजीवों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत कार्बोहाइड्रेट है। जब वे विभाजित होते हैं, जो विभिन्न तरीकों से होता है, तो एक महत्वपूर्ण मध्यवर्ती उत्पाद प्राप्त होता है - पाइरुविक एसिड (पाइरूवेट)। पाइरुविक अम्ल का पूर्ण ऑक्सीकरण ट्राइकारबॉक्सिलिक अम्ल चक्र (क्रेब्स चक्र) और श्वसन श्रृंखला (चित्र 17) में होता है। एरोबिक परिस्थितियों में ग्लूकोज के टूटने के परिणामस्वरूप, ऑक्सीकरण प्रक्रिया समाप्त हो जाती है - बड़ी मात्रा में ऊर्जा की रिहाई के साथ कार्बन डाइऑक्साइड और पानी का निर्माण: C6H12Ob + 602 - * 6C02 4- 6H20 + 2874.3 kJ .

यह हेक्सोज के संभावित ऊर्जा भंडार से मेल खाती है, यानी कार्बन डाइऑक्साइड और हरे पौधों में पानी से प्रकाश संश्लेषण के दौरान चीनी अणु में जमा हुई मात्रा से मेल खाती है। हाइड्रोजन से ऑक्सीजन में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण श्वसन श्रृंखला, या इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला के माध्यम से किया जाता है। श्वसन श्रृंखला श्वसन एंजाइमों की एक प्रणाली है जो झिल्लियों में पाई जाती है। झिल्ली, जैसा कि ज्ञात है, कोशिका के कोशिका द्रव्य के संपर्क में होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उनकी परस्पर क्रिया होती है।

अधूरा ऑक्सीकरण। सभी एरोबेस ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को पूरा नहीं करते हैं। माध्यम में कार्बोहाइड्रेट की अधिकता से अधूरे ऑक्सीकरण के उत्पाद बनते हैं, जिनमें ऊर्जा निहित होती है। चीनी के अधूरे एरोबिक ऑक्सीकरण के अंतिम उत्पाद कार्बनिक अम्ल हो सकते हैं: साइट्रिक, मैलिक, ऑक्सालिक, स्यूसिनिक और अन्य, वे मोल्ड कवक द्वारा बनते हैं।

अवायवीय जीव ऐसे जीव हैं जो सब्सट्रेट फॉस्फोराइलेशन द्वारा ऑक्सीजन की पहुंच के अभाव में ऊर्जा प्राप्त करते हैं, जबकि सब्सट्रेट के अपूर्ण ऑक्सीकरण के अंतिम उत्पादों को जीवों द्वारा अंतिम प्रोटॉन स्वीकर्ता की उपस्थिति में एटीपी के रूप में अधिक ऊर्जा प्राप्त करने के लिए ऑक्सीकरण किया जा सकता है। ऑक्सीडेटिव फास्फारिलीकरण।

योजना 1 श्वसन और विभिन्न प्रकार के अवायवीय ऊर्जा उत्पादन के दौरान इलेक्ट्रॉनों के परिवहन को दर्शाती है। पाइरीडीन न्यूक्लियोटाइड एंजाइम (पीएन) द्वारा सब्सट्रेट से हाइड्रोजन और इलेक्ट्रॉनों को साफ किया जाता है। फिर, एरोबेस में, वे बढ़ती क्षमता वाले एंजाइमों की एक श्रृंखला से गुजरते हैं - फ्लेवोप्रोटीन (एफपी - साइटोक्रोम एंजाइम (सीआईटी।) - और साइटोक्रोम ऑक्सीडेज (सिट। ऑक्स।) की मदद से ऑक्सीजन में स्थानांतरित हो जाते हैं। इलेक्ट्रॉन प्रवाह निर्देशित होता है कम (अधिक नकारात्मक क्षमता) वाले सिस्टम से उच्च (अधिक सकारात्मक) क्षमता वाले सिस्टम में - 0.8 - 0.4 V (सब्सट्रेट क्षमता) से + 0.8 V (ऑक्सीजन क्षमता) तक।

इस प्रकार, श्वसन के दौरान, ऑक्सीजन हाइड्रोजन का अंतिम स्वीकर्ता है। अवायवीय जीवों में या तो कार्बनिक पदार्थ (किण्वन) या अकार्बनिक पदार्थ, जैसे नाइट्रेट्स या सल्फेट्स ("अवायवीय श्वसन"), हाइड्रोजन स्वीकर्ता के रूप में कार्य करते हैं। इस योजना से यह देखा जा सकता है कि अधिकांश एनारोबेस में इलेक्ट्रॉनों का सबसे सरल और आदिम परिवहन किया जाता है, क्योंकि इलेक्ट्रॉन परिवहन श्रृंखला में एंजाइमों की कमी के कारण आणविक ऑक्सीजन तक श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रॉनों को स्थानांतरित करने में सक्षम होता है।

आण्विक ऑक्सीजन का बाध्यकारी अवायवीय जीवों की वृद्धि और गतिविधि पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति में, अवायवीय कोशिकाएं अपनी गतिशीलता खो देती हैं। इस प्रतिक्रिया के माध्यम से, पाश्चर द्वारा सबसे पहले अवायवीय की खोज की गई थी। एक बार जब उन्होंने माइक्रोस्कोप के तहत दो पतले फ्लैट ग्लास के बीच एक किण्वन तरल (ब्यूटिरिक किण्वन के दौरान) की एक बूंद की जांच की, और देखा कि तैयारी के किनारों पर स्थित कोशिकाएं (जहां वायु ऑक्सीजन स्वतंत्र रूप से प्रवेश करती है) अचानक स्थिर हो गई, और छड़ें तैयारी के केंद्र में स्थित (जहां हवा में प्रवेश नहीं हुआ), बहुत सक्रिय रूप से आगे बढ़ना जारी रखा।

यहाँ से, पाश्चर ने निष्कर्ष निकाला कि हवा की ऑक्सीजन कुछ रोगाणुओं के लिए जहरीली है, और बाद वाले को दो समूहों - एरोबेस और एनारोबेस में विभाजित किया। पाश्चर के विरोधियों (उदाहरण के लिए, ट्रेकुले) ने बैक्टीरिया के अस्तित्व के दावे पर आपत्ति जताई, जिसके लिए हवा की ऑक्सीजन घातक हो सकती है, और उदाहरण के रूप में अवायवीय बीजाणुओं का हवाला दिया, जो लंबे समय तक हवा में रहने में सक्षम हैं। इस पर, पाश्चर ने उत्तर दिया कि बीजाणु वास्तविक जीवित प्राणी नहीं हैं, क्योंकि वे भोजन नहीं करते हैं और प्रजनन नहीं करते हैं। विज्ञान के बाद के विकास ने पाश्चर की स्थिति की पुष्टि की। इस प्रकार, यह दिखाया गया था कि जीवाणु बीजाणुओं को एक अत्यंत स्पष्ट एनाबायोसिस की विशेषता होती है और उनका चयापचय इतने निम्न स्तर पर होता है कि इसे आवश्यक सटीकता के साथ भी मापा नहीं जा सकता है। इस संबंध में, बीजाणु कई हानिकारक कारकों के प्रति संवेदनशील नहीं होते हैं, और अवायवीय बीजाणु, इसके अलावा (वनस्पति कोशिकाओं के विपरीत), आसानी से हवा में जीवित रह सकते हैं।

एरोबेस के लिए ऑक्सीजन विषाक्त क्यों है, इस सवाल को अभी तक पर्याप्त रूप से स्पष्ट नहीं किया गया है। कुछ शोधकर्ताओं का मानना ​​​​है कि ऑक्सीजन का विषाक्त प्रभाव हाइड्रोजन पेरोक्साइड के विषाक्त सांद्रता के अवायवीय सूक्ष्मजीवों की संस्कृतियों में गठन से जुड़ा है, जो वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा सब्सट्रेट के ऑक्सीकरण के परिणामस्वरूप बनता है। हाइड्रोजन परॉक्साइड के जमा होने का कारण एनारोबेस में एंजाइम कैटेलेज (जो पेरोक्साइड को विघटित करता है) की अनुपस्थिति है। ऐसी रिपोर्टें हैं कि क्लोस्ट्रीडियम के कुछ उपभेद एरोबिक परिस्थितियों में विकसित हो सकते हैं यदि माध्यम में उत्प्रेरित जोड़ा जाता है। लेकिन, दूसरी ओर, अवायवीय जीवों के विकास को निर्धारित करने वाला एक बहुत महत्वपूर्ण कारक पर्यावरण की रेडॉक्स स्थितियां हैं। उन्हें रेडॉक्स क्षमता (ओआरपी) के रूप में व्यक्त किया जाता है, जिसे वोल्ट में मापा जाता है (परीक्षण के तहत माध्यम में डूबे इलेक्ट्रोड में वोल्टेज)। रेडॉक्स स्थितियों को rH2 इंडेक्स के संदर्भ में भी व्यक्त किया जा सकता है, जो H2 और O2 के बीच के अनुपात को दर्शाता है। 0 से 40 तक का rH2 माध्यम की कमी या ऑक्सीकरण की सभी डिग्री को दर्शाता है, जो ऑक्सीजन या हाइड्रोजन के साथ इसकी संतृप्ति पर निर्भर करता है। अपारोबीज के विकास के लिए स्थितियों के विस्तृत अध्ययन से पता चला है कि बाध्यकारी अवायवीय जीव एक निश्चित सीमा से अधिक rH2 (या ORP) पर विकसित नहीं हो सकते हैं। एक माध्यम में rH2 को या तो इलेक्ट्रोमेट्रिक रूप से (पोटेंशियोमीटर का उपयोग करके) या ऐसे रंगों से मापा जा सकता है जो कुछ rH2 मानों पर ठीक हो जाते हैं और फीका (या रंग बदलते हैं)। उदाहरण के लिए, rH2 = 20 और उससे अधिक पर एरोबिक स्थितियों के तहत, Janusgrün डाई का घोल में हरा रंग होता है, rH2 पर 12-14 की सीमा में यह गुलाबी होता है, और rH2 के कम मूल्यों पर भी यह रंगहीन हो जाता है।

अवायवीय जीवों का एक व्यापक समूह है, दोनों सूक्ष्म और स्थूल स्तर:

एछिक अवायुजीव

Capneistic anaerobes और microaerophiles

एरोटोलरेंट एनारोबेस

मध्यम सख्त अवायवीय

बाध्य अवायवीय

यदि कोई जीव एक उपापचयी मार्ग से दूसरे उपापचयी पथ पर स्विच करने में सक्षम है (उदाहरण के लिए, अवायवीय श्वसन से एरोबिक श्वसन और इसके विपरीत), तो इसे सशर्त रूप से ऐच्छिक अवायवीय के रूप में जाना जाता है

1991 तक, माइक्रोबायोलॉजी में कैपनेस्टिक एनारोबेस के एक वर्ग को प्रतिष्ठित किया गया था, जिसमें ऑक्सीजन की कम सांद्रता और कार्बन डाइऑक्साइड की उच्च सांद्रता की आवश्यकता होती है (ब्रुसेला गोजातीय प्रकार - बी। एबॉर्टस)

एक मध्यम सख्त अवायवीय जीव आणविक O2 वाले वातावरण में जीवित रहता है, लेकिन प्रजनन नहीं करता है। माइक्रोएरोफाइल O2 के कम आंशिक दबाव वाले वातावरण में जीवित रहने और गुणा करने में सक्षम हैं।

यदि कोई जीव एनारोबिक से एरोबिक श्वसन में "स्विच" करने में सक्षम नहीं है, लेकिन आणविक ऑक्सीजन की उपस्थिति में मर नहीं जाता है, तो यह एरोटोलरेंट एनारोबेस के समूह से संबंधित है। उदाहरण के लिए, लैक्टिक एसिड और कई ब्यूटिरिक बैक्टीरिया

आणविक ऑक्सीजन O2 की उपस्थिति में अवायवीय मर जाते हैं - उदाहरण के लिए, प्रतिनिधि (बैक्टीरिया और आर्किया के जीनस: बैक्टेरॉइड्स, फुसोबैक्टीरियम, ब्यूटिरिविब्रियो, मेथनोबैक्टीरियम)। ऐसे अवायवीय जीव लगातार ऑक्सीजन से वंचित वातावरण में रहते हैं। ओब्लिगेट एनारोबेस में कुछ बैक्टीरिया, यीस्ट, फ्लैगेलेट्स और सिलिअट्स शामिल हैं।

इसी समय, ग्लाइकोलाइसिस केवल अवायवीय के लिए विशेषता है, जो अंतिम प्रतिक्रिया उत्पादों के आधार पर, कई प्रकार के किण्वन में विभाजित है:

लैक्टिक एसिड किण्वन - जीनस लैक्टोबैसिलस, स्ट्रेप्टोकोकस, बिफीडोबैक्टीरियम, साथ ही बहुकोशिकीय जानवरों और मनुष्यों के कुछ ऊतक। मादक किण्वन - saccharomycetes, कैंडिडा (कवक के राज्य के जीव)

फॉर्मिक एसिड - एंटरोबैक्टीरिया का एक परिवार

ब्यूटिरिक - कुछ प्रकार के क्लोस्ट्रीडिया

प्रोपियोनिक एसिड - प्रोपियोनोबैक्टीरिया (उदाहरण के लिए, प्रोपियोनीबैक्टीरियम एक्ने)

आणविक हाइड्रोजन की रिहाई के साथ किण्वन - कुछ प्रकार के क्लोस्ट्रीडियम, स्टिकलैंड किण्वन

मीथेन किण्वन - जैसे मेथनोबैक्टीरियम

सूक्ष्मजीवों में पोषण के प्रकार

स्वपोषी (केमोलिथोट्रॉफ़, फोटोलिथोट्रॉफ़) हवा में कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) से कार्बन प्राप्त करते हैं और कुछ खनिज यौगिकों (रसायनसंश्लेषण) या सूर्य की ऊर्जा (प्रकाश संश्लेषण) के ऑक्सीकरण के दौरान जारी ऊर्जा का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं। केमोलिथोट्रॉफ़्स में केमोसिंथेसिस की घटना को पहली बार (1887) रूसी माइक्रोबायोलॉजिस्ट एस.एन. विनोग्रैडस्की द्वारा रंगहीन सल्फर बैक्टीरिया, नाइट्रिफाइंग और अन्य सूक्ष्मजीवों के अध्ययन में स्थापित किया गया था। ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में उत्पन्न ऊर्जा का उपयोग बैक्टीरिया द्वारा कार्बन को आत्मसात करने और कार्बनिक पदार्थ बनाने के लिए किया जाता है।

फोटोलिथोट्रॉफ़्स (नीला-हरा शैवाल, बैंगनी सल्फर बैक्टीरिया और अन्य रोगाणुओं) में प्रकाश संश्लेषण की क्षमता होती है, क्योंकि उनमें वर्णक (रंग पदार्थ) होते हैं। फोटोलिथोट्रोफ के वर्णक हरे पौधों के क्लोरोफिल के समान होते हैं। फोटोबैक्टीरिया, पौधों की तरह, कार्बन डाइऑक्साइड और सौर ऊर्जा से कार्बन का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं। स्वपोषी विशुद्ध रूप से खनिज वातावरण में विकसित हो सकते हैं; वे अधिक जटिल कार्बन यौगिकों को आत्मसात करने में सक्षम नहीं हैं और इसलिए जानवरों के लिए रोगजनक नहीं हैं।

ऊर्जा स्रोतों

बैक्टीरिया के लिए सबसे अधिक उपलब्ध कार्बन स्रोत कार्बोहाइड्रेट और अमीनो एसिड हैं, जिन्हें पोषक माध्यम के निर्माण में ध्यान में रखा जाता है।

ऑटोट्रॉफी। ऑटोट्रॉफ़िक की पोषण संबंधी ज़रूरतें [ग्रीक से। ऑटो, सेल्फ, + ट्रॉफी, बैक्टीरिया पोषण सीमित; उनके विकास के लिए, नाइट्रोजन और अन्य खनिज तत्वों वाले अकार्बनिक यौगिकों को माध्यम में पेश करना पर्याप्त है। लुटोट्रॉफ़िक बैक्टीरिया कार्बन के स्रोत के रूप में कार्बन डाइऑक्साइड या कार्बोनेट का उपयोग करते हैं। ऐसे जीवाणु सरल पदार्थों से सभी आवश्यक यौगिकों को संश्लेषित करने में सक्षम होते हैं। इनमें फोटो- और केमोट्रोफिक (केमोसिंथेटिक) बैक्टीरिया शामिल हैं, जो क्रमशः विद्युत चुम्बकीय विकिरण (प्रकाश) का उपयोग ऊर्जा स्रोत के रूप में करते हैं, या रेडॉक्स प्रतिक्रियाओं की ऊर्जा में सब्सट्रेट शामिल होते हैं जो उनके लिए पोषण के स्रोत के रूप में काम करते हैं। स्वपोषियों में चिकित्सीय महत्व की कोई प्रजाति नहीं मिली है।

बैक्टीरिया के लिए अमीनो एसिड (प्रोटीन), प्यूरीन और पाइरीमाइड न्यूक्लियोटाइड और कुछ विटामिन को संश्लेषित करने के लिए नाइट्रोजन आवश्यक है। चूंकि सभी जीवित जीवों में नाइट्रोजन कम रूप में निहित है, इसलिए नाइट्रोजन के सभी खनिज रूपों में अमोनिया की तुलना में उच्च स्तर के ऑक्सीकरण को कम किया जाना चाहिए।

कई सूक्ष्मजीव केवल कार्बनिक यौगिकों (एमिनोहेटरोट्रॉफ़्स) से नाइट्रोजन का उपयोग करने में सक्षम हैं। कुछ सूक्ष्मजीव नाइट्रोजन को अकार्बनिक रूपों (एमिनोऑटोट्रॉफ़्स) के रूप में आत्मसात करते हैं। हालांकि, कई सूक्ष्मजीव कार्बनिक और खनिज नाइट्रोजन दोनों का उपयोग करने में सक्षम हैं।

अकार्बनिक नाइट्रोजन का उपयोग

प्रकृति में, खनिज नाइट्रोजन परमाणु ऑक्सीकरण की विभिन्न डिग्री में मौजूद होते हैं: N5+ (N205, नाइट्रिक एनहाइड्राइड) से N3- (NH3, अमोनिया) तक। बैक्टीरिया द्वारा खनिज नाइट्रोजन यौगिकों के आत्मसात की डिग्री अमोनिया में उनके रूपांतरण की आसानी से निर्धारित होती है, क्योंकि यह उच्च-आणविक-भार वाले ऑर्गोनिट्रोजन यौगिकों का सबसे सरल अग्रदूत है। बैक्टीरिया के इस समूह में, दो अलग-अलग निर्देशित प्रक्रियाएं संभव हैं: आत्मसात (नाइट्रोजन के खनिज रूपों को कार्बनिक पदार्थों में बांधना) और प्रसार (नाइट्रोजन के गैसीय रूपों की रिहाई)।

आत्मसात करने की प्रक्रिया। नाइट्रोजन के खनिज रूपों का बंधन नाइट्रोजन स्थिरीकरण, अमोनिया आत्मसात और आत्मसात नाइट्रेट में कमी के दौरान होता है।

नाइट्रोजन नियतन। नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया (उदाहरण के लिए, राइज़ोब्युट, एज़ोटोबैक्टर, क्लोस्ट्रीडियम, क्लेबसिएला, आदि) वायुमंडलीय हवा से नाइट्रोजन का उपयोग करने में सक्षम हैं, इसे नाइट्रोजन निर्धारण नामक प्रक्रिया में एक विशेष एंजाइम (नाइट्रोजनेज) का उपयोग करके अमोनियम में कम कर देते हैं।

अमोनिया का आत्मसात। अमोनिया आत्मसात करने के दौरान अधिकांश बैक्टीरिया अमोनियम को अवशोषित करते हैं। अमोनियम के साथ मीडिया पर उगने वाले बैक्टीरिया इसे सीधे कार्बनिक यौगिकों में शामिल कर सकते हैं। यह याद रखना चाहिए कि अकार्बनिक अमोनियम लवण के सेवन के बाद, आयनों (SO4, Cl, H3PO4, आदि) माध्यम में जमा हो जाते हैं, जिससे माध्यम का pH कम हो जाता है, जो संस्कृतियों के विकास को धीमा कर देता है। कार्बनिक अम्लों के अमोनियम लवण पर्यावरण को कम अम्लीकृत करते हैं और जीवाणु वृद्धि के लिए अधिक अनुकूल होते हैं।

एसिमिलेशन नाइट्रेट में कमी। अधिकांश बैक्टीरिया और कवक, पौधों की तरह, नाइट्रेट को आत्मसात करने की प्रक्रिया में नाइट्रेट को आत्मसात कर लेते हैं। पहले चरण में, नाइट्रेट्स नाइट्राइट में कम हो जाते हैं, इन परिवर्तनों का चक्र एक विशिष्ट एंजाइम द्वारा उत्प्रेरित होता है - आत्मसात नाइट्रेट रिडक्टेस बी। दूसरा चरण नाइट्राइट रिडक्टेस द्वारा उत्प्रेरित कमी प्रतिक्रियाओं का एक जटिल है, जो अमोनिया के गठन की ओर जाता है, जिसका उपयोग अमीनो एसिड और कोशिका के अन्य नाइट्रोजन युक्त घटकों के संश्लेषण के लिए किया जाता है।

पोषक तत्व वितरण तंत्र

एक्सो-एंजाइम कोशिका झिल्ली के बाहरी तरफ स्थानीयकृत होते हैं। बैक्टीरिया में, ई को बाहरी वातावरण में छोड़ा जा सकता है या कोशिका भित्ति और कोशिका झिल्ली के बीच स्थित हो सकता है।

एंजाइमों का वर्गीकरण।

वर्तमान में, 2000 से अधिक एंजाइम ज्ञात हैं, इसलिए वैज्ञानिक रूप से आधारित वर्गीकरण की आवश्यकता है। इंटरनेशनल बायोकेमिकल यूनियन (1961) के एक विशेष आयोग द्वारा विकसित वर्गीकरण के अनुसार, सभी/एंजाइमों को छह वर्गों में बांटा गया है: ओसेन्डोरेडक्टेस, ट्रांसफरेज, हाइड्रोलिसिस, लाइसेस, आइसोमेरेस, लिगेज, या सिंथेटेस।

ऑक्सीडोरडक्टेस रेडॉक्स एंजाइम हैं। वे विभिन्न पदार्थों की कमी और ऑक्सीकरण की प्रक्रियाओं को तेज करते हैं, रोगाणुओं के श्वसन की प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यह समूह असंख्य है, इसमें 200 से अधिक एंजाइम शामिल हैं। यहाँ उनमें से कुछ है।

डिहाइड्रोजनेज एंजाइम होते हैं जो दाता सब्सट्रेट से हाइड्रोजन को हटाकर और इसे ऑक्सीजन या किसी अन्य स्वीकर्ता में स्थानांतरित करके जैविक ऑक्सीकरण की प्रक्रिया का नेतृत्व करते हैं। एरोबिक और एनारोबिक डिहाइड्रोजनेज हैं। एरोबिक डिहाइड्रोजनेज हाइड्रोजन को सीधे आणविक ऑक्सीजन और अन्य प्रणालियों में स्थानांतरित करते हैं; उन्हें ऑक्सीडेस कहा जाता है। अवायवीय डिहाइड्रोजनेज सब्सट्रेट के साथ बातचीत करते हैं, इससे हाइड्रोजन निकालते हैं और इसे स्वीकर्ता में स्थानांतरित करते हैं, लेकिन ऑक्सीजन को हवा में नहीं। साइटोक्रोम ऑक्सीडेस इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण एंजाइम हैं। साइटोक्रोमॉक्सिनडेस आणविक ऑक्सीजन को सक्रिय करता है और इसकी मदद से कम साइटोक्रोम का ऑक्सीकरण करता है जिसका सक्रिय समूह हेमिन है। कैटालेज एरोबिक रोगाणुओं की कोशिकाओं में पाया जाता है और इसके अणु में फेरिक आयरन युक्त हेमिक एंजाइमों के समूह के अंतर्गत आता है, जो इलेक्ट्रॉनों को खो सकता है (ऑक्सीकरण)। हाइड्रोजन पेरोक्साइड पर केटेलेस की क्रिया के तहत, यह कम हो जाता है, पानी और आणविक ऑक्सीजन बनते हैं। पेरोक्सीडेज कुछ रोगाणुओं में पाया जाता है, यह हाइड्रोजन पेरोक्साइड के ऑक्सीजन को सक्रिय करता है और विभिन्न कार्बनिक यौगिकों के ऑक्सीकरण को तेज करता है।

हाइड्रोलिसिस - एंजाइम जो हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं, अर्थात्, एक अणु, पानी के अतिरिक्त जटिल पदार्थों को सरल पदार्थों में विभाजित करने की प्रक्रिया। वे कई सूक्ष्मजीवों में पाए जाते हैं। हाइड्रोलिसिस 200 से अधिक एंजाइमों को मिलाते हैं। इस समूह में शामिल हैं: एस्टरेज़ जो कार्बनिक अम्लों और अल्कोहल द्वारा निर्मित एस्टर को काटते हैं; फॉस्फेटेस जो अल्कोहल और फॉस्फोरिक एसिड द्वारा निर्मित एस्टर को हाइड्रोलाइज करते हैं; ग्लूकोसिडेस जो कार्बन और उनके डेरिवेटिव में ग्लूकोसिडिक बॉन्ड को तोड़ते हैं; पेप्टिडेस; प्रोटीन में पेप्टाइड बॉन्ड के हाइड्रोलिसिस को तेज करना; एमिडेस एमाइड, अमीनो एसिड और अन्य यौगिकों के हाइड्रोलिसिस को तेज करता है।

Lyases एंजाइम होते हैं जो एक या दूसरे समूह को गैर-हाइड्रोलाइटिक तरीके से सब्सट्रेट से अलग करते हैं (कार्बन और ऑक्सीजन, नाइट्रोजन, सल्फर, हलोजन के बीच प्रतिक्रिया)। इस वर्ग में लगभग 90 एंजाइम शामिल हैं। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण कार्बोक्सिलेज, एल्डिहाइड लाइसेज (एल्डोलेस) आदि हैं।

आइसोमेरेज़ एंजाइम होते हैं जो अणुओं के अंदर हाइड्रोजन, फॉस्फोरस और डबल बॉन्ड की गति को तेज करते हैं, जो चयापचय में महत्वपूर्ण है। इस समूह में फ़ॉस्फ़ोहेक्सोइज़ोमेरेज़, ट्रायोज़फ़ॉस्फ़ोटिइज़ोमेरेज़ आदि शामिल हैं।

लिगेज या सिंथेटेस एंजाइम होते हैं जो पाइरोफॉस्फोरिक बॉन्ड (एटीपी या अन्य ऊर्जा-समृद्ध पाइरोफॉस्फेट में) के टूटने के कारण जटिल यौगिकों के संश्लेषण को सरल से तेज करते हैं। लिगेज प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, फैटी एसिड और अन्य यौगिकों के संश्लेषण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इस वर्ग में लगभग 100 एंजाइम शामिल हैं। इस समूह के प्रतिनिधि शतावरी सिंथेटेज़, ग्लूटामिप्सिन्थेटेज़ आदि हैं।