- •3. Ассоциативная фиксация азота и участвующие в этом процессе микроорганизмы. Биопрепараты, основанные на использовании ассоциативных бактерий. Роль этих биопрепаратов в продуктивности с/х.
- •6. Микробные землеудобрительные препараты (Фосфобактерин, Силикатные бактерии, препарат амб, бактогумин, бамил), их применение в земледелии и влияние на урожайность сельскохозяйственных растений.
- •7. Процессы получения энергии микроорганизмами. Химизм процессов. Как расходуется полученная энергия микроорганизмами?
- •8. Анаэробное разложение целлюлозы. Микроорганизмы, принимающие участие в этом процессе. Химизм и его значение в природе.
- •10. Размеры, форма, структурная организация и химический состав бактериальной клетки. Грамположительные и грамотрицательные бактерии. Значение окраски по грамму для диагностики микроорганизмов.
- •12. Систематика бактерий. Отделы Tenericutes и Mendosicutes. Характеристика и их роль в сельском хозяйстве.
- •13. Анаэробное дыхание микроорганизмов с использованием кислорода нитратов и сульфатов. Микроорганизмы, вызывающие эти процессы и продукты восстановления.
- •14. Систематика бактерий. Отдел gracilicutes. Характеристика основных групп грамотр. Бактерий. Значение в природе и сельском хозяйстве.
- •15 Разложение белковых веществ и нуклеопротеидов. Значение этих процессов для сельского хозяйства.
- •16 Споры(эндоспоры)бактерий. Процесс спорообразования.Свойства спор. Другие покоящиеся формы бактерий.
- •17. Ацетоно-бутиловое брожение. Возбудители и ход процесса. Значение этих процессов в природе, сельском хозяйстве и промышленности.
- •18. Свободноживущие бактерии, фиксирующие молекулярный азот. Особенности этих бактерий и химизм процесса азотфиксации. Азотобактерин, его применение и эффективность.
- •19. Вирусы, их строение, функции, значение в сельском хозяйстве Строение
- •Функции
- •Значение в сельском хозяйстве
- •20. Микроорганизм, окисляющие углеводороды, жир, углеводы и другие органические вещества. Конечные продукты окисления, значение в сельском хозяйстве
- •Значение:
- •Окисление жиров и живых кислот
- •Окисление этилового спирта до уксусной кислоты.
- •Окисисление углеводов до лимонной и других органических кислот.
- •21. Симбиотические фиксаторы азота, развивающиеся на корнях растений, не относящихся к бобовым
- •22. Аэробное дыхание. Химизм и использование энергии микроорганизмами
- •Цикл Кребса
- •Дыхательная цепь переноса электронов
- •23. Бактерии рода Clostridium. Брожения, вызываемые этими бактериями. Ход и конечные продукты. Значение этих процессов для сельского хозяйства
- •Маслянокислое брожение
- •Смешанное брожение.
- •24. Нитрификация. Возбудители, их особенности, химизм процесса, значение для почвы и при хранении навоза.
- •25. Ферменты микроорганизмов. Экзо- и эндоферменты микроорганизмов. Роль пермеаз (транслоказ) в жизнедеятельности микробной клетки.
- •26. Превращение микроорганизмами соединений азота. Значение этих процессов в природе и с/х.
- •27. Структура микробных сообществ почв различных типов и факторы, определяющие её формирование.
- •28. Питание микроорганизмов. Способы питания и поступления питательных веществ в клетку. Источники отдельных питательных элементов (углерода, азота и др)
- •29. Маслянокислое брожение. Возбудители и ход процесса. Значение процесса в природе и в сельском хозяйстве.
- •Истинно маслянокислое
- •Ход процесса.
- •Суммарное уравнение маслянокислого брожения
- •Значение маслянокислого брожения
- •Ацетонобутиловое брожение
- •Ход процесса.
- •Значение
- •Брожение пектиновых веществ
- •Ход процесса.
- •Значение
- •30. Влияние минеральных и органических удобрений на микроорганизмы почвы. Распад в почве пестицидов (гербицидов и т.П.) Органические удобрения.
- •Минеральные удобрения.
- •Пестициды.
- •31. Эукариотические микроорганизмы (водоросли, простейшие, микромицеты), их роль в природе и сельском хозяйстве.
- •32. Аэробное разложение целлюлозы, участвующие в нем микроорганизмы. Ход и конечные продукты окисления целлюлозы. Значение процесса в природе и в сельском хозяйстве.
- •Представители аэробного разложения целлюлозы.
- •Распространение
- •Ход и конечные продукты окисления целлюлозы.
- •Значение
- •33. Минерализация азота (аммонификация). Продукты распада белка и других азотосодержащих соединений в почве. Условия накопления аммиака в почве.
- •34.Брожение. Получение энергии анаэробными микроорганизмами. Химизм процесса.
- •35. Аммонификация мочевины. Возбудители и ход процесса. Условия, определяющие накопление аммиака в почве и навозе.
- •Разложение мочевины
- •Ход процесса
- •Значение
- •Гиппуровая кислота
- •Ход процесса
- •Условия, определяющие накопление аммиака в почве и навозе.
- •36. Силосование кормов. Микробиологические процессы при разных способах силосования. Методы регулирования процесса силосования.
- •Способы силосования кормов
- •Микрофлора силоса
- •Фазы созревания силоса
- •Регулирование процесса силосования
- •37. Круговорот углерода и роль в нём микроорганизмов. Значение аэробных и анаэробных процессов превращения соединений углерода в природе и для сельского хозяйства.
- •38. Иммобилизация азота в почве микроорганизмами. Значение этого процесса для земледелия.
- •39. Биологически активные вещества микробного происхождения, стимулирующие рост растений. Их применение в сельскохозяйственной практике.
- •40. Характерные особенности бактерий, сбраживающих клетчатку. Конечные продукты брожения клетчатки. Значение этого процесса в природе.
- •41. Молочнокислое брожение, возбудители, химизм, конечные продукты. Использование молочнокислых бактерий при консервировании пищевых продуктов и силосовании кормов.
- •43. Рост и размножение бактерий. Клеточные циклы бактерий. Темпы размножения бактерий. Практическое значение быстрого размножения бактерий.
- •44. Влияние обработки почвы и мелиорации на деятельность микроорганизмов.
- •45. Микроорганизмы зоны корня и поверхности растений. Состав и роль этих микроорганизмов. Микориза растений.
22. Аэробное дыхание. Химизм и использование энергии микроорганизмами
Аэробное дыхание – основной процесс катаболизма(энергетического метаболизма) многих прокариот. При аэробном дыхании донором водорода или других электронов являются обычно органические (реже неорганические) вещества, а конечным акцептором электронов– молекулярный кислород.
Аэробное дыхание характерно тем, что основное количество энергии при этом процессе образуется в электротранспортной цепи, то ест в результате мембранного фосфорилирования.
Зависимость микробов от аэробного дыхания
Аэробное дыхание присуще широкому кругу микроорганизмов. Однако различают микроорганизмы – строгие аэробыи факультативные анаэробы. Последние, способны расти как в присутствии, так и в отсутствии кислорода. Факультативные анаэробы способны синтезировать АТФ (аденозинтрифосфорную кислоту) при брожении, но при наличии молекулярного кислорода способ получения АТФ меняется и начинается осуществляться процесс дыхания.
К факультативным анаэробам относят микробы, у которых анаэробное дыхание происходит при использовании в качестве акцепторов электронов нитратов.
Строгими анаэробами считаются микробы, осуществляющее анаэробное дыхание, при котором акцепторами электронов служат карбонаты и сульфаты.
Фазы аэробного дыхания
Процесс аэробного дыхания подразделяется на две фазы:
Серия реакций, благодаря которым органический субстрат окисляется до CO2 , а освобождающиеся атомы водорода перемещаются к акцепторам. Эта фаза состоит из цикла реакций гликолиза, приводящих к образованию пирувата (пировиноградной кислоты) и цикла реакций Кребса(цикла трикарбоновых кислот– ЦТК).
Окисление освобождающихся атомов водорода кислородом с образованием аденозинтрифосфорной кислоты(АТФ).
Обе фазы приводят к окислению субстрата до углекислого газа (CO2) и воды (H2O), и образованию биологически полезной энергии в виде различных соединений: аденозинтрифосфата (АТФ); цитозинтрифосфата (ЦТФ); уридинтрифосфата (УТФ); гуанозинтрифосфата (ГТФ); креатинфосфата; ацетилфосфата.
Цикл Кребса
Цикл Кребса также называется циклом трикарбоновых кислот, так как они образуются в нем в качестве промежуточных продуктов. Представляет собой ферментативный кольцевой конвейер, «работающий» в матриксе митохондрий.
Результатом цикла Кребса является синтез небольшого количества АТФ и образование НАД · H2, который далее направляется на следующий этап клеточного дыхания– дыхательную цепь (окислительное фосфорилирование), расположенную на внутренней мембране митохондрий.
Образовавшаяся в результате гликолизапировиноградная кислота (пируват) поступает в митохондрии, где она в конечном итоге полностью окисляется, превращаясь в углекислый газ и воду. Сначала это происходит в цикле Кребса, затем при окислительном фосфорилировании.
До цикла Кребса пируват декарбоксилируется и дегидрируется. В результате декарбоксилирования отщепляется молекула CO2, Они соединяются с НАД.
В результате из пировиноградной кислоты образуется уксусная, которая присоединяется к коферменту А. Получается ацетилкофермент А (ацетил-КоА) – CH3CO~S-КоА, содержащий высокоэнергетическую связь.
Превращение пирувата в ацетил-КоА обеспечивает большой ферментативный комплекс, состоящий из десятков полипептидов, связанным с переносчиками электронов.
Цикл Кребса начинается с гидролиза ацетил-КоА, при котором отщепляется ацетильная группа, содержащая два атома углерода. Далее ацетильная группа включается в цикл трикарбоновых кислот.
Ацетильная группа присоединяется к щавелевоуксусной кислоте, имеющей четыре атома углерода. В результате образуется лимонная кислота, включающая шесть атомов углерода. Энергию для этой реакции поставляет макроэргическая связь ацетил-КоА.
Далее следует цепь реакций, в которых связанная в цикле Кребса ацетильная группа дегидрируются с высвобождением четырех пар атомов водорода и декарбоксилируются с образованием двух молекул CO2. При этом для окисления используется кислород, отщепляемый от двух молекул воды, а не молекулярный. Процесс называется окислительным декарбоксилированием. В конце цикла щавелевоуксусная кислота регенерируется.
Вернемся на этап лимонной кислоты. Ее окисление проходит за ряд ферментативных реакций, при которых образуются изолимонная, щавелевоянтарная и другие кислоты. В результате этих реакций, на разных стадиях цикла, восстанавливаются три молекулы НАД и одна ФАД, образуется ГТФ (гуанозинтрифосфат), содержащий макроэргическую фосфатную связь, энергия которой впоследствии используется для фосфорилирования АДФ. В результате образуется молекула АТФ.
Лимонная кислота теряет два атома углерода с образованием двух молекул CO2.
В результате ферментативных реакций лимонная кислота превращается в щавелевоуксусную, которая снова может соединиться с ацетил-КоА. Цикл повторяется.
В составе лимонной кислоты присоединившийся остаток ацетил-КоА сгорает с образованием углекислого газа, атомов водорода и электронов. Водород и электроны переносятся на НАД и ФАД, которые являются акцепторами для него.
Окисление одной молекулы ацетил-КоА дает одну молекулу АТФ, четыре атома водорода и две молекулы углекислого газа. То есть углекислый газ, выделяемый при аэробном дыхании, образуется на этапе цикла Кребса. При этом молекулярный кислород (O2) здесь не используется, он необходим лишь на этапе окислительного фосфорилирования.
Атомы водорода присоединяются к НАД или ФАД, в таком виде далее попадают в дыхательную цепь.
Одна молекула глюкозы дает две молекулы пирувата и, следовательно, два ацетил-КоА. Таким образом на одну молекулу глюкозы приходится два оборота цикла трикарбоновых кислот. В общей сложности образуются две молекулы АТФ, четыре CO2, восемь атомов H.
Следует отметить, что не только глюкоза и образующийся из нее пируват поступают в цикл Кребса. В результате расщепления ферментом липазой жиров образуются жирные кислоты, окисление которых также приводит к образованию ацетил-КоА, восстановлению НАД, а также ФАД (флавинадениндинуклеотида).
Если клетка испытывает дефицит углеводов и жиров, то окислению могут подвергаться аминокислоты. При этом образуются ацетил-КоА и органические кислоты, которые далее участвуют в цикле Кребса.
Таким образом неважно, каким был первичный источник энергии. В любом случае образуется ацетил-КоА, представляющий собой универсальное для клетки соединение.