PRVKOVÉ A LÁTKOVÉ SLOŽENÍ Prvkové složení Látkové složení Voda Sušina N-látky Polysacharidy Tuky Vitaminy Enzymy

Látkové složení Voda – Sušina Voda Dusíkaté látky Obsah 73 – 90% Ø 80%   Voda Obsah 73 – 90% Ø 80% Voda vázaná = důležitá součást struktury buňky, odebrání = poškození až zánik, cca 20% Voda volná = voda postradatelná, možno šetrně odstranit (lyofilizace), cca 60%   Sušina 10 – 27 % Dusíkaté látky Velmi variabilní – s jednoduchostí stavby zastoupení roste obsah v sušině: Viry 81 – 100% Bakterie 50 – 94% Kvasinky 31 – 63% Plísně 14 – 44% N- látky významná složka: Bílkoviny (aminokyseliny) – stavební a metabolická funkce DNA – genetický kód RNA – syntesa bílkovin

Escherichia coli Bílkoviny 60% DNA 3% RNA 16% Polysacharidy 3% Lipidy 15% Celkem 97% Ostatní 3% Celkem 100%

ENZYMY = biokatalysátory Snižují aktivační energii Pracují za normálního tlaku V reakci se nespotřebovávají E + S E-S E-P E + P Velmi účinné (1 molekula E za 1sec. až 50000 molekul substrátu) Specifické Bílkovina jednoduchá složitá (bílk. + nebílk. část = kofaktor) Holoenzym = koenzym + apoenzym koenzym = snadno oddělitelný kofaktor Mikroorganismy (bakterie, houby) = hlavní zdroj průmyslových enzymů

Přeměna L-forem na D-formy (i opačně) Rozdělení enzymů Podle místa působení Exoenzymy – vylučovány vně buňky Endoenzymy – působí uvnitř buňky Podle přítomnosti v buňce Konstitutivní – přítomny trvale Adaptivní – indukovány substrátem Třídy enzymů (6) - podle typu reakce Oxidoreduktasy – oxidačně redukční reakce A-H + B A + B-H (+E) Etanol + NAD Acetaldehyd + NADH Př.: dehydrogenasy, oxygenasy, katalasa Transferasy – přenos skupin -NH2, -CH3… A-NH2 + B A + B-NH2 Př.: aminotransferasy (transaminasy), hexosokinasy Hydrolasy – hydrolytické štěpení molekul (zvláště glykosidická v., peptidická v.,…) X-Y + H2O X-H + Y-OH Glukosa 6-P + H2O Glukosa + MAP Př.: proteasy, glykosidasy, lipázy Lyasy – nehydrolytické štěpení vazeb (C-C, C-O, C-N…) Často odštěpují (vnášejí) malé molekuly: H2O, CO2, NH3… Př.: dekarboxylasy, deaminasy… Isomerasy – vnitromolekulové přesuny = přeměny isomerů Přeměna L-forem na D-formy (i opačně) Ligasy – vznik energeticky náročných vazeb za současného rozkladu energeticky bohatých sloučenin (např. ATP) Př.: syntetasy, polynukleotidsyntetasa (= DNA ligasa)….

VÝŽIVA MIKROORGANISMŮ Živiny Transport živin Způsoby výživy a zisku energie

Živiny Funkce živin: zdroj stavebních látek zdroj energie (chemotrofové) (živiny musí vstoupit do buňky) Vyhraněné požadavky C – N – P – S – O – H obvykle součást sloučenin ostatní převážně jako ionty makromolekuly tráveny vně buňky

UHLÍK Anorganický Základ všech organických sloučenin Cca 50% ze sušiny buňky Organický Lépe využívány: -CH2OH, =CHOH, =COH (sacharidy, alkoholy…), zvláště mono- a disacharidy, poly- jen některé mikroorganismy Hůře využit redukovaný: -CH3, =CH2 Vůbec ne –COOH Značná variabilita – významné v identifikaci bakterií Anorganický – CO2, = autotrofní Pro asimilaci nutné značné množství energie

DUSÍK Nezbytný: aminokyseliny, bílkoviny, nukleové kyseliny… Organický nejvhodnější aminokyseliny (bílkoviny po hydrolyse) – přímo pro syntesy či jako donor –NH2 (močovina – urobakterie) Anorganický NH4+ často preferovaný iont snadný průnik do buňky syntesa aminokyselin NO3- méně frekventovaný zdroj N (nutná redukce) v anaerobních podmínkách zdroj O N2 omezeně využitelný zdroj N typické u diazotrofů nitrogenasa nutná redukce: N2 HN=NH H2N-NH2 2 NH3 2 NH4+ následuje syntéza aminokyselin: (kys. glutamová či asparagová) značná spotřeba energie Rody: Clostridium, Azotobacter, Rhizobium

FOSFOR Nezbytný pro výstavbu sloučenin (nukleotidy, fosfolipidy, DNA, RNA), energetiku (ATP)… minerální tyto formy preferovány H2PO4- > HPO42- > PO43- organický před využitím obvykle mineralizace (fosfatasy) SÍRA Nezbytná součást některých aminokyselin (cystin, cystein, metionin), vitaminů, hormonů minerální často preferovaná forma SO42- organická forma (obvykle -S-S-, -SH) aminokyseliny (cystin, cystein, metionin) OSTATNÍ BIOGENNÍ PRVKY Převážně jako ionty K+, Na+, Ca2+, Cl-, I-……

Transport živin Průchod buněčnou stěnou a cytoplasmovou membránou Pasivní transport (difuse) Pohyb ve směru koncentračního spádu Rychlost = koncentrační gradient + permeabilita membrány Energeticky nenáročný Malé molekuly voda, některé ionty Zprostředkovaná difuse Podstatně rychlejší Zabezpečena specifickými proteiny (permeasy):uchycení – přenos - uvolnění Energeticky nenáročná Silně rozvinuta u eukaryotů Prokaryota – glycerol Aktivní transport Pohyb proti koncentračnímu spádu Nutný přísun energie (ATP, gradient iontů) Zabezpečen specifickými proteiny (permeasami): uchycení – přenos – uvolnění Např.: sacharidy, aminokyseliny… Translokace skupin Fosfoenolpyruvát/fosfotransferásový systém (PEP/PTS systém) Typický pro eukaryota Spojen s přeměnou přenášeného substrátu Př.: přenos glycidů glukosa (vně) glukosa-6P (uvnitř)

Způsoby výživy a zisku energie C AUTOTROFNÍ Zdroj uhlíku = CO2 Nezávislé na organické hmotě Komplexní enzymový aparát Vývojově starší HETEROTROFNÍ Vyžadují organicky vázaný C Vyžadují (často) růst. faktory Mezerovitý enzymový aparát Saprofyté – parazité – (symbiosa) – mutualismus MIXOTROFNÍ Kombinované využití CO2 a organického uhlíku (Metabiosa, komensalismus) Donor H+ (e-) LITOTROFNÍ – donor anorganická látka ORGANOTROFNÍ – donor organická látka   ZDROJ ENERGIE FOTOTROFNÍ - záření, slunce CHEMOTROFNÍ – energie chemických vazeb

Fotolitotrofní E – světlo Cyanobakterie Příklady:   Fotolitotrofní E – světlo Cyanobakterie autotrofové H+/e- - anorg Purpurové b. C – CO2 Fotoorganotrofní E – světlo Purpurové nesirné b. heterotrofové H+/e- - org Zelené nesirné b. C – org (CO2) Chemolitotrofní E – anorg Nitrifikační autotrofové H+/e- - anorg S-oxidující C – CO2 Železité Vodíkové Chemoorganotrofní E – org Houby heterotrofové H+/e- - org Mléčné b. C – org Amonifikační Celulolytické aj.