33.Биодеградация твердых отходов микроорганизмами.

Характерной чертой свалок является наличие сложной ассоциации микроорганизмов, которые развиваются на поверхности твердых частиц, являющихся для них источником биогенных элементов. Внутри ассоциации складываются разнообразные взаимосвязи и взаимодействия. состояние и биокаталитический потенциал микробного сообщества зависит от того, какие химические вещества преобладают на данной свалке, от степени доступности этих веществ, наличия градиентов концентраций различных субстратов, в особенности градиентов концентраций доноров и акцепторов электронов и водорода.

На начальной стадии биодеградации твердых отходов доминируют аэробные процессы, в этом случае ассоциаты разрушают наиболее легко деградируемые компоненты. К аэробным ассоциатам относятся беспозвоночные и микроорганизмы (грибы, бактерии, актиномицеты).

На следующей стадии аэробного этапа деструкции подвергаются трудно и медленно окисляемые субстраты - лигноцеллюлозы, лигнины, таннины и меланины. Продолжительность этого периода сильно варьирует и частично зависит от предобработки, которая может менять степень доступности О2. существуют различные методы оценки степени биодеградации твердых отходов. наиболее доступный и часто используемый метод основан на различиях в скорости разложения целлюлозы и лигнина:

 в непереработанных отходах отношение содержания целлюлозы к лигнину составляет 4,0;

 в активно перерабатываемых - 0,9-1,2;

 в полностью стабилизированных отходах - 0,2.

Во время аэробной стадии температура среды может повышаться до 80 с, что приводит к гибели патогенной микрофлоры, гельминтов, личинок насекомых и семян растений. Температура служит индикатором состояния свалки. Увеличение температуры с одной стороны приводит к повышению скорости протекающих процессов деструкции органических веществ. Но с другой – происходит снижение растворимости кислорода и, как следствие, приводит к снижению тепловыделения и накоплению СО2. На этой стадии деструкции в микробной ассоциации преобладают сначала факультативные микроорганизмы, а при дальнейшем уменьшением концентрации кислорода – облигатные анаэробы.

34.Конструктивный метаболизм. Типы питания прокариот.

Конструктивный метаболизм (анаболизм) – состоит из реакций направленных на образование из поступающих в клетку веществ составных частей и веществ клетки. Этот процесс потребляет свободную энергию, запасенную в химической форме в молекулах аденозинтрифосфата (АТФ) и прочих макроэнергетических соединениях.

Продукты, образующиеся в реакциях синтеза биомолекул, называют метаболитами. Из преметаболитов (СО₂, аммония, сульфатов, фосфатов, ионов металлов) образуются прометаболиты (моносахара, аминокислоты, нуклеотиды, низкомолекулярные жирные кислоты). Прометаболиты катализируют синтез информационных молекул (ДНК и РНК) и первичных метаболитов, сходных для всех живых организмов (белков, углеводов, липидов и некоторых карбоновых кислот). В результате реакций вторичного метаболизма некоторые микроорганизмы образуют токсины и антибиотики.

Биосинтез нуклеотидов. Пуриновые нуклеотиды строятся на основе фосфорибозилпирифосфата, образующегося в пентозофосфатном цикле. Двучленное пуриновое кольцо синтезируется последовательным присоединением аминогрупп и мелких углеродсодержащих групп. Пиримидиновые нуклеотиды синтезируются на основе карбоксилсодержащих веществ. Рибозофосфатный остаток присоединяется после его конденсации с аспарагиновой кислотой.

Биосинтез углеводов. Микроорганизмы синтезируют моно-, олиго, полисахариды и другие соединения, в состав которых входят углеводы. Автотрофы синтезируют глюкозу из углекислого газа, а гетеротрофы — из углеросодержащих соединений с длиной цепи С2–С3. В обоих случаях используются реакции гликолиза, идущие в обратном направлении.

Биосинтез аминокислот. Большинство прокариот способны синтезировать все аминокислоты из пирувата, –кетоглутарата и фумарата, образующихся в цикле трикарбоновых кислот. Источниками энергии являются АТФ. Азот вводится в молекулу предшественника на последних этапах биосинтеза реакциями аминирования и пераминирования.

Биосинтез липидов. Липиды микроорганизмов представлены жирными кислотами, фосфолипидами, восками, терпенами и каратиноидами, состоящими из насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Жирные кислоты синтезируются при участии ацетилпереносящих белков. Ненасыщенные кислоты с двойными связями формируются из насыщенных жирных кислот.

Ионный обмен. Для роста и размножения микроорганизмов необходимы разнообразные минеральные элементы и соединения — ионы NH₄, K⁺, Mg²⁺. Ионы аммония необходимы для синтеза аминокислот, ионы калия - для связывания тРНК с рибосомами, ионы железа и магния являются костимуляторами ферментативных реакций.

Для характеристики типов питания используется одновременно 3 критерия:

• Источник углерода: автотрофы и гетеротрофы

• Энергии: фототрофы и хемотрофы (за счет ОВР)

• Донор электронов (водорода) литотрофы (неорг соединения) и органотрофы (орг соединения)

В соответствии с вышеуказанными критериями выделяют 4 типа питания:

• Фотолитоавтотрофы

• Фотоорганоавтотрофы

• Хемолитоавтотрофы

• Хемоорганогетеротрофы

Тип питания	Источник углерода	Источник энергии	Источник электронов	Представители
ФЛА	Углекислый газ	Солнечный свет	Неорг. вещества, вода	Цианобактерии, зеленые, серые, пурпуные бактерии
ФОА	Углекислый газ и орг. соед.	Солнечный свет	Орг. соед. (спирты, кислоты)	Некоторые пурпурные бактерии
ХЛА	Углекислый газ	ОВР неорг.	Неорг. соед.	Нитрифицирующие бактерии, водородные, тиоловые, ацедофильные
ХОГ		ОВР орг.	Орг. соед.	Большинство бактерий, молочные, масляно-кислые