Systematyka
Metabolizm i rozmnażanie bakterii
Metabolizm, ATP i regulacja enzymów
Metabolizm obejmuje szlaki kataboliczne, które rozkładają związki i uwalniają energię, oraz anaboliczne, które zużywają energię do syntezy. ATP sprzęga procesy egzoergiczne z endoergicznymi przez przenoszenie grupy fosforanowej.
Enzym stabilizuje stan przejściowy i obniża energię aktywacji, nie zmieniając ΔG ani położenia równowagi. Swoistość wynika z przestrzennego i chemicznego dopasowania centrum aktywnego do substratu.
Aktywność enzymu zależy od temperatury, pH, stężenia substratu i inhibitorów. Inhibitor kompetycyjny konkuruje o centrum aktywne, a niekompetycyjny obniża aktywność przez związanie w innym miejscu.
- Fosforylacja może zmienić aktywność białka lub energię substratu.
- Przy wysokim stężeniu substratu enzym osiąga nasycenie.
- Sprzężenie zwrotne ujemne hamuje wcześniejszy etap szlaku przez produkt końcowy.
- Koenzymy i grupy prostetyczne są niebiałkowymi składnikami części enzymów.
Schemat: Metabolizm, ATP i regulacja enzymów
Zależność między zmiennymi i jej interpretacja.
Podstawa programowa: VI.3
Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność
Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.
Ściana bakterii zawiera mureinę. Bakterie Gram-dodatnie mają grubą warstwę mureiny, a Gram-ujemne cienką warstwę i błonę zewnętrzną z lipopolisacharydem, co wpływa na barwienie i wrażliwość na leki.
Zmienność zwiększają mutacje oraz horyzontalny transfer genów: transformacja przez pobieranie DNA, transdukcja z udziałem bakteriofaga i koniugacja wymagająca kontaktu komórek.
- Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
- Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
- Archeowce różnią się m.in. składem błon i brakiem mureiny.
- Antybiotyki działające na bakterie nie leczą infekcji wirusowych.
Schemat: Bakterie i archeowce: budowa, metabolizm i zmienność
Najważniejsze elementy budowy i ich funkcje.
Podstawa programowa: VI.3
Najczęstsze błędy
„Enzym zwiększa ilość produktu w stanie równowagi”
Poprawnie: Enzym przyspiesza reakcję w obu kierunkach i skraca czas osiągnięcia równowagi, ale nie przesuwa jej położenia.
„Wzrost temperatury zawsze zwiększa aktywność enzymu”
Poprawnie: Po przekroczeniu optimum denaturacja białka powoduje gwałtowny spadek aktywności.
„Bakterie nie mają DNA, bo nie mają jądra”
Poprawnie: Mają chromosom w nukleoidzie oraz często plazmidy; brak jądra oznacza brak otoczki jądrowej.
„Koniugacja jest rozmnażaniem płciowym”
Poprawnie: Jest transferem DNA między komórkami i nie zwiększa bezpośrednio ich liczby.
Zadania z odpowiedziami
1. Doświadczenie z aktywnością enzymu
Zaplanuj badanie wpływu pH na aktywność amylazy.
- 1.Przygotuj identyczne mieszaniny skrobi i amylazy.
- 2.Zastosuj bufory o różnych pH, utrzymując stałą temperaturę i czas.
- 3.Oceń pozostałą skrobię płynem Lugola.
Odpowiedź
Zmienną niezależną jest pH, zależną — ilość rozłożonej skrobi. Najsłabsze zabarwienie po jodynie wskazuje najwyższą aktywność amylazy.
2. Oporność na antybiotyk
Wyjaśnij, dlaczego stosowanie antybiotyku może zwiększać udział bakterii opornych.
- 1.Wskaż istniejącą zmienność populacji.
- 2.Określ czynnik selekcyjny.
- 3.Porównaj przeżycie i rozmnażanie bakterii wrażliwych i opornych.
Odpowiedź
Antybiotyk eliminuje głównie bakterie wrażliwe. Bakterie z allelem oporności częściej przeżywają i rozmnażają się, dlatego częstość tego allelu rośnie.
Podsumowanie
- Fosforylacja może zmienić aktywność białka lub energię substratu.
- Przy wysokim stężeniu substratu enzym osiąga nasycenie.
- Metabolizm obejmuje szlaki kataboliczne, które rozkładają związki i uwalniają energię, oraz anaboliczne, które zużywają energię do syntezy. ATP sprzęga procesy egzoergiczne z endoergicznymi przez przenoszenie grupy fosforanowej.
- Bakterie mogą być foto- lub chemoautotrofami oraz heterotrofami.
- Endospora jest formą przetrwalną, nie sposobem rozmnażania.
- Komórka prokariotyczna nie ma jądra otoczonego błoną ani typowych organelli błoniastych. DNA znajduje się w nukleoidzie, a dodatkowe geny mogą występować w plazmidach.
Słownik pojęć
- Energia aktywacji
- Minimalna energia potrzebna do osiągnięcia stanu przejściowego.
- Inhibicja kompetycyjna
- Hamowanie przez konkurencję inhibitora z substratem o centrum aktywne.
- Sprzężenie zwrotne
- Regulacja, w której produkt procesu wpływa na wcześniejsze etapy.
- Nukleoid
- Obszar cytoplazmy prokarionta zawierający chromosom.
- Plazmid
- Mała, zwykle kolista cząsteczka DNA replikująca się niezależnie.
- Horyzontalny transfer genów
- Przekazywanie DNA między organizmami poza dziedziczeniem rodzic–potomstwo.