Метаболізм [от греч. metahole, изменение]- Сукупність всіх хімічних перетворень, що відбуваються в клітинах. Цей термін поєднує два процеси: катаболізм (Дисиміляція, або енергетичний метаболізм) і анаболізм (Асиміляція, або конструктивний метаболізм). Перший процес включає розщеплення різних субстратів для отримання енергії, другий - синтез високомолекулярних сполук, що використовуються для утворення клітинних структур.
Проміжний обмін речовин, Що перетворює низькомолекулярні фрагменти поживних речовин в ряд органічних кислот і фосфорних ефірів, називають амфіболіем. Відмінності в метаболізмі у різних груп бактерій нерідко використовують як фенотипічних маркерів при ідентифікації мікроорганізмів.
На практиці будь-яка схема ідентифікації невідомої бактерії включає дослідження наступних параметрів.
1. Здатність до утилізації різних речовин в якості джерела вуглецю.
2. Здатність до утворення специфічних кінцевих продуктів в результаті розкладання субстратів.
3. Здатність змішати рН середовища культивування в кислу або лужну сторону. Метаболізм більшості бактерій здійснюється за допомогою біохімічних реакцій розкладання органічних (рідше неорганічних) речовин і синтезу компонентів бактеріальної клітини з простих вуглецевмісних сполук.
Для нормальної життєдіяльності будь живому організму необхідні структурні фрагменти і енергія. Реакції, що ведуть до синтезу різних компонентів бактеріальних клітин (наприклад, полімеризація амінокислот в білки), представляють собою ендергоніческіе процеси, тобто процеси, не протікають мимоволі, оскільки зміна в них вільної енергії Гіббса (AG) позитивно. Спонтанно в живій клітині можуть відбуватися тільки екзергоніческіе реакції, що супроводжуються зниженням вмісту в ній вільної енергії. Іншими словами, для синтезу нового клітинного матеріалу окремі синтетичні реакції повинні бути пов'язані з реакціями, в результаті яких вивільняється енергія, що йде на цей синтез.
Реакції, пов'язані з витратою енергії, Реалізуються через спеціальні макроергічні з'єднання. У бактерій такими є нуклеозідтріфосфати, ацілфосфати і ацілтіоефіри. Серед них найбільш важливий АТФ, що грає роль своєрідної «розмінної монети» енергетичного метаболізму. АТФ - термодинамічно нестійка молекула і послідовно отщепляет фосфат з утворенням аденозиндифосфату (АДФ) або аденозин-монофосфату (АМФ). Саме ця нестійкість дозволяє АТФ виконувати функцію переносника хімічної енергії, необхідної для задоволення більшої частини енергетичних потреб клітин. Енергія кожної з двох цих фосфатних зв'язків приблизно дорівнює 75 ккал, тоді як у звичайних фосфатних зв'язків вона не перевищує 2 ккал.
Іншими словами, для освіти фосфатних зв'язків АТФ потрібно більше енергії, але й при їх розриві вона виділяється у великих кількостях. Інші макроергічні з'єднання бактеріальних клітин: гуанозинтрифосфат (ГТФ), урідінтріфосфат (УТФ), цітідінтріфосфат (ЦТФ), дезоксітімі-дінтріфосфат (дТТФ), ацетілфосфат, фосфоенолпіруват, креатинфосфату, ацетілкоензім А (аце-тил-КоА). Довгий час вважали, що єдиний тип енергетичної валюти - високоенергетичні хімічні сполуки, а серед них насамперед АТФ, однак останні роботи біоенергетиків спростували цю догму. Виявилося, що клітина має в своєму розпорядженні трьома типами енергетичної валюти: поряд з АТФ таку роль виконують протонний і натрієвий потенціали на біологічних мембранах.