Биохимические процессы аэробного превращения углеводов микроорганизмами: механизмы, органические кислоты, полисахариды и жиры

Ежегодно около одной трети диоксида углерода (CO₂) атмосферы имеет почвенное происхождение, при этом глобальная величина почвенного дыхания, включающего микробное разложение органических веществ, достигает 94,3 ± 17,9 гигатонн углерода в год. Эта ошеломляющая цифра подчеркивает не просто значимость, а фундаментальную роль микроорганизмов в поддержании жизни на Земле через непрерывный круговорот углерода. Без их невидимой, но всепроникающей деятельности планета была бы погребена под неразложившимися органическими остатками, а атмосфера лишилась бы столь необходимого CO₂ для фотосинтеза. Понимание биохимических механизмов, лежащих в основе этих процессов, является краеугольным камнем для развития биотехнологий, биоремедиации и устойчивого сельского хозяйства. Данная работа призвана не просто изложить факты, но и глубоко погрузиться в тонкости аэробного метаболизма углеводов, образования органических кислот, разложения полисахаридов и окисления жиров, выявив их биотехнологическое и экологическое значение.

Введение: Микроорганизмы как ключевые игроки в углеродном метаболизме

Мир микроорганизмов — это невидимая, но мощная сила, которая управляет глобальными биогеохимическими циклами, среди которых круговорот углерода занимает центральное место. Без их непрерывной работы жизнь в ее привычном понимании была бы невозможна. Эта курсовая работа направлена на детальное изучение биохимических процессов, посредством которых микроорганизмы превращают углеводы в аэробных условиях. Мы рассмотрим сложнейшие метаболические пути, механизмы образования ценных органических кислот, деградацию таких устойчивых полисахаридов, как целлюлоза, а также окисление жиров и углеводородов. Актуальность этой темы для студентов биологических, химических и биотехнологических специальностей трудно переоценить, поскольку она формирует основу для понимания как фундаментальных биологических процессов, так и прикладных задач в промышленности и экологии.

Общая роль микроорганизмов в круговороте углерода

Круговорот углерода — это гигантский планетарный механизм, обеспечивающий обмен углеродом между атмосферой, гидросферой, литосферой и биосферой. Микроорганизмы являются его неотъемлемыми звеньями, действуя как модераторы и ускорители трансформации углеродсодержащих соединений. Их вклад можно разделить на две ключевые категории:

1. Фиксация CO₂ автотрофами: Автотрофные организмы, к которым относятся не только высшие зеленые растения, водоросли и цианобактерии, но и значительная часть фотосинтезирующих и хемосинтезирующих бактерий, способны ассимилировать атмосферный CO₂. Они превращают неорганический углерод в органические соединения, формируя первичную биомассу и закладывая основу пищевых цепей.
2. Разложение органических веществ гетеротрофами: В то время как автотрофы создают органику, гетеротрофные микроорганизмы (бактерии, грибы, археи) выполняют функцию ее деструкции. Они расщепляют сложные органические соединения, такие как крахмал, целлюлоза, жиры, белки и углеводороды, возвращая углерод в атмосферу в виде CO₂ и в почву в виде минеральных веществ.

Статистические данные подтверждают масштаб этой деятельности: по последним оценкам, около 70% углерода, ассимилированного растениями, в конечном итоге возвращается в атмосферу в результате дыхания растений, животных, а также микробного разложения органических остатков. В частности, глобальная величина почвенного дыхания, включающая микробное разложение органических веществ, составляет впечатляющие 94,3 ± 17,9 гигатонн углерода в год. Это подчеркивает, что микроорганизмы являются не просто участниками, а главными движущими силами минерализации органического вещества и замыкания углеродного цикла, без которых невозможен баланс экосистем.

Понятие аэробного метаболизма и его значение

Аэробный метаболизм представляет собой совокупность биохимических реакций, протекающих в присутствии свободного молекулярного кислорода (O₂), который выступает в роли конечного акцептора электронов в дыхательной цепи. Это ключевое отличие от анаэробного метаболизма (брожения или анаэробного дыхания), где роль акцептора выполняют другие вещества (например, нитраты, сульфаты, органические молекулы).

Преимущество аэробных условий заключается в их способности обеспечить полное окисление органических субстратов до конечных неорганических продуктов — диоксида углерода (CO₂) и воды (H₂O). Этот процесс сопровождается максимальным высвобождением энергии, заключенной в химических связях органических молекул, и ее эффективным запасанием в форме аденозинтрифосфата (АТФ).

Суммарное уравнение полного аэробного окисления глюкозы демонстрирует эту эффективность:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 2880 кДж/моль

Эта реакция представляет собой не мгновенный акт, а сложную цепочку последовательных ферментативных превращений, включающих гликолиз, цикл трикарбоновых кислот и окислительное фосфорилирование. Именно благодаря этой многоступенчатости клетка способна постепенно извлекать энергию, минимизируя потери и обеспечивая жизнедеятельность. Аэробный путь является наиболее энергетически выгодным и позволяет микроорганизмам эффективно осваивать разнообразные органические субстраты, что делает их незаменимыми в природных экосистемах и биотехнологических процессах.

Основные метаболические пути аэробного катаболизма углеводов у микроорганизмов

Катаболизм углеводов у микроорганизмов представляет собой сложную сеть биохимических путей, направленных на расщепление сахаров для получения энергии и предшественников для биосинтетических процессов. В аэробных условиях глюкоза, будучи одним из наиболее распространенных углеводных субстратов, подвергается полному окислению. У бактерий существует три основных пути катаболизма глюкозы, каждый из которых обладает своими уникальными особенностями и играет определенную роль в энергетическом обмене.

Аэробный гликолиз (путь Эмбдена-Мейергофа-Парнаса)

Гликолиз, или фруктозодифосфатный путь, является универсальным катаболическим путем, протекающим в цитоплазме практически всех живых организмов. Хотя исторически понятие «гликолиз» ассоциировалось с анаэробным брожением, в настоящее время оно используется для описания распада глюкозы до пирувата как в отсутствие, так и в присутствии кислорода (аэробный гликолиз).

Стадии аэробного гликолиза:

Аэробный гликолиз состоит из двух основных этапов:

1. Подготовительный (энергозатратный) этап: На этом этапе происходит фосфорилирование глюкозы и ее расщепление на две молекулы фосфотриоз.
   • Фосфорилирование глюкозы: Глюкоза, не будучи метаболически активной, сначала фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата с затратой 1 молекулы АТФ. Этот шаг катализируется гексокиназой.
   • Изомеризация и второе фосфорилирование: Глюкозо-6-фосфат изомеризуется во фруктозо-6-фосфат, который затем фосфорилируется до фруктозо-1,6-бисфосфата с затратой еще 1 молекулы АТФ.
   • Расщепление: Фруктозо-1,6-бисфосфат расщепляется на две молекулы триозофосфатов: дигидроксиацетонфосфат и глицеральдегид-3-фосфат. Дигидроксиацетонфосфат изомеризуется в глицеральдегид-3-фосфат, таким образом, из одной молекулы глюкозы образуется две молекулы глицеральдегид-3-фосфата.

   Суммарно на подготовительном этапе затрачивается 2 молекулы АТФ.

2. Энергообразующий этап (сопряженный с синтезом АТФ): На этом этапе фосфотриозы превращаются в пируват с одновременным синтезом АТФ и восстановлением НАД⁺.
   • Окисление и фосфорилирование: Каждая молекула глицеральдегид-3-фосфата окисляется и фосфорилируется до 1,3-бисфосфоглицерата. В этой реакции НАД⁺ восстанавливается до НАДН·Н⁺.
   • Субстратное фосфорилирование: 1,3-бисфосфоглицерат передает фосфатную группу на АДФ, образуя 3-фосфоглицерат и 1 молекулу АТФ. Поскольку образуется две молекулы 1,3-бисфосфоглицерата, на этом этапе синтезируется 2 АТФ.
   • Дальнейшие превращения: 3-фосфоглицерат изомеризуется в 2-фосфоглицерат, затем дегидратируется до фосфоенолпирувата.
   • Второе субстратное фосфорилирование: Фосфоенолпируват передает фосфатную группу на АДФ, образуя пируват и еще 1 молекулу АТФ. Таким образом, на этом этапе также синтезируется 2 АТФ.

Энергетический баланс аэробного гликолиза:

В результате гликолиза из одной молекулы глюкозы образуются:

• 2 молекулы пирувата
• 2 молекулы НАДН·Н⁺
• 4 молекулы АТФ (субстратное фосфорилирование) — 2 молекулы АТФ (затраты) = 2 чистые молекулы АТФ

Однако, в аэробных условиях НАДН·Н⁺, образовавшийся на стадии гликолиза, не используется для восстановления пирувата, а передается на дыхательную цепь. Окисление 2 молекул НАДН·Н⁺ в дыхательной цепи дает 6 молекул АТФ (каждая молекула НАДН·Н⁺ дает 3 АТФ).

Таким образом, суммарный эффект аэробного гликолиза составляет 8 моль АТФ (2 АТФ от субстратного фосфорилирования + 6 АТФ от окислительного фосфорилирования НАДН·Н⁺).

Превращение пирувата в ацетил-КоА

Конечный продукт гликолиза, пировиноградная кислота (пируват), является ключевой точкой ветвления метаболических путей. В аэробных условиях пируват не восстанавливается, а подвергается окислительному декарбоксилированию. Этот процесс происходит в митохондриальном матриксе эукариот или в цитоплазме/на внутренней мембране у прокариот и катализируется сложным мультиферментным комплексом — пируватдегидрогеназным комплексом.

Реакция выглядит следующим образом:

Пируват + НАД⁺ + КоА-SH → Ацетил-КоА + НАДН·Н⁺ + CO₂

В ходе этой реакции:

1. От молекулы пирувата отщепляется карбоксильная группа в виде CO₂.
2. Оставшийся двухуглеродный фрагмент (ацетильная группа) окисляется.
3. Высвободившиеся электроны и протоны переносятся на НАД⁺, восстанавливая его до НАДН·Н⁺.
4. Ацетильная группа присоединяется к коферменту А (КоА) с образованием высокоэнергетического соединения — ацетил-КоА.

Ацетил-КоА является «топливом» для следующего ключевого этапа аэробного метаболизма — цикла трикарбоновых кислот, который обеспечивает полное окисление углеродного скелета до CO₂ и H₂O. Образовавшийся НАДН·Н⁺ также направится в дыхательную цепь для дальнейшего синтеза АТФ.

Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК, цикл Кребса)

Цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), также известный как цикл лимонной кислоты или цикл Кребса, является центральным метаболическим путем, в котором происходит полное окисление двухуглеродного ацетильного остатка ацетил-КоА до CO₂ и H₂O. Этот цикл является основой метаболизма большинства аэробных организмов, выполняя двойную функцию:

1. Энергетическая функция: Производство восстановительных эквивалентов (НАДН·Н⁺ и ФАДН₂) для дыхательной цепи, где происходит основной синтез АТФ.
2. Интегративная функция: Служит точкой пересечения метаболических путей углеводов, жиров и белков, поставляя промежуточные продукты для биосинтеза различных клеточных компонентов.

Основные стадии ЦТК:

Цикл Кребса представляет собой последовательность из восьми ферментативных реакций:

1. Конденсация: Ацетил-КоА (2C) конденсируется с оксалоацетатом (4C) с образованием цитрата (6C) при участии цитратсинтазы.
2. Изомеризация: Цитрат изомеризуется в изоцитрат.
3. Первое окислительное декарбоксилирование: Изоцитрат окисляется и декарбоксилируется до α-кетоглутарата (5C). В этой реакции образуется НАДН·Н⁺ и CO₂.
4. Второе окислительное декарбоксилирование: α-кетоглутарат также подвергается окислительному декарбоксилированию, образуя сукцинил-КоА (4C). Образуется еще одна молекула НАДН·Н⁺ и CO₂.
5. Субстратное фосфорилирование: Сукцинил-КоА превращается в сукцинат, при этом энергия связи тиоэфира используется для синтеза ГТФ (у эукариот) или АТФ (у прокариот) путем субстратного фосфорилирования.
6. Окисление сукцината: Сукцинат окисляется до фумарата. В этой реакции ФАД восстанавливается до ФАДН₂.
7. Гидратация: Фумарат гидратируется до малата.
8. Окисление малата: Малат окисляется до оксалоацетата, регенерируя исходный акцептор ацетильной группы и образуя еще одну молекулу НАДН·Н⁺.

Энергетический баланс ЦТК:

Из одной молекулы ацетил-КоА в цикле Кребса образуются:

• 2 молекулы CO₂ (полное окисление углеродного скелета)
• 3 молекулы НАДН·Н⁺
• 1 молекула ФАДН₂
• 1 молекула ГТФ/АТФ (субстратное фосфорилирование)

Пересчитывая восстановительные эквиваленты в АТФ через дыхательную цепь (1 НАДН·Н⁺ = 3 АТФ, 1 ФАДН₂ = 2 АТФ):

• 3 НАДН·Н⁺ × 3 АТФ = 9 АТФ
• 1 ФАДН₂ × 2 АТФ = 2 АТФ
• 1 АТФ (от субстратного фосфорилирования)

Итого, энергетический баланс окисления одной молекулы ацетил-КоА в ЦТК составляет 12 молекул АТФ.

Поскольку из одной молекулы глюкозы образуется две молекулы пирувата, а затем две молекулы ацетил-КоА, полный цикл Кребса для одной молекулы глюкозы дает 2 × 12 = 24 молекулы АТФ.

Общий выход АТФ при полном аэробном окислении глюкозы:

Суммируя энергетические выходы всех этапов:

• Аэробный гликолиз: 8 АТФ
• Окислительное декарбоксилирование 2 молекул пирувата (2 НАДН·Н⁺): 2 × 3 АТФ = 6 АТФ
• Цикл Кребса (для 2 молекул ацетил-КоА): 24 АТФ

Таким образом, общий выход АТФ при полном аэробном окислении одной молекулы глюкозы составляет 8 + 6 + 24 = 38 молекул АТФ. В некоторых случаях, например, при использовании других шаттловых систем для транспорта НАДН·Н⁺ из цитоплазмы в митохондрии, может образовываться 36 АТФ. Коэффициент полезного действия этого процесса достигает 65%, что делает его чрезвычайно эффективным способом получения энергии.

Окислительный пентозофосфатный путь (путь Варбурга-Диккенса-Хореккера)

Окислительный пентозофосфатный путь, или гексозомонофосфатный путь, является важным аэробным путем катаболизма глюкозы, который функционирует параллельно гликолизу. Его основная роль заключается не столько в прямом производстве АТФ, сколько в генерации двух критически важных продуктов:

1. НАДФН⁺: Этот восстановленный кофермент является ключевым донором электронов для многих анаболических (биосинтетических) реакций, таких как синтез жирных кислот, стероидов и детоксикационные процессы.
2. Пентозы (рибоза-5-фосфат): Эти пятиуглеродные сахара являются строительными блоками для синтеза нуклеотидов, которые, в свою очередь, входят в состав ДНК, РНК, АТФ и других коферментов.

Основные реакции пентозофосфатного пути:

Путь начинается с окисления глюкозо-6-фосфата (который также образуется в начале гликолиза) до 6-фосфоглюконолактона, с одновременным образованием НАДФН⁺. Затем 6-фосфоглюконолактон гидролизуется до 6-фосфоглюконата, который далее окислительно декарбоксилируется до рибулозо-5-фосфата, генерируя еще одну молекулу НАДФН⁺ и CO₂. Рибулозо-5-фосфат может изомеризоваться в рибозо-5-фосфат или ксилулозо-5-фосфат, которые затем могут вступать в ряд трансферазных реакций, позволяющих регенерировать шестиуглеродные сахара или образовывать промежуточные соединения гликолиза (например, фруктозо-6-фосфат и глицеральдегид-3-фосфат).

Этот путь особенно активен в клетках, где высоки потребности в биосинтезе, например, в активно делящихся микроорганизмах, а также в тканях, где происходит активный синтез липидов.

2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатный путь (КДФГ-путь, путь Энтнера-Дудорова)

КДФГ-путь, или путь Энтнера-Дудорова, является альтернативным путем катаболизма глюкозы, который встречается у ряда бактерий, особенно у грамотрицательных, таких как Pseudomonas, Azotobacter и Rhizobium. В отличие от гликолиза, этот путь не является универсальным, но позволяет эффективно утилизировать глюкозу в аэробных условиях.

Специфика КДФГ-пути:

1. Фосфорилирование глюкозы: Как и в гликолизе, глюкоза сначала фосфорилируется до глюкозо-6-фосфата.
2. Образование 6-фосфоглюконата: Глюкозо-6-фосфат окисляется до 6-фосфоглюконата, при этом образуется НАДФН⁺.
3. Ключевая реакция: 6-фосфоглюконат подвергается дегидратации и далее расщепляется ферментом КДФГ-альдолазой на пируват и глицеральдегид-3-фосфат. Это отличает его от гликолиза, где расщепление происходит на стадии фруктозо-1,6-бисфосфата.
4. Дальнейший метаболизм: Образовавшийся пируват поступает в цикл Кребса, а глицеральдегид-3-фосфат может быть метаболизирован через оставшиеся стадии гликолиза до пирувата.

Энергетический выход:

КДФГ-путь менее эффективен с точки зрения чистого выхода АТФ по сравнению с гликолизом, так как из одной молекулы глюкозы он дает всего 1 молекулу АТФ и 1 молекулу НАДН·Н⁺ (или 1 НАДФН⁺ и 1 НАДН·Н⁺, в зависимости от изоформ дегидрогеназ). Тем не менее, он предоставляет бактериям гибкость в использовании различных углеводных субстратов и позволяет адаптироваться к изменяющимся условиям среды.

Дыхательная цепь и окислительное фосфорилирование

Дыхательная цепь, или цепь переноса элект��онов, является заключительным и наиболее энергоэффективным этапом аэробного метаболизма. Она представляет собой серию мембранных белковых комплексов, расположенных на внутренней митохондриальной мембране у эукариот и на цитоплазматической мембране у прокариот. Основная функция дыхательной цепи — использование энергии, запасенной в восстановленных коферментах НАДН·Н⁺ и ФАДН₂ (полученных на стадиях гликолиза, окислительного декарбоксилирования пирувата и ЦТК), для синтеза АТФ. Этот процесс называется окислительным фосфорилированием.

Механизм окислительного фосфорилирования:

1. Перенос электронов: НАДН·Н⁺ и ФАДН₂ отдают свои электроны первым комплексам дыхательной цепи. Электроны последовательно перемещаются от одного комплекса к другому, постепенно теряя энергию.
2. Перекачка протонов: Энергия, высвобождающаяся при переносе электронов, используется для перекачки протонов (H⁺) из матрикса (или цитоплазмы у прокариот) в межмембранное пространство (или периплазматическое пространство). Это создает электрохимический градиент протонов, известный как протон-движущая сила.
3. Синтез АТФ: Кислород (O₂) является конечным акцептором электронов, соединяясь с электронами и протонами, образуя воду (H₂O). Градиент протонов используется ферментом АТФ-синтазой, который подобно турбине, пропускает протоны обратно в матрикс, используя их энергию для фосфорилирования АДФ в АТФ.

Значение:

Дыхательная цепь является основным источником АТФ в аэробных условиях, обеспечивая подавляющее большинство энергии, необходимой для жизнедеятельности клетки. Именно благодаря присутствию кислорода как высокоэффективного акцептора электронов становится возможным полное окисление органических субстратов и максимальное извлечение энергии, что делает аэробный метаболизм наиболее выгодным энергетическим путем. Какова практическая выгода для организма?

Биохимические механизмы аэробного образования органических кислот микроорганизмами

В то время как полный аэробный катаболизм углеводов направлен на получение максимального количества энергии путем окисления до CO₂ и H₂O, некоторые микроорганизмы в аэробных условиях способны осуществлять так называемое «неполное окисление». Этот процесс приводит к накоплению различных органических кислот в окружающей среде, что имеет огромное биотехнологическое значение. Эти кислоты являются ценными продуктами для пищевой, химической и фармацевтической промышленности.

Образование уксусной кислоты

Уксусная кислота — один из древнейших продуктов микробной биотехнологии, используемый человеком тысячи лет. Ее аэробное образование является визитной карточкой уксуснокислых бактерий (семейство Acetobacteraceae), таких как представители родов Acetobacter и Gluconobacter. Эти бактерии обладают уникальной способностью к неполному окислению этанола до уксусной кислоты в присутствии кислорода.

Биохимический механизм:

Процесс происходит в два этапа:

1. Окисление этанола до ацетальдегида: Этанол (CH₃CH₂OH) окисляется до ацетальдегида (CH₃CHO) под действием мембраносвязанной алкогольдегидрогеназы, которая использует кислород как акцептор электронов.
2. Окисление ацетальдегида до уксусной кислоты: Ацетальдегид далее окисляется до уксусной кислоты (CH₃COOH) при участии ацетальдегиддегидрогеназы.

Суммарная реакция:

CH₃CH₂OH + O₂ → CH₃COOH + H₂O

Важно отметить, что уксуснокислые бактерии лишены способности к анаэробному расщеплению углеводов. Гликолитический путь не имеет существенного значения в их обмене веществ, поскольку они специализированы на аэробном окислении спиртов и сахаров. Для обеспечения своих метаболических нужд и роста, необходимых для процесса окисления этанола, эти бактерии также используют небольшое количество сахаров. Например, при производстве уксусной кислоты, на каждый грамм кислоты, образующийся из 1% об. этанола, потребляется от 5 до 23 мг сахаров. Это подчеркивает, что хотя основной продукт образуется из этанола, для поддержания жизнедеятельности продуцента все же требуются дополнительные углеводные источники, обеспечивающие его рост и функционирование.

Образование лимонной и глюконовой кислот

Неполное окисление углеводов приводит к образованию и других ценных органических кислот, среди которых лимонная и глюконовая кислоты занимают особое место в промышленной биотехнологии.

Лимонная кислота

Лимонная кислота является одной из наиболее широко производимых органических кислот в мире, применяемой в пищевой, фармацевтической и химической промышленности. В промышленных масштабах ее получают преимущественно с использованием плесневого гриба Aspergillus niger, а также некоторых дрожжей, например, Yarrowia lipolytica.

Биохимический механизм (у Aspergillus niger):
Ключевым моментом в образовании лимонной кислоты является нарушение нормального функционирования цикла Кребса. При избытке углеводного субстрата (глюкозы, сахарозы) и ограничении по некоторым элементам питания (например, железу, фосфатам, марганцу) или при изменении pH, активность ферментов изоцитратдегидрогеназы и α-кетоглутаратдегидрогеназы (ключевых ферментов ЦТК) ингибируется. В результате, цитрат, который образуется в начале ЦТК из ацетил-КоА и оксалоацетата, накапливается и секретируется во внешнюю среду. Таким образом, лимонная кислота является промежуточным продуктом ЦТК, который не подвергается дальнейшему окислению.

Глюконовая кислота

Глюконовая кислота широко используется в медицине (соли глюконовой кислоты как источники микроэлементов), пищевой промышленности (регулятор кислотности, антиоксидант) и строительстве. Активными продуцентами глюконовой кислоты являются бактерии, такие как Gluconobacter oxydans, Pseudomonas ovalis, а также гриб Aspergillus niger.

Биохимический механизм:
Образование глюконовой кислоты происходит путем прямого окисления глюкозы. Это ферментативная реакция, катализируемая глюкозооксидазой (у грибов) или глюкозодегидрогеназой (у бактерий).

Реакция протекает в две стадии:

1. Окисление глюкозы до глюконолактона: Глюкоза (C₆H₁₂O₆) окисляется до глюконо-δ-лактона, при этом молекулярный кислород служит акцептором электронов (у глюкозооксидазы) или НАД⁺/НАДФ⁺ восстанавливается (у глюкозодегидрогеназы).
2. Гидролиз глюконолактона: Глюконо-δ-лактон затем гидролизуется до глюконовой кислоты (C₆H₁₂O₇) либо спонтанно, либо под действием лактоназы.

Суммарная реакция (для глюкозооксидазы):

C₆H₁₂O₆ + O₂ + H₂O → C₆H₁₂O₇ + H₂O₂

Примечательно, что представители рода Pseudomonas, такие как P. aeruginosa, P. fluorescens и P. putida, также способны к неполному окислению углеводов с образованием различных органических кислот, включая глюконовую. Эти процессы являются ярким примером того, как микроорганизмы могут быть «перенастроены» для производства ценных метаболитов в аэробных условиях.

Образование щавелевой кислоты

Щавелевая кислота, или этандиовая кислота, является дикарбоновой кислотой, которая находит применение в текстильной, металлургической и химической промышленности. Ее образование микроорганизмами в аэробных условиях является менее распространенным, но не менее важным процессом.

Биохимические механизмы:

Основными продуцентами щавелевой кислоты являются различные виды грибов, особенно из рода Aspergillus (например, Aspergillus niger), а также некоторые бактерии. Механизмы ее образования могут быть разнообразными:

1. Из углеводов через ЦТК: У некоторых микроорганизмов щавелевая кислота может образовываться как побочный продукт или конечный метаболит при окислении углеводов. Например, в цикле Кребса изоцитрат может быть расщеплен изоцитрат-лиазой на сукцинат и глиоксилат (фермент глиоксилатного шунта). Глиоксилат затем может быть окислен до щавелевой кислоты.
2. Из аскорбиновой кислоты: Некоторые микроорганизмы способны деградировать аскорбиновую кислоту (витамин C), одним из продуктов распада которой является щавелевая кислота.
3. Прямое окисление: В определенных условиях, при избытке углеводного субстрата и дефиците некоторых микроэлементов, метаболические пути могут быть переключены таким образом, что щавелевая кислота накапливается в значительных количествах.

Образование щавелевой кислоты часто связано с процессами детоксикации тяжелых металлов или регуляцией pH среды, так как она может хелатировать ионы металлов, образуя нерастворимые оксалаты. Это свойство используется в биогеохимических циклах для связывания металлов в почвах и отложениях.

Аэробное разложение полисахаридов: целлюлоза

Разложение полисахаридов является одним из наиболее значимых процессов в глобальном круговороте углерода, и центральное место в нем занимает целлюлоза. Этот процесс критически важен для высвобождения углерода, запасенного в растительной биомассе, и его возвращения в атмосферу и почву.

Целлюлоза как субстрат и ее распространение

Целлюлоза — это линейный гомополисахарид, состоящий из остатков β-D-глюкозы, соединенных β-1,4-гликозидными связями. Эти цепи организованы в микрофибриллы, которые, в свою очередь, образуют волокна, придавая целлюлозе высокую прочность и устойчивость к химическому и ферментативному гидролизу. Целлюлоза является наиболее распространенным органическим полимером на Земле, составляя более 50% всего органического углерода биосферы. Она является основным структурным компонентом клеточных стенок растений и некоторых водорослей, а также продуцируется некоторыми бактериями. Ее вездесущность делает ее ключевым источником углерода и энергии для многих экосистем.

Микроорганизмы-целлюлолитики

Разложение целлюлозы — сложный процесс, требующий специализированных ферментных систем. Эту функцию выполняют как аэробные, так и анаэробные микроорганизмы. В аэробных условиях наибольшей активностью обладают следующие группы:

• Аэробные бактерии: Особенно богато представлены в почве. К ним относятся представители родов Cytophaga, Sporocytophaga, Myxococcus, Archangium, Sorangium, Poly-angium, Cellulomonas и некоторые виды Pseudomonas. Эти бактерии могут быть как свободноживущими, так и ассоциированными с растениями или другими организмами.
• Микроскопические грибы: Обладают наибольшей способностью к синтезу мощных целлюлазных комплексов. Среди них выделяются роды Trichoderma, Fusarium, Chaetomium, Verticillium, Aspergillus, Penicillium, Botrytis, Rhizoctonia и Myrothecium. Многие из них используются в промышленной биотехнологии для получения целлюлаз.

Эти микроорганизмы используют различные стратегии для деградации целлюлозы: секреция синергетического набора свободных целлюлаз, продукция мультиферментных комплексов (целлюлосомы, характерные в основном для анаэробных бактерий, но некоторые аэробные также имеют похожие структуры), а также более сложные механизмы, не требующие классических процессивных целлюлаз.

Целлюлазный комплекс: состав и синергизм ферментов

Ферментная система, осуществляющая полное разложение целлюлозы до глюкозы, называется целлюлазным комплексом. Она не является одним ферментом, а представляет собой совокупность различных ферментов, действующих синергетически. Три основных класса ферментов в этом комплексе:

1. Эндоглюканазы (эндо-β-1,4-глюканазы): Эти ферменты расщепляют β-1,4-гликозидные связи внутри глюкозидной цепочки целлюлозы. Они действуют преимущественно на аморфные, менее упорядоченные участки целлюлозной макромолекулы, создавая свободные концы и нарушая структуру волокон.
2. Целлобиогидролазы (экзо-β-1,4-глюканазы): Эти ферменты отщепляют дисахарид целлобиозу от концов целлюлозных цепей. Они работают процессивно, то есть, отщепляют множество дисахаридных единиц, не покидая субстрат. Различают два типа экзоглюканаз: те, что действуют с восстанавливающего конца, и те, что действуют с невосстанавливающего конца.
3. β-Глюкозидазы (целлобиазы): Эти ферменты катализируют гидролиз дисахарида целлобиозы до двух молекул глюкозы. Это заключительный этап в образовании мономерного сахара, который затем может быть использован микроорганизмом для получения энергии.

Синергизм ферментов:

Индивидуально каждый из этих ферментов обладает очень низкой эффективностью в разложении нативной (необработанной) целлюлозы. Однако при совместном действии их эффективность многократно возрастает. Это явление называется синергизмом.

• Эндоглюканазы нарушают структуру целлюлозных волокон, делая их более доступными для экзоглюканаз.
• Экзоглюканазы эффективно «откусывают» целлобиозу с концов цепей.
• β-глюкозидазы быстро гидролизуют целлобиозу до глюкозы, предотвращая накопление целлобиозы, которая является ингибитором для эндо- и экзоглюканаз. Таким образом, β-глюкозидазы снимают продуктное ингибирование, поддерживая высокую скорость деградации.

Этот сложный и скоординированный механизм позволяет микроорганизмам эффективно утилизировать один из самых устойчивых природных полимеров.

Биохимический химизм процесса разложения целлюлозы

Процесс расщепления целлюлозы микроорганизмами протекает последовательно в два основных этапа, которые затем интегрируются с общим углеводным метаболизмом:

1. Гидролиз целлюлозы с образованием целлобиозы и глюкозы: Этот этап включает совместное действие ферментов целлюлазного комплекса:
   • Начальный этап: Эндо-β-1,4-глюканаза (эндоглюканаза) разрушает гликозидные связи внутри глюкозидной цепочки в аморфных участках целлюлозы. Это приводит к образованию более коротких фрагментов с новыми свободными концами.
   • Продолжение гидролиза: Затем экзо-β-1,4-глюканаза (целлобиогидролаза) катализирует отщепление дисахарида целлобиозы от концов этих цепей.
   • Финальный гидролиз: На завершающем этапе β-глюкозидаза (целлобиаза) гидролизует целлобиозу до двух молекул мономерной глюкозы.

   Схематически это можно представить так:

   Целлюлоза → (эндоглюканаза) → Целлюлоза с новыми концами → (целлобиогидролаза) → Целлобиоза → (β-глюкозидаза) → Глюкоза

2. Окисление глюкозы до конечных продуктов CO₂ и H₂O: После того как целлюлоза гидролизована до глюкозы, мономерный сахар поступает в метаболизм клетки. В аэробных условиях глюкоза подвергается полному окислению по известным путям:
   • Гликолиз: Глюкоза превращается в пируват.
   • Окислительное декарбоксилирование пирувата: Пируват превращается в ацетил-КоА.
   • Цикл Кребса: Ацетил-КоА полностью окисляется до CO₂ и H₂O.
   • Дыхательная цепь: Энергия, запасенная в восстановленных коферментах, используется для синтеза АТФ.

Таким образом, сложный полимер целлюлоза сначала механически и ферментативно разрушается до простых сахаров, которые затем используются микроорганизмом для получения энергии и строительных блоков. Этот двухэтапный процесс лежит в основе всей деструкции растительного материала в природе.

Аэробное окисление углеводородов, жиров и высокомолекулярных жирных кислот

Помимо углеводов, микроорганизмы играют ключевую роль в деградации других важных классов органических соединений, таких как жиры, высокомолекулярные жирные кислоты и углеводороды. Эти процессы имеют огромное значение как для природных биогеохимических циклов, так и для биотехнологических применений, включая биоремедиацию.

Гидролиз и окисление жиров

Жиры, или триацилглицерины, представляют собой сложные эфиры глицерина и трех молекул высших жирных кислот. В неизмененном виде эти крупные гидрофобные молекулы не могут проникнуть внутрь микробной клетки. Поэтому первая и обязательная стадия их расщепления — это гидролиз.

Стадия гидролиза:
Гидролиз жиров осуществляется при участии фермента липазы (триацилглицерол-гидролазы), который широко распространен среди микроорганизмов. Липазы являются внеклеточными ферментами, секретируемыми микроорганизмами в окружающую среду. Они катализируют расщепление сложноэфирных связей в жирах, высвобождая глицерин и свободные высшие жирные кислоты.

Пример:

Триацилглицерин + 3H₂O → (Липаза) → Глицерин + 3Высшие Жирные Кислоты

Этот процесс не обеспечивает микроорганизмы энергией напрямую, но подготавливает субстраты для дальнейшего внутриклеточного метаболизма. Многие микроорганизмы способны продуцировать липазы. В одном скрининговом исследовании 32 из 107 протестированных микробных культур (включая бактерии, дрожжи и микромицеты) продемонстрировали способность продуцировать внеклеточную липазу.

Наиболее активными продуцентами липаз среди бактерий являются представители родов Pseudomonas (особенно P. aeruginosa, P. fluorescens, P. putida), Bacillus, Acinetobacter, Propionibacterium, Chromobacterium и Alcaligenes. Среди дрожжей высокой липолитической активностью обладают Candida (например, C. lipolytica, C. rugosa) и Yarrowia (например, Yarrowia lipolytica). Среди микроскопических грибов, помимо Aspergillus и Penicillium, выделяются роды Geotrichum, Mucor, Rhizopus, Oospora и Humicola.

Метаболизм глицерина

После гидролиза жиров образовавшийся глицерин является водорастворимым соединением и легко транспортируется в микробную клетку. Его дальнейший метаб��лизм может идти по нескольким путям в зависимости от вида микроорганизма:

1. Окисление до диоксиацетона: Например, уксуснокислые бактерии способны окислять глицерин до диоксиацетона. Эта реакция также является неполным окислением.
2. Полное окисление до CO₂ и H₂O: Многие микроорганизмы, особенно микроскопические грибы, способны полностью окислять глицерин. Глицерин сначала фосфорилируется до глицерол-3-фосфата, затем окисляется до дигидроксиацетонфосфата, который является промежуточным продуктом гликолиза. Далее дигидроксиацетонфосфат вступает в гликолиз, а затем в цикл Кребса для полного окисления.

Окисление высокомолекулярных жирных кислот

Высшие жирные кислоты, образующиеся при гидролизе жиров, являются важным источником энергии для многих микроорганизмов. Однако их окисление происходит труднее и медленнее, чем у глицерина, и сопровождается значительным выделением энергии. Основной путь окисления жирных кислот — это β-окисление.

Механизм β-окисления:

1. Активация жирных кислот: Жирные кислоты сначала активируются в цитоплазме, присоединяясь к коферменту А (КоА) с образованием ацил-КоА. Этот процесс требует затрат АТФ.
2. Транспорт в митохондрии: Длинноцепочечные ацил-КоА (с более чем 12-14 атомами углерода) не могут напрямую проходить через внутреннюю митохондриальную мембрану. Для их транспорта существует специфический механизм, включающий карнитин (витамин B₁₁). На наружной мембране митохондрий фермент карнитин-ацилтрансфераза I переносит ацильную группу с КоА на карнитин, образуя ацилкарнитин. Ацилкарнитин затем транспортируется через внутреннюю мембрану в матрикс митохондрий специальным переносчиком. В матриксе карнитин-ацилтрансфераза II переносит ацильную группу обратно на КоА, регенерируя ацил-КоА.
3. Цикл β-окисления: В митохондриальном матриксе (или цитоплазме у прокариот) ацил-КоА подвергается циклу из четырех последовательных реакций, которые приводят к отщеплению одной двухуглеродной единицы в виде ацетил-КоА и образованию укороченного на два атома углерода ацил-КоА.
   • Дегидрирование 1: Ацил-КоА дегидрируется, образуя транс-Δ²-еноил-КоА и ФАДН₂.
   • Гидратация: Транс-Δ²-еноил-КоА гидратируется до L-β-гидроксиацил-КоА.
   • Дегидрирование 2: L-β-гидроксиацил-КоА дегидрируется, образуя β-кетоацил-КоА и НАДН·Н⁺.
   • Тиолиз: β-кетоацил-КоА расщепляется тиолазой, отщепляя ацетил-КоА и образуя новый ацил-КоА, укороченный на два атома углерода, который затем вступает в следующий цикл β-окисления.

Каждый цикл β-окисления генерирует 1 молекулу ФАДН₂, 1 молекулу НАДН·Н⁺ и 1 молекулу ацетил-КоА. Все эти продукты далее направляются в цикл Кребса и дыхательную цепь для получения АТФ. Полное окисление пальмитиновой кислоты (16C) дает 108 молекул АТФ.

Промежуточные продукты:
В процессе окисления высших жирных кислот могут образовываться различные промежуточные продукты, такие как кетоны, альдегиды и оксикислоты, особенно при неполном окислении или в условиях стресса. Эти соединения часто придают окисляющемуся жиру неприятный запах и прогорклый вкус, что является проблемой в пищевой промышленности.

Окисление углеводородов

Углеводороды, особенно нефтяные, являются широко распространенными загрязнителями окружающей среды. Многие микроорганизмы обладают способностью к их аэробному окислению (биодеградации), что делает их незаменимыми в процессах биоремедиации. Известно около 100 штаммов бактерий, дрожжеподобных и мицелярных грибов, которые окисляют углеводороды и используют продукты окисления для своей жизнедеятельности.

Основные стадии аэробного окисления углеводородов:

1. Инициация (гидроксилирование): Исходные, часто гидрофобные углеводороды, сначала подвергаются атаке ферментов, обычно монооксигеназ или диоксигеназ. Эти ферменты вводят атом кислорода в молекулу углеводорода, образуя спирты, фенолы или диолы. Эта стадия является лимитирующей для многих углеводородов.
2. Окисление спиртов и альдегидов: Образовавшиеся спирты далее окисляются до альдегидов, а затем до карбоновых кислот соответствующей длины.
3. β-окисление: Полученные карбоновые кислоты, как и жирные кислоты, подвергаются β-окислению, постепенно расщепляясь на двухуглеродные фрагменты (ацетил-КоА).
4. Дальнейшее окисление: Ацетил-КоА поступает в цикл Кребса для полного окисления до CO₂ и H₂O.

Под влиянием микробиологических процессов возрастает степень окисленности нефти за счет увеличения содержания карбонилсодержащих соединений, что указывает на переход нефти в более глубокую стадию деградации. Этот процесс не только удаляет загрязнители, но и переводит их в менее токсичные и более биодоступные формы.

Биотехнологическое и экологическое значение аэробных превращений микроорганизмами

Аэробные метаболические процессы микроорганизмов, лежащие в основе превращения углеводов, жиров и углеводородов, имеют колоссальное значение как для поддержания равновесия в природных экосистемах, так и для развития современных биотехнологических производств.

Роль в круговороте углерода и формировании почв

Микроорганизмы, разлагающие целлюлозу и другие сложные органические полимеры, играют первенствующую роль в процессе минерализации органического вещества и замыкании глобального круговорота углерода. Именно благодаря их деятельности основная масса CO₂, ассимилированного растениями, возвращается в атмосферу. Без них планета была бы погребена под неразложившимися растительными остатками.

Помимо возврата углерода в атмосферу, процессы разложения органического вещества, осуществляемые микроорганизмами, критически важны для:

• Формирования гумусовых веществ: Часть разложенного органического вещества не полностью минерализуется, а трансформируется в стабильные гумусовые соединения, которые являются основой плодородия почв. Гумус улучшает структуру почвы, ее водоудерживающую способность и обеспечивает растения питательными элементами.
• Формирования почвенной структуры: Продукты микробной жизнедеятельности (полисахариды, слизи) склеивают почвенные частицы, формируя агрегаты, что улучшает аэрацию и водопроницаемость почвы.

Таким образом, целлюлозоразлагающие и другие деструктивные микроорганизмы являются фундаментом здоровья почв и устойчивости наземных экосистем.

Биоремедиация загрязнителей

Биоремедиация — это подход к очистке окружающей среды от различных загрязнителей (химических отходов, тяжелых металлов, нефти, пестицидов, красителей) посредством всеобъемлющего действия микроорганизмов. Основной принцип биоремедиации заключается в деградации и преобразовании загрязнителей ферментативным путем.

Преимущества и применение биоремедиации:

• Экологичность: Является «зеленой» технологией, поскольку использует естественные биологические процессы, минимизируя вторичное загрязнение.
• Экономичность: Стоимость биоремедиации, как правило, на 10–40% ниже по сравнению с механическими и физико-химическими методами очистки. Это делает ее экономически эффективным решением для очистки загрязненных почв и вод.
• Широкий спектр действия: Разнообразная питательная способность микроорганизмов позволяет использовать их для деградации множества загрязнителей.
• Деградация углеводородов нефти: Это одно из наиболее активно развивающихся направлений. Используются различные подходы:
  • Стимуляция естественной нефтеокисляющей микрофлоры (биостимуляция): Внесение в загрязненную среду питательных веществ (азот, фосфор) для активации местных микроорганизмов.
  • Интродукция активных углеводородокисляющих микроорганизмов (биоаугментация): Внесение специально отобранных и культивированных штаммов-деструкторов.
  • Использование иммобилизованных клеток и биопрепаратов: Разработка комплексных препаратов, содержащих активные микроорганизмы и стимуляторы.

Вызовы и решения:

К недостаткам биологических процессов очистки относятся невысокая скорость биодеградации токсиканта и зависимость от почвенных и климатических условий. Процессы биоремедиации могут продолжаться от нескольких месяцев до нескольких лет. Для сравнения, физико-химические или химические методы могут длиться от нескольких дней до нескольких недель. Например, при использовании лэндфарминга очистка почвы занимает от 2-3 месяцев до нескольких лет.

Однако эти ограничения активно преодолеваются:

• Биопрепараты для экстремальных условий: Для регионов Крайнего Севера, где естественное самовосстановление нефтезагрязненных почв составляет 50 и более лет из-за крайне низкой способности к самоочищению, разработаны специализированные биопрепараты, содержащие психротолерантные углеводородокисляющие микроорганизмы (УОМ). Такие препараты позволяют достигать высокой степени очистки (на 87-88%) за короткий срок (60 суток).
• Интенсификация биодеградации: Применяются приемы ускорения, такие как использование биосурфактантов (для повышения биодоступности углеводородов), внесение полифункциональных бактерий и использование микробно-растительных комплексов.

Получение ценных продуктов

Аэробные превращения микроорганизмов лежат в основе производства множества ценных продуктов:

• Органические кислоты: Как было рассмотрено ранее, уксусная, лимонная, глюконовая, щавелевая кислоты, продуцируемые микроорганизмами, являются востребованными в пищевой, фармацевтической и химической промышленности.
• Ферменты: Целлюлазы, липазы и другие ферменты, продуцируемые микроорганизмами, имеют огромное промышленное значение. Например, целлюлазы, продуцируемые грибом Trichoderma reesei, широко используются в различных отраслях:
  • Производство биотоплива: Гидролиз целлюлозы дает глюкозу, которую можно использовать для получения этанола и других биотоплив. Это ключевой элемент безотходных технологий.
  • Пищевая промышленность: Улучшение экстракции соков, размягчение фруктов, производство кормовых добавок.
  • Текстильная промышленность: «Биополировка» тканей, удаление ворсинок, придание мягкости.
  • Целлюлозно-бумажная промышленность: Улучшение процесса бумагообразования, снижение энергозатрат.
  • Производство моющих средств: Добавление целлюлаз для улучшения очистки тканей.
  • Сельское хозяйство: Улучшение перевариваемости кормов для животных.

  Ежегодный объем мирового производства целлюлаз исчисляется тысячами тонн, что подчеркивает их значимость.

• Пищевые и кормовые белковые препараты: Глюкоза, полученная в результате гидролиза целлюлозы, может быть использована для культивирования микроорганизмов с целью получения микробного белка (одноклеточного белка), который служит ценной добавкой в корма для животных и может использоваться в пищевой промышленности.

Таким образом, аэробные превращения микроорганизмами являются краеугольным камнем современной биотехнологии, обеспечивая как решение экологических проблем, так и создание новых, ценных продуктов для различных отраслей экономики.

Заключение

Исчерпывающее изучение биохимических процессов аэробного превращения углеводов микроорганизмами раскрывает перед нами поразительную сложность и эффективность микробного метаболизма. Мы увидели, как глюкоза, краеугольный камень углеводного обмена, может быть полностью окислена до CO₂ и H₂O через универсальные пути гликолиза, цикла Кребса и дыхательной цепи, обеспечивая максимальный выход энергии. Параллельно с этим, микроорганизмы демонстрируют удивительную способность к неполному окислению, продуцируя ценные органические кислоты, такие как уксусная, лимонная и глюконовая, что является основой для промышленных биотехнологий.

Детальный анализ механизмов разложения целлюлозы подчеркнул синергизм ферментов целлюлазного комплекса, который позволяет этим невидимым труженикам природы расщеплять самый распространенный полимер планеты, возвращая углерод в круговорот и формируя плодородие почв. Не менее важны и пути аэробного окисления жиров и углеводородов, где β-окисление жирных кислот и многостадийная деградация углеводородов играют ключевую роль в биоремедиации и поддержании чистоты окружающей среды.

Все эти процессы не только являются фундаментальными аспектами биологического круговорота углерода, но и обладают огромным биотехнологическим потенциалом. От получения ценных ферментов и органических кислот до очистки нефтезагрязненных территорий, особенно в сложных условиях Крайнего Севера, микроорганизмы являются незаменимыми помощниками человека. Глубокое понимание этих биохимических механизмов позволяет не только объяснять природные явления, но и целенаправленно управлять ими для решения глобальных проблем человечества, таких как устойчивое развитие, производство биотоплива и защита окружающей среды. Разве не это ключ к созданию технологий будущего?

Список использованной литературы

1. Участие микроорганизмов в биологическом круговороте углерода. URL: https://scihub.ru/article/uchastie-mikroorganizmov-v-biologicheskom-krugovorote-ugleroda (дата обращения: 24.10.2025).
2. Роль микроорганизмов в круговороте веществ. НПО «Альтернатива». URL: https://npo-alternativa.ru/rol-mikroorganizmov-v-krugovorote-veshhestv (дата обращения: 24.10.2025).
3. Круговорот углерода — Роль микроорганизмов в круговороте углерода, азота, серы, фосфора и железа. studwood. URL: https://studwood.ru/1572007/mikrobiologiya/krugovorot_ugleroda (дата обращения: 24.10.2025).
4. Применение микроорганизмов в процессах биоремедиации. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-mikroorganizmov-v-protsessah-bioremediatsii (дата обращения: 24.10.2025).
5. Роль микроорганизмов в круговороте углерода. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/5586940/page:21/ (дата обращения: 24.10.2025).
6. Аэробное окисление глюкозы. medlec.org. URL: https://medlec.org/lek5-1440.html (дата обращения: 24.10.2025).
7. Аборигенные углеводородокисляющие микроорганизмы в биоремедиации водных ресурсов от нефтяного загрязнения. Современные наукоемкие технологии (научный журнал). 2012. №11. URL: https://rae.ru/sav/2012/11/21.pdf (дата обращения: 24.10.2025).
8. Биоаугментация нефтезагрязненных почв. АгроЭкоИнфо. 2016. №3. URL: https://agroecoinfo.narod.ru/journal/AEI_2016_3_12.pdf (дата обращения: 24.10.2025).
9. Гликолиз. biokhimija.ru. URL: https://www.biokhimija.ru/glikoliz.html (дата обращения: 24.10.2025).
10. Глава III. Бактерии. Уксуснокислые бактерии. Портал технологов пищевых производств и пищевых технологов. URL: https://foodtechnology.ru/wiki/glava-iii-bakterii-uksusnokislye-bakterii (дата обращения: 24.10.2025).
11. Разложение целлюлозы и других органических веществ микроорганизмами. МИКРОБИОЛОГИЯ. studme.org. URL: https://studme.org/117904/mikrobiologiya/razlozhenie_tsellyulozy_drugih_organicheskih_veschestv_mikroorganizmami (дата обращения: 24.10.2025).
12. Окисление глюкозы. Биологическая химия. Биохимия. biokhimija.ru. URL: https://biokhimija.ru/okislenie-glyukozu.html (дата обращения: 24.10.2025).
13. Ферментативный гидролиз целлюлозы. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/6401037/page:14/ (дата обращения: 24.10.2025).
14. Роль микроорганизмов в круговороте веществ. Круговорот углерода. Роль бактерий в обмене углерода. МедУнивер. URL: https://meduniver.com/Medical/Microbiology/193.html (дата обращения: 24.10.2025).
15. Катаболизм углеводов у бактерий. Гликолиз. Гликолитический путь окисления. Путь Эмбдена-Мейерхофа-Парнаса. Пентозофосфатный путь окисления. Схема Варбурга-Диккенса-Хореккера-Рэкера. МедУнивер. URL: https://meduniver.com/Medical/Microbiology/197.html (дата обращения: 24.10.2025).
16. Биотехнологии в производстве целлюлозы для химической переработки (обзор). КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/biotehnologii-v-proizvodstve-tsellyulozy-dlya-himicheskoy-pererabotki-obzor (дата обращения: 24.10.2025).
17. Прикладная биохимия и микробиология. Т. 55, №4, 2019. Научные журналы. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=38525091 (дата обращения: 24.10.2025).
18. RU2565549C2 — Биопрепарат для биоремедиации нефтезагрязненных почв для климатических условий крайнего севера. Google Patents. URL: https://patents.google.com/patent/RU2565549C2/ru (дата обращения: 24.10.2025).
19. А. Аэробное и анаэробное окисление глюкозы. Биохимия. biokhimija.ru. URL: https://biokhimija.ru/aerobnoe-i-anaerobnoe-okislenie-glyukozu.html (дата обращения: 24.10.2025).
20. Ферментативный гидролиз целлюлозы. биотехно. URL: https://biotehno.ru/enzymatic-hydrolysis-of-cellulose.html (дата обращения: 24.10.2025).
21. Окисление жиров и высших жирных кислот. Микроорганизмы и окружающая среда. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/9431416/page:37/ (дата обращения: 24.10.2025).
22. Пути катаболизма глюкозы (гексоз) у микроорганизмов. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/5753177/page:3/ (дата обращения: 24.10.2025).
23. Аэробное окисление глюкозы. Пентозофосфатный путь окисления глюкозы. Обмен фруктозы и галактозы. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/4462615/page:18/ (дата обращения: 24.10.2025).
24. Целлюлоза и процесс ее разложения. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/4462615/page:10/ (дата обращения: 24.10.2025).
25. Аэробное разложение целлюлозы. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/10200844/page:17/ (дата обращения: 24.10.2025).
26. Аэробный гликолиз. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/9431416/page:19/ (дата обращения: 24.10.2025).
27. Описание основных технологий производства целлюлазы. Аналитика. Abercade. URL: https://abercade.ru/research/industry/cellulose/obzor-rynka-fermentnyh-preparatov-rossii-v-2007-2009-godah-analiticheskiy-otchet.html (дата обращения: 24.10.2025).
28. Микроорганизмы, участвующие в разложении целлюлозы в почве. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/17215160/page:4/ (дата обращения: 24.10.2025).
29. Лекция 9. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/9431416/page:18/ (дата обращения: 24.10.2025).
30. ЦЕЛЛЮЛАЗА. Ataman Kimya. URL: https://www.atamankimya.com/products/cellulase (дата обращения: 24.10.2025).
31. Целлюлозолитическая активность почв в условиях городской среды. КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/tsellyulozoliticheskaya-aktivnost-pochv-v-usloviyah-gorodskoy-sredy (дата обращения: 24.10.2025).
32. Спецглавы микробиологии. Конспект лекций. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/10043813/page:121/ (дата обращения: 24.10.2025).
33. Микроорганизмы, вызывающие окисление жира. studfile.net. URL: https://studfile.net/preview/9431416/page:36/ (дата обращения: 24.10.2025).
34. СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ПУТИ КАТАБОЛИЗМА УГЛЕВОДОВ. MedMuv. URL: https://medmuv.com/spetsificheskie-puti-katabolizma-uglevodov/ (дата обращения: 24.10.2025).
35. Аэробное дыхание и окислительное фосфорилирование: цикл Кребса. Фоксфорд. URL: https://foxford.ru/wiki/biologiya/aerobnoe-dyhanie-i-okislitelnoe-fosforilirovanie-tsikl-krebsa (дата обращения: 24.10.2025).
36. Acetobacteraceae. bio.wikireading.ru. URL: https://bio.wikireading.ru/63891 (дата обращения: 24.10.2025).
37. Биохимическая деструкция жиров. Фильтравод — фильтры для очистки воды. URL: https://filtravod.ru/index.php?mod=pages&page=8_2_3_biohimicheskaya_destrukciya_zhirov (дата обращения: 24.10.2025).
38. Окисление жирных кислот. Биологическая химия. Биохимия. biokhimija.ru. URL: https://biokhimija.ru/okislenie-zhirnyh-kislot.html (дата обращения: 24.10.2025).