Теория получения энергии микробами почвы

Как известно, все явления жизни микроскопических обитателей почвы — рост, движение, размножение, питание и другие — требуют расхода энергии. Все живые клетки получают биологически полезную энергию в основном за счет дыхания — цикла ферментативных реакций, в ходе которых электроны переходят с одного энергетического уровня на другой.

Большинство организмов воспринимают кислород, через реакцию его с ионами водорода, при котором образуется молекула воды. Передача электронов кислороду происходит при участии ферментной системы, заключенной в цитоплазматической мембране — системе переноса электронов. Электроны отнимаются от пищевого вещества (под действием специфических ферментов) и переносятся на первичный акцептор (воспринимающее вещество). Другие ферменты отнимают электроны от первичного акцептора, последовательно передают их различным компонентам системы переноса электронов и, в конце концов, присоединяют их к кислороду.

Реакция, в которой атомы или молекулы теряют электроны, называют реакцией окисления, а обратный процесс — добавление электронов к атому или молекуле — реакцией восстановления. Все окислительные реакции должны сопровождаться восстановлением. В передаче электронов участвуют окислительно-восстановительные реакции, которые объединяются под названием биологического окисления. Все реакции биологического окисления происходят с участием ферментов, причем каждый фермент, строго специфичен и катализирует либо окислительную, либо восстановительную реакцию лишь определенных химических соединений.

При дегидрировании могут отщепляться лишь определенные атомы водорода, занимающие определенное пространственное положение в молекуле. Микроорганизмы почвы выработали различные способы дыхания. Облигатным (организмы, развивающиеся только в присутствии кислорода) аэробам необходим доступ свободного кислорода, факультативные анаэробы не нуждаются в нем, а облигатные анаэробы могут осуществлять процесс получения энергии только в отсутствие свободного кислорода; этот процесс носит название брожения. Большая часть почвенных микроорганизмов, как правило, требует хорошей аэрации.