天然多聚物的分解等

1、1,天然多聚物的分解,第四章 第三節(jié),EASY STUDIO,2,一、多糖的分解,（一）為什么微生物要分解多糖類物質(zhì)1、地球上最豐富的有機物質(zhì)是纖維素、淀粉等多糖類物質(zhì)，所以自然界生存的微生物所賴以生存的也主要是糖類。2、多糖一般不溶于水，不能直接通過細(xì)胞膜，因此，微生物要利用多糖必須首先在細(xì)胞外將其分解。,3,(二) 多糖類物質(zhì)是怎樣被微生物所分解的？,4,5,（三）微生物對多糖類的分解 在實踐中有那些應(yīng)用

2、？,1、在自然界碳素循環(huán)及有機肥的漚熱中占有重要的地位2、生產(chǎn)葡萄糖、蛋白質(zhì)產(chǎn)品，為飼料、食品及發(fā)酵工業(yè)原料開辟新的來源，具有重要的經(jīng)濟意義3、可用于改善植物性食品的質(zhì)量，提高淀粉質(zhì)發(fā)酵原料的利用率以及提高果汁澄清度、酶洗滌劑效果4、麻類脫膠,6,二、其它不含氮 非糖物質(zhì)的分解,（一）油脂的分解1、油脂的組成2、利用油脂的微生物的特點（1）當(dāng)環(huán)境中有其它容易利用的C源與能源物質(zhì)時，微生物一般不利用油脂物質(zhì)。（

3、2）將油脂轉(zhuǎn)變成糖類物質(zhì)分解的中間產(chǎn)物，然后按糖類物質(zhì)的分解方式分解,7,3、分解過程產(chǎn)能,8,（二）烴類化合物的分解,1、微生物對烴分解的條件及石油能長期沉積而發(fā)生變化的原因2、正烷烴的氧化（1）末端甲基氧化,9,（2）次末端甲基氧化,10,（3）兩端甲基氧化,3、烴類微生物的利用（1）石油的精煉（2）石油代糧發(fā)酵（3）石油探測三、蛋白質(zhì)與氨基酸的分解（一）蛋白質(zhì)的分解（二）氨基酸的分解（三）氨基酸分解反應(yīng)在鑒定細(xì)

4、菌中的作用,11,第四章—第四節(jié),微生物細(xì)胞物質(zhì)的合成和微生物的耗能代謝,12,合成作用：微生物將簡單的無機物或有機物用體內(nèi)的各種反應(yīng)合成生物高分子或菌體結(jié)構(gòu)物質(zhì)的過程。,三個問題：三個必要條件 三級反應(yīng) 前體物質(zhì)或大分子的合成,簡單無機物或有機物,,前體物,,高分子,13,一、微生物進(jìn)行合成作用的 三個必要條件,獲得能量、還原劑、簡單無機或有機物質(zhì)

5、。二、前體物質(zhì)的合成與生物大分子的合成一級反應(yīng)：多糖→葡萄糖→較小含C化合物二級反應(yīng)：含C化合物→Aa、核苷酸等前體三級反應(yīng)：前體物質(zhì)→生物大分子,14,第四章—第五節(jié),固氮作用,15,一、概念,1、固氮作用 就是把分子氮與其它元素化合成含氮化合物的過程。2、工業(yè)固氮 是在高溫、高壓和特定的設(shè)備里，將氮轉(zhuǎn)變成氨的過程。3、生物固氮 在常溫常壓下，通過固氮微生物，將

6、氮轉(zhuǎn)變成氨的過程。,16,二、研究生物固氮的意義,1、固氮為高等植物和大多數(shù)微生物提供了可供利用的氮源氨2、固氮作用在N素循環(huán)中起重要作用3、生物固氮是當(dāng)前生物科學(xué)研究的重要內(nèi)容,17,三、生物固氮 研究發(fā)展的歷史,1862年，人們認(rèn)為可能有固氮微生物；1886年，貝杰林克的工作；1894-1960年，取得成績：接下頁,18,三、生物固氮研究發(fā)展的歷史,4、1960年，卡拉漢 1965年，Sch

7、ollhorn和Burris 1966年，Mortenson 1966年，布倫5、從70年代~ 固氮機理的揭示； 固氮基因的研究； 結(jié)瘤基因的研究； 非洲巴布亞新幾內(nèi)亞山區(qū)調(diào)查研究結(jié)果的啟示。,19,四、固氮微生物,20,五、生物固氮的機理,各類微生物進(jìn)行固氮作用的基本反應(yīng)是相同的：N2+6e+6H++nATP →2NH3 +nATP+nPi(一）固氮酶1

8、、組成組分Ⅰ：含鐵和鉬的蛋白，稱為鉬鐵蛋白，由4個亞單位組成；組分Ⅱ：含鐵的蛋白，成為鐵蛋白，由2個亞單位組成。,21,2、性質(zhì),（1）固氮酶對氧敏感（2）固氮酶對底物的特異性不高 如：a、HCN→CH4 +NH3+[CH3NH2] HCN+6H++6e → CH4 +NH3 HCN+4H+ +4e → CH3NH2 b、C2H2+2

9、H+ +2e →C4H4 c、 2H+ →H2,乙炔的還原作用對細(xì)胞本身無用途，但為測定固氮作用提供了有效方法。因為乙烯很容易用氣相色譜測定出來，而且該反應(yīng)具有高度的特異性，除固氮酶外，沒有其他酶催化此反應(yīng),固氮酶具有催化2H+ →H2的氫酶活性。當(dāng)固氮酶生活在缺氮氣的條件下時，其固氮酶可將全部H+ 還原；在有氮氣下，只把75%的還原力還原氮氣，而25%還原H+ 。這就是在生物固氮中，常伴隨有H2產(chǎn)生的原因。,22

10、,（二）固氮酶催化作用的 三個基本條件,能量：呼吸、厭氧呼吸、發(fā)酵、光合作用電子供體：丙酮酸、NADPH、NADH電子載體：低氧化還原電位的鐵氧還蛋白。,23,（三）固氮酶對氧敏感，必須具有防氧保護(hù)機制,1、呼吸保護(hù)假說好氧固氮菌在好氧條件下，可以加強呼吸的方式，提高氧的消耗速率，以致在氧到達(dá)固氮酶之前就被消耗掉。這樣在固氮酶周圍造成一個局部的厭氧和氧分壓低的小環(huán)境，有利于固氮反應(yīng)的進(jìn)行。舉例：棕色固氮菌

11、,24,結(jié)構(gòu)保護(hù)假說好氧固氮菌有特殊的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，這種細(xì)胞結(jié)構(gòu)能保證固氮酶在厭氧的環(huán)境里進(jìn)行固氮。構(gòu)象保護(hù)假說 當(dāng)固氮酶處于高氧分壓環(huán)境下時，其固氮酶能形成一個無固氮活性但能防止氧損傷的特殊構(gòu)象。氨阻抑效應(yīng)的排除(即氨的同化和轉(zhuǎn)移)氨是固氮作用的產(chǎn)物，但在培養(yǎng)固氮菌時，如果加入銨鹽則固氮作用停止，這時固氮酶利用現(xiàn)成的氮化物進(jìn)行生長。,25,,現(xiàn)已經(jīng)證明氨不是抑制固氮酶的活性，其效應(yīng)是阻抑了控制固氮酶合成的基因，它阻止固氮基因的轉(zhuǎn)

12、錄，使固氮酶不能形成。這樣只有當(dāng)固氮產(chǎn)物氨立即被轉(zhuǎn)化成氨基酸，進(jìn)而合成蛋白質(zhì)時，固氮作用才能不斷進(jìn)行。,26,27,六、根瘤菌和豆科植物的共生固氮作用,（一）根瘤菌的形態(tài)（二）根瘤菌的特性1、有感染性 2、專一性 3、有效性（三）根瘤的形成1、侵入2、根瘤的發(fā)生3、根瘤的發(fā)育,28,（四）根瘤菌固氮的條件,1、條件（1）有類菌體的存在（2）有豆血紅蛋白的存在2、豆血紅蛋白的作用（1）提供較低水平的氧化還原電位