分解果膠的微生物主要是一些細菌和真菌,麻類植物漚浸脫膠技術就是為了利用果膠分解菌分解果膠的能力。
四、幾丁質的分解
幾丁質由N-乙酰葡萄糖胺通過β-1,4-糖苷鍵連接起來,含氮多糖。是真菌細胞壁和昆蟲體壁的組成成分,一般生物都不能分解與利用,只有某些細菌和放線菌能分解與利用。
幾丁質酶使幾丁質水解生成幾丁二糖,再通過幾丁二糖酶進一步水解生成N-乙酰葡萄糖胺。
五、油脂的分解
油脂在脂肪酶(Lipase)的作用下,逐步被水解生成甘油與脂肪酸,脂肪酸通過β-氧化進行分解。脂肪酶一般廣泛存在于真菌中。
六、烴類化合物的分解
烴類化合物是一類高度還原性的物質,在好氧條件下,可以被一些微生物分解,主要是假單胞菌、分枝桿菌、諾卡氏菌、某些酵母等。
1、甲烷氧化:
2、正烷烴氧化:
先烴化酶(單氧酶)、鐵硫蛋白和鐵硫蛋白-NADH2還原酶作用。
三種方式:a:末端甲基氧化,
b:次末端亞甲基氧化,
c:兩端甲基氧化 ? 氧化。
3、芳香烴氧化
含苯環或聯苯類化合物,在氧化過程中逐步被氧化生成兒茶酚或原兒茶酚。兒茶酚或原兒茶酸可以在苯環的鄰位上或間位上被氧化打開,生成脂肪族化合物,再逐步分解成糖分解途徑中的中間體物質,再按糖代謝的方式進行分解。
苯(聯苯)→兒茶酚→開環(鄰位、間位) →繼續降解。
七、蛋白質的分解
蛋白酶(胞外) 肽酶(胞內)
蛋白質 肽 AA
一般真菌分解蛋白質的能力強,并能分解天然的蛋白質,而大多數細菌不能分解天然蛋白質,只能分解變性蛋白以及蛋白質的降解產物。
根據肽酶作用部位不同,分為氨肽酶(作用于有游離氨基端的肽鍵);羧肽酶(作用于有游離羧基端的肽鍵)。
腐化 decay 和腐敗 putrefaction
八、氨基酸的分解
1、脫氨作用
有機含氮化合物在微生物作用后放出氨的生物學過程中,通常稱為氨化作用。
(1)氧化脫氨:氨基酸在有氧條件下脫氨,產生氨與α-酮酸,由氨基酸氧化酶催化。包括脫氨反應(酶促)與水解反應(非酶促)。
(2)還原脫氨作用:在無氧條件下進行,生成飽和脂肪酸和氨。
天冬氨酸 琥珀酸+NH3
(3)水解脫氨與減飽和脫氨:
氨基酸經水解產生羥酸與氨:
氨基酸+水 羥酸+ NH3
通過減飽和方式進行脫氨,生成不飽和脂肪酸和氨:
天冬氨酸 延胡索酸+ NH3
(4)脫水脫氨:含羥基氨基酸(如絲氨酸)在脫水過程中脫氨。
Ser → 氨基丙烯酸 → 亞氨基丙酸 →丙酮酸 + NH3
H2O
(5) Stickland反應
某些專性厭氧細菌如梭狀芽孢桿菌在厭氧條件下生長時,以一種氨基酸作為氫的供體,進行氧化脫氨,另一種氨基酸作氫的受體,進行還原脫氨,兩者偶聯進行氧化還原脫氨。這其中有ATP生成。這個反應被稱為Stickland反應。
供氫體:Ala、Leu、Val、Ser、Phe、Cys、His、Asp、Glu。
受氫體:Gly、Pro、Hyp、Orn、Arg、Trp。
丙氨酸+2甘氨酸 3乙酸+3NH3
2、脫羧作用
通過氨基酸脫羧酶作用,生成有機胺和二氧化碳。有機氨在胺氧化酶作用下放出氨生成相應的醛,醛再氧化成有機酸,最后按脂肪酸β-氧化的方式分解。
氨基酸脫羧酶具有高度的專一性,基本上是一種氨基酸有一種脫羧酶來催化它的分解。
反應中放出的二氧化碳可以用微量測壓計測定,因此可根據一定基質在一定時間內,被單位細胞作用后、產生二氧化碳的量來測定脫羧酶的酶活。另外,也可以分析樣品中的氨基酸的含量。
二元AA生成的二胺有毒。Lys-尸胺,Orn-腐胺
鑒定反應
吲哚實驗與硫化氫實驗是常用的兩個鑒定實驗
1、吲哚實驗:有些細菌可以分解色氨酸生成吲哚可以與二甲基氨基苯甲醛反應生成紅色的玫瑰吲哚,因此可根據細菌能否分解色氨酸產生吲哚來鑒定菌種。
2、硫化氫實驗:許多細菌能分解含硫氨基酸(胱氨酸、半胱氨酸)產生硫化氫,如果在蛋白胨培養基中加進重金屬鹽,接種細菌培養后觀察,若產生硫化氫,則出現黑色的硫化鉛或硫化鐵。
3節:合成代謝
一、生物合成三要素
能量 、還原力、 小分子前體物
1、能量由ATP供給,ATP產生有三種方式(底物水平磷酸化,氧化磷酸化,光合磷酸化)
2、還原力產生:還原力主要指NADH2 和NADPH2
EMP 與TCA 產生的NADH2有3個去向:
1)供H體(中間產物還原成發酵產物);
2)通過呼吸鏈產生ATP;
3)用于細胞物質合成。
但NADH2要先在轉氫酶作用下轉變成NADPH2才能用。
NADP+ NADH2 NADPH2+NAD
在體內還有HMP供給NADPH2與磷酸糖 。
1G 2 NADPH2+CO2+5-P-核酮糖
NADPH2在光細菌中可通過非環式光合磷酸化方式產生。
3、小分子前體物:通常指糖代謝過程中產生的中間代謝物,有12 種。
代謝回補順序
1、合成草酰乙酸(OA)回補順序
PEP+CO2 羧化酶 OA+Pi
PY+CO2+ATP 羧化酶 OA+ADP+Pi
PEP+CO2+GDP 羧化激酶 OA+GTP
PY+CO2+NADH2 蘋果酸酶 蘋果酸+NAD
á-KD+CO2+NADH2 脫氫酶 異檸檬酸+NAD
好氧性,利用乙酸微生物,以乙醛酸循環補充草酰乙酸。
2、合成PEP的回補順序
PY+ATP PEP合酶 PEP+ADP+Pi
PY+ATP+Pi PY雙激酶 PEP+AMP+Ppi
OA+GTP PEP羧激酶 PEP+GDP+CO2
OA+PPi PEP羧轉磷酸酶 PEP+Pi+CO2
綜合總結:
二、糖類合成
(一)單糖合成
1、卡爾文環Calvin cycle(光合菌、某些自養菌)
(還原的磷酸戊糖環)分為三個階段:
①CO2固定②固定CO2的還原③CO2受體的再生。
關鍵酶:1,5-二磷酸核酮糖羧化酶、磷酸核酮糖激酶。
總反應式:
6CO2+6H2O+18ATP+12NADPH2 G+18ADP+12NADP+18Pi
另外,產甲烷細菌有厭氧乙酰輔酶A途徑,少數光合細菌中有還原性TCA途徑等新的自養CO2固定途徑。
2、EMP逆過程。
3、糖異生作用。
4、糖互變作用:大量是在核苷二磷酸糖水平上進行。
(二)多糖合成
E.coli肽聚糖合成:需1個多糖引物。
1、單糖組分在細胞質中合成(UDP是第一個載體)
2、逐步加上AA生成UDP-NAM-五肽(Park 核苷酸),順序為L-Lys, D-Glu, DAP, D-Ala,
D-Ala ( 不需tRNA參與)。其中,2D-Ala D-丙酰-D-Ala(青霉素類似)
此階段在細胞質中進行。
3、 UDP-NAM-五肽轉至膜上,與一脂質載體(細菌萜醇
-C55類異戊二烯醇)結合,釋放出NAM-五肽焦磷脂,在膜內側與UDP-NAG結合,構成肽聚糖亞單位。
細菌萜醇是第二個載體。
4、亞單位轉移至細胞壁的生長點上(插入),萬古霉素、桿菌肽抑制。
5、在細胞膜外側,亞單位與引物相連(轉糖基作用),再通過轉肽酶作用,將亞單位末端的D-丙-D-丙拆開,第四個AA與另一亞單位的DAP之間交聯,另一D-Ala釋放。
在這一步,由于青霉素是D-丙-D-丙的結構類似物,則轉肽酶被抑制,造成肽鏈間無法交聯,網狀結構也連不起來,形成
"軟壁
",極易破裂死亡。青霉素只對正生長菌起作用,對靜息細胞無作用。
、氮類物質合成
(一)生物固氮
分子N2通過固氮微生物作用形成NH3的過程。
1、固氮微生物 (都是原核微生物)
①自生固氮菌:好氧、厭氧、兼性厭氧及各種營養類型。
②共生固氮菌:與豆科共生為根瘤菌,與非豆科共生是放線菌。
③聯合固氮菌:根際、葉面微生物。
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