天然多聚物的分解等

1,天然多聚物的分解,第四章 第三节,EASY STUDIO,2,一、多糖的分解,（一）为什么微生物要分解多糖类物质1、地球上最丰富的有机物质是纤维素、淀粉等多糖类物质，所以自然界生存的微生物所赖以生存的也主要是糖类。2、多糖一般不溶于水，不能直接通过细胞膜，因此，微生物要利用多糖必须首先在细胞外将其分解。,3,(二) 多糖类物质是怎样被微生物所分解的？,4,5,（三）微生物对多糖类的分解 在实践中有那些应用？,1、在自然界碳素循环及有机肥的沤热中占有重要的地位2、生产葡萄糖、蛋白质产品，为饲料、食品及发酵工业原料开辟新的来源，具有重要的经济意义3、可用于改善植物性食品的质量，提高淀粉质发酵原料的利用率以及提高果汁澄清度、酶洗涤剂效果4、麻类脱胶,6,二、其它不含氮 非糖物质的分解,（一）油脂的分解1、油脂的组成2、利用油脂的微生物的特点（1）当环境中有其它容易利用的C源与能源物质时，微生物一般不利用油脂物质。（2）将油脂转变成糖类物质分解的中间产物，然后按糖类物质的分解方式分解,7,3、分解过程产能,8,（二）烃类化合物的分解,1、微生物对烃分解的条件及石油能长期沉积而发生变化的原因2、正烷烃的氧化（1）末端甲基氧化,9,（2）次末端甲基氧化,10,（3）两端甲基氧化,3、烃类微生物的利用（1）石油的精炼（2）石油代粮发酵（3）石油探测三、蛋白质与氨基酸的分解（一）蛋白质的分解（二）氨基酸的分解（三）氨基酸分解反应在鉴定细菌中的作用,11,第四章第四节,微生物细胞物质的合成和微生物的耗能代谢,12,合成作用：微生物将简单的无机物或有机物用体内的各种反应合成生物高分子或菌体结构物质的过程。,三个问题：三个必要条件 三级反应 前体物质或大分子的合成,简单无机物或有机物,前体物,高分子,13,一、微生物进行合成作用的 三个必要条件,获得能量、还原剂、简单无机或有机物质。二、前体物质的合成与生物大分子的合成一级反应：多糖葡萄糖较小含C化合物二级反应：含C化合物Aa、核苷酸等前体三级反应：前体物质生物大分子,14,第四章第五节,固氮作用,15,一、概念,1、固氮作用 就是把分子氮与其它元素化合成含氮化合物的过程。2、工业固氮 是在高温、高压和特定的设备里，将氮转变成氨的过程。3、生物固氮 在常温常压下，通过固氮微生物，将氮转变成氨的过程。,16,二、研究生物固氮的意义,1、固氮为高等植物和大多数微生物提供了可供利用的氮源氨2、固氮作用在N素循环中起重要作用3、生物固氮是当前生物科学研究的重要内容,17,三、生物固氮 研究发展的历史,1862年，人们认为可能有固氮微生物；1886年，贝杰林克的工作；1894-1960年，取得成绩：接下页,18,三、生物固氮研究发展的历史,4、1960年，卡拉汉 1965年，Schollhorn和Burris 1966年，Mortenson 1966年，布伦5、从70年代 固氮机理的揭示； 固氮基因的研究； 结瘤基因的研究； 非洲巴布亚新几内亚山区调查研究结果的启示。,19,四、固氮微生物,20,五、生物固氮的机理,各类微生物进行固氮作用的基本反应是相同的：N2+6e+6H+nATP 2NH3 +nATP+nPi(一）固氮酶1、组成组分：含铁和钼的蛋白，称为钼铁蛋白，由4个亚单位组成；组分：含铁的蛋白，成为铁蛋白，由2个亚单位组成。,21,2、性质,（1）固氮酶对氧敏感（2）固氮酶对底物的特异性不高 如：a、HCNCH4 +NH3+CH3NH2 HCN+6H+6e CH4 +NH3 HCN+4H+ +4e CH3NH2 b、C2H2+2H+ +2e C4H4 c、 2H+ H2,乙炔的还原作用对细胞本身无用途，但为测定固氮作用提供了有效方法。因为乙烯很容易用气相色谱测定出来，而且该反应具有高度的特异性，除固氮酶外，没有其他酶催化此反应,固氮酶具有催化2H+ H2的氢酶活性。当固氮酶生活在缺氮气的条件下时，其固氮酶可将全部H+ 还原；在有氮气下，只把75%的还原力还原氮气，而25%还原H+ 。这就是在生物固氮中，常伴随有H2产生的原因。,22,（二）固氮酶催化作用的 三个基本条件,能量：呼吸、厌氧呼吸、发酵、光合作用电子供体：丙酮酸、NADPH、NADH电子载体：低氧化还原电位的铁氧还蛋白。,23,（三）固氮酶对氧敏感，必须具有防氧保护机制,1、呼吸保护假说好氧固氮菌在好氧条件下，可以加强呼吸的方式，提高氧的消耗速率，以致在氧到达固氮酶之前就被消耗掉。这样在固氮酶周围造成一个局部的厌氧和氧分压低的小环境，有利于固氮反应的进行。举例：棕色固氮菌,24,结构保护假说好氧固氮菌有特殊的细胞结构，这种细胞结构能保证固氮酶在厌氧的环境里进行固氮。构象保护假说 当固氮酶处于高氧分压环境下时，其固氮酶能形成一个无固氮活性但能防止氧损伤的特殊构象。氨阻抑效应的排除(即氨的同化和转移)氨是固氮作用的产物，但在培养固氮菌时，如果加入铵盐则固氮作用停止，这时固氮酶利用现成的氮化物进行生长。,25,现已经证明氨不是抑制固氮酶的活性，其效应是阻抑了控制固氮酶合成的基因，它阻止固氮基因的转录，使固氮酶不能形成。这样只有当固氮产物氨立即被转化成氨基酸，进而合成蛋白质时，固氮作用才能不断进行。,26,27,六、根瘤菌和豆科植物的共生固氮作用,（一）根瘤菌的形态（二）根瘤菌的特性1、有感染性 2、专一性 3、有效性（三）根瘤的形成1、侵入2、根瘤的发生3、根瘤的发育,28,（四）根瘤菌固氮的条件,1、条件（1）有类菌体的存在（2）有豆血红蛋