Разложение гемицеллюлозы
ЛЕКЦИЯ 14
ПРЕВРАЩЕНИЕ МИКРООРГАНИЗМАМИ СОЕДИНЕНИЙ УГЛЕРОДА
1. Роль микроорганизмов в круговороте веществ
2. Трансформация углеродсодержащих веществ
3. Разложение целлюлозы
4. Разложение лигнина
5. Разложение пектина
6. Трансформация углеводородов
7. Окисление жиров
Роль микроорганизмов в круговороте веществ
Ведущая роль в процессах трансформации основных биогенных элементов принадлежит прокариотам. При разложении органических соединений микроорганизмы возвращают в атмосферу СО2, Н2, H2S, N2, N2O, CH4.
Ведущая роль микроорганизмов в процессах трансформации элементов в биосфере определяется их огромной численностью, повсеместным их распространением, универсальностью ферментативного аппарата микробной клетки.
В большинстве случаев определенное вещество субстрата перерабатывается определенной физиологическихгруппой микроорганизмов.
ТРАНСФОРМАЦИЯ У ГЛЕРОДСОДЕРЖАЩИХ ВЕЩЕСТВ
В цикле трансформации углеродсодержащих веществ выделяют два звена:
1) Фиксация СО2 атмосферы и восстановление его до органических соединений.
2) Минерализация органических соединений.
В разложении безазотистых органических веществ растительного опада участвуют бактерии, грибы, беспозвоночные и позвоночные животные.
В аэробных условиях моно- и дисахариды окисляются в процессе дыхания микроорганизмов до СО2 и Н2О, а в анаэробных условиях сбраживаются с образованием органических кислот, спиртов и газов.
Разложение целлюлозы
Целлюлоза – гомополисахарид, состоящий из 1400 – 10 000 остатков β-D-глюкозы. Разложение целлюлозы происходит путем ферментативного гидролиза в несколько стадий:
1. Под действием целлюлазыцеллюлоза превращается в целлобиозу.
2. Целлобиоза β-глюкозидазой расщепляется до глюкозы:
(С6Н1005)п + Н20 → nС12Н22011 + H20 → nC6H1206
3. Глюкоза в аэробных условиях окисляется до СО2 и Н2О, а в анаэробных условиях сбраживается с образованием органических кислот, этанола и газов.
В аэробных условиях целлюлозу разлагают грибы (Trichoderma,
Fusarium, Penicillium, Aspergillus и др.); миксобактерии (Archangium и Polyangium, Cytophaga и Sporocytophaga, Sorangium, Cellvibrio, Myxococcus, Cellulomonas); Vibrio, Achromobacter, Pseudomonas и Bacillus; актиномицеты(Micromonospora, Streptosporangium, Streptomyces).
Анаэробное разложение целлюлозы ведут бактерии Clostridium. В рубце жвачных животных – Ruminococcus albus, Ruminobacter parvum и Cl. cellobioparum.
Разложение гемицеллюлозы
Гемицеллюлозы – гетерополисахариды, молекулы которых содержат пентозы, гексозы, уроновые кислоты.
Гемицеллюлозу разлагают аэробные и анаэробные неспецифичные микроорганизмы, синтезирующие ферменты ксиланазы: дрожжи (Trichosporon), грибы (Aspergillus, Rhizopus, Fomes, и др.), целлюлозоразрушающие бактерии (Clostridium, Cytophaga, Sporocytophaga, Vibrio, Bacillus). Ксиланазы катализируют расщепление гемицеллюлозы до сахаров, которые окисляются или сбраживаются до конечных продуктов.
Разложение лигнина
Лигнин – трехмерный полимер фенольной природы, основной мономер которого – конифериловый спирт.
Разложение лигнина осуществляется высшими базидиомицетными грибамии Г– бактериями Pseudomonas и Arthrobacter, синтезирующими экзоферменты полифенолоксидазы. Разложение лигнина в почве происходит очень медленно, что приводит к накоплению продуктов его разложения – основы образования гумуса.
Разложение пектина
Пектины – неразветвленные полимеры галактуроновой кислоты:
1) протопектин,
2) пектин,
3) пектиновая кислота.
На три вышеперечисленные формы пектинов действуют три группы зкзоферментов, выделяемых микроорганизмами:
1. Протопектиназы.
2. Пектинэстеразы.
3. Полигалактуроназы.
Продукты разложения пектиновой кислоты в аэробных условиях окисляются до СО2 и Н2О, а в анаэробных условиях сбраживаются по типу маслянокислого брожения.
В разложении пектиновых веществ в аэробных условиях участвуют грибы Cladosporium, Herbarum, Alternaria, Rhodotorula, а также бактерии рода Bacillus (Вас. polymyxa, Вас. macerans), в анаэробных условиях – Clostridium.
<== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
Неполное аэробное окисление органических субстратов | | | СВОБОДНОЖИВУЩИЕ АЗОТФИКСАТОРЫ |
Дата добавления: 2016-04-22; просмотров: 2558;