Эволюция
<<  Эволюционная биология развития (EvoDevo) Роль процессов развития в эволюции Перспективы и проблемы развития органического производства в республике татарстан  >>
Разложение природных органических полимеров
Разложение природных органических полимеров
Разложение целлюлозы
Разложение целлюлозы
Аэробное расщепление целлюлозы осуществляют представители родов
Аэробное расщепление целлюлозы осуществляют представители родов
Ферментная система, осуществляющая разложение целлюлозы до глюкозы,
Ферментная система, осуществляющая разложение целлюлозы до глюкозы,
При аэробном разложении целлюлозы глюкоза далее окисляется в основном
При аэробном разложении целлюлозы глюкоза далее окисляется в основном
Анаэробное сбраживание целлюлозы в рубце жвачных животных
Анаэробное сбраживание целлюлозы в рубце жвачных животных
Общий состав микробиоты рубца довольно стабилен и разнообразен; ни
Общий состав микробиоты рубца довольно стабилен и разнообразен; ни
Разложение гемицеллюлоз
Разложение гемицеллюлоз
Наиболее распространены среди гемицеллюлоз ксиланы, маннаны и
Наиболее распространены среди гемицеллюлоз ксиланы, маннаны и
Ксиланы и другие гемицеллюлозы сравнительно легко гидролизуются,
Ксиланы и другие гемицеллюлозы сравнительно легко гидролизуются,
Гемицеллюлозы активно разлагаются грибами, аэробными и анаэробными
Гемицеллюлозы активно разлагаются грибами, аэробными и анаэробными
Разложение крахмала и других глюканов
Разложение крахмала и других глюканов
Глюкан гликоген состоит из более разветвленных цепей и при добавлении
Глюкан гликоген состоит из более разветвленных цепей и при добавлении
Крахмал и другие глюканы разлагают ферменты амилазы
Крахмал и другие глюканы разлагают ферменты амилазы
Эндоамилазы расщепляют гликозидную связь внутри молекулы полисахарида
Эндоамилазы расщепляют гликозидную связь внутри молекулы полисахарида
К экзоамилазам относятся
К экзоамилазам относятся
Разложение крахмала: 1 – глюкозидаза; 2 – циклодекстрин-
Разложение крахмала: 1 – глюкозидаза; 2 – циклодекстрин-
Некоторые растения синтезируют кроме глюканов или вместо них фруктаны,
Некоторые растения синтезируют кроме глюканов или вместо них фруктаны,
Амилолитические ферменты, продуцируемые микро-организмами,
Амилолитические ферменты, продуцируемые микро-организмами,
Разложение лигнина
Разложение лигнина
Большинство представителей этой группы грибов сапротрофы, но некоторые
Большинство представителей этой группы грибов сапротрофы, но некоторые
Таким образом, пероксид водорода служит косубстратом-окислителем в
Таким образом, пероксид водорода служит косубстратом-окислителем в
Разложение пектиновых веществ
Разложение пектиновых веществ
Существуют три типа пектиновых веществ: протопектин –
Существуют три типа пектиновых веществ: протопектин –
Микроорганизмы синтезируют следующие ферменты, катализирующие распад
Микроорганизмы синтезируют следующие ферменты, катализирующие распад
Способность расщеплять пектиновые вещества присуща многим грибам и
Способность расщеплять пектиновые вещества присуща многим грибам и
Микроорганизмы, разлагающие пектиновые вещества, играют важную роль
Микроорганизмы, разлагающие пектиновые вещества, играют важную роль
Разложение хитина и хитозана
Разложение хитина и хитозана
Расщепление хитина в природе осуществляют хитинолитические
Расщепление хитина в природе осуществляют хитинолитические
Среди грибов способностью разлагать хитин обладают виды рода
Среди грибов способностью разлагать хитин обладают виды рода
Эндохитиназа расщепляет случайным образом гликозидные связи внутри
Эндохитиназа расщепляет случайным образом гликозидные связи внутри
Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»
Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»
Использование белков микроорганизмами
Использование белков микроорганизмами
Расщепление полипептидной цепи протеазами
Расщепление полипептидной цепи протеазами
Расщепление белков до аминокислот и пути из дальнейшего превращения:
Расщепление белков до аминокислот и пути из дальнейшего превращения:
Аэробное расщепление аминокислот
Аэробное расщепление аминокислот
Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»
Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»
Дезаминирование – это отщепление аммиака от аминокислоты
Дезаминирование – это отщепление аммиака от аминокислоты
Примером дезаминирования, приводящего к образованию ненасыщенного
Примером дезаминирования, приводящего к образованию ненасыщенного
Продукт реакции – глутамат или аланин – подвергается окислительному
Продукт реакции – глутамат или аланин – подвергается окислительному
Путь расщепления лейцина
Путь расщепления лейцина
Сбраживание аминокислот микроорганизмами
Сбраживание аминокислот микроорганизмами
Например, в паре аланин-глицин: аланин окисляется, а глицин
Например, в паре аланин-глицин: аланин окисляется, а глицин
В 1940-х гг
В 1940-х гг
Процесс сбраживания аминокислот состоит из ряда анаэробных
Процесс сбраживания аминокислот состоит из ряда анаэробных
Изолейцин и валин используются исключительно как доноры электронов,
Изолейцин и валин используются исключительно как доноры электронов,
Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»
Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»
В результате сбраживания аминокислот образуется аммиак, СО2, Н2,
В результате сбраживания аминокислот образуется аммиак, СО2, Н2,
При смешанном сбраживании аминокислот могут образовываться пахучие
При смешанном сбраживании аминокислот могут образовываться пахучие
Анаэробное разложение (сбраживание) азотистых оснований
Анаэробное разложение (сбраживание) азотистых оснований
Превращение аденина, гуанина и урата в ксантин 1 – адениндезаминаза; 2
Превращение аденина, гуанина и урата в ксантин 1 – адениндезаминаза; 2
Суммарные реакции сбраживания пуринов выглядят следующим образом:
Суммарные реакции сбраживания пуринов выглядят следующим образом:
Далее в результате простого
Далее в результате простого
Аэробное окисление азотистых оснований
Аэробное окисление азотистых оснований
Аэробное разложение пуриновых оснований: 1 – адениндезаминаза; 2 –
Аэробное разложение пуриновых оснований: 1 – адениндезаминаза; 2 –
Аэробное окисление азотистых оснований
Аэробное окисление азотистых оснований
Аэробное разложение пиримидиновых оснований (цитозина и урацила):
Аэробное разложение пиримидиновых оснований (цитозина и урацила):
Окисление липидов и фосфолипидов микроорганизмами
Окисление липидов и фосфолипидов микроорганизмами
Гидролиз фосфолипидов осуществляется фосфолипазами или лецитиназами
Гидролиз фосфолипидов осуществляется фосфолипазами или лецитиназами
Расщепление образовавшихся при гидролизе жирных кислот происходит
Расщепление образовавшихся при гидролизе жирных кислот происходит
Дальнейшее превращение ацил-КоА состоит из ряда
Дальнейшее превращение ацил-КоА состоит из ряда
Таким образом, в результате
Таким образом, в результате
Если насыщенная кислота содержит нечетное количество углеродных атомов
Если насыщенная кислота содержит нечетное количество углеродных атомов
Расщепление ненасыщенных жирных кислот также осуществляется путем
Расщепление ненасыщенных жирных кислот также осуществляется путем
Липиды и фосфолипиды окисляются многими аэробными и анаэробными
Липиды и фосфолипиды окисляются многими аэробными и анаэробными

Презентация на тему: «Разложение природных органических полимеров». Автор: alexis. Файл: «Разложение природных органических полимеров.ppt». Размер zip-архива: 602 КБ.

Разложение природных органических полимеров

содержание презентации «Разложение природных органических полимеров.ppt»
СлайдТекст
1 Разложение природных органических полимеров

Разложение природных органических полимеров

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

2 Разложение целлюлозы

Разложение целлюлозы

Разложение целлюлозы осуществляют различные представители бактерий, грибов и простейших. Все эти микроорганизмы называются целлюлозо-литическими. К целлюлозолитическим грибам относятся представители родов Fusarium, Chaetomium и Neocallimastix, а также виды Trichoderma viride, Aspergillus fumigatus, Botrytis cinerea, Rhizoctonia solani, Myrothecium verrucaria. Разложение целлюлозы осуществляют простейшие родов Diplodinium, Eudiplodinium, Entodinium. К целлюлозолитическим бактериям относятся как аэробные, так и анаэробные виды.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

3 Аэробное расщепление целлюлозы осуществляют представители родов

Аэробное расщепление целлюлозы осуществляют представители родов

Cytophaga, Sporocytophaga, Polyangium, Sporangium, Bacillus, Actinomyces, Alcaligenes, Cellulomonas, Pectobacterium, Erwinia, Microbispora, Pseudomonas, Streptomyces и Thermomonospora. В анаэробных условиях целлюлозу расщепляют представители родов Bacteroides, Butyrivibrio, Clostridium, Fibrobacter, Thermoanaerobacter и Ruminococcus. Разложение целлюлозы с помощью микроорганизмов проходит в несколько этапов.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

4 Ферментная система, осуществляющая разложение целлюлозы до глюкозы,

Ферментная система, осуществляющая разложение целлюлозы до глюкозы,

носит название целлюлазного комплекса. В его состав входят по меньшей мере три фермента: эндо-?-1,4-глюканаза, экзо-?-1,4-глюканаза и ?-глюкозидаза. Процесс расщепления целлюлозы протекает следующим образом: под действием фермента эндо-?-1,4-глюканазы происходит разрыв различных ?-1,4-гликозидных связей внутри макромолекулы с образованием больших фрагментов со свободными концами. Затем под влиянием экзо-?-1,4-глюканазы от концов образованных фрагментов отщепляются дисахариды целлобиоза. ?-глюкозидаза осуществляет гидролиз целлобиозы с образованием 2 молекул глюкозы.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

5 При аэробном разложении целлюлозы глюкоза далее окисляется в основном

При аэробном разложении целлюлозы глюкоза далее окисляется в основном

до СО2 и Н2О. Могут также накапливаться в небольших количествах органические кислоты. При анаэробном распаде целлюлозы первоначальный продукт ее гидролиза – глюкоза подвергается сбраживанию, в результате чего образуются различные органические кислоты (уксусная, молочная, муравьиная, масляная, янтарная), этанол, СО2, Н2. Состав продуктов брожения отличается у разных видов микроорганизмов. Примером анаэробного сбраживания целлюлозы являются микробиологические процессы, которые осуществляются в рубце жвачных животных.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

6 Анаэробное сбраживание целлюлозы в рубце жвачных животных

Анаэробное сбраживание целлюлозы в рубце жвачных животных

В рубце содержится большое количество микроорганизмов. В состав микробиоты рубца входят строго анаэробные бактерии (1010 – 1011 клеток/г) и анаэробные инфузории, относящиеся к родам Diplodinium и Entodinium (104 – 106 клеток /г). В разложении полимеров в некоторой степени частично участвуют анаэробные грибы (102 – 104 зооспор/г). Среди прокариот рубца идентифицировано более 200 видов, принадлежащих к целлюлозолитическим, пектолитическим, молочнокислым, маслянокислым, пропионовокислым и метаногенным бактериям.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

7 Общий состав микробиоты рубца довольно стабилен и разнообразен; ни

Общий состав микробиоты рубца довольно стабилен и разнообразен; ни

один вид микроорганизмов не составляет более 3 % общей численности микробных клеток. Микроорганизмы рубца расщепляют целлюлозу и другие сложные углеводы, присутствующие в поглощенном животном корме, образуя жирные кислоты и газы. Суммарный микробиологический процесс, происходящий в рубце, можно представить следующим уравнением:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

8 Разложение гемицеллюлоз

Разложение гемицеллюлоз

Гемицеллюлозы представляют собой второй после целлюлозы наиболее важный источник углеводов в природе. Они входят в состав растительных клеточных стенок. По химическому строению это слаборазветвленные гомо- или гетерополимеры из остатков ксилозы, маннозы, глюкозы и галактозы (все в D-форме), соединенных ?-гликозидными связями (?-1,4, ?-1,6, ?-1,3 и др.); их цепи содержат заместители различной природы (ацетиловые или метиловые эфиры, уроновые кислоты, другие пентозы). Гемицеллюлозы различного происхождения различаются по типам связей между остатками сахаров и степени ветвления.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

9 Наиболее распространены среди гемицеллюлоз ксиланы, маннаны и

Наиболее распространены среди гемицеллюлоз ксиланы, маннаны и

галактаны, содержащие в качестве основных мономеров D-ксилозу, D-маннозу и D-галактозу соответственно. Мономеры в них соединены ?-1,4-гликозидной связью. Ксилан можно рассматривать как аналог целлюлозы (ксилан отличается тем, что в нем ?-D-ксилоза вместо СН2–ОН-группы в положении 6 содержит водородный атом), но с меньшей степенью полимеризации и наличием ветвления. Кроме ксилозы, ксилан содержит остатки арабинозы, глюкозы, галактозы и глюкуроновой кислоты

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

10 Ксиланы и другие гемицеллюлозы сравнительно легко гидролизуются,

Ксиланы и другие гемицеллюлозы сравнительно легко гидролизуются,

поэтому способность к использованию гемицеллюлоз широко распространена среди микроорганизмов. Для полного гидролиза гемицеллюлоз требуется набор различных ферментов. Например, в расщеплении ксилана принимают участие эндо-?-1,4-ксиланаза, гидролизующая основную цепь, и ?-ксилозидаза (экзогликозидаза), последовательно отщепляющая остатки D-ксилозы от нередуцирующего конца цепи. Активность гемицеллюлазного комплекса определяют по скорости накопления редуцирующих сахаров (ксилозы или ксилобиозы).

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

11 Гемицеллюлозы активно разлагаются грибами, аэробными и анаэробными

Гемицеллюлозы активно разлагаются грибами, аэробными и анаэробными

бактериями. В этом процессе участвует значительно большее количество видов микроорганизмов, чем в разложении целлюлозы. К микроорганизмам, обладающим гемицеллюлозо-разлагающими свойствами, относятся бактерии родов Clostridium, Bacillus, Cytophaga, Sporocytophaga, Vibrio, Streptomyces; грибы родов Aspergillus, Rhizopus, Fomos, Polyporus и др. Гемицеллюлозы в кислых почвах обычно разлагают грибы, в нейтральных и щелочных – бациллы, бактерии рода Sporocytophaga и ряд других бактерий.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

12 Разложение крахмала и других глюканов

Разложение крахмала и других глюканов

Крахмал является основным запасным веществом растений и представляет собой полимер ?-D-глюкозы. Растительный крахмал состоит из двух глюканов – амилозы и амилопектина. Амилоза – это полимер в виде длинной неразветвленной цепи, в которой остатки D-глюкозы соединены ?-1,4-гликозидными связями. Цепи амилозы спирально закручены и могут содержать от нескольких сотен до нескольких тысяч остатков глюкозы. Амилопектин состоит из амилозных фрагментов, связанных ?-1,6-гликозидными связями. Цепи амилопектина сильно разветвлены. Амилоза и амилопектин способны связывать йод, при этом амилоза окрашивается в синий цвет, а амилопектин – в красно-фиолетовый или коричневый.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

13 Глюкан гликоген состоит из более разветвленных цепей и при добавлении

Глюкан гликоген состоит из более разветвленных цепей и при добавлении

йода окрашивается в коричневый цвет. Поллулан – линейный полимер из остатков мальтотриозы, соединенных ?-1,6-гликозидными связями. Поллулан синтезируется дрожжеподобным грибом Aureobasidium pollulans. Глюканы циклодекстрины – циклические полисахариды, состоящие из 6, 7 или 8 остатков глюкозы, соединенных ?-1,6-гликозидными связями. У них С4-атом «последнего» остатка глюкозы связан с С1-атомом «первого» остатка глюкозы, поэтому редуцирующего конца не остается.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

14 Крахмал и другие глюканы разлагают ферменты амилазы

Крахмал и другие глюканы разлагают ферменты амилазы

Они расщепляют их ?-1,4- и ?-1,6-гликозидные связи с образованием смеси водорастворимых сахаров, от глюкозы до мальтодекстринов, содержащих в среднем десять остатков глюкозы. В соответствии с субстратной специфичностью и расположением атакуемой связи в молекуле полисахарида амилазы делятся на эндоамилазы и экзоамилазы.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

15 Эндоамилазы расщепляют гликозидную связь внутри молекулы полисахарида

Эндоамилазы расщепляют гликозидную связь внутри молекулы полисахарида

К ним относятся ?-амилаза, пуллуланаза и циклодекстрингликозилтрансферазы. При их действии на молекулы глюканов образуются мальтоолигосахариды. Циклодекстрингликозилтрансферазы, помимо ?-амилазной активности, обладают способностью замыкать в кольцо короткоцепочечные (из 6-8 остатков глюкозы) полисахариды.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

16 К экзоамилазам относятся

К экзоамилазам относятся

-амилаза, амилоглюкозидазы и глюкозидазы. Эти ферменты расщепляют ?-1,4-гликозидные связи на нередуцирующем конце цепи, не нарушая при этом общей целостности полимерной структуры полисахарида. Гидролиз под действие ?-амилазы приводит к образованию дисахарида мальтозы. Амилоглюкозидазы последовательно отщепляют от полисахаридной цепи по одному остатку глюкозы. Глюкозидазы гидролизуют короткоцепочечные декстрины, например мальтозу, с образованием глюкозы.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

17 Разложение крахмала: 1 – глюкозидаза; 2 – циклодекстрин-

Разложение крахмала: 1 – глюкозидаза; 2 – циклодекстрин-

глюкозилтрансфераза

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

18 Некоторые растения синтезируют кроме глюканов или вместо них фруктаны,

Некоторые растения синтезируют кроме глюканов или вместо них фруктаны,

или леваны – гомополисахариды, состоящие из остатков D?фруктозы. Они гидролизуются при участии фермента ?-фруктаназы. Способность к расщеплению крахмала и других глюканов при помощи амилолитических ферментов широко распространена у микроорганизмов. К типичным микроорганизмам, разлагающим глюканы, относятся бактерии родов Bacillus, Bacteroides, Clostridium, Klebsiella, Pseudomonas, Pyrococcus, Streptomyces, Thermotoga, Thermus, Thermomonospora, Thermoactinomyces, Thermoanaerobacter и грибы рода Aspergillus (A. oryzae, A. niger, A. wentii).

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

19 Амилолитические ферменты, продуцируемые микро-организмами,

Амилолитические ферменты, продуцируемые микро-организмами,

используются для получения из крахмала мальтозы, глюкозы, глюкозо-мальтозного сиропа, декстринов и циклодекстринов. Особую ценность представляют термостабильные амилолитические ферменты, выделенные из термофильных микроорганизмов, так как они длительно сохраняют активность при температуре до 100 °С.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

20 Разложение лигнина

Разложение лигнина

Лигнин является одним из главных компонентов растительных тканей и по степени распространенности считается одним из основных природных высокополимерных органических соединений. По химической структуре это ароматический полимер, мономерными единицами которого являются фенилпропаноиды (n-кумаровый, конифериловый и синаповый спирты, соединенные разнообразными связями). Разрушение лигнина осуществляют, в первую очередь, мицелиальные грибы – возбудители белой гнили (например, базидиомицет Phanerochaete chrysosporium). Они разрушают лигнин с образованием почти белой легкометаболизируемой массы, состоящей из целлюлозы и гемицеллюлозы.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

21 Большинство представителей этой группы грибов сапротрофы, но некоторые

Большинство представителей этой группы грибов сапротрофы, но некоторые

(например, Armillaria mellea) известны как фитопатогенные. Бактерии менее эффективно разлагают лигнин, но могут переводить его в водорастворимое состояние. Это свойство обнаружено у представителей родов Streptomyces, Pseudomonas, Clostridium, Actinomodura, Thermomonospora и Xanthomonas. Разложение лигнина происходит при участии ферментов пероксидаз лигниназ, которые катализирует восстановление пероксида водорода (Н2О2) с образованием в качестве промежуточных продуктов высокореакционноспособных кислородных радикалов.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

22 Таким образом, пероксид водорода служит косубстратом-окислителем в

Таким образом, пероксид водорода служит косубстратом-окислителем в

реакции разложения лигнина. У возбудителей белой гнили в этом процессе участвуют гемсодержащие лигнинпероксидазы, марганецзависимые пероксидазы и медьсодержащие лакказы – семейства ферментов, осуществляющих кислородзависимую деградацию лигнина. Как правило, они представлены множеством функционально сходных изоферментов. Все они катализируют реакции окисления с переносом одного электрона и образованием свободных радикалов, стимулирующих неферментативную деградацию лигнина.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

23 Разложение пектиновых веществ

Разложение пектиновых веществ

Пектиновые вещества входят в состав срединных пластинок, образующихся между стенками соседних растительных клеток. Их также содержат первичные и вторичные клеточные стенки растений. Пектиновые вещества – сложные полисахариды, полигалактурониды. Это неразветвленные полимеры, состоящие их остатков D-галактуроновых кислот, соединенных ?-1,4-гликозидными связями.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

24 Существуют три типа пектиновых веществ: протопектин –

Существуют три типа пектиновых веществ: протопектин –

водонерастворимая составная часть клеточной стенки; пектин – водорастворимый полимер галактуроновой кислоты, содержащий метилэфирные связи; пектиновая кислота – водорастворимый полимер галактуроновой кислоты, свободный от метилэфирных связей.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

25 Микроорганизмы синтезируют следующие ферменты, катализирующие распад

Микроорганизмы синтезируют следующие ферменты, катализирующие распад

пектиновых веществ: • протопектиназу, осуществляющую разложение протопектина с образованием растворимого пектина; • пектинэстеразу, гидролизующую метилэфирную связь пектина с образованием пектиновой кислоты и метилового спирта; • пектиназу (полигалактуроназу), разрушающую связи между отдельными составляющими галактуроновой кислоты, пектина или пектиновой кислоты с образованием свободной D-галактуроновой кислоты.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

26 Способность расщеплять пектиновые вещества присуща многим грибам и

Способность расщеплять пектиновые вещества присуща многим грибам и

бактериям. Из бактерий высокой пектолитической активностью обладают представители рода Bacillus (B. macerans, B. polymyxa), рода Clostridium (С. pectinovorum, C. felsineum, C. pectinolyticum, C. flavum, C. corallinum и др.), рода Pectobacterium (P. carotovorum, P. atrosepticum и др.). Пектиновые вещества разлагаются под влиянием фитопатогенных грибов Botrytis cinerea и Fusarium oxysporum. Следует отметить, что численность пектолитических микро-организмов в почве чрезвычайно велика (105 клеток на 1 г почвы).

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

27 Микроорганизмы, разлагающие пектиновые вещества, играют важную роль

Микроорганизмы, разлагающие пектиновые вещества, играют важную роль

при мочке льна, конопли, джута, канатника, кенафа и других лубоволокнистых растений. Цель этого процесса – отделение пучков целлюлозных волокон от остальных растительных тканей, которые склеены пектиновыми веществами. Пектолитические ферменты, кроме того, используются для различных технических целей (например, для осветления фруктовых и овощных соков).

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

28 Разложение хитина и хитозана

Разложение хитина и хитозана

Хитин – гомополимер, состоящий из остатков N-ацетил-D-глюкозамина, соединенных ?-1,4-гликозидной связью. Стабильность структуры хитина обеспечивается многочисленными водородными связями между боковыми N-ацетильными группами. Хитозан – деацетилированная форма хитина, образуемая под действием деацетилазы у некоторых дрожжей и мицелиальных грибов. Хитозан представляет собой водорастворимый, полидисперсный по молекулярной массе полимер D-глюкозамина.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

29 Расщепление хитина в природе осуществляют хитинолитические

Расщепление хитина в природе осуществляют хитинолитические

микроорганизмы (бактерии и грибы), которые широко распространены в почве, донных осадках водоемов, кишечнике животных. Способностью использовать хитин обладают как аэробные, так и анаэробные бактерии, например представители родов Cytophaga, Chromobacterium, Vibrio, Pseudomonas, Aeromonas, Streptomyces, Clostridium, Photobacterium, Bacillus, Serratia, Flavobacterium, Arthrobacter и др.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

30 Среди грибов способностью разлагать хитин обладают виды рода

Среди грибов способностью разлагать хитин обладают виды рода

Aspergillus и Mortierella. Установлено, что в 1 г почвы содержится до 106 клеток микроорганизмов, использующих хитин. Расщепление хитина микроорганизмами осуществляется с помощью ферментов хитиназ и N-ацетилглюкозаминидаз (хитобиаз). Эти ферменты расщепляют гликозивные связи. Различают экзохитиназы и эндохитиназы. Фермент экзохитиназа отщепляет диацетилхитобиозный остаток от нередуцирующего конца цепи.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

31 Эндохитиназа расщепляет случайным образом гликозидные связи внутри

Эндохитиназа расщепляет случайным образом гликозидные связи внутри

цепи. Конечными продуктами эндохитиназной активности являются диацетилхитобиоза и триацетилхитобиоза. Далее ?-N-ацетилглюкозаминидаза (хитобиаза) гидролизует диацетилхитобиозу с образованием N-ацетилглюкозамина. Известен также механизм деградации хитина путем предварительного деацетилирования с образованием хитозана. Под действием хитозаназы хитозан гидролизуется до хитобиозы, которую глюкозаминидаза расщепляет на две молекулы глюкозамина.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

32 Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»

Лектор доцент Лысак В.В.

33 Использование белков микроорганизмами

Использование белков микроорганизмами

Микроорганизмы синтезируют множество различных протеолитических ферментов. Их тип и количество зависят от вида микроорганизма и условий культивирования. В зависимости от того, какие пептидные связи протеазы расщепляют, их делят на эндопептидазы и экзопептидазы. Эндопептидазы расщепляют пептидные связи внутри полипептидной молекулы, экзопептидазы отщепляют аминокислотные остатки от С- или N-конца полипептидной цепи.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

34 Расщепление полипептидной цепи протеазами

Расщепление полипептидной цепи протеазами

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

35 Расщепление белков до аминокислот и пути из дальнейшего превращения:

Расщепление белков до аминокислот и пути из дальнейшего превращения:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

36 Аэробное расщепление аминокислот

Аэробное расщепление аминокислот

При аэробном метаболизировании аминокислот чаще всего происходит их декарбоксилирование или дезаминирование. Ферменты декарбоксилазы синтезируются в основном в кислой среде. В результате декарбоксилирования аминокислот образуются СО2 и первичные амины, окисляемые далее до соответствующих жирных кислот. Из первичных аминов наиболее известны кадаверин, путресцин и агматин (ранее их называли трупными ядами); они образуются соответственно из лизина, орнитина и аргинина.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

37 Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»

Лектор доцент Лысак В.В.

38 Дезаминирование – это отщепление аммиака от аминокислоты

Дезаминирование – это отщепление аммиака от аминокислоты

Различают окислительное дезаминирование и дезаминирование, приводящее к образованию ненасыщенных соединений. Окислительное дезаминирование осуществляют различные ферменты дегидрогеназы. Это наиболее распространенный тип расщепления аминокислот. Дегидрогеназы аминокислот катализируют эндергонические реакции окисления с участием НАД+, например окисление аланина до пирувата + NH3 (аланиндегидрогеназа) или глутамата до 2-оксоглутарата + NH3 (глутаматдегидрогеназа).

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

39 Примером дезаминирования, приводящего к образованию ненасыщенного

Примером дезаминирования, приводящего к образованию ненасыщенного

соединения, является дезаминирование аспарагиновой кислоты в фумаровую: Окисление аминокислот может осуществляться также путем трансаминирования. Оно включает 2 этапа. На первом этапе ?-аминогруппа донорной аминокислоты переносится трансаминазами на 2-оксоглутарат или пируват с образованием соответствущей 2-оксокислоты:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

40 Продукт реакции – глутамат или аланин – подвергается окислительному

Продукт реакции – глутамат или аланин – подвергается окислительному

дезаминированию, при котором используется 2-оксокислота в качестве акцептора аминогруппы: В итоге аминокислота окисляется с образованием 2-оксокислоты и NH3:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

41 Путь расщепления лейцина

Путь расщепления лейцина

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

42 Сбраживание аминокислот микроорганизмами

Сбраживание аминокислот микроорганизмами

Сопряженное сбраживание аминокислот носит название реакции Стикленда. Для реакции Стикленда характерно, что одна аминокислота, взятая в отдельности, практически не расщепляется, тогда как соответствующая пара аминокислот сбраживается очень быстро: один из членов этой пары используется в качестве донора электронов, а другой – в качестве акцептора электронов.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

43 Например, в паре аланин-глицин: аланин окисляется, а глицин

Например, в паре аланин-глицин: аланин окисляется, а глицин

восстанавливается: Такой тип брожения присущ пептолитическим клостридиям, таким как C. sporogenes, C. histolyticum, C. botulinum, C. sticklandii и др.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

44 В 1940-х гг

В 1940-х гг

Г. Баркер (Barker) с сотрудниками выделил клостридии и родственные им неспорообразующие анаэробные бактерии, способные осуществлять брожение в присутствии только одной аминокислоты. Так, Clostridium propionicum в качестве единственного субстрата брожения использует аланин; недавно выделенный вид Eubacterium acidaminophilum – глицин. Как показывает анализ 16S-рРНК, почти все микроорганизмы, способные сбраживать аминокислоты, относятся к клостридиям и родственным им бактериям.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

45 Процесс сбраживания аминокислот состоит из ряда анаэробных

Процесс сбраживания аминокислот состоит из ряда анаэробных

окислительно-восстановительных реакций. В нем участвуют две молекулы аминокислот, из которых одна окисляется, другая восстанавливается. Эта пара может состоять из молекул различных аминокислот или одной и той же аминокислоты. И в окислительной, и в восстановительной ветвях процесса брожения могут участвовать следующие аминокислоты: аланин, цистеин, глицин, метионин, лейцин, фенилаланин, серин, треонин, триптофан, тирозин.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

46 Изолейцин и валин используются исключительно как доноры электронов,

Изолейцин и валин используются исключительно как доноры электронов,

пролин – только как акцептор электронов. Окислительная ветвь всегда сопряжена с субстратным фосфорилированием, обеспечивающим рост бактерий. Как правило, вначале образуется ацил-КоА, который при участии КоА-трансферазы превращается в ацетил-КоА. Далее при участии ацетилтрансферазы и ацетаткиназы синтезируется АТФ. В реакциях восстановительной ветви брожения АТФ не образуется.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

47 Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов»

Лектор доцент Лысак В.В.

48 В результате сбраживания аминокислот образуется аммиак, СО2, Н2,

В результате сбраживания аминокислот образуется аммиак, СО2, Н2,

спирты и короткоцепочечные жирные кислоты. Последние (короткоцепочечные жирные кислоты) являются продуктами восстановительной ветви брожения и часто имеют тот же углеродный скелет, что и исходные аминокислоты. Например, лейцин восстанавливается до 4-метилвалериановой кислоты, триптофан – до индолпропионата.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

49 При смешанном сбраживании аминокислот могут образовываться пахучие

При смешанном сбраживании аминокислот могут образовываться пахучие

соединения, которые в небольших концентрациях придают продуктам (сырам, винам) приятный аромат. Но интенсивные процессы сбраживания аминокислот пептолитическими клостридиями сопровождаются очень неприятным запахом, что характерно при газовой гангрене, вызываемой бактериями Clostridium septicum, C. perfringens, C. histolyticum и др.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

50 Анаэробное разложение (сбраживание) азотистых оснований

Анаэробное разложение (сбраживание) азотистых оснований

Пуриновые основания сбраживают анаэробные бактерии Clostridium acidiurici, C. purinolyticum, Peptostreptococcus asaccharolyticus. Эти микроорганизмы настолько «специализировались» на сбраживании данных соединений, что не могут расти ни на каком другом субстрате. Сбраживание пуриновых оснований начинается с их превращения в ксантин, который далее разлагается с образованием аммиака, диоксида углерода, формиата и ацетата.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

51 Превращение аденина, гуанина и урата в ксантин 1 – адениндезаминаза; 2

Превращение аденина, гуанина и урата в ксантин 1 – адениндезаминаза; 2

– гуаниндезаминаза; 3 – ксантиноксидаза; 4 – ксантиндегидрогеназа

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

52 Суммарные реакции сбраживания пуринов выглядят следующим образом:

Суммарные реакции сбраживания пуринов выглядят следующим образом:

Пиримидиновые основания сбраживают только некоторые виды бактерий, например, Clostridium uracilium, C. oroticum и C. barkeri. Хорошо изучены лишь процессы восстановления урацила. Показано, что при росте на среде сложного состава бактерии С. uracilium восстанавливают урацил до дигидроурацила, который далее гидролизуется с образованием СО2, аммиака и ?-аланина:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

53 Далее в результате простого

Далее в результате простого

-элиминирования ?-аланин превращается в ?-аланин-КоА, а затем в акрилоил-КоА, который через образование пропионил-КоА восстанавливается в пропионовую кислоту. Таким образом, подитоживая все сказанное можно заключить, что способностью сбраживать азотистые основания обладает небольшая группа клостридий и родственных им организмов. Катаболизм всех пуриновых оснований начинается с их превращения в ксантин, который далее разлагается с образованием аммиака, диоксида углерода, формиата и ацетата. Механизм разложения пиримидиновых оснований исследован только для урацила. Это основание расщепляется с образованием ?-аланина и аспартата соответственно.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

54 Аэробное окисление азотистых оснований

Аэробное окисление азотистых оснований

Пуриновые основания в аэробных условиях окисляются до глиоксилата и мочевины. На первой стадии разложения аденин и гуанин превращаются в ксантин, который ксантиноксидаза окисляет до мочевой кислоты. Далее мочевая кислота окисляется до аллантоина, после чего происходит его гидролиз с образованием аллантоиновой кислоты. Аллантоиновая кислота разными путями у различных микроорганизмов разлагается на глицин и мочевину. Далее глицин превращается в глиоксилат, а мочевина под действием никельсодержащей уреазы гидролизуется до СО2 и аммиака:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

55 Аэробное разложение пуриновых оснований: 1 – адениндезаминаза; 2 –

Аэробное разложение пуриновых оснований: 1 – адениндезаминаза; 2 –

гуаниндезаминаза; 3 – ксантиноксидаза; 4 – уриказа; 5 – аллантоиназа; 6 – аллантоиказа; 7 – амидогидролаза аллантоиновой кислоты; 8 – аминогидролаза уреидоглицина; 9 – уреидогликолаза

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

56 Аэробное окисление азотистых оснований

Аэробное окисление азотистых оснований

В аэробных условиях пиримидиновые основания окисляются с образованием ?-аланина. Разложение цитозина начинается с его дезаминирования до урацила, который через 5,6-дигидроурацил и уреидопропионат превращается в ?-аланин. ?-аланин подвергается окислительному дезаминированию с образованием малонового полуальдегида, который далее окисляется до малонил-КоА. Тимин разлагается с образованием промежуточного продукта ?-аминоизобутират, который окисляется далее до метилмалоновой кислоты. Метилмалоновая кислота через образование метилмалонил-КоА превращается в сукцинат.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

57 Аэробное разложение пиримидиновых оснований (цитозина и урацила):

Аэробное разложение пиримидиновых оснований (цитозина и урацила):

1 – цитозиндезаминаза; 2 – 5, 6-дигидро- урацилдегидрогеназа; 3 – 5, 6-дигидро- урацилгидролаза; 4 – ?-уреидо- пропионаза

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

58 Окисление липидов и фосфолипидов микроорганизмами

Окисление липидов и фосфолипидов микроорганизмами

Липиды и фосфолипиды способны окисляться многими бактериями и некоторыми грибами, но они не могут поглощаться клетками этих микроорганизмов, и поэтому сначала подвергаются воздействию экзоферментов гидролаз. Липиды расщепляются ферментами липазами с образованием жирных кислот и глицерина. Например, гидролиз тристеарина приводит к образованию стеариновой кислоты и глицерина:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

59 Гидролиз фосфолипидов осуществляется фосфолипазами или лецитиназами

Гидролиз фосфолипидов осуществляется фосфолипазами или лецитиназами

Они расщепляют фосфолипиды типа фосфатидилхолина и лецитина. Образовавшиеся в процессе гидролиза липидов и фосфолипидов жирные кислоты и глицерин подвергаются расщеплению, что сопровождается образованием молекул АТФ. Глицерин при участии специфической фосфоферазы сначала фосфорилируется, затем окисляется через фосфоглицериновую кислоту до фосфоглицеринового альдегида. Последний превращается гликолитическим путем в пировиноградную кислоту, которая далее вовлекается в ЦТК.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

60 Расщепление образовавшихся при гидролизе жирных кислот происходит

Расщепление образовавшихся при гидролизе жирных кислот происходит

также сложным путем. Сначала жирные кислоты активируются коэнзимом А, и при участии АТФ образуется ацильное производное жирной кислоты (ацил-КоА) и пирофосфат (фермент, катализирующий реакцию ацил-КоА-синтаза): Пирофосфат далее гидролизуется пирофосфатазой:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

61 Дальнейшее превращение ацил-КоА состоит из ряда

Дальнейшее превращение ацил-КоА состоит из ряда

-окислений. При ?-окислении разрывается связь между ?- и ?-углеродными атомами в молекуле жирной кислоты:

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

62 Таким образом, в результате

Таким образом, в результате

-окисления жирной кислоты происходит образование ацетил-КоА и жирной кислоты на два атома углерода меньше, чем исходный субстрат. Образовавшаяся жирная кислота подвергается таким же превращениям, как и исходная, укорачиваясь при каждом ?-окислении на два углеродных атома. В конечном итоге вся углеродная цепочка жирной кислоты расщепляется на двууглеродные фрагменты ацетил-КоА. Так происходит с насыщенными жирными кислотами с четным числом углеродных атомов.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

63 Если насыщенная кислота содержит нечетное количество углеродных атомов

Если насыщенная кислота содержит нечетное количество углеродных атомов

то процесс заканчивается образованием соответствующего количества молекул ацетил-КоА и одной молекулы пропионил-КоА, которая карбоксилируется с образованием метилмалонил-КоА, далее подвергаемого изомеризации в сукцинил-КоА. Ацетил-КоА включается в ЦКТ и окисляется до Н2О и СО2.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

64 Расщепление ненасыщенных жирных кислот также осуществляется путем

Расщепление ненасыщенных жирных кислот также осуществляется путем

-окисления, но предварительно они превращаются ферментативным путем в соединения, которые атакуются ферментами ?-окисления. Энергия, высвобождаемая при расщеплении жирных кислот, становится доступной для микроорганизма вследствие последующих превращений ацетил-КоА, НАДН и ФАДН2. Установлено, что при полном расщеплении высокомолярной жирной кислоты, например, пальмитиновой, образуется 136 молекул АТФ.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

65 Липиды и фосфолипиды окисляются многими аэробными и анаэробными

Липиды и фосфолипиды окисляются многими аэробными и анаэробными

бактериями и грибами. Наиболее активно осуществляют этот процесс бактерии Pseudomonas fluorescens, P. pyacyanea, Serratia marcescens, Bacillus mycoides, B. mesentericus, B. stearothermophilus, Clostridium perfringens, C. sporogenes, Achromobacter lipoliticum и др. В разложении липидов и фосфолипидов принимают также участие мицелиальные грибы родов Aspergillus, Penicillum и дрожжи родов Candida, Torula.

Лекции по курсу «Физиология микроорганизмов». Лектор доцент Лысак В.В.

«Разложение природных органических полимеров»
http://900igr.net/prezentacija/biologija/razlozhenie-prirodnykh-organicheskikh-polimerov-160017.html
cсылка на страницу
Урок

Биология

136 тем
Слайды
900igr.net > Презентации по биологии > Эволюция > Разложение природных органических полимеров