Воскресенье, 24.11.2024, 12:56 | Главная | Регистрация | Вход |
Статистика
Онлайн всего: 1 Гостей: 1 Пользователей: 0
|
Статьи
В разделе материалов: 204 Показано материалов: 71-80 |
Страницы: « 1 2 ... 6 7 8 9 10 ... 20 21 » |
Известный для
дрожжей путь образования этанола (фруктозодифосфатный путь,
пируватдекарбоксилазная реакция) из всех исследованных бактерий обнаружен
только у Sarcina ventriculi.
Из пульке -
бродящего сока агавы (Agave mexicana) в Мексике была выделена
палочковидная подвижная бактерия с полярными жгутиками, образующая этанол. Эта
бактерия Zymomonas mobilis разлагает глюкозу по
2-кето-3-дезокси-6-фосфоглюконатному пути и расщепляет пируват с помощью
пируватдекарбоксилазы на ацетальдегид и двуокись углерода. Ацетальдегид
восстанавливается до этанола. Единственными продуктами этого брожения являются
этанол, СО2 и небольшие количества молочной кислоты. Интересно,
что в водке, приготовленной из сока агавы, обнаруживаются углеродные атомы 2,
3, 5 и 6 глюкозы, тогда как в спирте, образуемом дрожжами, содержатся
углеродные атомы 1, 2, 5 и 6 (рис. 8.1). |
Молочнокислые
бактерии объединяют в сем. Lactobacillaceae. Хотя эта группа морфологически
гетерогенна (включает длинные и короткие палочки, а также кокки), в
физиологическом отношении ее можно охарактеризовать достаточно хорошо. Все
относящиеся к ней бактерии грамположительны, не образуют спор (за исключением Sporolactobacillus inulinus) и
в подавляющем большинстве неподвижны. Все они используют в качестве источника
энергии углеводы и выделяют молочную кислоту. В отличие от Enterobacteriaceae,
тоже образующих лактат, молочнокислые бактерии способны только к брожению; они
не содержат гемопротеинов (таких, как цитохромы и каталаза). Несмотря на это,
Lactobacteriaceae могут расти в присутствии кислорода воздуха; будучи
анаэробами, они все же аэротолерантны. Если какая-нибудь бактерия растет в
аэробных условиях, но не образует каталазу, ее с большой вероятностью можно
отнести к молочнокислым бактериям. |
Распространение,
методы выделения и систематика. Пропионовокислые бактерии обитают в
рубце и кишечнике жвачных животных (коров, овец); они участвуют там в
образовании жирных кислот, главным образом пропионовой и уксусной. Благодаря им
образующаяся в рубце в результате различных видов брожения молочная кислота
превращается главным образом в пропионовую. Пропионовокислые бактерии не
встречаются в молоке, и их не удается выделить из почвы или при родных вод. Для
получения накопительной культуры этих бактерий питательную среду с лактатом и
дрожжевым экстрактом инокулируют швейцарским сыром и инкубируют в анаэробных
условиях. В швейцарский сыр, в созревании которого пропионовокислые бактерии
играют важную роль (определяя также его вкус), они попадают с сычужным
ферментом, применяемым в процессе приготовления сыра для свертывания молока.
Сычужный фермент добавляют в виде водного экстракта из телячьих желудков,
содержащего множество жизнеспособных пропионовокислых бактерий. Различают
несколько видов таких бактерий, из которых наиболее известны вид Propionibacterium freudenreichii и
его подвид shermanii, а также P. acidi-propionici(прежнее
название -Р. pentosaceum). Возбудитель угрей - воспаления
волосяных фолликулов у человека - тоже относится к пропионовокислым бактериям (P. acnes). Помимо
рода Propionibacterium к бактериям, образующим пропионовую
кислоту, причисляют Veillonella alcalescens (= Micrococcus lactilyticus),
Clostridium propionicum, Selenomonas и Micromonospora. Пропионат
как продукт брожения выделяют и многие другие бактерии. |
Некоторые
микроорганизмы, образующие при брожении кислоты, объединяют в одну физиологическую
группу на том основании, что характерным, хотя и не главным продуктом брожения
является у них муравьиная кислота. Наряду с муравьиной кислотой такие бактерии
выделяют и некоторые другие кислоты; такой тип метаболизма называют поэтому муравъинокислъш
брожением или брожением смешанного типа. Так как
некоторые типичные представители этой группы обитают в кишечнике, все семейство
носит название Enterobacteriaceae. Это грам-отрицательные, активно подвижные,
не образующие спор палочки с перитрихальным жгутикованием. Будучи
факультативными аэробами, они обладают гемопротеинами (цитохромами и каталазой)
и способны получать энергию как в процессе дыхания (в аэробных условиях), так и
в процессе брожения (в анаэробных условиях). В отношении питания эти бактерии
исключительно нетребовательны - растут на простых синтетических средах,
содержащих минеральные соли, углеводы и аммоний. Сбраживание глюкозы у всех
представителей этой группы происходит с образованием кислот. Значение
Enterobacteriaceae для эпидемиологии, а также для разного рода
экспериментальных исследований общеизвестно; поэтому полезно будет рассмотреть
здесь некоторых представите лей этого семейства. |
Светящиеся
бактерии - в основном морские организмы. Это хемоорганотрофные бактерии, по
своим морфологическим и физиологическим признакам сходные с Enterobacteriaceae;
поэтому их называют также «морскими энтеробактериями».
Светящиеся
бактерии легко выделить из морской и солоноватой воды. На мясе и рыбе они
образуют естественные накопительные культуры, особенно при низких температурах.
Если морскую рыбу в неглубокой посуде наполовину залить соленой водой и
оставить на несколько дней в холодильнике (при 4-6°С), то на поверхности рыбы
появятся колонии светящихся бактерий, которые можно выделить и получить в
чистой культуре. Как правило, они не вызывают гниения и не образуют токсичных
веществ, но выделяют амины. Р. Бойль (1667) писал: «Иной кусок мяса вчера еще
светился, а сегодня из него уже приготовлено питательное и вкусное блюдо». |
Масляная
кислота (бутират), н-бутанол, ацетон, 2-пропанол и ряд других органических
кислот и спиртов являются типичными продуктами сбраживания углеводов
анаэробными спорообразующими бактериями (клостридиями). Поэтому клостридии, а
также некоторые специализированные виды, сбраживающие только этанол,
аминокислоты или иные вещества, рассматриваются здесь в связи с маслянокислым
брожением, которое они вызывают. |
Некоторые
клостридии (Clostridium formicoaceticum, С. thermoaceticum,
С. acidi-urici и С. cylindrosporum)способны
переносить водород, отщеп ленный от субстрата в начальных реакциях окисления, только
на С02 и образуют при этом ацетат:
8[Н]
+ 2С02 -* СН3-СООН
+ 2Н20
Термофильный
вид С. thermoaceticum и мезофильный С. formicoaceticum сбраживает
гексозы в основном до ацетата. Процесс идет по фруктозобисфосфатному пути, и на
1 моль гексозы образуется при этом почти 3 моля ацетата. Большая часть двуокиси
углерода, ос вобождающейся при расщеплении пирувата, должна соответственно
снова фиксироваться и служить акцептором водорода. Образование ацетата из С02 и
восстановительных эквивалентов (электронов), осво бодившихся в начальных
окислительных реакциях, происходит по пути, показанному на рис. 8.9. |
Большинство
природных соединений, состоящих из углерода, водорода, кислорода и (или) азота,
поддается сбраживанию в анаэробных усло виях. Предпосылкой для этого является
возможность частичного окисления субстрата в результате внутримолекулярного
расщепления, со провождающегося выделением энергии (экзергоническая реакция).
Сбра живаются, например, полисахариды, гексозы, пентозы, тетрозы, многоатомные
спирты, органические кислоты (в том числе сахарные кислоты, глюконат, малат,
тартрат и т.д.), аминокислоты (за исключением аро матических, лишь условно
поддающихся сбраживанию), пурины и пиримидины. |
В результате
фосфорилирования, сопряженного с переносом электронов при дыхании аэробных
организмов, образуется намного больше АТР, чем при фосфорилировании на уровне
субстрата при брожении; поэто му неудивительно, что в процессе биохимической
эволюции возник и в дальнейшем сохранился такой тип метаболизма, при котором
водо род от органического субстрата переносится на «связанный кислород». При
этом «носителями» кислорода могут быть нитрат, сульфат, карбо нат или другие
соединения; они восстанавливаются водородом субстра та. Способность переносить
электроны на эти соединения дает бакте риям возможность окислять субстраты без
участия молекулярного кислорода и таким образом извлекать больше энергии, чем
это возмож но при брожении.
Такого рода
бактерии обладают системой переноса (транспорта) электронов и, как правило,
содержат цитохромы. Получение энергии пу тем фосфорилирования, сопряженного с
переносом электронов, при участии указанных выше «носителей кислорода»
(вернее, конечных акцепто ров водорода) в принципе сходно с дыханием, при
котором роль конечного акцептора водорода играет кислород. Но поскольку такой
процесс осуществляется в анаэробных условиях, говорят об анаэробном дыхании, причем
различают нитратное, сульфатное, карбонатное дыха ние и т.д.
(рис. 9.1). Бактерии, способные к анаэробному дыханию с использованием
неорганических акцепторов водорода (нитрат, сульфат, карбонат), играют очень
важную роль как в природе, так и в хозяйстве человека. |
Микроорганизмы
используют нитрат для двух целей. Во-первых, подобно большинству растений,
многие бактерии способны извлекать из него азот для синтеза азотсодержащих
клеточных компонентов. Такая ассимиляционная нитратредукция может
протекать и в аэробных, и в анаэробных условиях. Во-вторых, возможна также диссимиляционная нитратредукция, или «нитратное дыхание»; при этом нитрат в анаэробных условиях
служит конечным акцептором водорода. В обоих случаях нитрат сначала
восстанавливается до нитрита с помощью молибденсодержащего фермента нитратредуктазы. |
|
| |