Ход и конечные продукты окисления целлюлозы.

Микроорганизмы вырабатывают ферменты целлюлазу и целлобиазу, вызывающие гидролиз целлюлозы до глюкозы:

которую затем окисляют до CO2 и H2O; промежуточными продуктами окисления являются оксикислоты:

Значение

• участвуют в круговороте углерода

• являются почвообразователями

• наносят вред библиотекам, архивам

• порча древесных построек

33. Минерализация азота (аммонификация). Продукты распада белка и других азотосодержащих соединений в почве. Условия накопления аммиака в почве.

Среди органических соединений, составляющих клетку, первое место по количеству занимают белки — на их долю приходится не менее 50% сухой массы клетки. Значительная часть белков попадает в почву с остатками отмерших растений, животных и микроорганизмов.

При разложении белков и других азотсодержащих соединений в почве при участии микроорганизмов азот освобождается в виде аммиака. Указанный процесс называют аммонификацией, или минерализацией азота.

Белки подвергаются разложению как аэробными, так и анаэробными бактериями, а также актиномицетами и грибами. Особенно активны представители семейства Pseudomonadaceae, рода Pseudomonas (P. fluorescens, P. aeruginosa), семейства Васillасеае, рода Bacillus (В. mycoides, В. cereus, В. subtilis) и рода Clostridium (С. sporogenes, С. putrificus), семейства Enterobacteriaceae, рода Proteus (P. vulgaris). В состав белков обычно входит 20 ос-аминокислот. Аминокислоты в полимерной цепи белка располагаются так, что конец одной аминокислоты связан с началом другой пептидной связью. Такие полимерные молекулы, называемые полипептидными цепями, содержат до сотен аминокислотных звеньев. Белковая молекула включает одну или несколько полипептидных цепей. По составу белки подразделяют на простые и сложные. При гидролизе простых белков образуются только аминокислоты, сложных — как аминокислоты, так и другие органические и неорганические продукты.

Молекулы белков и большинства пептидов велики и не могут проходить через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов. Поэтому они расщепляются экзоферментами. Протеолитические ферменты, или протеазы, выделяемые клетками микроорганизмов в окружающую среду, осуществляют гидролиз ряда пептидных связей в молекулах белков. Образующиеся при этом частицы белковой молекулы (полипептиды и олигопептиды) поступают внутрь клеток микроорганизмов, где разрушаются внутриклеточными протеолитическими ферментами — пептидазами до свободных аминокислот. Последние используются для синтеза белков клетки или подвергаются дальнейшему расщеплению.

Внутриклеточное или внеклеточное расщепление аминокислот может идти следующими четырьмя путями:

Аминокислоты минерализуются с различной скоростью. Некоторые из них (треонин, метионин) более устойчивы, другие (аргинин, триптофан), наоборот, разлагаются легко.

При аэробном распаде белка основными конечными продуктами процесса бывают СО2, аммиак, сульфаты и вода. В анаэробных условиях при распаде белка образуются аммиак, амины, СО2, органические кислоты (жирные и ароматические — бензойная, ферулиновая и др.), меркаптаны, а также вещества с неприятным запахом —индол, скатол и сероводород. При анаэробном разрушении белков могут образовываться токсичные соединения, в частности первичные амины (диамины)или птомаины. Накапливающиеся в анаэробных условиях в почве продукты разложения белков фитотоксичны, поэтому они нередко угнетающе действуют на растения и снижают урожайность.

Азот в почвах находится преимущественно в недоступной растениям органической форме, минерального азота в них всего около 1% от общего. Под влиянием биологических процессов органический азот частично переходит в легкоусвояемые растениями минеральные формы. Распад азотных органических веществ почвы до аммиака (аммонификация) осуществляется аэробными и анаэробными микроорганизмами. Аммиак, накапливающийся в анаэробных условиях, поглощается почвенными коллоидами к может усваиваться растениями. В аэробных условиях аммиак под влиянием специфических микроорганизмов переходит в нитриты и затем окисляется до нитратов (нитрификация).