- •Биохимия микроорганизмов.
- •1. Превращения органических веществ, не содержащих азот.
- •2. Превращения органических азотосодержащих соединений.
- •3. Превращения минеральных азотосодержащих веществ.
- •4. Превращения соединений серы, фосфора и железа.
- •Генетика микроорганизмов.
- •Принципы микробиологического контроля.
- •Патогенные микроорганизмы в пищевой промышленности.
2. Превращения органических азотосодержащих соединений.
Среди органических азотосодержащих соединений первое место по количеству приходится на долю белков. Процесс разложения белков и других азотосодержащих соединений, происходящее при участии микроорганизмов – аммонификация (минерализация) азота. Этот же процесс называют еще гниением. Белки подвергаются разложению как анаэробными, так и аэробными микроорганизмами. Особенно активны представители родов бактерий Pseudomonas,Bacillaceae,ClostridiumиProteus.
Молекулы белков и большинства пептидов имеют большие размеры и не могут проходить через цитоплазматическую мембрану микроорганизмов. Они расщепляются экзоферментами. Протеолитические ферменты, выделяемые микробными клетками в окружающую среду, осуществляют гидролиз пептидных связей в белковых молекулах. Образующиеся при этом полипептиды и олигопептиды поступают внутрь клеток микроорганизмов, где разрушаются внутриклеточными ферментами до свободных аминокислот. Аминокислоты используются для синтеза белка или расщепляются. Расщепление аминокислот может идти четырьмя путями:
Дезаминирование:
RСН2СНNH2COOH RCH=CHCOOH + NH3
Окислительное дезаминирование:
RCHNH2COOH + ½ O2 RCOCOOH + NH3
Восстановительное дезаминирование:
RCHNH2COOH + 2 Н+ RCH2COOH + NH3
Декарбоксилирование:
RCHNH2COOH RCH2NH2 + CO2
Аминокислоты минерализуются с различной скоростью. Метионин и треонин более устойчивы, триптофан, аргинин разлагаются очень быстро. После дезаминирования углеродный остаток подвергается воздействию микробов в аэробных или анаэробных условиях. При этом образуются углекислый газ и различные органические соединения. Если в среде имеются амиды, то они первоначально разлагаются до аминокислот, затем могут быть трансформированы тем или иным путем.
При аэробном распаде белка основными конечными продуктами процесса являются углекислый газ, аммиак, сульфаты и вода. В анаэробных условиях при распаде белка образуются аммиак, амины, углекислый газ, жирные и ароматические кислоты, меркаптаны, вещества с неприятным запахом: сероводород, индол и скатол. При анаэробном расщеплении могут образовываться токсичные соединения (диамины). При разрушении сложных белков освобождаются основные составляющие, то есть белок и связанная с ним простетическая группа. Затем эти соединения (каждое самостоятельно) подвергаются более глубокому разложению. Если в состав белковой молекулы входят сахара, они могут либо окисляться кислородом, либо подвергаться одному из видов брожения.
3. Превращения минеральных азотосодержащих веществ.
Существует 3 процесса превращения минеральных азотосодержащих веществ:
Нитрификация – процесс окисления аммиака до азотистой и азотной кислот. Этот процесс осуществляют нитрифицирующие бактерии, их подразделяют на 2 группы:
Нитрозные бактерии окисляют аммиак до азотистой кислоты;
Нитратные бактерии окисляют азотистую кислоту до азотной кислоты;
Все эти бактерии являются облигатными аэробами. Процесс нитрификации осуществляется на цитоплазматических мембранах бактериальных клеток.
Денитрификация – процесс восстановления нитритов и нитратов до оксидов азота и молекулярного азота, осуществляется в анаэробных условиях и ингибируется кислородом воздуха. Этот процесс называется также нитратным дыханием. Способностью к нитратному дыханию обладают большое число видов бактерий, а также некоторые грибы. В наибольшей степени способны к восстановлению нитратов следующие роды бактерий Pseudomonas,Bacillaceae; среди грибов – плесневые грибы:Mucor,Penicillium.
Фиксация атмосферного азота. Единственные организмы, способные к азотофиксации – это прокариоты. Эти организмы самостоятельно или в симбиозе с высшими растениями превращают поглощенные молекулы азота в органические соединения и в конечном итоге переводят их в белок. Различают 2 разновидности азотофиксирующих бактерий:
клубеньковые бактерии развиваются на корнях бобовые растения;
бактерии – свободно живущие азотофиксаторы;