必威体育精装版微生物的生长及其控制+NXPowerLite.ppt

第一节 微生物的生长及其测定 分化（differentiation）：细胞通过分裂在形态、功能及蛋白质（酶）合成等方面发生稳定差异的过程；或在一定条件下，细胞朝着不同方向发展，使其形态结构、生理发生了一系列的变化，最后形成另一种类型细胞的过程，是基因转录或翻译水平上有序表达的结果。如细菌芽孢的生产及萌发，酵母菌出芽繁殖、产生子囊孢子繁殖，霉菌的无性及有性繁殖等。 一、细菌的个体生长 细菌的个体生长包括细胞结构的复制与再生、细胞的分裂与控制。 染色体DNA的复制和分离 细菌个体生长过程中，染色体连续复制。在迅速生长的细菌里，不仅在细胞分裂之前完成了染色体的复制，而且也开始了2个子细胞DNA的复制。DNA复制起点附着在细胞膜上，随着膜的生长和细胞的分裂，2个未来的子细胞基因组不断地分离开来，最后达到2个子细胞中。 细胞壁扩增 杆菌在生长过程中，新合成的肽聚糖在细胞壁中新老细胞壁间隔分布，新合成的细胞壁在多个位点插入；球菌新合成的肽聚糖固定在赤道板附近插入，导致新老细胞壁能明显分开，老细胞壁不断被推向两端。 新合成的肽聚糖可通过其短肽的第三个二氨基氨基酸（Lys）的氨基连到老肽聚糖短肽的第四个氨基酸的羧基上，或通过新合成肽聚糖短肽的第四个氨基酸的氨基连到老肽聚糖短肽的第三位二氨基氨基酸的游离羧基上，导致肽聚糖的扩增。 细菌的分裂与调节 在细菌长度的中间位置，通过细胞膜内陷并伴随合成的肽聚糖插入，导致横隔壁向心生长，最后在中心会合，完成一次分裂。 二、 真菌的生长 （一）真菌对大分子营养物质的降解 1、纤维素降解 纤维素是植物细胞壁的主要组成成分，其含碳量约占自然界有机体中碳总量的40%，纤维素是由许多以β-1,4–糖苷键联接而成的葡萄糖单糖的聚合体，在葡萄糖单糖上的第六碳原子呈反式联接，从而导致整个纤维素结构呈稳定的扁带状的微纤维，在微纤维之间还有牢固的氢键连接，天然纤维素具有一定的结晶区和无定形区，聚合度很大，一般为1000～10000，结构紧密。 纤维素酶 降解纤维素生成葡萄糖的一组酶的总称，不是单种酶，而是起协调作用的多组份酶系。纤维素酶系由C1酶、Cx酶和葡萄糖苷酶组成。 C1酶： 作用于不溶性纤维素表面，使结晶纤维素链开裂、长链纤维素分子末端部分游离，从而使纤维素链易于水化，是对纤维素最初起作用的酶。 Cx酶：包括内切β-1,4-葡聚糖酶和外切β-1,4-葡聚糖酶。内切型葡聚糖酶从高分子聚合物内部任意位置切开β-1,4键，产生新的未端，主要生成纤维二糖、纤维三糖等。外切型葡聚糖酶作用于低分子多糖，从非还原性末端游离出葡萄糖。 β-葡萄糖苷酶：将纤维二糖、纤维三糖及其它低分子纤维糊精分解为葡萄糖。 C1酶组分活力反映出真菌崩解天然纤维素结构能力，Cx酶组分是真菌生长过程中获取碳源物质的主要限制因子。上述三种酶之间有明显的协调作用。 2、木质素降解 由苯基丙烷为单体组成的天然聚合物，是维管束植物的主要成分，是植物世界中仅次于纤维素的最丰富的有机高分子聚合物。在同一植物中，木质素的含量是恒定的，不同植物中木质素含量相差较大，例如软木（针叶树）中木质素含量为27％～37％，而硬木（阔叶树）中木质素含量为16％～29％，草本植物中占14%～25%。它与纤维素、半纤维素被称为植物体的“三素”，植物光合作用所固定的CO2有很大一部分被转化为木质素。 参与木质素降解的酶类包括：木质素过氧化物酶（Lignin Peroxidase，lip）：催化非酚类芳香族底物，以H2O2为最初底物； 锰过氧化物酶（Manganese Peroxidase，MnP）：催化酚类、胺类等依赖Mn的氧化，以H2O2为最初底物； 多酚氧化酶（以漆酶为主，laccase）、香草醛酸还原酶/醌还原酶。木质素降解过程主要是氧化反应，其中最重要的降解酶是lip、MnP、laccase。漆酶是含Cu的氧化酶，催化木质素相关酚类的电子氧化，尤其是丁香型木质素，形成酚氧基。导致Cα氧化芳香基断裂以及侧链上CαCβ之间断裂，需O2作为氧化剂。 3、半纤维素降解 半纤维素不是均一聚糖，而是由许多不同的单糖聚合而成的混合体，大多带有支链。构成主链的单糖主要是葡萄糖、木糖和甘露糖，支链主要是阿拉伯糖、木糖、半乳糖、果糖、葡萄糖或葡萄糖酸等。 各种糖所占比例随原料变化而变化，其中木聚糖在半纤维素中所占比例最大，一般在50%以上，有的占90%以上。这些糖之间分别以共价键、氢键、酯键或醚键相连接，结构复杂。 半纤维素由半纤维素酶降解。由于半纤维素所包括的化合物种类很多，半纤维素酶也各不相同，主要包括β-葡聚糖酶、半乳聚糖酶、木聚糖酶和甘露糖酶、阿拉伯聚糖酶等。例如木聚糖由木聚糖酶水解，阿拉伯聚糖由阿拉伯聚糖酶水解。半纤维素比纤维素容易分解，但也需多种酶促反应才能完全水解。 半纤维素的降