ПРЕВРАЩЕНИЕ ОРГАНИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ, СОДЕРЖАЩИХ АЗОТ

Кроме рассмотренных выше микробиологических процессов превращения органических углеродсодержащих соединений, важное значение имеют превращения органических азотсодержащих веществ.

Гнилостные процессы

.

Гниение — это процесс глубокого разложения белковых веществ микроорганизмами. Одним из конечных продуктов разложения белков является аммиак (NH3), поэтому процесс гниения называют также аммонификацией белковых веществ, а бактерии — гнилостными, или аммонификаторами.

Белки, подобно другим высокомолекулярным соединениям, в неизменном виде внутрь бактериальной клетки проникнуть не могут, а поэтому вначале подвергаются расщеплению вне клетки под влиянием микроорганизмов, обладающих протеолитическими ферментами, которые по характеру действия являются экзоферментами. Расщепление белков происходит ступенчато: белки -> пептоны —> полипептиды —> аминокислоты.

Дальнейшая судьба образовавшихся при расщеплении белков аминокислот различна. Они диффундируют внутрь клетки и могут использоваться микроорганизмами либо в строительном обмене для биосинтеза белков клетки или как источник углерода и азота, либо подвергаются дезаминированию или декарбоксилированию.

Дезаминирование аминокислот приводит к отщеплению аминогруппы, из которой образуется аммиак и накапливаются органические кислоты жирного ряда — масляная, уксусная, пропионовая, муравьиная и др., оксикислоты, кетокислоты, а также высокомолекулярные спирты. Промежуточные продукты распада аминокислот претерпевают различные превращения в зависимости от вида бактерий и условий, в которых протекает процесс гниения.

Аэробные микроорганизмы осуществляют полное окисление аминокислот до минеральных веществ, и в качестве конечных продуктов образуются, кроме аммиака, диоксид углерода (весь углерод белковых веществ выделяется в виде С02), вода, а также сероводород и иногда меркаптаны, придающие запах тухлых яиц. Сероводород и меркаптаны образуются из серосодержащих аминокислот — цистина, цистеина, метионина. В случае гнилостного распада нуклеопротеинов образуются соли фосфорной кислоты.

В анаэробных условиях не может происходить полного окисления промежуточных продуктов распада аминокислот и они накапливаются в среде. Кроме того, в анаэробных условиях происходит декарбоксилирование аминокислот (т.е. их разложение с выделением С02), при этом образуются дурно пахнущие вещества: индол и скатол (из триптофана), фенол и крезол. При декарбокси- лировании аминокислот образуются диамины — кадаверин (из лизина) и амины — путресцин (из орнитина). Их производные — нейрин, мускарин, сепсин, гадалин — являются трупными ядами, оказывают токсическое действие и могут вызвать отравление.

Возбудителями гниения главным образом являются бактерии. К аэробным гнилостным бактериям относятся в основном спорообразующие палочки — Bacillussubtilis (сенная палочка) (рис. 37, а), Bacillus mycoides (земляная палочка) (рис. 37, б), Bacillus megaterium. Неспороносными аэробными аммонификаторами являются пигментообразующие палочки — Pseudomonas fluorescens (рис. 37, в), обладающие не только протеолитическими ферментами, но и липазой. Они являются психрофилами, вызывают порчу продуктов, содержащих белки и жиры, при холодильном хранении.

К факультативно-анаэробным аммонификаторам относятся неспороносные палочки Proteus vulgaris (вульгарный протей, рис. 38, а) и Escherichia coli (кишечная палочка) (см. рис. 37, г).

К строгим анаэробам, вызывающим процесс гниения, относятся споровые палочки Clostridium putrificum (см. рис. 38, б), Clostridium sporogenes.

Гнилостные аэробные бактерии

Рис. 37. Гнилостные аэробные бактерии:

В. subtilis (а); В. mycoides (б); Р. fluorescens (в); Е. соЧ (г)

Значение процесса гниения. Из мицелиальных грибов наиболее активно осуществляют процесс аммонификации грибы порядка Mucorales, а также отдельные представители родов Aspergillus и Trichoderma.

Гниение — широко распространенный процесс. В природе (в воде, почве) гниение белковых веществ (отмершие животные и растения, минеральные белковые вещества) играет большую роль в минерализации органического азота. Последний выделяется в виде аммиака и вовлекается в круговорот веществ. В круговороте азота принимают участие также нитрифицирующие, денитрифицирующие и азотфиксирующие бактерии.

Бактерии гниения факультативно-анаэробные и строгие анаэробы

Рис. 38. Бактерии гниения факультативно-анаэробные и строгие анаэробы: Р. vulgaris (а); С. putrificum (б)

В народном хозяйстве процесс гниения, вызываемый гнилостными микроорганизмами, приносит огромный вред, вызывая порчу богатых белками продуктов питания — мяса и мясопродуктов, рыбы и рыбопродуктов, молока, яиц и др.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >