Метилотрофные бактерии

· Метилотрофы – микроорганизмы, способные использовать в качестве источника углерода и энергии одноуглеродные, или С₁-соединения. К таким веществам относятся, например, метан (СН₄), метанол (СН₃ОН), формальдегид (НСОН), формиат (НСООН), цианид калия (KCN) и др. В большинстве этих соединений углерод представлен в виде метильной группы, поэтому микроорганизмы, использующие их, и получили название метилотрофы.

· Метилотрофные микроорганизмы составляют таксономически неоднородную, не связанную родством группу и включают грамположительные, грамотрицательные бактерии и дрожжи.

· По способности использовать С₁ и другие углеродные соединения метилотрофные бактерии делятся на две основные группы: облигатные и факультативные. Облигатные метилотрофы способны расти только на одноуглеродных субстратах. Группа факультативных метилотрофов включает бактерии, которые наряду с одноуглеродными могут использовать и некоторые полиуглеродные соединения.

· Облигатные метилотрофные бактерии входят в состав родов: Methylococcus, Methylomonas, Methylosinus, Methylocystis, Methylobacillus, Methylophilus, Methylophaga, Мethylovorus и Methylobacterium.

· К факультативным метилотрофам относятся некоторые представители родов Pseudomonas, Arthrobacter, Mycobacterium, Bacillus, Acetobacter, Achromobacter, Nocardia, Hyphomicrobium, Brevibacterium и др.

Таблица 1 - Источники образования и распространение в природе одноуглеродных соединений

С1-соединения	Нахождение в природе	Источник
СН4 (метан)	Заливные луга, озера, болота, сточные воды, шахты, рубец жвачных животных	Метаногенные бактерии, по- путный газ
СН3ОН (метанол)	Атмосфера, гниющие растительные остатки, разложение лигнина и пектина	Фотоокисление метана, химическое разложение лигнина и гемицеллюлозы
НСОН (формальдегид)	Промышленные сбросы	Отходы лакокрасочной и хи- мической промышленности
НСООН (формиат)	Промышленные сбросы	Химическая промышленность, бродильное производство
HCONH2 (формамид)	Промышленные сбросы	Химическая промышленность
KCN и другие цианиды	Промышленные сбросы, разложение растений	Гальванопластика, продукты метаболизма микроорганизмов
CO (оксид углерода)	Города, свалки, пожарища	Разложение порфиринов
CH3NH2(метиламин) (CH3)2NH(диметиламин) (CH3)3N (триметиламин)	Промышленные сбросы, водоемы	Разложение отходов рыбной промышленности, белков, аминокислот

· Использование метилотрофами С₁-соединений в конструктивном и энергетическим метаболизме привело к формированию у них специфических путей их ассимиляции и окисления. Процесс полного окисления метана может быть представлен в виде следующей схемы (рис. 1).

Ключевым метаболитом у метилотрофных бактерий является формальдегид, на уровне которого расходятся конструктивные и энергетические пути. Часть формальдегида превращается в вещества клетки по специфическим для метилотрофов ассимиляционным циклическим путям (рибулозомонофосфатному, сериновому и восстановительному пентозофосфатному), большая часть окисляется через формиат до СО₂, что приводит к образованию АТФ.

Рис. 1 – Окисление метана и связь энергетического и конструктивного метаболизма

у метилотрофов: Ф₁ – метанмонооксигеназа; Ф₂ – метанолдегидрогенеза; Ф₃ – формальдегидгидрогенеза; Ф₄ – формиатгидрогеназа. Ассимиляционные циклы: 1 рибулозомонофосфатный; 2 – сериновый; 3 – восстановительный пентозофосфатный

Дата добавления: 2013-12-13