固氮菌的防氧保护机制.ppt
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1、,固氮菌保护固氮酶的除氧系统,制作人:,固氮菌的抗氧机制,固氮酶的两个蛋白组分对氧极端敏感,一旦遇氧就可发生不可逆失活。组分(铁蛋白)在空气中暴露45秒其酶活丧失一半,组分在空气中的活性半衰期约为10min。但是,大多数固氮菌为好氧菌,它们需要氧气进行呼吸和产能。,如何解决细胞需氧和固氮酶厌氧的矛盾?,固氮菌在长期的进化中形成了许多巧妙的机制,来解决这一矛盾。,呼吸保护 构象保护,异形胞抗氧机制 非异形胞抗氧,根瘤细胞 豆血红蛋白,不同的种类有不同的保护机制,1.好养自生菌,3.豆科植物根瘤菌,2.固氮蓝藻,好氧性自生菌之呼吸保护,好氧固氮菌在氧气充足的环境中生长时, 可通过提高呼吸的方式加速
2、消耗氧, 以致使氧到达固氮反应部位之前就被消耗, 保证固氮反应部位是一个局部厌氧或氧分压低的微环境。 验证方法:用限量通气的方法培养好氧固氮菌, 增加通气量, 其氧系数(指单位时间里每mg菌体蛋白或每mg细胞物质所消耗氧的微升数)大幅度提高, 而固氮效率(每消耗1g碳源物质所产生的氨量) 明显下降。这说明氧气充足确实引起好氧固氮菌加快氧化分解有机物,以加速氧的消耗。,1.大多数耗氧固氮菌单纯通过呼吸链来提高呼吸耗氧速度 属于固氮菌科(Azotobacterlaceae)的固氮菌都具有特别高的呼吸强度。例如,把生长在低氧分压(混合气中氧气部分的压力)下的固氮菌突然转移到高氧分压下培养时,其呼吸强
3、度和NADPH2脱氢酶活性同时增高,细胞色素a2的含量增加,而氧化磷酸化的效率却明显降低。,好氧性自生菌之呼吸保护,2.另外, 还有些好氧固氮菌如维涅兰德固氮菌在氧分压高的环境中生长能改变呼吸链, 甚至使呼吸链上的电子祷专递与磷酸化解偶联, 降低能量利用率, 提高呼吸耗氧速度。下面是维涅兰德固氮菌有分支的呼吸链:,好氧性自生菌之呼吸保护,3.通过吸氢反应来提高呼吸耗氧速度,好氧性自生菌之呼吸保护,生物体在好氧生长中需浪费碳源物质消耗氧才能维持固氮酶的活性。这就是好氧的自生固氮比共生固氮效率低的主要原因之一。,好氧性自生菌之呼吸保护,好养自生菌之构象保护,若好氧自生固氮菌处于高氧环境中,当氧分压
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- 固氮菌 保护 机制
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