嗜熱菌為什么在高溫下仍然能夠不失活性并進(jìn)行正常生長(zhǎng)呢?
目前的研究工作認(rèn)為有如下幾方面的原因:
(1)類脂的敏感作用
嗜熱菌細(xì)胞質(zhì)膜的化學(xué)成分,隨環(huán)境溫度的升高不僅類脂總含量增加,而且細(xì)胞中的高熔點(diǎn)飽和脂肪酸也增加,即長(zhǎng)鏈飽和脂肪酸增加,不飽和脂肪酸減少。脂肪酸熔點(diǎn)的高低和熱穩(wěn)定性呈如下順序:直鏈飽和脂肪酸>帶支鏈飽和脂肪酸>不飽和脂肪酸。
另外,飽和脂肪酸比不飽和脂肪酸能形成更多的疏水鍵,從而進(jìn)一步增加膜的穩(wěn)定性。
眾所周知,細(xì)胞膜由雙層類脂構(gòu)成,但古細(xì)菌中嗜熱菌其雙層類脂進(jìn)行了共價(jià)交聯(lián),成為兩面都是水基的單層脂(如圖①所示),并且保持了完整的疏水層,這種結(jié)溝,極大地增強(qiáng)了其耐熱性。
(2)重要代謝產(chǎn)物的迅速再合成
嗜熱菌中tRNA的周轉(zhuǎn)率大于中溫菌的周轉(zhuǎn)率;并且,其DNA中的G-C含量高于中溫菌的G-C含量。一般中溫菌的G-C含量為44.9mol%,而嗜熱芽飽桿菌DNA中的G-C含量為53.2mol%。G-C含量越高,DNA分子的解鏈溫度也越高。嗜熱菌在高溫下不但熱穩(wěn)定性高,而且代謝快,其速率等于或大于熱不穩(wěn)定代謝物的轉(zhuǎn)化,因此,重要代謝產(chǎn)物能夠迅速再合成。
(3)蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性
目前科學(xué)家已從嗜熱菌中分離出多種蛋白質(zhì),其中包括許多重要的酶類,它們的熱穩(wěn)定性高于中溫型細(xì)菌的類似蛋白,而且,在細(xì)胞內(nèi)生活狀況下二這種差別更加明顯。也就是說嗜熱菌蛋白質(zhì)的熱穩(wěn)定性取決于兩個(gè)方面:一方面,其蛋白質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定;另一方面,嗜熱菌細(xì)胞內(nèi)存在著促進(jìn)熱穩(wěn)定性的因素。買驗(yàn)證明,蛋白質(zhì)一級(jí)結(jié)構(gòu)中個(gè)別氨基酸的改變,就可導(dǎo)致其熱穩(wěn)定性的改變。嗜熱菌蛋白質(zhì)天然結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,可能就是由于其中個(gè)別氨基酸的細(xì)微改變而引起的,至于究竟有哪些改變,還有待科學(xué)家的進(jìn)一步研究。
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