19. Ассимиляция н-алканов микроорганизмами.

Для роста на алканах обычно не используются низшие гомологи нормальных алканов (С4-С8), т.к. они растворяют клеточные мембраны за счёт взаимодействия с фосфолипидами, ингибируют активность мембрансвязывающих белков, отвечающих за транспорт нормальных алканов, а также за начальный этап их метаболизации. Поэтому обычно используются алканы С9-С18. Нельзя использовать алканы с длиной цепи более С18, т.к. эти алканы являются твёрдыми веществами.

1. Сначала УВ сорбируются в наружном полисахаридном слое клеточной стенки или растворяются в липидах. Затем по градиенту концентрации УВ двигаются через каналы в клеточной стенке и попадают в периплазматическое пространство.2. Начальное окисление алканов может идти по трём направления:- окисление н-алканов монооксигеназой;- гидропероксидация н-алканов (не читать заочникам);- дегидрирование н-алканов в соответствующие алкены (не читать заочникам). Достаточно хорошо описано окисление монооксигеназой у дрожжей, которое протекает в микросомах с участием цитохрома Р450:

Продуктом этой реакции является образование жирного спирта ROH. Необходимо уточнить, что образование спиртовой группы происходит на последнем или предпоследнем атоме углерода в цепи, но чаще всего – на последнем.Затем спирт окисляется сначала в соответствующий альдегид с помощью НАД-зависимой алкогольдегидрогеназы, а затем в соответствующую жирную кислоту с помощью НАД-зависимой альдегиддегидрогеназы. Эти ферменты находятся в специальных органеллах – пероксисомах.3. Далее жирные кислоты активизируются в соответствующие ацил-КоА с помощью ацил-КоА-синтетаз.4. Полученные ацил-КоА могут либо включаться в клеточные липиды (т.е. идти непосредственно на построение биомассы), либо расщепляться с образованием ацетил-КоА. Последний вариант подразумевает последовательное отщепление от ацил-КоА молекул ацетил-КоА, при этом при каждом отщеплении ацетил-КоА цепь углеводорода сокращается на 2 атома углерода с получением ацил-КоА с длиной цепи на два углеродных остатка меньше (это расщепление происходит в специальных органеллах - пероксисомах).5. При росте на н-алканах образованный ацетил-КоА включается преимущественно в глиоксилатный путь, а не в цикл трикарбоновых кислот. Это связано с тем, что при большом количестве С2 остатков, таких как ацетитл-КоА, высока активность ключевых ферментов глиоксилатного пути малатсинтетазы и изоцитратлиазы. Благодаря высокой активности глиоксиатного пути, а также высокой активности пируватдегидрогеназного комплекса ПВК и ФЕП не образуются в качестве интермедиатов и почти весь углерод субстрата превращается в малат и идёт на синтетические нужды. Поэтому при росте на нормальных алканах выход дрожжей составляет 0,98-1,02. Необходимо отметить, что у растущих на алканах дрожжей ферменты глиоксилатного пути малатсинтетаза и изоцитратлиаза находятся в пероксисомах, а ферменты ЦТК цитратсинтетаза, малатдегидрогеназа и аконитаза находятся в митохондриях. Для сообщения ферментов ЦТК и глиоксилатного пути ацетил-КоА может переноситься из пероксисом в митохондрии с помощью карнитинацетилтрансферазы.