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    Na+ 依存性

    嗜鹽菌要在高鹽環境下生存, Na+ 對維持細胞膜、細胞壁構造和功能有特別重要的作用。Na+ 與細胞膜成分發生特異作用而增強了膜的機械強度,有利於維持細胞膜的構造,對阻止嗜鹽菌的溶菌起著重要作用。在細胞膜的功能方面,嗜鹽菌中氨基酸和糖的能動運輸系統內必需有Na+ 存在,而且Na+ 作為產能的呼吸反應中一個必需因子起著作用。實驗證明,對於氨基酸的吸收是間接地透過光來驅動,一種氨基酸- Na+ 泵運輸系統用於運載氨基酸。Na+ 被束縛在嗜鹽菌細胞壁的外表面,起著維持細胞完整性的重要作用。嗜鹽桿菌的細胞壁以糖蛋白替代傳統的肽聚糖,這種糖蛋白含有高量酸性的氨基酸(如天門冬氨酸和穀氨酸),形成負電荷區域,吸引帶正電荷的Na+ ,維持細胞壁穩定性,防止細胞被裂解。“過量”的酸性氨基酸殘基在蛋白表面形成負電遮蔽,促進蛋白在高鹽環境中的穩定。

    酶的鹽適應特性

    嗜鹽酶只有在高鹽濃度下才具有活性,鹽去除後,嗜鹽酶失活,嗜鹽酶在低鹽濃度下(1.0mol/L的NaCl和KCl條件下)大多數變性失活,將鹽再緩慢加回,發現可恢復酶活性。根據嗜鹽酶與鹽的依存關係可分為三類:第1類為不加鹽時,酶活性最高,加鹽就受抑制。在這類嗜鹽菌中可能存在某種保護機制,高濃度的K+可作為保護因子對鹽抑制而起著作用。第2類為不加鹽時有一定活性,加鹽時酶活力進一步增強,最適鹽濃度低於細胞內離子濃度,過高濃度的鹽會使酶活性受抑制,第3類酶為不加鹽時幾乎不顯示活性,由於鹽的作用使酶強烈的活性化。

    質膜/色素/質子泵作用

    嗜鹽菌具有異常的膜。嗜鹽菌細胞膜外有一個亞基呈六角形排列的S單層,這個所謂的‘S單層’由磺化的糖蛋白組成,由於磺酸基團的存在使S層呈負電性,因此使組成亞基的糖蛋白得到遮蔽,在高鹽環境中保持穩定。

    限制通氣,即低氧壓或厭氧情況下光照培養,極端嗜鹽菌產生紅紫色菌體,這種菌體的細胞膜上,有紫膜膜片組織,約佔全膜的50%,由25%的脂類和75%的蛋白質組成。現已發現四種不同功能的特殊的色素蛋白———視黃醛蛋白,即細胞視紫紅質(bR)、氯視紫紅質(hR)、感光視紫紅質I(SRI)及感光視紫紅II(SRII),對鹽生鹽桿菌的bR研究最透徹,由三個bR分子構成的三聚體可在細胞膜上形成一個剛性的二維六邊形的穩定特徵結構,即紫膜。紫膜中含有的菌視紫素或稱視紫紅質,是由菌視蛋白與類胡蘿蔔素類的色素以1∶1結合組成的。嗜鹽菌的菌視紫素可強烈吸收570nm處的綠色光譜區,菌視紫素的視覺色基(髮色團)通常以一種全—反式結構存在於膜內側,它可被激發並隨著光吸收暫時轉換成順式狀態,這種轉型作用的結果使H+質子經轉移到膜的外面,隨著菌視紫素分子的鬆弛和黑暗時吸收細胞質中的質子,順式狀態又轉換成更為穩定的全—反式異構體,再次的光吸收又被激發,轉移H+,如此迴圈,形成質膜上的H+質子梯度差,即質子泵(H+泵),產生電化勢,菌體利用這種電化勢在ATP酶的催化下,進行ATP的合成,為菌體貯備生命活動所需要的能量。

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