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土壌微生物7 有機物の分解

目次を作りました。順番に見てね

土壌のしくみ
土壌微生物
有機物の分解の方法
 有機栄養微生物の餌は通常土壌では植物遺体で、枯葉などの植物遺体が土壌に落下すると、カリウムなどの無機元素や低分子の糖(ブドウ糖など)やアミノ酸などの有機成分が溶出します。量的にはわずかなものですが、これら低分子の物質はそのまま細胞壁を通過して吸収されます。しかし植物遺体の大部分はリグニン、セルとース、ヘミセルロース、タンパク質、核酸等の高分子が結合して巨大な組織をつくっています。動物はこれらを歯で噛み砕き、消化酵素によって分解してから吸収します。口のない微生物は消化酵素に似た高分子を分解する酵素つくり細胞壁を通過させて、細胞外に分泌します(これを細胞外酵素と呼ぶ)。この細胞外酵素が巨大な植物組織を少しずつブドウ糖やアミノ酸などの低分子成分に分解していきます。細胞外酵素は一旦分泌されると細胞とは無関係となり、細胞が死んだ後もしばらくは分解反応を営みます。しかし自ら増殖はできないのでいずれは死滅して、ほかの酵素によって分解されます。細胞外酵素は細胞でつくられるので、菌体が増えれば細胞外酵素も増え、いろいろな高分子物質ごとに特別の細胞外酵素を分泌します。

リグニン
 リグニンは細菌でも分解しにくい難分解物質です。導管をもっている植物の細胞壁にはリグニンが存在しており、リグニンは無数のベンゼン環の結合した物質で、炭素6つが6角形の環をしています。セルロースやでん粉の基本単位となるブドウ糖も炭素6つの6角形の環ですが、炭素一つと酸素が入れ替わっています。この為、酸素の入った環は切れやすく分解されやすいのです。
 若い植物がつくる最初の細胞壁のリグニンの含量は多なく、その中のセルロースやヘミセルロースもカビ・放線菌・一部の細菌の細胞外酵素で分解できます。しかし成熟した植物では、最初の細胞壁の内側に二次細胞壁をつくりリグニンの含量も多く、硬いリグニンの層を構成して微生物の侵入を防ぎます。また、このときリグニンと接するセルロースやヘミセルロースはリグニンと化学結合して尚更分解されにくい難分解物質となります。この為、細胞外酵素でも分解できなくなり土壌にリグニンを中心とした有機物が分解されずに残ります。リグニンを完全分解できるのは白色木材腐朽菌の細胞外酵素だけです。


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