微生物合成代谢.ppt

上一章讲了M的分解代谢 主要是糖的分解代谢 多糖 单糖 丙酮酸 CO2和H2O 脂肪、蛋白、核酸 其他有机物分解(烃类的降解) 合成代谢 分解代谢 M的合成代谢 微生物的合成主要指与细胞结构、生长和生命活动有关的生物大分子物质的合成，这些物质包括蛋白质、核酸、多糖及脂类等化合物。在微生物的合成代谢中有许多过程与其他生物是基本相同的，如蛋白质、脂类和核酸等物质的合成，在前面微生物学和生物化学中已作了专门介绍。 本节仅介绍微生物合成过程的原料、基本路线及微生物合成特殊的反应。 微生物合成代谢的类型与原料 微生物合成反应的类型 微生物合成反应类型  分类依据 合成反应类型 举例 产物分子量 1.单体合成2.大分子聚合物合成 氨基酸,单糖,单核苷酸蛋白质,多糖,核酸 产物性质 1.初级代谢产物2.次级代谢产物 蛋白质,多糖,核酸,脂类抗生素,激素,毒素,色素 合成反应在生物体中的分布 1.生物共有合成反应2.微生物特有合成反应 初级代谢产物的合成肽聚糖合成，固氮，微生物次级代谢反应 微生物合成代谢的原料 微生物合成作用需要小分子物质、能量和还原力NAD(P)H2 细胞中的分解代谢是合成代谢的基础，二者密切相关。 小分子物质、能量和还原力NAD(P)H2 来源： 直接自外界环境中吸取 从分解代谢中获得。 （1）还原力--主要指还原型烟酰胺腺嘌呤核苷酸类物质，即NADPH2或NADH2，这两种物质在转氢酶作用下可以互换。 化能异养微生物 ： 化能自养型细菌： 通过发酵或呼吸过程形成 氢酶催化H2形成NAD(P)H2 （氢细菌等） 电子逆转，在消耗ATP的前提下，电子通过在电子传递链上的逆转过程(由高电位向低电位流动)产生NAD(P)H2 （2） 小分子前体碳架物质--这类物质指直接被机体用来合成细胞物质基本组成成分的前体物(氨基酸、核苷酸及单糖等)。 形成这些前体物的小分子碳架主要有12种：乙酰CoA、磷酸二羟丙酮、3-磷酸甘油醛、PEP、丙酮酸、4-磷酸赤藓糖、α-酮戍二酸、琥珀酸、草酰乙酸、5-磷酸核糖、6-磷酸果糖及6-磷酸葡萄糖，它们可通过单糖酵解途径及呼吸途径由单糖等物质产生 中间代谢产物 分解代谢起源 在生物合成中的作用 葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 核糖-5-磷酸 赤藓糖-4-磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 3-磷酸甘油酸 a-酮戊二酸 草酰乙酸 乙酰辅酶A 葡萄糖 半乳糖 多糖 EMP途径 HMP途径 HMP途径 EMP途径 EMP途径 ED途径 EMP途径 三羧酸循环 三羧酸循环 丙酮酸脱羧 脂肪氧化 核苷糖类 戊糖 多糖贮藏物 核苷酸 脱氧核糖核苷酸 芳香氨基酸 芳香氨基酸 葡萄糖异生 CO2固定 胞壁酸合成 糖的运输 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 CO2固定 丝氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 谷氨酸 脯氨酸 精氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 异亮氨酸 脂肪酸 类异戊二烯 甾醇 合成代谢内容 1、ATP的利用（能量） 2、CO2的固定 （前体） 3、糖类的合成 4、脂类的合成 5、生物固氮 6、氨基酸、核苷酸、核酸、蛋白质的合成 7、其他生物活性物质的合成 1、ATP的利用 用于生物合成 （一个概念 YATP，两层含义） 维持能量 物质转运 产热 运动 ATP库 转换为其它三磷酸核苷 2、CO2的固定 卡尔文循环 （该循环关键（特证）酶1，5—二磷酸核酮糖羧化酶，1，7-二磷酸景天庚酮糖磷酸酯酶和5磷酸核酮糖激酶；关键中间物1,5-二磷酸核酮糖(RuBP)；步骤，固定、还原、再生） 卡尔文循环中的能量转移 3CO2+5H2O+9ATP+6NADPH→GAP+9ADP+6NADP Solomon，et.al.，2002 还原的三羧酸环 （光合细菌；关键酶，丙酮酸合成酶，a –酮戊二酸合成酶；循环一次固定4个CO2，合成一分子草酰乙酸，消耗3ATP，2个NADPH和一个FADH） 短还原羧酸环（无丙酮酸合成酶，只有a –酮戊二酸合成酶，每循环固定2分子CO2，生成1分子乙酰CoA） 还原的单羧酸环 （在克氏梭菌中；关键酶，丙酮酸合成酶，丙酮酸-甲酸裂解酶；不需要ATP，只供给还原型铁氧环蛋白） 异样型CO2固定主要是合成TCA环的中间产物，教材上讲了有6中酶包括磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧基激酶，磷酸烯醇式丙酮酸羧基转磷酸化酶，丙酮酸羧化酶，苹果酸梅，异柠檬酸脱氢酶。 另外，在脂肪酸合成，核苷酸合成中也有固定CO2的作用 3、糖类的生物合成 微生物生长中既有分解糖类的能量代谢，又有从简单化合物合成糖类，构成细胞生长所哦需的单糖、多糖等。单糖很少以游离形式存在一般多糖或多聚糖及少量糖磷酸酯和糖核苷酸形式存在 合成单