Chapter 8 微生物的合成代谢.pptx

第七章 微生物的合成代谢自养微生物的生物合成：CO2小分子物质异养微生物的生物合成：第一节、生物合成三要素与合成代谢的一般原则一、微生物合成代谢的类型与原料1. 微生物合成反应的类型 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2. 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，三者合称为“生物合成三要素”。这些物质和能量除直接自外界环境中吸取外，均可以从分解代谢中获得。所以细胞中的分解代谢是合成代谢的基础，二者密切相关。 1）小分子前体碳架物质:小分子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： 6-磷酸葡萄糖、6-磷酸果糖、磷酸二羟丙酮、 3-磷酸甘油醛、 PEP、丙酮酸、4-磷酸赤藓糖、 5-磷酸核糖、乙酰CoA、草酰乙酸、 α-酮戍二酸及琥珀酸，它们可通过单糖酵解途径及呼吸途径由单糖等物质产生。 在12种碳架前体中，有些是TCA循环的中间体。若在微生物生长时这些碳架被用于细胞物质合成，则导致TCA中草酰乙酸等中间体不足，造成TCA循环不能正常运转。微生物通过特定回补途径合成草酰乙酸或苹果酸，以补充TCA中中间体的不足。2）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。 NADP+NADH NADPH+NAD 转氢酶还原力的来源： 在化能异养微生物中，还原力NADPH2或NADH2通过发酵或呼吸过程形成。 在化能自养型细菌里，氢细菌中都存在可溶性氢酶和颗粒性氢酶，分别催化形成NAD(P)H2和ATP；其它的化能自养型细菌都是在消耗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。消耗大量的ATP，故这类细菌生长缓慢。 光合生物：蓝细菌通过非环式电子传递产生还原力。紫色和绿色光合细菌，利用光能推动电子逆流产生还原力。3. 微生物合成代谢的特点 1）很少种类的分子单体2）利用同样的酶同时催化合成代谢和分解代谢的一些反应3）关键酶催化合成代谢的关键步骤4）总体上是不可逆的5）局限于细胞中的不同区域6）采用不同的辅基（辅酶）第二节 二氧化碳的固定（CO2 fixation）二氧化碳的固定：将空气或周围环境中的CO2同化成细胞物质的过程。CO2是自养微生物的唯一碳源，异养微生物也能利用CO2 作为辅助碳源。一、自养微生物二氧化碳的固定1. The Calvin-Benson cycle（二磷酸核酮糖途径）绝大多数光合生物（植物、蓝细菌、紫色细菌和绿色细菌等）部分异养微生物固定CO2的方式The Calvin-Benson cycle（Ribulose biphosphate pathway）1，5-二磷酸核酮糖1，3-二磷酸甘油酸3-二磷酸甘油醛（1）Fixation of CO2 Ribulose 1,5-bisphosphate or RuBP is the CO2 acceptor, forming 3PG (3 phosphoglycerate). 5 carbon RuBP combines with 1 carbon CO2 to form a 6 carbon chain which immediately splits in 2- 3 carbon chains（2）ATP and NADPH are used to convert 3PG into G3P (glyceraldehyde 3 phosphate).? Some of this product is shuttled out of the cycle to make sugars（3）The remaining G3P is processed (using more ATP) to make RuBP again.Net yield- sugars to be used in cellular respirationCarboxylation in Calvin cycle11Regeneration and key enzymes in Calvin cycle⑩.5-磷酸核酮糖激酶①.1，5-二磷酸核酮糖羧化酶1，7-二磷酸景天庚酮糖磷酸酯酶2. 还原性三羧酸循环厌氧性自养微生物中TCA循环—有氧呼吸分解有机物的过程 （P82图4-17）还