《微生物的合成代謝》PPT課件

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1、第四章微生物的合成代謝環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院微生物利用能量代謝所產(chǎn)生的能量、中間產(chǎn)物以及從外界吸收的小分子，合成復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì)的過程稱合成代謝。自養(yǎng)型微生物以CO2為碳源，以無機(jī)物為電子供體；異養(yǎng)型微生物則以有機(jī)物為碳源和電子供體。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院生物合成三要素能量還原力NADP+NADH小分子前體物NADPH+NAD轉(zhuǎn)氫酶環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院合成代謝的特點(diǎn)：大分子物質(zhì)都是由很少種類的分子單體通過一定的化學(xué)鍵聚合而成；細(xì)胞大量利用同樣的酶同時(shí)催化合成代謝和分解代謝的一些反應(yīng)；合成和分解代謝途徑中的關(guān)鍵部位由特定的酶控制；合成代謝途徑總

2、體不可逆；真核微生物的合成和分解代謝途徑局限于細(xì)胞的不同區(qū)域；合成和分解代謝采用不同的輔基。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院第一節(jié)糖類的合成一、單糖的合成對(duì)自養(yǎng)微生物而言，單糖的合成從CO2的吸收開始，某些異氧微生物有時(shí)也有吸收CO2的過程，但需要通過一些特別途徑完成。在糖的能量代謝的基礎(chǔ)上，或者細(xì)胞內(nèi)三碳、四碳中間產(chǎn)物含量較豐富的情況下，單糖的合成不是一個(gè)特別過程。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院1.兩個(gè)三碳糖可通過EMP途徑的逆反應(yīng)合成六碳糖：2.在HMP途徑中，有多種五碳糖轉(zhuǎn)變成六碳糖的方式。5-磷酸-木酮糖+4-磷酸-赤蘚糖3-磷酸-甘油醛+6-磷酸-

3、果糖轉(zhuǎn)酮酶環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院3.各類微生物，包括自養(yǎng)和異氧微生物合成單糖的主要途徑一般都是通過EMP途徑的逆向反應(yīng)合成6-磷酸葡萄糖。4.甲養(yǎng)菌通過核酮糖磷酸途徑（I型甲養(yǎng)菌）和絲氨酸途徑（II型甲養(yǎng)菌）進(jìn)行碳同化。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院二、糖核苷酸的合成和相互轉(zhuǎn)化單糖必須先活化，才能進(jìn)行互變：磷酸化生成磷酸糖再與核苷二磷酸連接，生成UDP-糖、GDP-糖等。1-磷酸葡萄糖+UTP各種糖核苷酸在微生物中可以通過異構(gòu)化相互轉(zhuǎn)化。UDP-葡萄糖焦磷酸化酶UDP-葡萄糖+PPi環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院UDP-單糖（或其它糖核苷酸）

4、在微生物細(xì)胞中具有兩種功能：一是為某些單糖的合成提供一種轉(zhuǎn)換合成的底物，二是為多糖的合成提供糖基。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院三、同型多糖的合成微生物細(xì)胞內(nèi)同型多糖的合成有一基本相同的途徑：合成起始時(shí)都需要一個(gè)寡聚糖作引物，然后單糖逐一添加在引物上使鏈延長。但作為供體的單糖(或單糖的衍生物)先必須轉(zhuǎn)變成活化型的磷酸糖或糖核苷酸，然后才能靠糖-磷酸鍵釋放的能量推動(dòng)合成反應(yīng)的進(jìn)行。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院（一）淀粉和糖原的合成1.淀粉合成：引物是一個(gè)至少有四個(gè)葡萄糖殘基的寡聚糖，單糖的活化形式，在植物中為UDP-葡萄糖，在細(xì)菌中是ADP-葡萄糖，糖-磷

5、酸鍵水解釋放的能量用于淀粉合成：在淀粉合成中，引物可以由麥芽糖在轉(zhuǎn)葡萄糖苷酶的作用下產(chǎn)生。在某些菌中，合成的途徑有所不同。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院支鏈淀粉是在直鏈的基礎(chǔ)上形成的。直鏈淀粉在分支酶的催化下，將鏈末端的一小段切下，并在鏈的中間與一個(gè)葡萄糖以α-1,6-鍵連結(jié)：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院2.糖原的合成：細(xì)菌中糖原的合成和淀粉的合成途徑相似，主要區(qū)別是葡萄糖基供體（ADP-葡萄糖）性質(zhì)不同。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院雙糖的形成，在釀酒酵母和結(jié)核分枝桿菌里，是UDP-葡萄糖和6-磷酸葡萄糖之間經(jīng)糖苷化作用合成；在鏈霉菌里是由GDP-葡萄糖和磷酸糖通

6、過糖苷化作用合成；而某些微生物，能直接將兩個(gè)單糖通過糖苷化作用合成雙糖。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院（二）葡萄糖膠和果糖膠的合成細(xì)菌糖被中的葡萄糖膠是由葡萄糖經(jīng)α-1,6-鍵聯(lián)結(jié)而成的聚合體，又稱葡聚糖；真菌、酵母中的葡聚糖是由β-1,6糖苷鍵和β-1,3糖苷鍵連接而成;有些醋桿菌(Acetobacter)所產(chǎn)生的葡萄糖膠還有α-1,4-鍵的分枝。葡萄糖膠以稠厚的粘液或莢膜的形式累積在細(xì)菌細(xì)胞周圍。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院牛鏈球菌(S.bovis)產(chǎn)生的葡萄糖膠是僅由α-1,6-鍵構(gòu)成的直鏈，可作為血漿的代用品。它的合成是由蔗糖在葡萄糖膠蔗糖酶的催

7、化下進(jìn)行的：環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院果糖膠是由果糖經(jīng)β-2,6鍵連結(jié)而成的聚合體，又稱果聚糖。有時(shí)有β-1,2鍵連結(jié)的分支。果糖膠也是由蔗糖產(chǎn)生，許多微生物，如枯草桿菌、馬鈴薯芽孢桿菌(B.mesentericus)等，在果糖膠蔗糖酶的催化下，將蔗糖聚合成果糖膠：在利用蔗糖合成葡聚糖或果聚糖時(shí)，只要通過轉(zhuǎn)糖基作用就能延長多糖的鏈，此過程中利用的能量只是蔗糖分子中糖苷鍵的能量的轉(zhuǎn)化，不需要消耗ATP。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院（三）纖維素的合成纖維素是真菌和植物的細(xì)胞壁的組分。有些細(xì)菌如膠醋桿菌(A.xylinum)的細(xì)胞外粘液層中也含有纖維素，這

8、說明膠醋桿菌也能合成纖維素。膠醋桿菌合成纖維素的方式與合成淀粉的方式相似，只不過引物是小分子纖維素，單糖的活化形式是UDP-葡萄糖。環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院(四)幾丁質(zhì)的合成幾丁質(zhì)又稱甲殼質(zhì)，是甲殼類動(dòng)物外殼的組分，也是許多真菌細(xì)胞壁的構(gòu)成