微生物獨特合成代謝舉例.ppt

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1、第三節(jié)微生物獨特合成代謝舉例主要內容：一、自養(yǎng)微生物的CO2固定（略）二、生物固氮（略）三、肽聚糖生物合成四、微生物次生代謝物的合成微生物特有的結構大分子：細菌：肽聚糖、磷壁酸、脂多糖、各種莢膜成分等真菌：葡聚糖、甘露聚糖、纖維素、幾丁質等肽聚糖：絕大多數(shù)原核微生物細胞壁所含有的獨特成分；在細菌的生命活動中有重要功能，尤其是許多重要抗生素如青霉素、頭孢霉素、萬古霉素、環(huán)絲氨酸（惡唑霉素）和桿菌肽等呈現(xiàn)其選擇毒力（selectivetoxicity）的物質基礎。是在抗生素治療上有特別意義的物質。三、肽聚糖的合

2、成合成特點：①合成機制復雜，步驟多，且合成部位幾經轉移；②合成過程中須要有能夠轉運與控制肽聚糖結構元件的載體（UDP和細菌萜醇）參與。合成過程：依發(fā)生部位分成三個階段：細胞質階段：合成派克（Park）核苷酸細胞膜階段：合成肽聚糖單體細胞膜外階段：交聯(lián)作用形成肽聚糖第一階段：在細胞質中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）?！钸@一階段起始于N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸，它是由葡萄糖經一系列反應生成的；☆自N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸開始，以后的N-乙酰葡萄糖胺、N-乙酰胞壁酸，以及胞壁酸五肽，都是與糖載體UDP

3、結合的；葡萄糖葡萄糖-6-磷酸果糖-6-磷酸ATPADPGlnGlu葡糖胺-6-磷酸N-乙酰葡糖胺-6-磷酸乙酰CoACoAN-乙酰胞壁酸-UDP磷酸烯醇式丙酮酸PiNADPHNADPN-乙酰葡糖胺-1-磷酸N-乙酰葡糖胺-UDPUTPPPi由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸“Park”核苷酸的合成在細胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽與N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖單體——雙糖肽亞單位?！钸@一階段中有一種稱為細菌萜醇(bactoprenol,Bcp)脂質載體參與，這是一種由11個類異戊烯單位組成的C35類異戊烯醇

4、，——它通過兩個磷酸基與N-乙酰胞壁酸相連，載著在細胞質中形成的胞壁酸到細胞膜上，在那里與N-乙酰葡萄糖胺結合，并在L-Lys上接上五肽(Gly)5,形成雙糖亞單位。☆這一階段的詳細步驟如圖所示。其中的反應④與⑤分別為萬古霉素和桿菌肽所阻斷。第二階段：肽聚糖單體的合成G-M-P-P-類脂M-P-P-類脂UDPUDP-G②UDP①UDP-MP-類脂Pi⑤P-P-類脂桿菌肽④萬古霉素5甘氨酰-tRNA③5tRNA插入至膜外肽聚糖合成處G-M-P-P-類脂肽聚糖單體的合成——細菌萜醇細菌萜醇（bactoprenol）

5、：又稱類脂載體；運載“Park”核苷酸進入細胞膜，連接N-乙酰葡糖胺和甘氨酸五肽“橋”，最后將肽聚糖單體送入細胞膜外的細胞壁生長點處。結構式：CH3CH3CH3CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH功能：除肽聚糖合成外還參與微生物多種細胞外多糖和脂多糖的生物合成，如：細菌的磷壁酸、脂多糖，細菌和真菌的纖維素，真菌的幾丁質和甘露聚糖等。已合成的雙糖肽插在細胞膜外的細胞壁生長點中，并交聯(lián)形成肽聚糖。這一階段分兩步：第一步：是多糖鏈的伸長——雙糖肽先是插入細胞壁生長點上作為引物的肽聚

6、糖骨架（至少含6~8個肽聚糖單體分子）中，通過轉糖基作用（transglycosylation)使多糖鏈延伸一個雙糖單位；第二步：通過轉肽酶的轉肽作用（transpeptitidation)使相鄰多糖鏈交聯(lián)——轉肽時先是D-丙氨酰-D-丙氨酸間的肽鏈斷裂，釋放出一個D-丙氨酰殘基，然后倒數(shù)第二個D-丙氨酸的游離羧基與相鄰甘氨酸五肽的游離氨基間形成肽鍵而實現(xiàn)交聯(lián)。第三階段：肽聚糖的生物合成與某些抗生素的作用機制一些抗生素能抑制細菌細胞壁的合成，但是它們的作用位點和作用機制是不同的。①?-內酰胺類抗生素（青霉素、頭

7、孢霉素）：是D-丙氨酰-D-丙氨酸的結構類似物，兩者相互競爭轉肽酶的活性中心。當轉肽酶與青霉素結合后，雙糖肽間的肽橋無法交聯(lián)，這樣的肽聚糖就缺乏應有的強度，結果形成細胞壁缺損的細胞，在不利的滲透壓環(huán)境中極易破裂而死亡。②桿菌肽：能與十一異戊烯焦磷酸絡合，因此抑制焦磷酸酶的作用，這樣也就阻止了十一異戊烯磷酸糖基載體的再生，從而使細胞壁（肽聚糖）的合成受阻。微生物次生代謝物是指某些微生物生長到穩(wěn)定期前后，以結構簡單、代謝途徑明確、產量較大的初生代謝物作前體，通過復雜的次生代謝途徑所合成的各種結構復雜的化學物。與初生

8、代謝物不同的是，次生代謝物往往具有分子結構復雜、代謝途徑獨特、在生長后期合成、產量較低、生理功能不很明確(尤其是抗生素)以及其合成一般受質粒控制等特點。一般地說，形態(tài)構造和生活史越復雜的微生物(如放線菌和絲狀真菌)，其次生代謝物的種類也就越多。四、微生物次生代謝物的合成次生代謝物的種類極多，與人類的醫(yī)藥生產和保健工作關系密切，如抗生素，色素，毒素，生物堿，信息素(pheromone)，