5.9 微生物的合成代谢(一)

•合成代谢（anabolism）
•就是微生物将简单的无机物或者有机的小分子物质在细胞内的各种酶促反应合成蛋白质、核酸、多糖及脂质等高分子化合物，并进一步组装成具有完整细胞结构与功能的一些列代谢过程。

一、生物合成原则
Principles Governing Biosynthesis 从下列五个方面进行讲述
原则1.生物由小分子逐步合成大分子乃至细胞
Inorganic molecules 细胞cell
细菌、真菌、原生动物 细胞器Organelles 细胞膜、细胞核、线粒体、鞭毛
超分子体系Supramolecular systems 膜、肽聚糖、酶复合物
大分子聚合物Macromolecules 多糖、蛋白质、脂类、核酸
单体化合物Monomers
单糖、氨基酸、脂肪酸、核苷酸 前体代谢物Precursor metabolites 12种
碳源 无机分子
CO 2、NH 3、H 2O 、PO 43-
PEP carboxykinase Pyruvate carboxylase
Pyruvate
kinase Hexokinase Glucose 6-phosphatase
Phospho-
fructokinase Fructose 1,6-bisphosphate
原则2. 很多酶是双功能
原则3. 合成代谢消耗能量
•合成代谢是耗能反应，需要与ATP或其他高能化合物的水解相耦合
原则4.合成代谢与分解代谢反应在空间上分离
•合成代谢与分解代谢定位在不同的细胞区室
•保证合成代谢与分解代谢途径能独立地同时地进行。

原则5.分解代谢和合成代谢通常使用不同的辅因子
•通常分解代谢的氧化过程会产生NADH2，相反，在合成代谢过程中需要一个电子供体时，往往需要NADPH2。

分类依据合成反应类型举例
产物分子量前体代谢物的合成12种
单体化合物的合成氨基酸、单糖、单核苷酸大分子聚合物的合成蛋白质、多糖、核酸
产物性质初级代谢产物蛋白质、多糖、核酸、脂类次级代谢产物抗生素、激素、毒素、色素
代谢特异性生物共有合成反应初级代谢产物的合成
微生物特有合成反应肽聚糖合成、生物固氮、次级代谢
二、微生物合成反应类型
5.9 微生物的合成代谢（一）
•合成代谢（anabolism）
•合成代谢三要素：
能量
还原力即NADPH2或NADH2
化能自养细菌：
1．氢酶催化H2形成NAD(P)H2
2．电子逆转
在光合微生物
藻类与蓝细菌：在反应中心Ⅱ中发生光解形成还原力光合细菌：电子还原NAD(P) 形成NAD(P)H2
前体代谢物
葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 磷酸二羟丙酮 甘油酸-3-磷酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 核糖-5-磷酸 赤藓糖-4-磷酸 乙酰辅酶A 草酰乙酸 α-酮戊二酸 琥珀酰辅酶A 氨基酸 核糖 维生素 NH 3 NO 3- 有机氮 蛋白质 核酸 自养微生物 异养微生物 多糖 脂肪 单糖 脂肪酸 辅因子 有机物 CO 2
分解
代
谢
和
合
成
代
谢
过
程
中的 重要中间代谢产物 EMP HMP TCA
复习思考题
1.细菌细胞内的生物合成有那些基本原则？
2.微生物合成反应有哪些类型？
3.合成代谢的三要素是什么？
4.12种前体代谢物是什么？分别来自哪些途径？。