微生物的合成代谢

微生物同化碳源总结（C2）
• 利用乙酸为碳源经乙醛酸循环产生草酸乙酸； • 利用乙醇酸、草酸、甘氨酸为碳源时通过甘油酸途
径生成甘油醛-3-磷酸； • 利用乳酸为碳源时，可直接氧化成丙酮酸； • 可将氨基酸脱去氨基后作为合成葡萄糖的前体。
微生物同化碳源总结（C3-7）
• EMP • HMP • ED • WD
• 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。
3、1 葡萄糖的生物合成
• 合成途径是通过EMP途径 逆行合成葡萄糖
• 葡萄糖的合成是单糖合成的 中心环节
• 其他前体物合成（进入）糖 的途径—
• 自养微生物合成葡萄糖的前 体来源：通过卡尔文循环可 产生甘油醛-3-磷酸，通过 还原的羧酸环可得到草酸乙 酸，乙酰辅酶A或甲酸。
• 异养微生物：
利用乙酸为碳源经乙醛酸循环 产生草酸乙酸； 利用乙醇酸、草酸、wenku.baidu.com氨酸为碳 源时通过甘油酸途径生成甘油醛
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
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
来源：
小分子物质、 能量和还原力 NAD(P)H2
直接自外界环境中吸取 从分解代谢中获得。
细胞中的分解代谢是合成代 谢的基础，二者密切相关。
（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。
各自特点（有机物受体）
• 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
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
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
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。
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）
• 多糖的合成不仅是分解的逆转，而是以一种核苷糖为 起始物，接着糖单位逐个添加在多糖链的末端。促进 合成的能量是由核苷糖中高能-磷酸键水解中得到。
微生物同化碳源总结（C1）
• 无机碳：CO2，碳酸盐 （如前）
• 甲烷营养菌(methanotrophs)能氧化甲烷取得碳 源和能量。好氧性的，但形态各异。根据细胞内部结构和碳素同
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
自养型
CO2的固定 异样型
二磷酸核酮糖环（卡尔文环） 还原的三羧酸环 （乙酰CoA环） 还原的单羧酸环
主要是合成TCA环的中间产物
化能异养微生物 ： 通过发酵或呼吸过程形成
化能自养型细菌：
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)。
化途径可以将其分为两个主要类型。第一型吸收同化一碳化合物是经由 独特的核酮糖一磷酸循环途径，第二型是由“丝氨酸途径”吸收同化C1 中间物质。
• 甲基营养菌(methylotmphs)能够利用Cl化合物作 为唯一碳源的微生物。许多甲基营养菌也是甲烷营养菌。
二者的区别是，甲基营养菌需要的碳化物比CO2的还原性高，有 些种能够利用甲醇、甲胺进行生长，但不能利用甲烷，它们属于 化能有机营养微生物，如生丝微菌(Hyphomicrobium)、假单胞菌、 芽胞杆菌和弧菌等属中的一些种。甲烷营养菌则既能利用甲烷， 也能利用更为氧化的一碳化合物，如甲酸，但不能利用具有C--C 键的物质
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
• 合成单糖的途径是通过EMP途径逆行合成葡萄糖-6-磷 酸，再转化为其他糖。葡萄糖的合成是单糖合成的中 心环节
糖异生途径是由非碳化合物前体合 成新的葡萄糖分子的过程。
戊糖是己糖脱去一个碳原子而得到的。
脱氧核糖
多糖分为同多糖和杂多 糖两种类型。多糖的合 成是分解反应的逆转。 当葡萄糖-6-磷酸逆向进 入多糖合成途径时， UDP-葡萄糖发挥了重要 的作用。它是葡萄糖的 活化形式，它与核苷糖 起始物作用，把糖单位 逐个加在多糖链的末端。 下面就以糖原的合成为 例加以说明。