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1、第二节 分解代谢和合成代谢的联系,2023/1/25,2,分解代谢与合成代谢在生物体内是偶联进行的，它们之间的关系是对立统一的。,2023/1/25,3,分解代谢与合成代谢的关系图,2023/1/25,4,联接分解代谢与合成代谢的中间代谢物有12种。,2023/1/25,5,一、两用代谢途径,凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径，称为两用代谢途径（amphibolic pathway）。,EMP、HMP和TCA循环等都是重要的两用途径。Eg.葡糖异生作用（gluconeogenesis）。,2023/1/25,6,在两用代谢途径中，合成途径并非分解途径的完全逆转。在分解代谢与合成代谢途
2、径的相应代谢步骤中，包含了完全不同的中间代谢物。在真核生物中，合成代谢和分解代谢一般在细胞的不同区域中分隔进行；原核生物因其细胞结构上的间隔程度低，故反应的控制主要在简单的酶分子水平上进行。,2023/1/25,7,二、代谢物回补顺序,作用：当重要产能途径中的关键中间代谢物必须被大量用作生物合成的原料而抽走时，仍可保证能量代谢的正常进行。,代谢物回补顺序（anaplerotic sequence），又称代谢物补偿途径或添补途径（replenishment pathway），是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的那些反应。,2023/1/25,8,不同的微生物种类或同种微生物在不
3、同碳源下，有不同的代谢物回补顺序。与EMP途径和TCA循环有关的回补顺序约有10条。,2023/1/25,9,2023/1/25,10,乙醛酸循环（glyoxylate cycle）：又称乙醛酸支路（glyoxylate shunt），是TCA循环的一条回补途径，可使TCA循环不仅具有高效产能功能，而且还兼有可为许多重要生物合成反应提供有关中间代谢物的功能，Eg.草酰乙酸可合成天冬氨酸，酮戊二酸可合成谷氨酸，琥珀酸可合成叶卟啉等。,2023/1/25,11,在乙醛酸循环中有两个关键酶它们可使丙酮酸和乙酸等化合物合成4C二羧酸，以保证微生物正常生物合成的需要。,异柠檬酸裂合酶（isocitrat
4、e lyase，ICL）,苹果酸合酶（malate synthase，MS）,2023/1/25,12,乙醛酸循环的总反应式：2丙酮酸琥珀酸2CO2,乙醛酸循环中的两个关键反应：,2023/1/25,13,具有乙醛酸循环的微生物，普遍是好氧菌，例如可用乙酸作唯一碳源生长的一些细菌，包括Acetobacter（醋杆菌属）、Azotobacter（固氮菌属）、E.coli、Enterobacteraerogenes（产气肠杆菌）、Paracoccusdenitrificans（脱氮副球菌）、Pseudomonasfluorescens（荧光假单胞菌）、Rhodospirillum（红螺菌属）等；真
5、菌中的Saccharomyces（酵母属）、Aspergillusniger（黑曲霉）、Penicillium（青霉属）等。,2023/1/25,14,第三节 微生物独特合成代谢途径举例,2023/1/25,15,自养微生物的CO2固定生物固氮细胞壁肽聚糖的合成微生物次生代谢物的合成,2023/1/25,16,一、自养微生物的CO2固定,各种自养微生物在其生物氧化磷酸化、发酵和光合磷酸化中获取的能量主要用于CO2的固定。,在微生物中CO2的固定的4条途径：Calvin循环厌氧乙酰CoA途径逆向TCA循环途径羟基丙酸途径,2023/1/25,17,（一）Calvin循环（Calvin cycle
6、）,Calvin循环又称Calvin-Benson循环、Calvin-Bassham循环、核酮糖二磷酸途径或还原性戊糖磷酸循环。这一循环是光能自养生物和化能自养生物固定CO2的主要途径。,2023/1/25,18,核酮糖二磷酸羧化酶（ribulose biphosphate carboxylase，简称RuBisCO）和磷酸核酮糖激酶（phosphoribulokinase）是本途径中两种特有的酶。,利用Calvin循环进行CO2固定的生物包括绿色植物、蓝细菌、多数光合细菌（光能自养型）和硫细菌、铁细菌、硝化细菌等（化能自养型）。,2023/1/25,19,2023/1/25,20,如果以产生
7、1个葡萄糖分子来计算，则Calvin循环的总式为：6CO212NAD(P)H218ATPC6H12O612NAD(P)18ADP18Pi,2023/1/25,21,厌氧乙酰CoA途径又称活性乙酸途径（activated acetic acid pathway）。这种非循环式的CO2固定机制主要存在于一些产乙酸菌、硫酸盐还原菌和产甲烷菌等化能自养细菌中。,（二）厌氧乙酰CoA途径（activated acytyl-CoA pathway）,2023/1/25,22,（三）逆向TCA循环（reverse TCA cycle）,自 学,2023/1/25,23,（四）羟基丙酸途径（hydroxypr
8、opionate pathway）,自 学,2023/1/25,24,二、生物固氮,生物固氮（nitrogen-fixing organisms，diazotrophs）是指大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程，生物界中只有原核生物才具有固氮能力。,2023/1/25,25,自 学,2023/1/25,26,三、微生物结构大分子肽聚糖的生物合成,肽聚糖是绝大多数原核生物细胞壁所含有的独特成分；它在真细菌的生命活动中有着重要的功能，尤其是许多重要抗生素例如青霉素、头孢霉素、万古霉素、环丝氨酸（恶唑霉素）和杆菌肽等呈现其选择毒力（selective toxicity）的物质基础；加
9、之它的合成机制复杂，并在细胞膜外进行最终装配步骤。,2023/1/25,27,2023/1/25,28,2023/1/25,29,青霉素是肽聚糖单体五肽尾末端的D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，即它们两者可互相竞争转肽酶的活力中心。,2023/1/25,30,当转肽酶与青霉素结合后，因前后两个肽聚糖单体间的肽桥无法交联，因此只能合成缺乏正常机械强度的缺损“肽聚糖”，从而形成了细胞壁缺损的细胞，例如原生质体或球状体等，它们在渗透压变动的不利环境下，极易因破裂而死亡。,因为青霉素的作用机制在于抑制肽聚糖的生物合成，因此对处于生长繁殖旺盛期的微生物具有明显的抑制作用，而对处于生长休止期的细胞（re
10、st cell），则无抑制作用。,2023/1/25,31,四、微生物次生代谢物的合成,自 学,2023/1/25,32,本章小结,1.能量代谢是微生物新陈代谢的核心。,生物氧化的过程,递氢（或电子）,受氢（或电子）,脱氢（或电子）,异养微生物,2023/1/25,33,生物氧化的类型,无氧呼吸产能效率次高,发酵产能效率最低,呼吸产能效率最高,2023/1/25,34,自养微生物,获取ATP,非循环光合磷酸化,紫膜光合磷酸化,循环光合磷酸化,2023/1/25,35,2.分解代谢和合成代谢的联系,两用代谢途径代谢物回补顺序乙醛酸循环,2023/1/25,36,3.微生物独特合成代谢途径,CO2的自养固定生物固氮细胞壁肽聚糖的生物合成微生物次生代谢产物的生物合成,2023/1/25,37,复习思考题,1.试图示由EMP途径中的重要中间代谢物丙酮酸出发的六种发酵类型及其各自的发酵产物。2.酵母酒精发酵的三种类型。3.乳酸发酵的类型。,2023/1/25,38,下节课再见了,
