微生物的代謝

關(guān)于微生物的代謝第一頁，共八十一頁，2022年，8月28日第一節(jié)代謝概論代謝（metabolism）：細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱代謝分解代謝(catabolism)合成代謝(anabolism)

復(fù)雜分子（有機(jī)物）分解代謝

合成代謝

簡單小分子ATP[H]第二頁，共八十一頁，2022年，8月28日第三頁，共八十一頁，2022年，8月28日第二節(jié)微生物能量代謝

能量代謝的中心任務(wù)，是生物體如何把外界環(huán)境中的多種形式的最初能源轉(zhuǎn)換成對一切生命活動都能使用的通用能源---ATP。這就是產(chǎn)能代謝。最初能源有機(jī)物還原態(tài)無機(jī)物日光化能異養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物光能營養(yǎng)微生物通用能源（ATP）第四頁，共八十一頁，2022年，8月28日一、生物氧化

1、概念：分解代謝實(shí)際上是物質(zhì)在生物體內(nèi)經(jīng)過一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)，逐步分解并釋放能量的過程，這個過程就是生物氧化，是一個產(chǎn)能代謝過程。第五頁，共八十一頁，2022年，8月28日2、生物氧化的“三、三”三個階段(形成能量階段)三個產(chǎn)物(生物氧化功能)三個形式(被氧化的形式)與氧化合失去電子脫氫H2+1/2O2H2OFe2+Fe3++eCH3CHOHCOOHCH3COCOOH+2H++2e基質(zhì)底物脫氫遞氫受體受氫產(chǎn)能產(chǎn)[H]產(chǎn)小分子中間代謝物生物合成三要素第六頁，共八十一頁，2022年，8月28日二、化能異養(yǎng)微生物的生物氧化生物氧化反應(yīng)發(fā)酵呼吸有氧呼吸厭氧呼吸第七頁，共八十一頁，2022年，8月28日（一）發(fā)酵(fermentation)

廣義：是指利用微生物生產(chǎn)有用代謝產(chǎn)物的一種生產(chǎn)方式，如乙酸發(fā)酵，檸檬酸發(fā)酵等。狹義：在無氧等外源受氫體（外源最終電子受體）條件下，底物脫氫以后產(chǎn)生的還原力[H]未經(jīng)過呼吸鏈傳遞而直接交給某一內(nèi)源中間代謝產(chǎn)物接受，以實(shí)現(xiàn)底物水平磷酸化產(chǎn)能的生物氧化反應(yīng)。有機(jī)化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。能進(jìn)行發(fā)酵的微生物是專性厭氧菌或兼性厭氧菌;第八頁，共八十一頁，2022年，8月28日（一）發(fā)酵(fermentation)發(fā)酵的種類有很多，可發(fā)酵的底物有糖類、有機(jī)酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖最為重要。生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解（glycolysis）糖酵解是發(fā)酵的基礎(chǔ)主要有四種途徑：

EMP途徑、HMP途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。第九頁，共八十一頁，2022年，8月28日1、發(fā)酵途徑

(1)EMP途徑（Embden-Meyerhofpathway）葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-果糖1、6-二磷酸-果糖磷酸二羥丙酮

3-磷酸-甘油醛1、3-二磷酸-甘油酸3-磷酸-甘油酸2-磷酸-甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸ATPADPATPADPATPADPADPATPNAD++PiNADH+H+

第十頁，共八十一頁，2022年，8月28日總反應(yīng)式為：

C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H20

己糖激酶（1）磷酸己糖異構(gòu)酶（2）磷酸果糖激酶（3）醛縮酶（4）磷酸丙糖異構(gòu)酶（5）3-磷酸甘油醛脫氫酶（6）磷酸甘油酸激酶（7）磷酸甘油變位酶（8）稀醇化酶（9）丙酮酸激酶（10）第十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日特點(diǎn)1）是大多數(shù)生物所共有的基本代謝途徑;2）為微生物的生理活動提供ATP和NADH；3）有氧和無氧條件下都能進(jìn)行;有氧條件下，該途徑與TCA途徑連接，2分子丙酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán);無氧條件下，丙酮酸被還原，乙醇發(fā)酵、乳酸發(fā)酵；4）中間產(chǎn)物可為微生物的合成代謝提供碳骨架；第十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日(2)HMP途徑（hexosemonophoshatepathway）

總反應(yīng)式為：

66－磷酸葡萄糖＋12NADP＋＋6H2056－磷酸葡萄糖＋12NADPH＋12H＋＋12CO2＋Pi

——磷酸己糖途徑或磷酸戊糖支路微生物細(xì)胞中存在的另一條重要的糖分解途徑。第十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日A）葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-葡萄糖酸

5-磷酸-核糖5-磷酸-核酮糖

5-磷酸-木酮糖

5-磷酸-核糖

3-磷酸-甘油醛

4-磷酸-赤蘚糖

6-磷酸-果糖

6-磷酸-葡萄糖

5-磷酸-木酮糖3-磷酸-甘油醛EMP途徑

丙酮酸

C）

5-磷酸-木酮糖B）

6-磷酸-景天庚酮糖6-磷酸-果糖6-磷酸-葡萄糖

圖HMP途徑的三階段（TK為轉(zhuǎn)酮醇酶，TA為轉(zhuǎn)醛醇酶）

ATPADPNADP+

NADPH+H+NADP+NADPH+H+

CO2TKTATK第十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日

特點(diǎn)：a

、不經(jīng)EMP途徑和TCA循環(huán)而得到徹底氧化，無ATP生成，b、產(chǎn)大量的NADPH+H+還原力；c、產(chǎn)各種不同長度的重要的中間物（5-磷酸核糖、4-磷酸-赤蘚糖）d、單獨(dú)HMP途徑較少，一般與EMP途徑同存

e、HMP途徑是戊糖代謝的主要途徑。第十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日(3)ED途徑（Entner-Doudoroffpathway）

又稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸-葡萄糖酸（KDPG）裂解途徑。葡萄糖6-磷酸-葡萄糖ATPADP6-磷酸-葡萄糖酸

2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）

NADP+

NADPH+H+3-磷酸-甘油醛

丙酮酸EMP途徑丙酮酸

H2O

H2O

總反應(yīng)式為：

C6H12O6＋ADP＋Pi＋NADP＋＋NAD＋

2CH3COCOOH＋ATP＋NADPH＋H＋＋NADH＋H＋

第十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸少數(shù)細(xì)菌（如假單胞菌、根瘤菌和土壤桿菌等）因缺少某些完整EMP途徑的一種替代途徑，為微生物所特有；反應(yīng)步驟簡單，通過四步反應(yīng)可快速獲得2分子的丙酮酸；產(chǎn)能效率低，1分子的葡萄糖僅產(chǎn)1個ATP；可與EMP、HMP和TCA循環(huán)等各種代謝途徑相連接，以滿足微生物對能量、還原力和不同中間代謝產(chǎn)物的需要；反應(yīng)中有一個特征性酶—KDPG醛縮酶；

特點(diǎn)第十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日(4)磷酸解酮酶途徑特征性酶是磷酸解酮酶，分為：磷酸戊糖解酮酶途徑（PK途徑）（Phospho-pentose-ketolasepathway）磷酸己糖解酮酶途徑（HK途徑）（Phospho-hexose-ketolasepathway）第十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日葡萄糖6-磷酸-葡萄糖

5-磷酸-核酮糖D-核糖L-阿拉伯糖D-木糖

磷酸戊糖解酮酶3-磷酸-甘油醛乙酰磷酸EMP

途徑

丙酮酸

乳酸乙酸乙醛乙醇

圖磷酸戊糖解酮酶（PK）途徑

5-磷酸-木酮糖ATPADP

Pi

葡萄糖ATPADP

6-磷酸葡萄糖6-磷酸果糖

磷酸已糖解酮酶

4-磷酸赤蘚糖

乙酰磷酸

3-磷酸-甘油醛

乳酸

5-磷酸-木酮糖

乙酸

磷酸戊糖解酮酶

乙酸

圖磷酸己糖解酮酶（HK）途徑

第十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日磷酸戊糖解酮酶途徑（PK途徑）總反應(yīng)式為：

C6H12O6

＋ADP＋Pi＋NAD＋

CH3CHOHCOOH＋CH3CH2OH＋CO2＋ATP＋NADH＋H＋

磷酸己糖解酮酶途徑（HK途徑）

總反應(yīng)式為2C6H12O6

2CH3CHOHCOOH＋3CH3COOH第二十頁，共八十一頁，2022年，8月28日發(fā)酵特點(diǎn)：

1）通過底物水平磷酸化產(chǎn)ATP；

2）葡萄糖氧化不徹底，大部分能量存在于發(fā)酵產(chǎn)物中；

3）產(chǎn)能率低；

4）產(chǎn)多種發(fā)酵產(chǎn)物。第二十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日底物水平的磷酸化—通過形成含高能磷酸鍵的底物產(chǎn)能；

物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些高能鍵的化合物，而這些化合物可直接偶聯(lián)ATP或GTP的合成，這種產(chǎn)生ATP等高能分子的方式稱底物水平磷酸化。能形成高能磷酸鍵的產(chǎn)物（EMP途徑）:1,3-二磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸乙酰磷酸琥珀酰-CoA第二十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日2.發(fā)酵類型(1)乙醇發(fā)酵a)酵母菌的乙醇發(fā)酵(如釀酒酵母)

厭氧EMP丙酮酸乙醛2乙醇+2CO2+2ATPb)異型乙醇發(fā)酵:(如腸膜明串珠菌)HMP乙醇+乳酸+CO2+ATPc)同型乙醇發(fā)酵:（運(yùn)動發(fā)酵單胞菌）產(chǎn)物僅乙醇

ED(厭氧)乙醇+2CO2+ATP區(qū)別：微生物不同；途徑不同；產(chǎn)能不同；碳原子來源不同第二十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日(2)乳酸發(fā)酵細(xì)菌同型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵細(xì)菌同型乳酸發(fā)酵異型乳酸發(fā)酵乳桿菌屬：腸球菌屬：德氏乳桿菌+-

糞腸球菌+-

保加利亞乳桿菌+-乳酸乳球菌+-干酪乳桿菌+-明串珠菌屬：植物乳桿菌+-

腸膜明串珠菌-+彎曲乳桿菌++芽孢乳桿菌屬：短乳桿菌--菊糖芽孢乳桿菌+-發(fā)酵乳桿菌-+雙歧桿菌屬：+雙歧雙歧桿菌--乳酸發(fā)酵細(xì)菌及類型第二十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日(2)乳酸發(fā)酵厭氧條件下，乳酸菌進(jìn)行同一微生物,利用不同底物,可進(jìn)行不同形式的乳酸發(fā)酵不同微生物,可進(jìn)行不同形式的乳酸發(fā)酵乳酸菌：乳桿菌、芽孢桿菌、鏈球菌、明串珠菌、雙歧桿菌等。第二十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日(3)混合酸(mixedacidsfermentation)和

丁二醇發(fā)酵(butanediolfermentation)

腸細(xì)菌將葡萄糖轉(zhuǎn)化成多種有機(jī)酸的發(fā)酵。

EMP丙酮酸乳酸、乙酸、琥珀酸、甲酸、乙醇、丁醇、2,3-丁二醇、丙酮、CO2

、H2等第二十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日(3)混合酸(mixedacidsfermentation)

和

丁二醇發(fā)酵(butanediolfermentation)不同微生物發(fā)酵產(chǎn)物的不同，也是細(xì)菌分類鑒定的重要依據(jù)。第二十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日(4)丁酸發(fā)酵:專性厭氧菌不同菌，通過EMP途徑，產(chǎn)物不同，可分為：

a.丁酸發(fā)酵：丁酸梭菌丁酸

b.丙酮-丁醇發(fā)酵：丙酮-丁醇梭狀芽孢桿菌丙酮、丁醇第二十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日(二)呼吸作用微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD（P）+、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生成水或其它還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過程，稱為呼吸作用。有氧呼吸（aerobicrespiration）：

以分子氧作為最終電子受體

無氧呼吸（anaerobicrespiration）：

以氧化型化合物作為最終電子受體第二十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日葡萄糖丙酮酸糖酵解作用三羧酸循環(huán)

發(fā)酵各種發(fā)酵產(chǎn)物被徹底氧化生成CO2和水，釋放大量能量。無氧有氧1.有氧呼吸

第三十頁，共八十一頁，2022年，8月28日TCA循環(huán)(三羧酸循環(huán)、Krebs循環(huán)或檸檬酸循環(huán))1.丙酮酸脫氫酶復(fù)合體2.檸檬酸合成酶3.順烏頭酸酶4.順烏頭酸酶5.異檸檬酸脫氫酶6.-酮戊二酸脫氫酶7.琥珀酰COA8.琥珀酸脫氫酶9.延胡索酸酶10.蘋果酸脫氫酶TCA循環(huán)的生理意義：（1）為細(xì)胞提供能量。（2）三羧酸循環(huán)是微生物細(xì)胞內(nèi)各種能源物質(zhì)徹底氧化的共同代謝途徑。（3)三羧酸循環(huán)是物質(zhì)轉(zhuǎn)化的樞紐。

第三十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日TCA循環(huán)在微生物分解代謝和合成代謝中的樞紐地位第三十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日有氧呼吸過程分兩階段：第1階段：葡萄糖2丙酮酸；第2階段：丙酮酸CO2+H2O+ATP

EMP、HMP和EDTCA特點(diǎn)：有電子傳遞鏈(呼吸鏈)；因氧化徹底，產(chǎn)能多；最終電子受體是分子態(tài)的氧；能量的產(chǎn)生，有底物水平磷酸化，也有電子傳遞水平磷酸化。第三十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日2.無氧呼吸（厭氧呼吸）

某些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行的、產(chǎn)能效率較低的特殊呼吸；底物按常規(guī)途徑脫氫后，經(jīng)部分呼吸鏈遞氫，最終電子受體不是氧，而是氧化態(tài)的NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等無機(jī)物，或延胡索酸（fumarate）等有機(jī)物。厭氧呼吸的產(chǎn)能較有氧呼吸少，但比發(fā)酵多，它使微生物在沒有氧的情況下仍然可以通過電子傳遞和磷酸化來產(chǎn)生ATP，因此對很多微生物是非常重要的。第三十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日根據(jù)呼吸鏈末端氫受體的不同，可把無氧呼吸分成多種類型：主要微生物類群：----反硝化細(xì)菌----反硫化細(xì)菌----甲烷細(xì)菌----某些兼性厭氧菌第三十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日●硝酸鹽呼吸：又稱反硝化作用。微生物在厭氧呼吸中把硝酸鹽或亞硝酸還原為氣態(tài)氮(氮?dú)?的過程。能進(jìn)行這類呼吸的細(xì)菌稱反硝化細(xì)菌。反硝化意義：1）使土壤中的氮（硝酸鹽NO3-）還原成氮?dú)舛В档屯寥赖姆柿Γ?）反硝化作用在氮素循環(huán)中起重要作用。

●硫酸鹽呼吸：在無氧條件下，某些厭氧或兼性厭氧微生物無氧呼吸時利用硫酸鹽為受氫體還原為H2S的過程。能進(jìn)行這類呼吸的細(xì)菌稱反硫化細(xì)菌。第三十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日●硫呼吸（硫還原）：以元素S作為唯一的末端電子受體的無氧呼吸，元素硫被還原成H2S?！裉妓猁}呼吸（碳酸鹽還原）：以CO2、HCO3-

為末端電子受體的無氧呼吸。產(chǎn)甲烷菌

—利用H2作電子供體（能源）、CO2為受體，產(chǎn)物CH4；

產(chǎn)乙酸細(xì)菌

—H2/CO2

進(jìn)行無氧呼吸，產(chǎn)物為乙酸?！裱雍魉岷粑阂匝雍魉釣槟┒穗娮邮荏w的無氧呼吸。延胡索酸琥珀酸+1ATP第三十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日有氧呼吸、無氧呼吸與發(fā)酵的比較生物氧化類型有氧呼吸無氧呼吸發(fā)酵氧化基質(zhì)有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物最終電子受體O2無機(jī)氧化物、延胡索酸氧化型中間代謝產(chǎn)物醛、酮等產(chǎn)物CO2、H2OCO2、H2ONO2、N2還原型中間代謝產(chǎn)物醇、酸產(chǎn)能多次之少電子傳遞鏈完整不完整無，底物水平磷酸化第三十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日三種氧化產(chǎn)能方式的比較發(fā)酵有氧呼吸無氧呼吸最終電子受體有機(jī)物分子氧無機(jī)氧化物電子傳遞鏈無有有產(chǎn)能量少多較多氧化磷酸化底物水平底物水平、電子傳遞水平底物水平、電子傳遞水平氧化磷酸化：物質(zhì)在生物氧化中所生成的NADH和FADH2可通過位于線粒體內(nèi)膜和細(xì)菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)或其他氧化性物質(zhì)，在此過程中偶聯(lián)ATP或GTP的合成，這種產(chǎn)生ATP等高能分子的方式，叫氧化磷酸化。第三十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日二、化能自養(yǎng)微生物的生物氧化1化能自養(yǎng)微生物

一般為好氧菌，能在氧化無機(jī)物過程中，通過電子傳遞鏈氧化磷酸化獲得能量，電子受體O2，通過逆呼吸鏈傳遞產(chǎn)生還原力，消耗能量。2產(chǎn)能方式硝化作用硫化作用鐵的氧化氫的氧化第四十頁，共八十一頁，2022年，8月28日化能自養(yǎng)的機(jī)理第四十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日●

硝化作用（氨的氧化）：氨態(tài)氮經(jīng)硝化細(xì)菌的氧化，轉(zhuǎn)為硝酸態(tài)氮的過程。亞硝化細(xì)菌：NH3+O2HNO2+2H++2e-硝化細(xì)菌：HNO2+H2ONO3

-+2H++2e-第四十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌化能自養(yǎng)微生物化能異養(yǎng)微生物好氧微生物兼性厭氧微生物有氧條件下利用氨或亞硝酸鹽作主要生存能源，形成亞硝酸或硝酸無氧條件下利用硝酸鹽作氫受體，將其還原成NON2在自然界的物質(zhì)合成過程中起重要作用在自然界的氮素循環(huán)中發(fā)揮作用硝化細(xì)菌和反硝化細(xì)菌的比較第四十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日三、光能營養(yǎng)微生物的生物氧化（一）光合微生物的類群：

藻類，藍(lán)細(xì)菌和光合細(xì)菌（包括紫色細(xì)菌、綠色細(xì)菌、嗜鹽菌）能量來源：光能ATP光合色素可分為三類：葉綠素(chl)或細(xì)菌葉綠素（Bchl），類胡蘿卜素和藻膽素。光合磷酸化：當(dāng)一個葉綠素分子吸收光量子而被激活后，釋放一個電子，這個電子經(jīng)過電子傳遞系統(tǒng)而偶聯(lián)ATP或GTP的合成，叫光合磷酸化。（指光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的過程。）兩種類型：光合色素第四十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日環(huán)式光合磷酸化：葉綠素釋放的高能電子依次通過鐵氧化蛋白，輔酶Q，細(xì)胞色素b和f,再返回帶正電荷的葉綠素分子。在輔酶Q向細(xì)胞色素傳遞電子的時候，造成質(zhì)子跨膜運(yùn)動而合成ATP。（紫色硫細(xì)菌，紫色非硫菌、綠色硫細(xì)菌，綠色非硫細(xì)菌）非環(huán)式光合磷酸化：高等植物和籃細(xì)菌與光合細(xì)菌不同，它們可以裂解水來提供細(xì)胞的還原力。它們含有兩個反應(yīng)中心，連同天線色素，初級電子受體和供體一起構(gòu)成光合系統(tǒng)I合光合系統(tǒng)II，這兩個系統(tǒng)偶聯(lián)，進(jìn)行非環(huán)式光合磷酸化。紫膜光合磷酸化：嗜鹽菌在無葉綠素和菌綠素參與下，利用吸收光能產(chǎn)生ATP的過程，是目前所知道的最簡單的光合磷酸化。第四十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日（二）微生物的光合磷酸化作用生物類型方式條件色素反應(yīng)中心產(chǎn)物還原力(NADPH)中H的來源光合細(xì)菌循環(huán)無O2菌綠素，類胡蘿卜素等1個不產(chǎn)氧ATP來自H2S等無機(jī)氫供體綠色植物藻類蘭細(xì)菌非循環(huán)有O2

葉綠素，藻色素等2個產(chǎn)氧ATPH2O光解嗜鹽菌紫膜低O2細(xì)菌視紫紅質(zhì)紫膜不產(chǎn)氧ATP質(zhì)子泵第四十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日（三）進(jìn)行光合磷酸化微生物的特點(diǎn)1、細(xì)菌內(nèi)含光合色素：菌視紫質(zhì)、菌綠質(zhì)、菌葉綠素、類胡蘿卜素、藻青素等。2、具光合結(jié)構(gòu)：有光合色素和電子傳遞系統(tǒng)的存在位點(diǎn)。如：藍(lán)細(xì)菌—類囊體紅螺菌、紅硫菌—在細(xì)胞膜內(nèi)壁形成單位膜組成的光合結(jié)構(gòu)。3、光合細(xì)菌中，光照越強(qiáng)，光合結(jié)構(gòu)越多。光合磷酸化和氧化磷酸化一樣都是通過電子傳遞系統(tǒng)產(chǎn)生ATP。

第四十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日第三節(jié)微生物特有的合成代謝微生物結(jié)構(gòu)大分子——肽聚糖的合成合成特點(diǎn)：①合成機(jī)制復(fù)雜，步驟多，且合成部位幾經(jīng)轉(zhuǎn)移；②合成過程中須要有能夠轉(zhuǎn)運(yùn)與控制肽聚糖結(jié)構(gòu)元件的載體（UDP和細(xì)菌萜醇）參與。合成過程：依發(fā)生部位分成三個階段：細(xì)胞質(zhì)階段：合成派克（Park）核苷酸細(xì)胞膜階段：合成肽聚糖單體細(xì)胞膜外階段：交聯(lián)作用形成肽聚糖

第四十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日第四十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日第五十頁，共八十一頁，2022年，8月28日1由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺（NAG）和N-乙酰胞壁酸（NAM）2由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸（一）在細(xì)胞質(zhì)中的合成第五十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日第五十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日

由N-乙酰胞壁酸合成“park”核苷酸●park”核苷酸：即UDP-N-乙酰胞壁酸五肽，細(xì)菌細(xì)胞壁合成的重要中間體，由N-乙酰胞壁酸和氨基酸（丙氨酸、谷氨酸等）和載體UDP在細(xì)胞質(zhì)中合成形成。第五十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日●“park”核苷酸的合成1）在UDP－M的基礎(chǔ)上合成；2）UDP為載體3）環(huán)絲氨酸抑制

D-Ala--D-Ala的合成第五十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日（二）在細(xì)胞膜中合成Park-核苷酸在細(xì)胞膜上連接N-乙酰葡糖胺和Gly五肽，合成肽聚糖單體，該單體其必須由名為細(xì)菌萜醇的類脂載體運(yùn)送到膜外細(xì)胞壁生長點(diǎn)處。產(chǎn)物：肽聚糖單體（雙糖肽亞單位）載體：細(xì)菌萜醇

第五十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日Park-核苷酸合成肽聚糖單體過程第五十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日（三）在細(xì)胞膜外的合成

1、

肽聚糖單體被運(yùn)送到細(xì)胞外相關(guān)部位。

2、細(xì)胞分泌自溶素，將細(xì)胞壁的肽聚糖網(wǎng)解開，使之成為新合成分子的引物。

3、肽聚糖單體和引物先進(jìn)行轉(zhuǎn)糖基作用，然后再進(jìn)行轉(zhuǎn)肽作用。第五十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日青霉素：與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合；萬古霉素：與Ala-Ala結(jié)合第五十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日第五十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日●藥物設(shè)計(jì)的意義

(肽聚糖合成的抑制)----青霉素：競爭性抑制轉(zhuǎn)肽酶活性中心----環(huán)絲氨酸：抑制Park核苷酸5肽的合成----萬古霉素:與肽聚糖五肽的D-Ala-D-Ala

結(jié)合，抑制轉(zhuǎn)肽酶作用----桿菌肽：抑制細(xì)菌萜醇的去磷酸化

第六十頁，共八十一頁，2022年，8月28日●青霉素抗菌機(jī)制青霉素結(jié)構(gòu)與肽聚糖單體五肽末端‘D-Ala-D-Ala’相似，競爭性地與轉(zhuǎn)肽酶結(jié)合，阻礙了肽聚糖單體間肽橋的交聯(lián)，引起細(xì)菌滲透性溶菌（osmoticlysis)死亡。第六十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日第四節(jié)微生物的代謝調(diào)節(jié)

代謝的調(diào)節(jié)實(shí)質(zhì)：通過控制酶的生成和酶的活性來實(shí)現(xiàn)的.酶活性調(diào)節(jié)酶合成調(diào)節(jié)第六十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日一、酶活性的調(diào)節(jié)通過改變現(xiàn)成的酶分子活性來調(diào)節(jié)新陳代謝的速率的方式。（一）調(diào)節(jié)方式：1、酶活性的激活：指酶在特定物質(zhì)作用下，從無活性變?yōu)橛谢钚曰蚧钚蕴岣叩倪^程；常見于分解代謝途徑。2、酶活性的抑制：指酶在特定物質(zhì)作用下酶活性降低或喪失的過程。酶活性抑制主要指反饋抑制即某代謝途徑的終產(chǎn)物過量合成時反過來直接抑制該途徑中第1個酶的活性，使整個反應(yīng)過程減慢或停止，避免終產(chǎn)物過度積累。第六十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日凡使反應(yīng)速度加快的稱正反饋；凡使反應(yīng)速度減慢的稱負(fù)反饋（反饋抑制）；反饋抑制——主要表現(xiàn)在某代謝途徑的末端產(chǎn)物過量時可反過來直接抑制該途徑中第一個酶的活性。主要表現(xiàn)在氨基酸、核苷酸合成途徑中。特點(diǎn)：作用直接、效果快速、末端產(chǎn)物濃度降低時又可解除

第六十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日（二）反饋抑制的類型1、直線式代謝途徑中的反饋抑制：蘇氨酸

-酮丁酸異亮氨酸2、分支代謝途徑中的反饋抑制：在分支代謝途徑中，反饋抑制的情況較為復(fù)雜，為了避免在一個分支上的產(chǎn)物過多時不致同時影響另一分支上產(chǎn)物的供應(yīng)，微生物發(fā)展出多種調(diào)節(jié)方式。主要有：同功酶的調(diào)節(jié)，順序反饋，協(xié)同反饋，積累反饋調(diào)節(jié)等。

蘇氨酸脫氨酶反饋抑制第六十五頁，共八十一頁，2022年，8月28日（1）同功酶調(diào)節(jié)——isoenzyme

又稱同工酶，指能催化同一生化反應(yīng)但酶蛋白分子結(jié)構(gòu)不同的一類酶。第六十六頁，共八十一頁，2022年，8月28日（2）協(xié)同反饋抑制

（concertedfeedbackinhibition）定義：分支代謝途徑中幾個末端產(chǎn)物同時過量時才能抑制共同途徑中的第一個酶的一種反饋調(diào)節(jié)方式。

第六十七頁，共八十一頁，2022年，8月28日（3）協(xié)作反饋抑制

（cooperativefeedbackinhibition

）也稱增效反饋抑制，指兩種終產(chǎn)物同時存在時的反饋抑制效果遠(yuǎn)大于一種終產(chǎn)物過量時的反饋抑制作用。第六十八頁，共八十一頁，2022年，8月28日（4）積累反饋抑制

（cumulativefeedbackinhibition）每一分支途徑終產(chǎn)物按一定百分比單獨(dú)抑制共同途徑前端的酶，所以當(dāng)幾種終產(chǎn)物共同存在時，它們的抑制作用是積累的，各終產(chǎn)物之間無關(guān)。

第六十九頁，共八十一頁，2022年，8月28日（5）順序反饋抑制

（sequentialfeedbackinhibition）一種終產(chǎn)物的積累,導(dǎo)致前一中間產(chǎn)物的積累，通過后者反饋抑制合成途徑關(guān)鍵酶的活性，使合成終止。

第七十頁，共八十一頁，2022年，8月28日二、酶合成的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)酶的合成量進(jìn)而調(diào)節(jié)代謝速率的調(diào)節(jié)機(jī)制，是基因水平上的調(diào)節(jié)，屬于粗放的調(diào)節(jié)，間接而緩慢。

（一）酶合成調(diào)節(jié)的類型

1.誘導(dǎo)(induction)：是酶促分解底物或產(chǎn)物誘使微生物細(xì)胞合成分解代謝途徑中有關(guān)酶的過程。微生物通過誘導(dǎo)作用而產(chǎn)生的酶稱為誘導(dǎo)酶（為適應(yīng)外來底物或其結(jié)構(gòu)類似物而臨時合成的酶類）。能促進(jìn)誘導(dǎo)酶產(chǎn)生的物質(zhì)稱誘導(dǎo)物。

2.阻遏（repression）：是阻礙代謝過程中包括關(guān)鍵酶在內(nèi)的一系列酶的合成的現(xiàn)象，從而更徹底地控制和減少末端產(chǎn)物的合成。

第七十一頁，共八十一頁，2022年，8月28日（二）酶合成的誘導(dǎo)操縱子學(xué)說：操縱子（operon）：是基因表達(dá)和控制的一個完整單元，其中包括啟動基因(promoter)、操縱基因(operator)和結(jié)構(gòu)基因

(Structuralgene)3部分。

第七十二頁，共八十一頁，2022年，8月28日E.coli

乳糖操縱子學(xué)說(負(fù)調(diào)節(jié))有乳糖時：乳糖作為一種效應(yīng)物與阻遏物結(jié)合,使其變構(gòu),不能與操縱基因結(jié)合,從而轉(zhuǎn)錄進(jìn)行,合成乳糖酶,分解乳糖。無乳糖時：細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的阻遏物結(jié)合在操縱基因上,轉(zhuǎn)錄不能進(jìn)行。第七十三頁，共八十一頁，2022年，8月28日（三）酶合成的阻遏1、終產(chǎn)物的阻遏(endproductrepression):即在合成代謝中，終產(chǎn)物阻遏該途徑所有酶的合成。為基因表達(dá)的控制。第七十四頁，共八十一頁，2022年，8月28日E.coli

色氨酸操縱子學(xué)說：有色氨酸時：遠(yuǎn)離操縱基因的調(diào)節(jié)基因R，編碼阻遏物蛋白。該途徑終產(chǎn)物色氨酸為輔阻遏物，可與阻遏物蛋白結(jié)合，形成活化阻遏物，它與操縱基因O結(jié)合，組織了結(jié)構(gòu)基因的轉(zhuǎn)錄