微生物代谢22学时.pptx

上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出第五章第五章微生物的代谢微生物的代谢一、一、生物氧化生物氧化（知道）（知道）概念、形式、过程、功能概念、形式、过程、功能二、二、异养微生物异养微生物的生物氧化和产能的生物氧化和产能（知道）（知道）（一）底物脱氢的（一）底物脱氢的4条途径条途径（二）递氢和受氢（二）递氢和受氢1.呼吸作用呼吸作用（1）有氧呼吸有氧呼吸 （2）无氧呼吸无氧呼吸2.发酵（概念、发酵类型、产能方式）发酵（概念、发酵类型、产能方式）上次课的教学内容与教学目标上次课的教学内容与教学目标:上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出第五章第五章微生物的代谢微生物的代谢三、三、自养微生物自养微生物的生物氧化和产能的生物氧化和产能（知道）（知道）1.化能化能自养微生物自养微生物的生物氧化和产能的生物氧化和产能（1）氨的氧化氨的氧化（2）硫的氧化硫的氧化（3）铁的氧化铁的氧化（4）氢的氧化氢的氧化2.光能光能自养微生物自养微生物的产能的产能(能量转换能量转换)（1）循环光合磷酸化）循环光合磷酸化（2）非循环光合磷酸化）非循环光合磷酸化（3）紫膜的光合作用）紫膜的光合作用上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出复习复习:1.异养微生物异养微生物的产能方式有哪几种的产能方式有哪几种?2.呼吸与发酵的异同？呼吸与发酵的异同？（相同点：？不同点：？）（相同点：？不同点：？）第一节第一节 微生物产能代谢微生物产能代谢 上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出异养微生物异养微生物的产能方式有：的产能方式有：呼吸：（呼吸：（1）有氧呼吸）有氧呼吸（2）无氧呼吸：）无氧呼吸：发酵：乙醇（酒精）发酵（同型乙醇发发酵：乙醇（酒精）发酵（同型乙醇发酵、异型乙醇发酵）、丁二醇发酵、乳酵、异型乙醇发酵）、丁二醇发酵、乳酸发酵（同型乳酸发酵、异型乳酸发酵）酸发酵（同型乳酸发酵、异型乳酸发酵）、丙酸发酵、丁酸发酵、混合酸发酵等。丙酸发酵、丁酸发酵、混合酸发酵等。第一节第一节 微生物产能代谢微生物产能代谢 上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出相同点：氧化分解有机物、产生（释放）能量。相同点：氧化分解有机物、产生（释放）能量。不同点：不同点：有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸发酵发酵氧化分解的条件氧化分解的条件递氢体递氢体氢受体氢受体/电子受体电子受体终产物终产物产能机制产能机制产能效率产能效率第一节第一节 微生物产能代谢微生物产能代谢 上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出第五章第五章微生物的代谢微生物的代谢本次课的教学内容与教学目标本次课的教学内容与教学目标:四、分解代谢和合成代谢的联系四、分解代谢和合成代谢的联系（自主学习）（自主学习）1.两用代谢途径两用代谢途径（知道）（知道）2.代谢物回补顺序代谢物回补顺序（知道）（知道）五、微生物五、微生物合成代谢合成代谢 1.CO2的固定的固定（知道）（知道）2.生物固氮生物固氮（掌握）（掌握）3.肽聚糖的合成肽聚糖的合成（知道）（知道）4.微生物次生代谢物的合成微生物次生代谢物的合成（知道）（知道）上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出一、一、CO2的固定的固定二、二、生物固氮生物固氮（一）（一）固氮微生物固氮微生物（二）（二）固氮机理固氮机理1.固氮反应的必要条件固氮反应的必要条件 2.固氮反应固氮反应 3.固氮体系厌氧环境的产生固氮体系厌氧环境的产生三三、肽聚糖的合成肽聚糖的合成四四、微生物次生代谢物的合成微生物次生代谢物的合成第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出糖类、蛋白质、核酸、脂类、维生素等糖类、蛋白质、核酸、脂类、维生素等（一切生物所共有的重要物质）的（一切生物所共有的重要物质）的合成代谢合成代谢要在生物化学课程中学习。要在生物化学课程中学习。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出本次课仅学习本次课仅学习微生物特有的、重要的和有微生物特有的、重要的和有代表性的代表性的合成代谢合成代谢途径途径，包括：，包括：1.CO2的固定的固定 2.生物固氮生物固氮 3.肽聚糖的合成肽聚糖的合成 4.微生物次生代谢物的合微生物次生代谢物的合成成第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出CO2是自养微生物的唯一碳源，异养微是自养微生物的唯一碳源，异养微生物也能利用生物也能利用CO2作为辅助的碳源。作为辅助的碳源。将空气中的将空气中的CO2同化成细胞物质的过程，同化成细胞物质的过程，称为称为CO2的固定作用的固定作用。一一、CO2的固定的固定（一）（一）CO2固定的概念固定的概念第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出1、卡尔文循环（卡尔文循环（Calvin cycle）（P.133-）是是光能自养生物光能自养生物（蓝细菌、绿细菌、紫细菌等多数（蓝细菌、绿细菌、紫细菌等多数光合细菌）和光合细菌）和化能自养生物化能自养生物（硝化细菌、硫细菌、铁（硝化细菌、硫细菌、铁细菌等）固定细菌等）固定CO2的主要途径。的主要途径。6 CO2+12NAD(P)H2 +18ATP C6H12O6+12NAD(P)+18ADP+18Pi（二）自养微生物（二）自养微生物CO2的固定的固定第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出F-6-P葡萄糖葡萄糖1.羧化反应羧化反应3.CO2受体的再生受体的再生2.还原反应还原反应二磷酸核酮糖羧化酶二磷酸核酮糖羧化酶磷酸核酮糖激酶磷酸核酮糖激酶(5-磷酸磷酸-核酮糖核酮糖)第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出主要存在于一些硫酸盐还原菌、产乙酸主要存在于一些硫酸盐还原菌、产乙酸菌和产甲烷菌等菌和产甲烷菌等化能自养细菌化能自养细菌。无卡。无卡尔文循环。尔文循环。CO2固定固定的厌氧乙酰的厌氧乙酰-CoA途径：关键酶途径：关键酶CO脱氢酶脱氢酶，每固定每固定2分子的分子的CO2，产物为乙酸。产物为乙酸。2.厌氧乙酰厌氧乙酰-CoA途径途径第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出14第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢P.135 图图5-37上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出又称还原性又称还原性TCA循环，通过逆向循环，通过逆向TCA循环循环固定固定CO2。存在于。存在于绿色硫细菌绿色硫细菌中。中。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢3.逆向三羧酸循环逆向三羧酸循环 上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出P.135图图5-38第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出 每循环一次可固定每循环一次可固定3分子分子CO2，合成一，合成一分子草酰乙酸，消耗分子草酰乙酸，消耗4 ATP、H、还原态、还原态铁氧还蛋白铁氧还蛋白。特征性酶：特征性酶：柠檬酸裂合酶柠檬酸裂合酶（催化（催化CO2 还原还原CO的反应）的反应）第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢3.逆向三羧酸循环逆向三羧酸循环 上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出4.羟基丙酸途径羟基丙酸途径 少数绿色硫细菌（绿弯菌属）少数绿色硫细菌（绿弯菌属）在以在以H2或或H2S作电子供体进行自养生活时所特有的作电子供体进行自养生活时所特有的一种一种CO2固定机制。固定机制。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出4.羟基丙酸途径羟基丙酸途径2CO2 4H3ATP草酰乙酸草酰乙酸乙酰乙酰-CoA甲醛乙酰甲醛乙酰-CoA苹果酰苹果酰-CoA 丙酰丙酰-CoA羟基丙酰羟基丙酰-CoA甲基丙二乙酰甲基丙二乙酰-CoA乙醛酸乙醛酸 CO2 CO2（起始）（起始）ATPATPATP草酰乙酸草酰乙酸 2H2H 丝氨酸丝氨酸/甘氨酸甘氨酸合成细胞物质合成细胞物质第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出二、生物固氮（二、生物固氮（P.136-）微生物微生物将大气中的将大气中的分子氮分子氮通过通过固氮酶的催化固氮酶的催化还原成还原成氨氨的过程称为生物固氮的过程称为生物固氮。100 多年来生物固氮研究受到了科学家的广泛重视，多年来生物固氮研究受到了科学家的广泛重视，且获得长足进展。目前已知的固氮生物存在于且获得长足进展。目前已知的固氮生物存在于原核生原核生物细菌域物细菌域内内 1 00 多个属中，根据它们与高等植物之多个属中，根据它们与高等植物之间的关系，将其分为间的关系，将其分为自生固氮菌、共生固氮菌、联合自生固氮菌、共生固氮菌、联合固氮菌及内生固氮菌固氮菌及内生固氮菌。（一）固氮微生物（一）固氮微生物（按其固氮方式可分类）（按其固氮方式可分类）第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出1.自生固氮菌自生固氮菌自自生生固固氮氮菌菌好氧固氮菌好氧固氮菌：固氮菌属、氧化亚铁硫杆菌属、等。：固氮菌属、氧化亚铁硫杆菌属、等。（根据对氧气的需要分：好氧、微好氧、厌氧、根据对氧气的需要分：好氧、微好氧、厌氧、兼性厌氧固氮菌。兼性厌氧固氮菌。）兼性厌氧固氮菌兼性厌氧固氮菌：克雷伯氏菌属、红螺菌属等：克雷伯氏菌属、红螺菌属等。厌氧固氮菌厌氧固氮菌：巴氏梭菌、着色菌属、绿假单胞菌属等。：巴氏梭菌、着色菌属、绿假单胞菌属等。是一类是一类能独立进行固氮能独立进行固氮的微生物。的微生物。光合固氮菌光合固氮菌：大多数光合微生物（包括光合细菌：大多数光合微生物（包括光合细菌红螺菌属、紫硫菌属、绿硫菌属中的一些菌类和蓝细红螺菌属、紫硫菌属、绿硫菌属中的一些菌类和蓝细菌）。菌）。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出2.共生固氮菌共生固氮菌必须与它种生物共生必须与它种生物共生在一起才能进行固氮的微生物。在一起才能进行固氮的微生物。共共生生固固氮氮菌菌非豆科植物（多为木本，如木麻黄、杨非豆科植物（多为木本，如木麻黄、杨梅、赤杨、沙棘等）：梅、赤杨、沙棘等）：弗兰克氏菌属弗兰克氏菌属等。等。满江红（红萍）：满江红（红萍）：满江红（红萍）满江红（红萍）鱼腥鱼腥蓝细菌蓝细菌等。等。与与植植物物共共生生豆科植物：豆科植物：根瘤菌属根瘤菌属等等与与真真菌菌或或植植物物共共生生地衣：地衣：鱼腥蓝细菌属、念珠蓝细菌属鱼腥蓝细菌属、念珠蓝细菌属等。等。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出3.联合固氮菌联合固氮菌必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的微生物。才能进行固氮的微生物。联联合合固固氮氮菌菌根际根际：生脂固氮螺菌、芽胞杆菌属等。通：生脂固氮螺菌、芽胞杆菌属等。通过趋化定殖在植物根表并生长、固氮。过趋化定殖在植物根表并生长、固氮。中国农业大学生物学院中国农业大学生物学院 陈三凤、李季伦等陈三凤、李季伦等从事根际固氮菌的研究。从事根际固氮菌的研究。叶面叶面：克雷伯氏菌属、固氮菌属等。：克雷伯氏菌属、固氮菌属等。动物肠道动物肠道：肠杆菌属、克雷伯氏菌属等。：肠杆菌属、克雷伯氏菌属等。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出4.内生固氮菌内生固氮菌已在已在糖蜜草、水稻、玉米、甘蔗等植物分离到。糖蜜草、水稻、玉米、甘蔗等植物分离到。如糖蜜草（如糖蜜草（Melinis minutiflora Beauv）是热带地）是热带地区的一种优良牧草。区的一种优良牧草。广东省植物分子育种重点实广东省植物分子育种重点实验室（华南农大农学院）验室（华南农大农学院）采用选择性培养基在厌采用选择性培养基在厌氧和好氧两种培养条件下，从糖蜜草根、茎中都氧和好氧两种培养条件下，从糖蜜草根、茎中都可分离得到具有较强固氮酶活性的菌株。所分离可分离得到具有较强固氮酶活性的菌株。所分离的菌株属于的菌株属于固氮螺菌属固氮螺菌属（Azospirillum）与）与产脂固产脂固氮螺菌氮螺菌（Azospirillum lipoferum）亲缘关系较近。）亲缘关系较近。（一）固氮微生物（一）固氮微生物第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出n在甘蔗中有在甘蔗中有2类类:醋酸固氮菌（醋酸固氮菌（Acetobacter diazotropHicu）草螺菌（草螺菌（Herbaspirillum spp.）n在其它禾谷类作物如水稻、玉米中亦被在其它禾谷类作物如水稻、玉米中亦被分离到。分离到。4.内生固氮菌内生固氮菌（一）固氮微生物（一）固氮微生物第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出植物内生固氮菌的发现和研究植物内生固氮菌的发现和研究显现了一个新的固显现了一个新的固氮系统氮系统，深化了根际联合共生固氮的研究。，深化了根际联合共生固氮的研究。许禔森许禔森.内生固氮菌研究进展内生固氮菌研究进展.安徽农业科学安徽农业科学,2008,36(12)：第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢二、生物固氮二、生物固氮（一）固氮微生物（一）固氮微生物上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出n题名：题名：禾草内生固氮菌的研究现状及应用前景禾草内生固氮菌的研究现状及应用前景作者：作者：孙苗苗刁治民王恒生出处：出处：青海草业2013年第1期植物内生固氮菌是一类重要的固氮微生物资源，植物内生固氮菌是一类重要的固氮微生物资源，其潜在的可开发利用价值越来越受重视。本其潜在的可开发利用价值越来越受重视。本文综述了禾草内生固氮菌的研究动态、种质文综述了禾草内生固氮菌的研究动态、种质资源多样性、侵染途径、定殖方式、作用机资源多样性、侵染途径、定殖方式、作用机理及发展前景，以期为内生固氮菌的进一步理及发展前景，以期为内生固氮菌的进一步开发探究提供参考。开发探究提供参考。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢二、生物固氮二、生物固氮（一）固氮微生物（一）固氮微生物上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出n题名：题名：植物内生固氮菌在绿色农业生产建设中植物内生固氮菌在绿色农业生产建设中的应用的应用作者：作者：何彩梅何彩梅吴桂容吴桂容唐政唐政胡月芳胡月芳出处：出处：中国微生态学杂志2013年第3期本文综述了化学氮肥在农业生产建设中的危本文综述了化学氮肥在农业生产建设中的危害、生物固氮作用、植物内生固氮菌及其固氮害、生物固氮作用、植物内生固氮菌及其固氮机制、植物内生固氮菌在绿色农业生产建设中机制、植物内生固氮菌在绿色农业生产建设中的应用，并对应用植物内生固氮菌的可能性和的应用，并对应用植物内生固氮菌的可能性和意义，以及需要注意的问题作了一些探讨。意义，以及需要注意的问题作了一些探讨。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢二、生物固氮二、生物固氮（一）固氮微生物（一）固氮微生物上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出（1）固氮酶）固氮酶组分组分（钼铁蛋白钼铁蛋白，固二氮酶固二氮酶）：）：含含4个亚基，铁原子和钼原子。个亚基，铁原子和钼原子。功能：还原功能：还原N2 成成NH3。组分组分(铁蛋白铁蛋白，固二氮酶还原酶固二氮酶还原酶)：含含2个亚基，铁原子、不含钼原子。个亚基，铁原子、不含钼原子。功能功能：传递电子到传递电子到组分组分上。上。（二）固氮机理（二）固氮机理1.固氮反应的必要条件固氮反应的必要条件 第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出（3）还原力）还原力H及其载体及其载体 还原力：还原力：NAD（P）H2 电子载体：铁氧还蛋白（电子载体：铁氧还蛋白（Fd）或黄素氧还蛋白（）或黄素氧还蛋白（Fld）（二）固氮机理（二）固氮机理1.固氮反应的必要条件固氮反应的必要条件（2）ATP：每固定：每固定1mol氮要消耗氮要消耗1015molATP。二、生物固氮二、生物固氮第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出（4）还原底物）还原底物N2（有（有NH3存在时会抑存在时会抑制固氮作用制固氮作用）（5）镁离子：固氮酶等的辅助因子。）镁离子：固氮酶等的辅助因子。（6）严格的厌氧微环境：有氧，固氮酶失）严格的厌氧微环境：有氧，固氮酶失活。活。（二）固氮机理（二）固氮机理 1.固氮反应的必要条件固氮反应的必要条件 二、生物固氮二、生物固氮第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出固氮酶作用的过程固氮酶作用的过程2.固氮反应固氮反应 第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出产能代谢产能代谢铁氧还蛋白或铁氧还蛋白或黄素氧还蛋白黄素氧还蛋白组分组分(铁蛋白铁蛋白)组分组分(钼铁蛋钼铁蛋白白)e-e-e-ATPADP+Pi6H+N22NH32H+H2N2+8 H+18-24ATP 2HN3+H2+18-24ADP+18-24Pi2.固氮反应固氮反应Mg 2+（二）固氮机理（二）固氮机理 1.固氮反应的必要条件 第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出 (1)好氧自生固氮菌好氧自生固氮菌的固氮酶抗氧保护机制的固氮酶抗氧保护机制呼吸保护呼吸保护(固氮菌科固氮菌科)：以：以极强的呼吸作用极强的呼吸作用迅速将迅速将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围微环境处于周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围微环境处于低氧状态。低氧状态。构象保护构象保护(维涅兰德固氮菌、褐球固氮菌维涅兰德固氮菌、褐球固氮菌)：在高：在高氧条件下，耐氧蛋白可与固氮酶的两个组分氧条件下，耐氧蛋白可与固氮酶的两个组分形成形成耐氧的复合物耐氧的复合物（无固氮活性但能防止氧害）。（无固氮活性但能防止氧害）。3.固氮体系固氮体系厌氧环境厌氧环境的产生的产生（二）固氮机理（二）固氮机理第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出提高提高过氧化物酶过氧化物酶和和超氧化物歧化酶超氧化物歧化酶的活性的活性（除去过（除去过氧化物的毒害），如粘球蓝细菌属。氧化物的毒害），如粘球蓝细菌属。形成形成束状群体束状群体：中央的细胞处于无氧环境，如束毛：中央的细胞处于无氧环境，如束毛蓝细菌属。蓝细菌属。时间上分隔：时间上分隔：固氮作用（夜晚）与光合作用（白固氮作用（夜晚）与光合作用（白天），如织线蓝细菌属。天），如织线蓝细菌属。分化出分化出异形胞：异形胞：如鱼腥蓝细菌属、蓝细菌属等如鱼腥蓝细菌属、蓝细菌属等.（2）蓝细菌的固蓝细菌的固氮酶抗氧保护氮酶抗氧保护机制机制第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出（3）根瘤菌根瘤菌固氮酶的抗氧保护机制固氮酶的抗氧保护机制豆血红蛋白：豆血红蛋白：是根瘤菌和豆科植物共生时，是根瘤菌和豆科植物共生时，诱导合成的一种红色的诱导合成的一种红色的含铁蛋白含铁蛋白，它，它能和游离能和游离的氧结合的氧结合使类菌体内的氧浓度保持在低水平。使类菌体内的氧浓度保持在低水平。豆科植物共生根瘤菌：豆科植物共生根瘤菌：豆血红蛋白豆血红蛋白非豆科植物共生根瘤菌：植物血红蛋白非豆科植物共生根瘤菌：植物血红蛋白 3.固氮体系固氮体系厌氧环境厌氧环境的产生的产生 第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出类菌体：类菌体：根瘤菌根瘤菌在根毛皮层细胞内菌体逐渐膨大形在根毛皮层细胞内菌体逐渐膨大形成的成的一种特殊形态一种特殊形态，为粗杆状或球状，有的一端膨，为粗杆状或球状，有的一端膨大或分叉为梨形、棒槌形、大或分叉为梨形、棒槌形、“T”形或形或“Y”形等，形等，不能繁殖不能繁殖，但有很强的固氮能力但有很强的固氮能力。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出三、肽聚糖的生物合成（三、肽聚糖的生物合成（P.141-）细胞壁形成的方式：细胞壁形成的方式：隔区隔区第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出三、肽聚糖的合成三、肽聚糖的合成 肽聚糖肽聚糖是绝大数原核生物细胞壁所含有的是绝大数原核生物细胞壁所含有的独特成分；它在细菌的生命活动中有着重独特成分；它在细菌的生命活动中有着重要的功能。它是许多重要抗生素作用的物要的功能。它是许多重要抗生素作用的物质基础。质基础。以以金色葡萄球菌金色葡萄球菌为例，说明肽聚糖的生物为例，说明肽聚糖的生物合成过程。根据反应部位的不同，可分成合成过程。根据反应部位的不同，可分成三个合成阶段。三个合成阶段。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出 金黄色葡萄球菌肽聚糖的合成金黄色葡萄球菌肽聚糖的合成第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出（一）在（一）在细胞质细胞质中的合成中的合成“Park”核苷酸核苷酸谷氨酰胺谷氨酰胺谷氨酸谷氨酸（尿嘧啶三磷酸）（尿嘧啶三磷酸）（UDP-G）（UDP-M）（尿嘧啶二磷酸）（尿嘧啶二磷酸）1.由葡萄糖合成由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺和和N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出（噁唑霉素）（噁唑霉素）UDP-N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸 (UDP-N-乙酰胞壁酸五肽乙酰胞壁酸五肽)2.由由N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸合成合成“Park”核苷酸核苷酸第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出UDP-N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺 肽聚糖单体肽聚糖单体 五甘氨酸肽五甘氨酸肽(UDP-N-乙酰胞壁酸五肽乙酰胞壁酸五肽)（二）在（二）在细胞膜上细胞膜上的合成的合成肽聚糖单体肽聚糖单体第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出（三）在（三）在细胞膜外（细胞壁中）细胞膜外（细胞壁中）的合成的合成肽聚糖肽聚糖 （1）转糖基作用（横向连接）：形成）转糖基作用（横向连接）：形成B-1,4糖甘键糖甘键细胞分裂时细胞分裂时自溶素自溶素解开解开原有肽聚糖网套，形成原有肽聚糖网套，形成新合成分子的引物。新合成分子的引物。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出是是D丙氨酰丙氨酰D丙氨酸丙氨酸结构类似物结构类似物（转肽酶）（转肽酶）：形成肽键形成肽键肽桥肽桥五甘氨酸肽五甘氨酸肽第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出青霉素的作用机制青霉素的作用机制：P.144 第一、二段。第一、二段。抑制抑制肽聚糖分子中肽桥的生物合成。肽聚糖分子中肽桥的生物合成。故，对故，对生长繁殖旺盛阶段生长繁殖旺盛阶段的细菌：具有明显的细菌：具有明显的抑制作用。的抑制作用。对对生长停滞状态生长停滞状态的休止细胞：无抑制作的休止细胞：无抑制作用。用。n第二节第二节微生物的独特合成代微生物的独特合成代谢谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出微生物从外界吸收各种营养物质，通过分微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，解代谢和合成代谢，生成生成维持生命活动维持生命活动所必需的所必需的物质和能量物质和能量的过程，的过程，称为初生称为初生/级代谢级代谢。初生初生/级代谢与生物生存有关的、涉及到级代谢与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗能代谢的代谢类型，产能代谢和耗能代谢的代谢类型，普遍存普遍存在于一切生物中在于一切生物中。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出四、四、微生物次生代谢物的合成（微生物次生代谢物的合成（P.144-）1.次生次生/级代谢与次生级代谢与次生/级代谢产物级代谢产物通过次级代谢合成的产物通常通过次级代谢合成的产物通常称为次生代谢产称为次生代谢产物物,大多是分子结构比较复杂的化合物。大多是分子结构比较复杂的化合物。次生代谢次生代谢：某些生物：某些生物为了避免在初级代谢过程为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累所造成的不利作用而产生某种中间产物积累所造成的不利作用而产生的的一类有利于生存的代谢类型。可以认为是某些一类有利于生存的代谢类型。可以认为是某些生物在一定条件下通过突变获得的一种适应生存生物在一定条件下通过突变获得的一种适应生存的方式。的方式。第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出 2.次生代谢产物的种类次生代谢产物的种类 毒毒 素素 生物碱生物碱 色色 素素 抗生素抗生素 信息素信息素激激 素素四、四、微生物次生代谢物的合成微生物次生代谢物的合成第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出信息素信息素是细菌分泌到体外的一些物质，这些物质是细菌分泌到体外的一些物质，这些物质能被同种菌的其它个体所接受，并引起它们产能被同种菌的其它个体所接受，并引起它们产生某一种特殊反应（比如一个特定的行为或生生某一种特殊反应（比如一个特定的行为或生长过程）、微小的量就能起作用。长过程）、微小的量就能起作用。信息素有信息素有N-丁酰基丁酰基-L-高丝氨酸内酯（高丝氨酸内酯（N-acyl-L-homoserinelactones,即即AHLs）、丁酸内酯、氨基）、丁酸内酯、氨基酸、肽链、低分子量的脂类等多种类型。酸、肽链、低分子量的脂类等多种类型。2.次生代谢产物的种类次生代谢产物的种类第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出 现已发现细菌信息素存在于许多种细菌中，参与包现已发现细菌信息素存在于许多种细菌中，参与包括生物发光、抗生素生物合成、毒力因子（括生物发光、抗生素生物合成、毒力因子（如胞如胞外酶、外酶、毒素）、质粒的接合转移、细胞运动毒素）、质粒的接合转移、细胞运动、芽、芽孢形成等众多生理过程的调控孢形成等众多生理过程的调控。摘自摘自:许冬青许冬青,陈怀青陈怀青,陆承平陆承平.信息素信息素细菌相互交流的物质细菌相互交流的物质基础基础.微生物学通报微生物学通报,1998,(5).刘海舟刘海舟,张素琴张素琴.细菌信息素研究进展细菌信息素研究进展.应用与环境生物学报应用与环境生物学报,2000,(3)2.次生代谢产物的种类次生代谢产物的种类第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢上一页上一页下一页下一页主目录主目录退退 出出莽草酸延伸途径莽草酸延伸途径乙酸延伸途径乙酸延伸途径糖代谢延伸途径糖代谢延伸途径氨基酸延伸途径氨基酸延伸途径黄曲霉霉素黄曲霉霉素灰黄霉素灰黄霉素（布雷菲尔德菌素）（布雷菲尔德菌素）3.初生代谢途径初生代谢途径与与次生代谢途径次生代谢途径的联系的联系第二节第二节 微生物的独特合成代谢微生物的独特合成代谢