微生物的代谢与微生物药物-微生物的耗能代谢

模块十一微生物的代谢与微生物药物Microbiologicalmetabolismandmicrobiologicaldrugs定义：微生物利用能量代谢产生的能量、中间产物以及从外界吸收的小分子，合成复杂的细胞物质的过程称为合成代谢。合成代谢是耗能过程，需要ATP和质子动力提供能量。细胞物质合成的耗能代谢包括微生物的二氧化碳固定和生物固氮一、CO2的固定定义：将空气中的CO2同化成细胞物质的过程，称为CO2的固定。同化方式：1）自养式：将CO2加在一个特殊的受体上，经过循环反应，使之合成糖并重新生成该受体。2）异养式：异养微生物将CO2固定在某种有机酸上，故最终却必须靠吸收有机碳化物生存。自养微生物固定的方式主要有三种途径：卡尔文循环、还原性三羧酸循环途径、厌氧乙酰辅酶A途径分为三个阶段：CO2的固定；被固定的CO2还原；CO2受体的再生，每循环一次可将6分子CO2同化成1分子葡萄糖。（一）、卡尔文循环自养微生物和大部分光和细菌（二）、还原性三羧酸途径少数细菌(嗜硫代硫酸盐绿菌)中存在的固定CO2的途径，是三羧酸循环的逆向还原途径。每次循环可固定3分子CO2，合成1分子丙酮酸，消耗3分子ATP，2分子NAD(P)H和1分子FADH2（三）厌氧乙酰辅酶A途径产甲烷菌、产乙酸菌、硫酸还原细菌过程：1分子CO2先被还原成甲醇水平（CH3-X），另1份子CO2则被CO脱氢还原成CO，然后CH3-X羧化产生乙酰-X，进而形成乙酰辅酶A，在丙酮酸合成酶的催化下，羧化成丙酮酸，丙酮酸可通过已知的代谢途径合成细胞所需要的各种有机物。二、生物固氮作用(一)、固氮微生物的种类一些特殊类群的原核生物能够将分子态氮还原为氨，然后再由氨转化为各种细胞物质。微生物利用其固氮酶系催化大气中的分子氮还原成氨的过程称为固氮作用。二、生物固氮作用生固氮菌：独立固氮（氧化亚铁硫杆菌等）共生固氮菌：与它种生物共生才能固氮形成根瘤及其他形式联合固氮菌：必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能固氮的微生物。根际—芽孢杆菌属；叶面—固氮菌属。（二）、固氮机制1、固氮反应的条件1）、ATP的供应：1molN2—

10~15ATP2）、还原力[H]及其载体氢供体：

H2

、丙酮酸、甲酸、异柠檬酸等。电子载体：铁氧还蛋白（Fd）或黄素氧还蛋白（Fld）。3）、固氮酶组分I

：真正“固氮酶”，又称钼铁蛋白（MoFd）直接作用于N2

，使之还原成NH3（二）、固氮机制3）、固氮酶组分I：真正“固氮酶”，又称钼铁蛋白（MoFd）直接作用于H2

，使之还原成NH3组分II：固氮酶还原酶，不含钼，又称铁蛋白（AzoFd）特性：对氧极为敏感；需有Mg2+的存在；专一性：除H2外，可还原其他一些化合物4）、NH3存在时会抑制固氮作用。（二）、固氮机制2、固氮作用机理生物固氮是一个将转变为含氮化合物的耗能反应过程，必须在有固氮酶、ATP、还原力[H]及其传递载体、还原底物H2

、镁离子和严格的厌氧环境的条件下能进行。总方程式：N2+8[H]+18~24ATP2NH3+H2

+18~24ADP+18~24Pi思考讨论与