第六章 微生物的营养和 与代谢 环境微生物学课件.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * CH3CHNH2COOH + 1/2O2 → CH3COCOOH + NH3 丙氨酸 丙酮酸 2. 氨基酸分解 氨基酸分解主要有脱氨基和脱羧基两种方式，分别由脱氨酶（deaminase）和脱羧酶（decarboxylase）催化，pH值呈酸性时合成脱羧酶，pH值呈碱性时合成脱氨酶。 （1）脱氨基作用 ① 氧化脱氨(oxidative deamination): 存在于好氧菌中，由氨基酸氧化酶和氨基酸脱氢酶催化，产物为酮酸和氨。例如： * * ② 还原脱氨(reductive deamination):存在于厌氧菌中，由氢化酶催化，产物为饱和脂肪酸。例如： HOOCCH2CHNH2COOH + 2[H] → HOOCCH2CH2COOH + NH3 天门氨酸 琥珀酸 ③ 水解脱氨(hydrolytic deamination): 水解脱氨发生在含羟基的氨基酸中，由水解酶催化，产物为酮酸。例如： 水解脱氨存在于某些真菌和细菌中。例如，大肠杆菌水解色氨酸生成吲哚、丙酮酸。 CH2OHCHNH2COOH → CH3COCOOH + NH3 * * CH3CHNH2COOH + CH2NH2COOH + H2O → CH3COCOOH + CH3COOH + 2NH3 丙氨酸 甘氨酸 丙酮酸 乙酸 2. 脱羧基作用 脱羧基作用由脱羧酶催化，其反应式为： RCHNH2COOH → RCH2NH2 + CO2 氨基酸 胺 作为诱导酶，脱羧酶只有在相应的氨基酸存在时才能合成，专一性较高。氨基酸脱羧产物（胺）有难闻的臭味。 ④ 氧化还原脱氨(redox deamination):存在于某些厌氧菌中，能使一对氨基酸发生氧化与还原的耦联反应。这种反应又称Stickland反应。例如： * * （3）中间产物分解。有两种情况： 在有氧条件下，氨基酸的脱氨产物为酮酸，可经各种途径进入TCA循环。氨基酸脱羧产物为胺，可在胺氧化酶的作用下，氧化成醛，进一步氧化成酸，再经β -氧化生成乙酰CoA，然后进入TCA循环。 在无氧条件下，氨基酸脱氨或脱羧，产生醇、有机酸、胺等，可转化为乙酸，最终转化为甲烷和二氧化碳。 * * 氨基酸碳架进入TCA循环的途径 （引自郑平等，2006） * * （三）脂肪分解 微生物依靠脂肪酶分解脂肪。脂肪分解过程包括脂肪水解和脂肪酸氧化。 1. 脂肪水解 在脂肪酶(lipase)的催化下，脂肪水解成甘油和脂肪酸，其反应为： * * 2. 甘油和脂肪酸氧化 （1）甘油氧化。在磷酸甘油激酶的催化下，甘油形成磷酸甘油，继而在β -磷酸甘油脱氢酶作用下，生成磷酸二羟丙酮，并进入糖酵解和TCA循环。 （2）脂肪酸分解(β-氧化)。脂肪酸经活化形成脂酰CoA，然后经β -氧化作用(β -oxidation)形成乙酰CoA，后者进入TCA循环。 在无氧环境中，甘油和脂肪酸可被转化为乙酸，最后形成甲烷和二氧化碳。 * * 脂肪酸的β -氧化 （引自Berg J M et al, 2002） * * （四）卡尔文循环 自养菌以二氧化碳为碳源，必须先将二氧化碳转化为相应的碳架才能合成细胞物质。二氧化碳同化主要通过卡尔文循环(Calvin cycle)。 卡尔文循环消耗18 ATP和12 NAD(P)H2，固定6 CO2产生1个6-磷酸果糖。 二磷酸核酮糖羧化酶（ribulose 1,5 -biphosphate carboxylase) 和磷酸核酮糖激酶(ribose 5 -phosphokinase)是两个关键酶，它们是区分自养菌与异养菌的重要标志。 * * 卡尔文循环 （引自Berg J M et al., 2002） 返回 * * 第三节 微生物的代谢调控 代谢调节可发生在转录水平、翻译水平和蛋白质水平。转录水平和翻译水平的调节针对酶合成(酶量调节)，蛋白质水平的调节针对酶活性。 * * 微生物代谢的调节方式 （引自Madi