10.微生物独特合成代谢途径汇总
微生物的合成代谢
微生物合成代谢产生的某些物质具有抗菌、抗病毒和抗虫的 活性，可用于生物防治。
微生物合成代谢的种类与过程
初级代谢产物
指微生物生长所必需的物质，如氨基酸、核苷酸等，其合成过程与微生物生长紧密相关。
次级代谢产物
指非微生物生长所必需的物质，如抗生素、色素等，其合成过程不受微生物生长的影响。
微生物合成代谢过程
微生物复合肥
将微生物与化学肥料混合制成的肥料，可以 同时提供营养和改善土壤环境。
生物能源
生物柴油
利用微生物将油脂转化为生物柴油，可替代 化石燃料。例如，脂肪酸甲酯就是由微生物 将油脂转化而成的生物柴油。
生物氢气
利用光合微生物在光照条件下将二氧化碳和 水转化为氢气，可用于燃料电池等。
05
微生物合成代谢的未来展望
遗传学机制。
细胞膜通透性的调节
总结词
细胞膜通透性的调节是微生物合成代谢 调控的重要环节之一，通过改变细胞膜 的通透性来影响物质进出细胞的运输和 代谢。
VS
详细描述
细胞膜通透性的调节主要涉及到磷脂组成 和膜蛋白的活性。微生物可以通过改变磷 脂的组成和膜蛋白的活性来调节物质进出 细胞的运输。此外，一些小分子代谢物也 可以通过扩散作用进出细胞，因此细胞膜 通透性的调节对于维持微生物的正常生理 功能具有重要意义。
04
微生物合成代谢的应用
生物制药
抗生素
微生物可以产生抗生素，用于治 疗细菌感染。例如，青霉素就是 由霉菌产生的抗生素，可以抑制
细菌的生长。
激素
微生物可以生产激素，用于调节 生物体的生理活动。例如，胰岛 素就是由微生物生产的激素，用
于治疗糖尿病。
疫苗
微生物可以用于生产疫苗，预防 疾病的发生。例如，流感疫苗就 是通过培养流感病毒制成的，可 以刺激人体免疫系统产生抗体，
微生物学 第三节 微生物独特合成代谢举例PPT课件
细菌萜醇（bactoprenol）：又称类脂载体；运载“Park”核 苷 酸 进 入 细 胞 膜 ， 连 接 N- 乙 酰 葡 糖 胺 和 甘 氨 酸 五 肽 “桥”，最后将肽聚糖单体送入细胞膜外的细胞壁生长 点处。
结构式：
CH3
CH3
CH3
CH3C=CHCH2(CH2C=CHCH2)9CH2C=CHCH2―OH
功能：除肽聚糖合成外还参与微生物多种细胞外多糖和脂 多糖的生物合成，
如：细菌的磷壁酸、脂多糖，
细菌和真菌的纤维素，
真菌的几丁质和甘露聚糖等。
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第三阶段：
已合成的双糖肽插在细胞膜外的细胞壁生长点中，并交联形 成肽聚糖。
这一阶段分两步：
第一步：是多糖链的伸长——双糖肽先是插入细胞壁生长点 上作为引物的肽聚糖骨架（至少含6~8个肽聚糖单体分子） 中，通过转糖基作用（transglycosylation)使多糖链延伸一 个双糖单位；
ATP ADP
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸
Gln Glu 果糖-6-磷酸
乙酰CoA CoA
葡糖胺-6-磷酸
N-乙酰葡糖胺-葡糖胺-1-磷酸
N-乙酰葡糖胺-UDP
磷酸烯醇式丙酮酸 Pi NADPH NADP
N-乙酰胞壁酸-UDP
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“Park”核苷酸的合成
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第二阶段：
在细胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽与N-乙酰葡萄糖胺合 成肽聚糖单体——双糖肽亚单位。
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一些抗生素能抑制细菌细胞壁的合成，但是它们的作用 位点和作用机制是不同的。
① -内酰胺类抗生素（青霉素、头孢霉素）：
是D-丙氨酰-D-丙氨酸的结构类似物，两者相互竞争转肽酶 的活性中心。当转肽酶与青霉素结合后，双糖肽间的肽桥无 法交联，这样的肽聚糖就缺乏应有的强度，结果形成细胞壁 缺损的细胞，在不利的渗透压环境中极易破裂而死亡。 ②杆菌肽： 能与十一异戊烯焦磷酸络合，因此抑制焦磷酸酶的作用，这 样也就阻止了十一异戊烯磷酸糖基载体的再生，从而使细胞 壁（肽聚糖）的合成受阻。
微生物产能代谢途径合集,很有用
第二节微生物的产能代谢内容提示能量代谢中的主能与递能分子微生物的主要产能代谢途径与能量转换方式微生物中自葡萄糖形成丙酮酸的糖酵解EMP途径HMP途径ED途径WD途径Stickland反应发酵与底物水平磷酸化呼吸产能代谢光合作用与光合磷酸化在微生物的物质代谢中，与分解代谢相伴随的蕴含在营养物质中的能量逐步释放与转化的变化被称为产能代谢。
可见产能代谢与分解代谢密不可分。
任何生物体的生命活动都必须有能量驱动，产能代谢是生命活动的能量保障。
微生物细胞内的产能与能量储存、转换和利用主要依赖于氧化还原反应。
化学上，物质加氧、脱氢、失去电子被定义为氧化，而反之则称为还原。
发生在生物细胞内的氧化还原反应通常被称为生物氧化。
微生物的产能代谢即是细胞内化学物质经过一系列的氧化还原反应而逐步分解，同时释放能量的生物氧化过程。
营养物质分解代谢释放的能量，一部分通过合成ATP 等高能化合物而被捕获，另一部分能量以电子与质子的形式转移给一些递能分子如NAD 、NADP 、FMN 、FAD 等形成还原力NADH 、NADPH 、FMNH 和FADH ，参与生物合成中需要还原力的反应，还有一部分以热的方式释放。
另有一部分微生物能捕获光能并将其转化为化学能以提供生命活动所需的能量。
种类繁多的微生物所能利用的能量有两类：一是蕴含在化学物质（营养物）中的化学能，二是光能。
微生物产能代谢具有丰富的多样性，但可归纳为两类途径和三种方式，即发酵、呼吸（含有氧呼吸和无氧呼吸）两类通过营养物分解代谢产生和获得能量的途径，以及通过底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation ）、氧化磷酸化(oxidation phosphorylation) 也称电子转移磷酸化(electron transfer phosphorylation) 和光合磷酸化(photo-phosphorylation) 三种化能与光能转换为生物通用能源物质（ATP ）的转换方式。
微生物代谢产物的合成功能
微生物代谢产物的合成功能微生物代谢产物指的是微生物在生物过程中产生的物质。
这些物质具有不同的结构和功能，包括生物胺、生物碱、植物素和抗生素等。
微生物代谢产物具有广泛的应用领域，例如医药、食品、化妆品和能源等。
本文将重点介绍微生物代谢产物的合成和功能。
一、微生物代谢产物合成微生物代谢产物的合成受到许多因素的影响，包括外部环境、基因表达、代谢途径和营养物质等。
微生物代谢产物的合成需要特定的生物合成途径和相关酶。
目前，生物合成途径已经有很多研究成果，这些研究成果为微生物代谢产物合成提供了理论依据。
1、生物胺的合成生物胺是一类含有氨基甲酸基团的含氮欧赛代化合物。
它们是由赖氨酸、酪氨酸和组氨酸等氨基酸参与的代谢途径合成的。
这些氨基酸会先被转化成相应的酮酸，随后通过酸酐酶、胺基转移酶和脱羧酶等酶的作用，不断地合成生物胺。
2、生物碱的合成生物碱是一种含有氮杂环的极性化合物，它们的合成需要多个代谢途径和相关酶的参与。
首先，由芳香氨基酸和糖分解产生的二氢吡啶核苷酸与丙酮酸酯经过几个酶的作用，形成色胺素。
接着，色胺素通过羟化、剪切和环合等一系列反应，转化成生物碱。
3、植物素的合成植物素是一类含有特定骨架和活性基团的化合物，它们可以参与植物生长、发育和应激反应等生理过程。
植物素的合成主要经过三种途径：色胺途径、异戊二烯途径和油菜素途径。
其中，色胺途径合成的植物素种类最多，包括谷胱甘肽、色氨酸和赖氨酸等。
4、抗生素的合成抗生素是一类能够逆转细菌生长的药物。
它们的合成需要多种代谢途径和酶的参与。
目前，已经有很多抗生素的生物合成途径被鉴定出来，例如链霉素、青霉素和头孢菌素等。
二、微生物代谢产物的合成功能微生物代谢产物具有广泛的应用领域，包括医药、食品、化妆品和能源等。
下面将介绍一些重要的微生物代谢产物和它们的应用。
1、生物胺的应用生物胺可以用作调味剂和抗氧化剂。
大豆酱油是一种含有生物胺的食品，它可以增加食品的香味和口感。
此外，生物胺还可以保护细胞内核酸和蛋白质不被氧化。
微生物的合成代谢
由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺和N-乙酰胞壁酸
ATP ADP
葡萄糖
葡萄糖-6-磷酸
Gln Glu 果糖-6-磷酸
乙酰CoA CoA
葡糖胺-6-磷酸
N-乙酰葡糖胺-6-磷酸
UTP PPi
N-乙酰葡糖胺-1-磷酸
N-乙酰葡糖胺-UDP
磷酸烯醇式丙酮酸 Pi NADPH NADP
N-乙酰胞壁酸-UDP
“Park”核苷酸 的合成
举例
氨基酸,单糖,单核苷酸 蛋白质,多糖,核酸
蛋白质,多糖,核酸,脂类 抗生素,激素,毒素,色素
初级代谢产物的合成 肽聚糖合成，固氮，微 生物次级代谢反应
微生物合成代谢的原料
微生物合成作用需要小分子物质、能量和还原力 NAD(P)H2
2020/7/18
来源：
小分子物质、 能量和还原力 NAD(P)H2
丙酮酸脱羧 脂肪氧化
在生物合成中的作用
核苷糖类 戊糖 多糖贮藏物 核苷酸 脱氧核糖核苷酸
芳香氨基酸 芳香氨基酸 葡萄糖异生 CO2固定
胞壁酸合成 糖的运输 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 CO2固定
丝氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 谷氨酸 脯氨酸 精氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 异亮氨酸
脂肪酸 类异戊二烯 甾醇
菌。二者的区别是，甲基营养菌需要的碳化物比CO2的还原性高 ，有些种能够利用甲醇、甲胺进行生长，但不能利用甲烷，它们 属于化能有机营养微生物，如生丝微菌(Hyphomicrobium)、假单 胞菌、芽胞杆菌和弧菌等属中的一些种。甲烷营养菌则既能利用 甲烷，也能利用更为氧化的一碳化合物，如甲酸，但不能利用具 有C--C键的物质
• EMP • HMP • ED • WD
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10.微生物独特合成代谢途径
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。
羟基丙酸途径
（一）Calvin循环（Calvin cycle）
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。
核酮糖二磷酸羧化酶（ribulose biphosphate carboxylase，
第三节 微生物独特合成 代谢途径举例
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
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
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）。
如果以产生1个葡萄糖分子来计算，则Calvin循环的总式为： 6COห้องสมุดไป่ตู้＋12NAD(P)H2＋18ATP→C6H12O6＋12NAD(P)＋18ADP＋18Pi
微生物的代谢途径和微生物技术的应用
微生物的代谢途径和微生物技术的应用微生物在自然界中的分布范围十分广泛，无处不在。
他们具有复杂而多样的代谢途径，能够在不同的环境中生存并繁衍。
随着科技的发展以及对微生物研究的深入，微生物技术正逐渐被广泛应用于不同的行业，发挥着重要的作用。
第一部分：微生物的代谢途径微生物的代谢途径决定了它们能够在什么环境中生存以及如何从食物中获得能量。
酵母菌、细菌和真菌等微生物都具有不同的代谢途径。
1. 糖类代谢途径典型的糖类代谢是通过糖酵解进行的。
这是一种无氧代谢途径，即微生物在没有氧气的情况下分解糖以获得能量。
改过程分为两个主要的阶段：糖类分解和糖类氧化。
2. 蛋白质代谢途径微生物可以通过蛋白质降解来获取氨基酸。
氨基酸可以进一步用来合成新的蛋白质、核酸和其他代谢产物。
在这个过程中，金属离子通常可以作为辅助因子，促进酶催化反应。
3. 脂肪代谢途径微生物将脂肪分解为脂肪酸和甘油。
脂肪酸是一种重要的能量来源，可以经过β-氧化进行降解，最终生成较小的代谢产物，如CO2和H2O。
第二部分：微生物技术的应用微生物技术是一种广泛应用的技术，被广泛应用于食品、医药、环保等多个领域。
1. 食品工业酸奶、酱菜、酱油等传统发酵食品便是微生物技术的应用。
在现代工业生产中，常用的微生物包括酵母菌、酸奶菌、乳酸菌等。
他们可以用来制备高品质的食品，并增加食品的营养价值。
2. 医药行业微生物技术在医药领域中有着重要的应用价值。
例如，吗啡是一种有效的镇痛药，但其副作用带来的影响也很大。
而通过微生物工程技术可以生产与吗啡相似的药物，例如羟吗啡酸和羟编程素，这些药物具有镇痛作用但没有吗啡的副作用。
3. 环保领域微生物技术在环保领域中也有着不可忽视的作用。
例如，利用微生物将有害物质如石油烃、有毒金属等转化为无害物质，以此来减轻环境污染。
另外，还可以利用微生物制备生物燃料以及合成可降解材料，以减少对环境的影响。
综上所述，微生物的代谢途径和微生物技术的应用都有着重要的意义。
微生物代谢途径
微生物代谢途径
【微生物代谢途径】
微生物代谢途径是指微生物在其内部产生能量或物质的代谢过程。
这些过程可以分为三大类：新陈代谢、重组代谢和合成代谢。
1．新陈代谢：
新陈代谢是指微生物从外界获取的能量或物质，通过氧化降解的过程，转化成它们所需要的化学能，如糖类、脂肪、蛋白质等，并发放出氧气或二氧化碳等有机化合物。
其中最重要的过程是糖酵解，也叫作糖苷水解或糖酵解反应，即将糖苷分解成更小的物质，如乳糖、果糖、麦芽糖等，同时产生氧气。
2．重组代谢：
重组代谢是指微生物从外界获取的物质通过氧化或合成反应，在细胞内重新构建新的物质，用于生物组成的物质改变。
其包括：碳水化合物代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、脱氢代谢、磷酸酯代谢、光合作用、氧化还原反应等。
3．合成代谢：
合成代谢是指微生物从外界获取的能量或物质，经过重组代谢后重新构建出新的物质，用于细胞的生长和繁殖。
这个过程主要分为三个部分：合成物的构建、调节物质的合成比例及调节物质的转运。
它包括：脂肪酸合成、碳水化合物合成、蛋白质合成、核酸合成等。
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（一）Calvin循环（Calvin cycle）
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。
核酮糖二磷酸羧化酶（ribulose biphosphate carboxylase，
自 学
（四）羟基丙酸途径
（hydroxypropionate pathway）
自 学
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。
自 学
三、微生物结构大分子——肽聚糖的生物合成
非循环光合磷酸化 紫膜光合磷酸化
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
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
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（rest cell）， 则无抑制作用。
代谢是微生物新陈代谢的核心。
生 物 氧 化 的 过 程 脱氢（或电子） 递氢（或电子） 受氢（或电子）
异养微生物
生 物 氧 化 的 类 型
呼吸—产能效率最高 无氧呼吸—产能效率次高 发酵—产能效率最低
自养微生物
获 取 A T P
循环光合磷酸化
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）。
如果以产生1个葡萄糖分子来计算，则Calvin循环的总式为： 6CO2＋12NAD(P)H2＋18ATP→C6H12O6＋12NAD(P)＋18ADP＋18Pi
（二）厌氧乙酰－CoA途径
（activated acytyl-CoA pathway）
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。
（三）逆向TCA循环（reverse TCA cycle）
第三节 微生物独特合成 代谢途径举例
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
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
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；加之它的合成机制复杂，并在细胞膜外进行最终装 配步骤。
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。