第4章微生物生理

（1）辅酶A(CoA)

中功 间能 产： 物是 的传 重递 要酰 辅基 酶， 。是
形 成 代 谢
辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶。
C H 3O H O
O
CH2 C CH C N H CH2 CH2 C N H CH2CH2SH
CH3
O
NH2
O P OH N
O
O
P
O
CH2
N O
OH
N N
O HO P O OH
第四章 微生物的生理
第一节 微生物的酶（自学为主）
• 酶是由细胞产生的，能在体内或体外起催
化作用的具有活性中心和特殊构象的生物 大分子，包括蛋白质类和核酸类酶。 • 酶是生物体为其自身多谢活动而产生的生 物催化剂。生物体内一切生化反应都需要 酶的催化才能进行！
一、酶的组成
1、酶的组成形式
单成分酶：只含蛋白质； 全酶：有3种形式： – 酶蛋白＋非蛋白质小分子有机物 如:脱氢酶 – 酶蛋白＋非蛋白质小分子有机物＋金属离子 如:
OH
A.酰基供体 B.酰基受体
（2）NAD+（辅酶Ⅰ） 和NADP+ （辅酶Ⅱ ）
用 电 子 载
辅 酶 。
功 能 ： 是
NAD
体 。
是 细 胞 内 一 种 通
多 种 重 要 脱 氢 酶 的
• NAD+ (烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称辅酶I) 和NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称 辅酶II)
二级结构
三级结构
CH3 CH3
OH OH
OHOHOH O
CH2CHCHCHCH2OPOCH2 O N
NN
OH
CO
N
NH NC
O
N N
NH2
FMN
FAD
（4）辅酶Q(CoQ)
• 辅酶Q又称为泛醌，其结构为：
O
CH3O
CH3
CH3O O
(CH2CH C CH2)nH CH3
n=6-10
辅酶Q的活性部分是它的醌环结构，主要功能是 作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与底物 分子之间传递电子和氢。
NH2
CONH2
N
O- O-
N+ O
CH2OPOPOCH2
N O
OO
N N
OH OH
OH OH(OPO3H2)
（3）FAD和FMN
和 质 子 的 传 递 体 作 用 。
-
化 还 原 反 应 中 ， 起 着 电 子
功 能 ： 在 脱 氢 酶 催 化 的 氧
• FAD( 黄 素 - 腺 嘌 呤 二 核 苷 酸 ) 和 FMN(黄素单核苷酸)。
N
N
CH2 NH H
OH H
COOH
CH2
O
CH2
C NH CH COOH
四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3, -CH2-, -CHO 等的载体，参与多种生物合成过程。
二、酶蛋白的结构
氨基酸由肽键连接成多肽链→以氢键连接成二级结构 →多肽链进一步弯曲成三级结构→几十个亚基形成四 级结构
一级结构 （primary structure ）： 是指多肽链的氨 基酸残基的排列顺序，也是蛋白质最基本的结构。它 是由基因上遗传密码的排列顺序所决定的，各种氨基 酸按遗传密码的顺序通过肽键连接起来。
丙酮酸脱氢酶 – 酶蛋白＋金属离子 如:细胞色素氧化酶
辅助因子
辅酶：与酶蛋白结合的比较松的小分子有机物
主要有：辅酶A、辅酶Ⅰ、辅酶Ⅱ、 辅酶Q、辅酶M等
辅基：与酶蛋白结合紧密的小分子有机物或金 属离子，不易透析除去
主要有：铁卟啉（细胞色素氧化酶等） 生物素（羧化酶） 金属离子（即是辅基，又是激活剂）
（8）生物素
• 生物素是羧化酶的辅酶。
O
C
HN
NH
H 2C S
C H (C H 2)4C O O H
生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和 固定CO2的作用。
（9）四氢叶酸(FH4或THFA)
• 四氢叶酸是合成酶的辅酶，其前体是叶酸(又称为蝶酰 谷氨酸，维生素B11)。
H
H2N
N NH H
牢固程度并无严格的界限
酶的各组分的功能
（1）酶蛋白起加速反应（催化）作用；
（2）辅助因子本身无催化作用，它的主要作用是：
➢ 在酶促反应中运输转移电子、原子或某些功能基 ，如参与氧化还原的作用，协助活性中心基团快速 转移等。
➢ 金属离子除传递电子外，还可改变并稳定活性中 心或改变底物化学键稳定性，起激活剂的作用，例 如：羧肽酶中的锌离子：可稳定活性中心使肽键失 稳、吸附羧氧原子。
二级结构（secondary structure）：指多肽链借助于
氢键沿一维方向排列成具有周期性的结构的构象，是
多肽链局部的空间结构（构象），主要有α－螺旋、β －折叠、β－转角等几种形式，它们是构成蛋白质高级 结构的基本要素。
三级结构（tertiary structure）:针对球状蛋白质而言 的，是指整条多肽链由二级结构元件构建成的总三
2、常见的辅酶和辅基
重要的辅酶和辅基：铁卟啉、辅酶A（CoA或CoASH）、NAD+（辅酶Ⅰ）和NADP+（辅酶Ⅱ）、FMN （黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）、辅 酶Q（CoQ）、腺苷磷酸及其他核苷酸类（包括AMP、 ADP、ATP、GTP等）。
专性厌氧菌特有的辅酶：辅酶M、F420（辅酶420）、 F430（辅酶430）等。
CH3
OO
脱 羧
H3C N
反
S CH2CH2 O P O P OH OH OH
应
（7）磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺
• 磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。
HO H3C
CHO O
CH2 O P OH HO OH H3C
N
磷酸吡哆醛
CH2NH2
O
CH2 O P OH OH
N
磷酸吡哆胺
磷酸吡多素是转氨酶的辅酶，转氨酶通过磷酸吡多醛和 磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。
（5）硫辛酸
• 硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是 6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化 型）和二氢硫辛酸（还原型）.
S CH CH2CH2CH2CH2COOH S CH CH2
（6）焦磷酸硫胺素(TPP)
功 • 焦磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶。 能
：
是
催
化 酮
NH2 Cl-
酸 的
N
CH2 N+
维结构。蛋白质特定的空间构象是由氢键、离子键、 偶极与偶极间的相互作用、疏水作用等作用力
维持的，疏水作用是主要的作用力。有些蛋白质还 涉及到二硫键。
四级结构（quaternary structure）:是指在亚 基和亚基之间通过疏水作用等次级键结合成为 有序排列的特定的空间结构。亚基是由一条或 几条多肽链在三级结构基础上形成的小单位。 四级结构不是所有的蛋白质都具有。