讲座 7 - 新陈代谢，合成代谢以及无机营养物的同化作用

讲座 7 - 新陈代谢，合成代谢以及无机营养物的同化作用 1.89，环境微生物学 Martin Polz教授第七讲新陈代谢能量（分解代谢）+生物量（合成代谢） • 分解代谢 � 可产生高能的底物优先被利用 • 合成代谢 � 耗能最低的底物优先被利用 • 环境中的底物（例如CO2，N，S，P，C）降解或者水解成 12 种前体分子，可用于生成 75-100个构筑模块，这些模块反过来用于合成一系列的大分子（如：脂，细胞壁等） 1.89，环境微生物学第七讲 Martin Polz教授 ...

1.89，环境微生物学 Martin Polz教授第七讲新陈代谢能量（分解代谢）+生物量（合成代谢） • 分解代谢 � 可产生高能的底物优先被利用 • 合成代谢 � 耗能最低的底物优先被利用 • 环境中的底物（例如CO2，N，S，P，C）降解或者水解成 12 种前体分子，可用于生成 75-100个构筑模块，这些模块反过来用于合成一系列的大分子（如：脂，细胞壁等） 1.89，环境微生物学第七讲 Martin Polz教授 1 / 3 生物合成 1．一个细胞的化学组成是相对恒定的 2． 12种前体和 75-100种构筑模块无机营养成分的同化作用在生物分子中多以还原态存在 P 多以磷酸盐的形式存在（大多是磷的氧化态） NN 负三价氧化态：NH3（氨） � 存在于氨基酸和核酸中细菌 • 含氮的有机物质 • 所有的菌都可以利用氨 • 许多可以利用NO3-（硝酸盐），NO2-（亚硝酸盐） • 一些可以利用N2 NO3-, NO2- � 吸收后立刻被还原，由硝酸盐还原酶将NO3-转化为NO2-，亚硝酸盐还原酶将 NO2-转化为NH3。重点：以NH3的形式获取N 含 N化合物的优先利用顺序（更高还原态） [注意：同化作用 vs. 异化作用] NH3耗尽 NO2-耗尽合成代谢分解代谢 NO3- （更高氧化态）氮气（N2）的固定 • 大气中的 80%是N2 • 但是N2含有氮氮三键，很难进行代谢 • 只有细菌才能固氮 • 通过固氮酶固定 � 每固定 1mol的N2需要消耗 6-15mol ATP 固氮酶对氧气很敏感，所以在厌氧环境下固氮效率更高。厌氧环境下的细菌具有特殊的适应性。氨的同化作用两种途径： 1．L-谷氨酸脱氢酶（GDH）还原胺化反应；消耗 NADPH。氨通过转氨作用在氨基酸之间传递 2．谷氨酰氨合成酶&谷氨酸合成酶（GS-GOGAT）需要 ATP，比第一种途径需要更多的能量，但是可以利用更低浓度的 N。 ∴细胞以最为经济的途径利用 N以节约能量。 1.89，环境微生物学第七讲 Martin Polz教授 2 / 3 硫：（亚硫酸盐=SO32-）硫化氢=H2S � 处于还原性最高的状态，只在厌氧环境中存在，因为会被氧气很快氧化。 Ⅱ HS- SO42- 在有氧环境中存在利用氧化态的硫对于细菌来说是不经济的，所以细菌优先利用含硫有机物中的硫。磷： 1．价态不会发生变化 2．在 ATP途径（能量途径）中吸收作为 ATP 注意：细胞不能吸收有机磷化合物。只能利用无机磷酸盐碱性磷酸酶可以在细胞表面水解含磷有机物产生磷酸盐，从而细胞以无机磷的形式吸收磷。 1.89，环境微生物学第七讲 Martin Polz教授 3 / 3

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