(3)嗜盐菌紫膜的光介导ATP合成——紫膜光合磷酸化 a.嗜盐菌:
是一类必须在高盐(3.5—5.0mol/LNaCl)环境中才能生长的古细菌,它们广泛分布在盐湖、晒盐场或盐腌海产品上。
b.嗜盐菌紫膜光合作用机制:
嗜盐菌菌体内含紫膜,紫膜的主要成分是以紫色的视黄醛为辅基的细菌视紫红质。细菌视紫红质能吸收光能,并在光量子的驱动下起着质子泵的作用,即将反应中产生的H+推出细胞膜外,使紫膜内外造成一个质子梯度差。根据化学渗透学说,这一质子动势在驱使H+通过ATP合成酶的孔道进入膜内而得到平衡时,就可合成细胞的通用能源ATP。
第二节 分解代谢和合成代谢的联系
一、分解代谢途径和合成代谢途径的联系
(一)两用代谢途径
1、概念:凡在分解代谢和合成代谢中具有双重功能的途径,就称两用代谢途径。 2、特点:
①在兼用代谢途径中,合成途径并非分解途径的完全逆转,即催化两个方向中的同一反应并不是总是用同一种酶来进行的。
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②在分解与合成代谢途径的相应代谢步骤中,往往还包含了完全不同的中间代谢物。 ③在真核生物中,合成代谢和分解代谢一般在不同的分隔区域中进行,即合成代谢一般在细胞质中进行,而分解代谢则多在线粒体、微粒体和溶酶体中进行,这就有利于两者可同时有条不紊地运转。 (二)代谢物回补顺序
又称补偿途径或添补途径,是指能补充兼用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的反应。 意义:当重要产能途径中的关键中间代谢物必须被大量用作生物合成的原料时,仍可保证能量代谢的正常进行。
1、合成草酰乙酸(OA)的回补顺序
缺少OA则乙酰-CoA不能进入TCA循环,从而不能产能或形成其他中间代谢产物。 (1)用葡萄糖或3碳化合物作碳源合成OA:
当微生物生长在葡萄糖或其他3碳化合物如丙酮酸、乳酸或甘油等碳源上时,可以利用以下两条途径来补充OA:
①由PEP羧化酶催化PEP为OA:
②由丙酮酸羧化酶催化丙酮酸为OA
(2)用乙酸等2碳化合物作碳源合成OA—乙醛酸循环
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①关键酶及关键反应:
②总反应
③产物去向:可进入TCA循环,也可沿EMP途径逆行,合成葡萄糖。 ④生理意义
a.使TCA循环具有高效产能功能;
b.为许多重要生物合成反应提供有关中间代谢物。 ⑤生理类群:
凡能利用乙酸为唯一碳源或能源的微生物,都证明存在着乙醛酸循环。这类微生物的种类很多,如细菌中的醋杆菌属、 固氮菌属、产气肠杆菌、脱氮副球菌、荧光假单胞菌和红螺菌属等,真菌中的酵母属、黑曲霉和青霉属等。 2、合成PEP的回补顺序
(1)用葡萄糖或3碳化合物作碳源合成PEP
①丙酮酸通过磷酸烯醇丙酮酸合酶产生磷酸烯醇丙酮酸
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②丙酮酸通过丙酮酸磷酸双激酶产生磷酸烯醇丙酮酸
(2)用乙酸等2碳化合物作碳源合成PEP
①草酰乙酸由PEP羧激酶催化产生磷酸烯醇式丙酮酸
②草酰乙酸由PEP羧转磷酸酶催化产生磷酸烯醇丙酮酸
第三节 微生物独特代谢途径举例
一、自养微生物的CO2固定 1、Calvin循环
Calvin循环又称核酮糖二磷酸途径、还原性戊糖途径、3碳循环,是光能自养微生物和化能自养微生物(光合菌、某些自养菌)固定CO2的主要途径。除了绿色植物、蓝细菌和绝大多数光合细菌外,还包括全部好氧性的化能自养菌:硫细菌、铁细菌和硝化细菌,因此十分重要。 (1)Calvin循环的过程
6CO2+12NAD(P)H2+18ATP
C6H12O6+12NAD(P)+18ADP+18Pi
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3磷酸甘油醛是EMP、HMP、ED途径的中间代谢产物,通过复杂的反应并消耗ATP后,可产生核酮糖-1,5-二磷酸,CO2就是从核酮糖-1,5-二磷酸进入Calvin循环而得到固定的。 特征酶为磷酸核酮糖激酶和核酮糖羧化酶。 分为三个阶段:
①CO2固定——羧化反应
②固定CO2的还原
③CO2受体的再生
(2)Calvin循环的产物去向
(3)Calvin循环的意义
Calvin循环是自养微生物单糖的主要来源,是其它糖类和糖衍生物合成的起点,还是其它有机物合成的基础。
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