图2-1-2某些细菌中用于摄取糖类的PTS图解 (二)胞内反应 底物运输进入细胞质后,要经过1000多步胞内反应转化为代谢产物和细胞成分,这些 成分在大小和功能上存在差异,但是90%以上的细胞物质都是由蛋白质、RNA、DNA、脂类 和碳水化合物等大分子组成的。大分子物质是通过底物的合成代谢反应而形成的,在此过程 中,底物首先转化为氨基酸和核酸等结构单元,然后这些结构单元聚合成大分子。培养基的 成分决定了细胞的合成代谢活力。当细胞在含有所有氨基酸的复杂培养基上生长,正常情况 下不会再合成这些化合物。微生物的种不同,其生物合成能力也不同。有些微生物可以在只 含有糖、无机氮和少量无机盐的培养基中生长,而有些微生物则需要在含有一些结构单元的 复合培养基上生长。合成代谢反应需要消耗吉布斯自由能和还原力,吉布斯自由能主要靠AIP 中的高能磷酸键来提供,而还原力则由辅酶 NADPH来提供。AP中的髙能磷酸键水解可释 放大量的吉布斯自由能: ATP+H20=ADP+~P△G=30.5kJ/摩尔 式中,~P表示磷酸基团。ΔG为正的反应,可以通过水解AIP所释放的吉布斯自由能 来起动。当 NADPH被氧化成NADP+,释放两个电子,转移到细胞内其它化合物上使其还原。 ATP和 NADPH是在底物转化为能量更低的化合物的分解代谢反应中形成的,下面即对分解 代谢和合成代谢作一介绍 分解代谢反应 最常用于细胞生长的能源是糖类,它们在转化为代谢产物(CO2、乳酸、乙酸和乙醇等) 的同时,还形成ATP、NADH和 NADPH。其中NADH是和 NADPH相似的一种辅酶。NADH 和 NADPH都在分解代谢反应中产生,但 NADPH主要消耗于合成代谢中,NADH则主要消 耗于分解代谢途径,如氧化磷酸化 大多数糖类在代谢之前都首先转化为6-磷酸葡萄糖(G6P)或6-磷酸果糖(F6P)。正常情况 下,胞内G6P和F6P处于异构平衡。G6P可以作为许多糖代谢反应链的起点,有些微生物在 运输葡萄糖的过程中形成G6P,但另一些微生物则通过胞内葡萄糖与AP水解相耦合的反应 形成G6P。一般将糖从G6P开始的代谢分成酵解(EMP)和丙酮酸代谢两个部分。在EMP途 径中,G6P转化为丙酮酸,从葡萄糖开始的总的计量式如方程(2-1-7)所示 GIc+2ADP+2--P-+2NAD+- 2PYR+2ATP-+2H20+2NADH-+2H*=0 (2-1-7 F6P转化为1,6-二磷酸果糖的ΔG为正,需要ATP水解提供能量才能进行。因AIP(或 PEP)用于由葡萄糖形成G6P,故ATP的净产率是每摩尔葡萄糖转化为丙酮酸时产生2摩尔6 图 2-1-2 某些细菌中用于摄取糖类的 PTS 图解 (二)胞内反应 底物运输进入细胞质后，要经过 1000 多步胞内反应转化为代谢产物和细胞成分，这些 成分在大小和功能上存在差异，但是 90%以上的细胞物质都是由蛋白质、RNA、DNA、脂类 和碳水化合物等大分子组成的。大分子物质是通过底物的合成代谢反应而形成的，在此过程 中，底物首先转化为氨基酸和核酸等结构单元，然后这些结构单元聚合成大分子。培养基的 成分决定了细胞的合成代谢活力。当细胞在含有所有氨基酸的复杂培养基上生长，正常情况 下不会再合成这些化合物。微生物的种不同，其生物合成能力也不同。有些微生物可以在只 含有糖、无机氮和少量无机盐的培养基中生长，而有些微生物则需要在含有一些结构单元的 复合培养基上生长。合成代谢反应需要消耗吉布斯自由能和还原力，吉布斯自由能主要靠 ATP 中的高能磷酸键来提供，而还原力则由辅酶 NADPH 来提供。ATP 中的高能磷酸键水解可释 放大量的吉布斯自由能： ATP＋H20＝ADP＋～P G0=-30.5 kJ/摩尔 (2-1-6) 式中，~P 表示磷酸基团。ΔG 为正的反应，可以通过水解 ATP 所释放的吉布斯自由能 来起动。当 NADPH 被氧化成 NADP+，释放两个电子，转移到细胞内其它化合物上使其还原。 ATP 和 NADPH 是在底物转化为能量更低的化合物的分解代谢反应中形成的，下面即对分解 代谢和合成代谢作一介绍。 1、分解代谢反应 最常用于细胞生长的能源是糖类，它们在转化为代谢产物(CO2、乳酸、乙酸和乙醇等) 的同时，还形成 ATP、NADH 和 NADPH。其中 NADH 是和 NADPH 相似的一种辅酶。NADH 和 NADPH 都在分解代谢反应中产生，但 NADPH 主要消耗于合成代谢中，NADH 则主要消 耗于分解代谢途径，如氧化磷酸化。 大多数糖类在代谢之前都首先转化为 6-磷酸葡萄糖(G6P)或 6-磷酸果糖(F6P)。正常情况 下，胞内 G6P 和 F6P 处于异构平衡。G6P 可以作为许多糖代谢反应链的起点，有些微生物在 运输葡萄糖的过程中形成 G6P，但另一些微生物则通过胞内葡萄糖与 ATP 水解相耦合的反应 形成 G6P。一般将糖从 G6P 开始的代谢分成酵解(EMP)和丙酮酸代谢两个部分。在 EMP 途 径中，G6P 转化为丙酮酸，从葡萄糖开始的总的计量式如方程(2-1-7)所示。 Glc＋2ADP＋2～P＋2NAD+ → 2PYR＋2ATP＋2H2O＋2NADH＋2H+=0 (2-1-7) F6P 转化为 1,6-二磷酸果糖的ΔG 为正，需要 ATP 水解提供能量才能进行。因 ATP(或 PEP)用于由葡萄糖形成 G6P，故 ATP 的净产率是每摩尔葡萄糖转化为丙酮酸时产生 2 摩尔