Физиология микроорганизмов. Особенности конструктивного обмена

Метаболизм - это совокупность биохимических процессов, протекающих в клетке и обеспечивающих ее жизнедеятельность. 2 процесса: энергетического метаболизма (катаболизма) и конструктивного метаболизма (анаболизма).

Конструктивный метаболизм - совокупность реакций, в результате которых за счет веществ, поступающих извне, и промежуточных продуктов (амфиболитов), образующихся при катаболизме, синтезируется вещество клеток. Этот процесс связан с потреблением свободной энергии, запасенной в молекулах АТФ.

Конструктивный и энергетический метаболизмы состоят из множества последовательных ферментативных реакций:

1) На начальном этапе воздействию подвергаются молекулы химических веществ, служащих исходными субстратами – периферический метаболизм (при помощи периферических ферментов).

2) Следующие превращения включают ряд ферментативных реакций и приводят к образованию промежуточных продуктов – промежуточный метаболизм.

3) Образующиеся на последних этапах конечные продукты конструктивных путей используются для построения вещества клеток, а энергетических выделяются в окружающую среду.

Конструктивный и энергетические процессы протекают в клетке одновременно.

Биосинтез аминокислот: предшественники для синтеза- промежуточные продукты метаболизма (альфа-кетоглутаровая, щавелеуксусная, пировиноградня, 3-фосфоглицериновая кислоты). Входящие в состав белков 20 аминокислот, в зависимости от исходных метаболитов делят на 6 семейств:

1) семейство пировиноградной кислоты-аланин, валин, лейцин;

2) щавелевоуксуснаой кислоты- аспарагиновая кислота, аспарагин, лизин, метионин, треонин, изолейцин;

3) альфа-кетоглутаровая кислота- глутаминовая кислота, глутамин, аргинин, пролин;

4) 3-фосфоглицериновая кислота- серин, глицин, цистеин;

5) Фосфоенолпировиноградная кислота + эритрозо-4- фосфат- фенилаланин, триптофан, тирозин;

6) 5-фосфорибозил-1-пирофосфат+АТФ- гистидин.

Пути биосинтеза: восстановительное аминирование кетокислот аммиаком (альфа-кетоглутаровая кислота + аммиак = глутаминовая кислота); амидирование (глутаминовая кислота + фермент глутаминсинтераза = глутамин); Трансаминирование (глутаминовая кислота + щавелевоуксусная кислота + фермент аминотрансфераза = аспарагиновая кислота)

Биосинтез белка: Для биосинтеза белка требуется не только ферменты и мономеры (аминокислоты), но и матрицы (молекулы и-РНК), задающие последовательности присоединения аминокислот к растущей цепи. Реакция образования новой пептидной связи происходит на рибосоме и катализируется ферментом- пептидилтрансферазой. Полипептидная цепь растет в направлении от N к С концу.

Биосинтез липидов. Липиды представлены в клетке бактерий химическими соединениями различной природы - триглицериды, жирные кислоты, фосфолипиды, гликолипиды, воск. Наиболее универсальные липидные компоненты- жирные кислоты и фосфолипиды.

Исходным субстратом для синтеза жирных кислот служит ацетил-КоА. На первом этапе происходит перенос ацетильной группы от ацетил-КоА на молекулу особого белка- ацетилпереносящий = ацетоацетил-переносящий белок. Серия ферментативных реакций = восстановление углеродных атомов ацетоацетил - преносящего белка = образование бутирил- ацетопереносящий белок. В результате конденсации образуется молекула С6-жирной кислоты,последующее наращивание С2 фрагментов приводит к синтезу жирных кислот, содержащих обычно 16-18 углеродных атомов.

Биосинтез углеводов: у большинства автотрофов происходит в цикле Кальвина (восстановительный пентозофосфатный цикл): из СО2 до углеводов (крахмал, гликоген). Рибулозо-бифосфаткарбоксилаза +СО2 = 2 молекулы фосфоглицерата, он восстанавливается в глицеральдегид-3-фосфат, далее во фруктозу и глюкозу.