食品微生物微生物的代謝

食品微生物微生物的代謝第1頁/共74頁知識(shí)回顧1.微生物細(xì)胞的化學(xué)組成與高等生物相同，包括碳、氫、氧、氮和各種礦質(zhì)元素2.微生物的營(yíng)養(yǎng)要素碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽和水3.根據(jù)碳源、能源及電子供體性質(zhì)的不同，可將微生物分為4種營(yíng)養(yǎng)類型：光能無機(jī)自養(yǎng)型、光能有機(jī)異養(yǎng)型、化能無機(jī)自養(yǎng)型、化能有機(jī)異養(yǎng)型。第2頁/共74頁4.根據(jù)物質(zhì)運(yùn)輸過程的特點(diǎn)，可將運(yùn)輸方式分為:自由擴(kuò)散、協(xié)助擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)移5.培養(yǎng)基：人工配制的，適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。任何培養(yǎng)基都應(yīng)該具備微生物生長(zhǎng)所需要六大營(yíng)養(yǎng)要素。第3頁/共74頁6.選用和設(shè)計(jì)培養(yǎng)基的原則和方法原則：目的明確、營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào)、理化適宜、經(jīng)濟(jì)節(jié)約。方法：生態(tài)模擬、查閱文獻(xiàn)、精心設(shè)計(jì)、試驗(yàn)比較。7.培養(yǎng)基的種類按培養(yǎng)基的成分（天然培養(yǎng)基、合成培養(yǎng)基、半合成培養(yǎng)基）第4頁/共74頁按培養(yǎng)基的物理狀態(tài)（固體培養(yǎng)基、液體培養(yǎng)基、半固體培養(yǎng)基）根據(jù)培養(yǎng)基的功能（基礎(chǔ)培養(yǎng)基、加富培養(yǎng)基、選擇培養(yǎng)基、鑒別培養(yǎng)基）根據(jù)培養(yǎng)基的用途（種子培養(yǎng)基、發(fā)酵培養(yǎng)基、測(cè)定培養(yǎng)基、菌種保藏培養(yǎng)基）第5頁/共74頁基本內(nèi)容：微生物代謝類型及其特點(diǎn)，合成代謝所需小分子化合物、能量和還原力產(chǎn)生來源，微生物細(xì)胞中特有的合成代謝，微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物的合成。重點(diǎn)和難點(diǎn)：微生物的代謝類型，微生物細(xì)胞中特殊的合成代謝，次級(jí)代謝。第六章微生物的代謝第6頁/共74頁新陳代謝（metabolism）簡(jiǎn)稱代謝，是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種生物化學(xué)反應(yīng)的總稱。分解代謝復(fù)雜分子（有機(jī)物）小分子+ATP+[H]合成代謝物質(zhì)代謝能量代謝產(chǎn)能代謝耗能代謝分解代謝(catabolism)合成代謝(anabolism)第7頁/共74頁第8頁/共74頁第一節(jié)微生物產(chǎn)能代謝一切生命活動(dòng)都是耗能反應(yīng)，因此，能量代謝是一切生物代謝的核心問題。能量代謝的中心任務(wù)，是生物體如何把外界環(huán)境中多種形式的最初能源轉(zhuǎn)換成對(duì)一切生命活動(dòng)都能使用的通用能源------ATP。這就是產(chǎn)能代謝。最初能源有機(jī)物還原態(tài)無機(jī)物日光化能異養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物光能營(yíng)養(yǎng)微生物通用能源（ATP）第9頁/共74頁一．生物氧化生物氧化的形式：物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或脫電子三種生物氧化的功能為：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]和產(chǎn)小分子中間代謝物生物氧化能量微生物直接利用儲(chǔ)存在高能化合物（如ATP）中以熱的形式被釋放到環(huán)境中化能自養(yǎng)微生物利用無機(jī)物化能異養(yǎng)微生物利用有機(jī)物第10頁/共74頁（一）化能自養(yǎng)微生物的生物氧化

好氣型的化能自養(yǎng)菌以無機(jī)物作氧化基質(zhì)，利用氧化無機(jī)物釋放出來的能量進(jìn)行生長(zhǎng)。硝化細(xì)菌

硝化細(xì)菌在氧化NO2-

—→NO3-時(shí)獲得能量供細(xì)胞生長(zhǎng)NO2-＋1／2O2

—→NO3-＋18.5千卡硫化細(xì)菌

硫化細(xì)菌在氧化元素硫和硫化物為硫酸時(shí)獲得能量供細(xì)胞生長(zhǎng)。S＋3／2O2＋H2O—→SO4=＋2H+＋139.8千卡S=＋2O2

—→SO4=＋189.9千卡第11頁/共74頁生物氧化反應(yīng)（二）化能異養(yǎng)微生物的生物氧化呼吸發(fā)酵有氧呼吸厭氧呼吸微生物主要的產(chǎn)能方式第12頁/共74頁1、呼吸作用（respiration）呼吸作用：微生物在降解底物的過程中，將釋放出的電子交給NAD(P)+、FAD或FMN等電子載體，再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源電子受體，從而生成水或其他還原型產(chǎn)物并釋放出能量的過程。第13頁/共74頁（1）有氧呼吸（aerobicrespiration）又稱好氧呼吸，是一種最普遍又最重要的生物氧化或產(chǎn)能方式，其特點(diǎn)是化合物氧化脫下的氫和電子經(jīng)完整的呼吸鏈（電子傳遞鏈）傳遞，最終被外源分子氧接受，產(chǎn)生水并釋放出ATP形式的能量。能進(jìn)行有氧呼吸的微生物都是好氧菌和兼性厭氧菌。第14頁/共74頁（2）無氧呼吸(anaerobicrespiration)某些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下進(jìn)行無氧呼吸；無氧呼吸也叫厭氧呼吸，最終電子受體不是氧，而是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等無機(jī)物，或延胡索酸等有機(jī)物。無氧呼吸需要細(xì)胞色素等電子傳遞體，并在能量分級(jí)釋放過程伴隨有磷酸化作用，可產(chǎn)生較多的能量用于生命活動(dòng)。由于部分能量隨電子轉(zhuǎn)移傳給最終電子受體，所以生成的能量不如有氧呼吸多。第15頁/共74頁硝酸鹽呼吸：以硝酸鹽作為最終電子受體，也稱為硝酸鹽的異化作用（Dissimilative）。有些菌可將NO2-進(jìn)一步將其還原成N2，這個(gè)過程稱為反硝化作用第16頁/共74頁2、發(fā)酵(fermentation)發(fā)酵：是指微生物細(xì)胞將有機(jī)物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。呼吸與發(fā)酵的根本區(qū)別：電子載體不是將電子直接傳遞給底物降解的中間產(chǎn)物，而是交給電子傳遞系統(tǒng)，逐步釋放出能量后再交給最終電子受體（氧或無機(jī)氧化物）。第17頁/共74頁化能營(yíng)養(yǎng)型光能營(yíng)養(yǎng)型底物水平磷酸化電子傳遞水平磷酸化光合磷酸化ATP的產(chǎn)生二、能量的轉(zhuǎn)換第18頁/共74頁1、底物水平磷酸化物質(zhì)在生物氧化過程中，常生成一些含有高能鍵的化合物，而這些化合物可直接偶聯(lián)ATP或GTP的合成，這種產(chǎn)生ATP等高能分子的方式稱為底物水平磷酸化。底物水平磷酸化既存在于發(fā)酵過程，也存在于呼吸作用過程。例如，在EMP途徑中，1，3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸;磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸岬倪^程中都分別偶聯(lián)著一分子ATP的形成.第19頁/共74頁2、電子傳遞水平磷酸化物質(zhì)在生物氧化過程中形成的NADH和NADH2可通過位于線粒體內(nèi)膜和細(xì)菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給氧或其他氧化型物質(zhì)，在這個(gè)過程中偶聯(lián)著ATP的合成，這種產(chǎn)生ATP的方式又稱為呼吸水平磷酸化。第20頁/共74頁

NADH電子傳遞鏈第21頁/共74頁（1）環(huán)式光合磷酸化

④不產(chǎn)生氧③還原力來自H2S等無機(jī)物②產(chǎn)能與產(chǎn)還原力分別進(jìn)行①電子傳遞途徑屬循環(huán)方式

3、光合磷酸化（光能營(yíng)養(yǎng)型微生物產(chǎn)能）第22頁/共74頁（2）非環(huán)式光合磷酸化④還原力來自H2O的光解③同時(shí)產(chǎn)生還原力、ATP和O2②有PSⅠ和PS

Ⅱ2個(gè)光合系統(tǒng)①有氧條件下進(jìn)行第23頁/共74頁（3）嗜鹽菌紫膜的光合磷酸化一種嗜鹽菌特有，無葉綠素或細(xì)菌葉綠素參與的獨(dú)特的光合作用。嗜鹽菌細(xì)胞膜紅色部分（紅膜）紫色部分（紫膜）主要含細(xì)胞色素和黃素蛋白等用于電子傳遞磷酸化的呼吸鏈載體在膜上呈斑片狀（直徑約0.5mm）獨(dú)立分布，其總面積約占細(xì)胞膜的一半，主要由細(xì)菌視紫紅質(zhì)組成。第24頁/共74頁紫膜的光合磷酸化是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的最簡(jiǎn)單的光合磷酸化反應(yīng)：細(xì)菌視紫紅質(zhì)（紫色）具有質(zhì)子泵功能，在光量子驅(qū)動(dòng)下將膜內(nèi)產(chǎn)生的H+排至細(xì)胞膜外，使紫膜內(nèi)外形成質(zhì)子梯度差；膜外質(zhì)子通過膜上的ATP合成酶進(jìn)入膜內(nèi)，平衡膜內(nèi)外質(zhì)子梯度差時(shí)合成ATP

。第25頁/共74頁第二節(jié)微生物的分解代謝自然界中的微生物絕大多數(shù)是化能異養(yǎng)型微生物，這些微生物從外界吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)以后，通過細(xì)胞中的酶進(jìn)行分解代謝產(chǎn)生能量ATP、小分子有機(jī)物和還原力。微生物進(jìn)行合成代謝的前體物ATP是合成代謝所必需的能量的主要源泉第26頁/共74頁一、大分子有機(jī)物的降解碳水化合物的降解：

淀粉的降解：淀粉－－→葡萄糖纖維素的降解：纖維素－－→葡萄糖半纖維素的降解：半纖維素－－→單糖+糖醛酸果膠質(zhì)的降解：果膠－－→半乳糖醛酸+甲醇木質(zhì)素的降解木質(zhì)素的化學(xué)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，它是由許多芳香族亞基縮合而成的聚合物。木質(zhì)素―――→乙酸+琥珀酸第27頁/共74頁含N有機(jī)物的降解：

蛋白質(zhì)的降解蛋白質(zhì)―→多肽―→AA―→CO2+NH4

幾丁質(zhì)的降解

幾丁質(zhì)―→寡聚糖――→N-乙酰葡萄糖胺→乙酸+葡萄糖胺――→葡萄糖+NH3

尿素的降解尿素+2H2O―→（NH4）2CO3―→2NH3+CO2＋H2O第28頁/共74頁含磷有機(jī)物的降解：

卵磷脂――→甘油―→P-甘油―→EMP

脂肪酸―→乙酰COA―→TCA

膽堿―→NH3+CO2+有機(jī)酸

磷酸

核酸――→核苷酸――→磷酸+核苷→嘌呤+嘧啶卵磷脂酶

核酸酶核苷酸酶第29頁/共74頁含S有機(jī)物的降解：胱氨酸+3H2O+1/2O2→2乙酸+2CO2+2H2S+2NH3油脂的降解：

油脂―――→脂肪酸－－－→乙酰COA→TCA

甘油＋Pi－－→P－甘油→EMP

烴類物質(zhì)的降解：

甲烷是最簡(jiǎn)單的烴類物質(zhì)，能被甲基營(yíng)養(yǎng)菌作C源利用。脂肪酶第30頁/共74頁二、已糖的降解（自學(xué)）多糖類大分子降解最終產(chǎn)生單糖，其中以葡萄糖為主。微生物降解葡萄糖除為微生物提供生長(zhǎng)所需要的能量外，還為合成代謝提供小分子化合物作C架和還原力NADH2或NADPH2。

第31頁/共74頁己糖降解到丙酮酸的途徑EMP途徑（Embden－MyerhofPathway）第32頁/共74頁P(yáng)P途徑Pentosephosphatepathway,舊稱HMP途徑(Hexosemonophasphatepathway），此途徑存在于大多數(shù)生物體內(nèi)。第33頁/共74頁ED途徑2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途徑

這一途徑主要局限于接合單胞菌屬的一些細(xì)菌。

葡萄糖+NAD++NADP++Pi+ADP→2丙酮酸＋NADH+NADPH+2H++ATPED途徑為該類細(xì)菌的合成代謝提供：能量：ATP還原力：NADH2+NADPH2

小分子C架：6-P葡萄糖3-P甘油酸

P-烯醇式丙酮酸丙酮酸第34頁/共74頁丙酮酸的代謝的多樣性EMP途徑，不完全的HMP途徑，ED途徑都可以產(chǎn)生丙酮酸，生成的丙酮酸：①進(jìn)入TCA（Tricarboxylicacidcycle）循環(huán)進(jìn)一步氧化分解，產(chǎn)生還原力NADPH2，ATP和合成代謝所需要的小分子C架。②發(fā)酵作用Fermatatiom第35頁/共74頁TCA循環(huán)：第36頁/共74頁第三節(jié)微生物的合成代謝合成代謝就是微生物將簡(jiǎn)單的無機(jī)物或有機(jī)物用體內(nèi)的各種酶促反應(yīng)合成大分子物質(zhì)的過程。微生物的合成代謝可以概括為三個(gè)階段：

產(chǎn)生三要素：能量、還原力、小分子化合物合成前體物：氨基酸、單糖、氨基糖、脂肪酸、核苷酸合成大分子：蛋白質(zhì)、核酸、脂肪、多糖第37頁/共74頁一、三要素的產(chǎn)生(合成代謝第一階段）ATP、NADH2（或NADPH2）的產(chǎn)生

化能自養(yǎng)菌化能自養(yǎng)菌產(chǎn)NADPH2是在消耗ATP的情況下通過反向電子傳遞產(chǎn)生。光能自養(yǎng)菌

非環(huán)式光合磷酸化可產(chǎn)NADPH2。進(jìn)行環(huán)式光合磷酸化時(shí)，可以在消耗ATP的情況下通過反向電子傳遞產(chǎn)生NADPH2。

第38頁/共74頁化能異養(yǎng)菌葡萄糖――→2NADH2+2ATP+2丙酮酸

葡萄糖――→NADH2

+NADPH2+ATP+2丙酮酸

葡萄糖――→2NADPH2+5-P核酮糖+CO2

3葡萄糖―――――→6NADPH2

+NADH2

+丙酮酸+3CO2

丙酮酸――→NADPH2

+3NADH2+FADH2

+GTP+3CO2EMPEDHMP不完全HMPTCA一、三要素的產(chǎn)生(合成代謝第一階段）第39頁/共74頁小分子碳架化合物的產(chǎn)生

一、三要素的產(chǎn)生(合成代謝第一階段）第40頁/共74頁二、前體物的合成（第二階段）合成大分子有機(jī)物首先要有前體物，前體物由微生物利用分解代謝中所獲得的小分子C架、ATP和NADPH2合成。前體物主要有：①

單糖

②

氨基酸

③

氨基糖

④

核苷酸

⑤

脂肪酸第41頁/共74頁三、微生物獨(dú)特的合成代謝途徑（一）生物固氮（自學(xué)）

微生物將氮還原為氨的過程稱為生物固氮具有固氮作用的微生物近50個(gè)屬，包括細(xì)菌、放線菌和藍(lán)細(xì)菌根據(jù)固氮微生物與高等植物以及其他生物的關(guān)系，可以把它們分為三大類自生固氮菌共生固氮菌聯(lián)合固氮菌第42頁/共74頁1.自生固氮菌一類不依賴于它種生物共生而能獨(dú)立進(jìn)行固氮的微生物自生固氮菌好氧：固氮菌屬、氧化亞鐵硫桿菌屬、藍(lán)細(xì)菌等兼性厭氧：克雷伯氏菌屬、紅螺菌屬等厭氧：巴氏梭菌、著色菌屬、假單脃菌屬等第43頁/共74頁2.共生固氮菌必須與它種生物共生才能進(jìn)行固氮的微生物共生固氮菌非豆科：弗蘭克氏菌屬等滿江紅：滿江紅與魚腥藍(lán)細(xì)菌等共生根瘤豆科植物：根瘤菌屬等植物地衣：真菌和藻類組合的復(fù)合有機(jī)體，魚腥藍(lán)細(xì)菌屬等第44頁/共74頁地衣-魚腥藍(lán)細(xì)菌第45頁/共74頁滿江紅-魚腥藍(lán)細(xì)菌第46頁/共74頁3.聯(lián)合固氮菌必須生活在植物根際、葉面或動(dòng)物腸道等處才能進(jìn)行固氮的微生物聯(lián)合固氮菌根際：生脂固氮螺菌芽胞桿菌屬等葉面：克雷伯氏菌屬、固氮菌屬等動(dòng)物腸道：腸桿菌屬、克雷伯氏菌屬等第47頁/共74頁4.固氮反應(yīng)的條件：6要素ATP

還原力[H]及其載體固氮酶

鎂離子

厭氧微環(huán)境

底物N2第48頁/共74頁(1)ATP的供應(yīng)①固氮過程需要消耗大量的能量：由于N2分子中存在3個(gè)共價(jià)鍵，其結(jié)構(gòu)極端穩(wěn)固，要打開就得花費(fèi)巨大能量。②固氮酶對(duì)ATP具有高度專一性：其它高能磷酸化合物不能參與固氮反應(yīng)。③ATP由呼吸、厭氧呼吸、發(fā)酵或光合磷酸化產(chǎn)生；ATP來源于底物水平磷酸化、氧化磷酸化、光合磷酸化；自生固氮菌能源少，因此固氮量低；共生固氮菌靠宿主供能，固氮量高。第49頁/共74頁(2)還原力[H]及其載體①Fd：是一種鐵硫蛋白，含等摩爾鐵和不穩(wěn)態(tài)硫，參與固氮、光合作用以及釋放和利用氫氣的反應(yīng)。②Fld：是一種黃素蛋白，每分子Fld中含1分子FMN，不含金屬或不穩(wěn)態(tài)硫，在許多反應(yīng)中有取代Fd的功能。

第50頁/共74頁(3)固氮酶

①結(jié)構(gòu)即鉬鐵蛋白，由二個(gè)α大亞基和二個(gè)β小亞基組成，分子量為220—250KD，每分子鉬鐵蛋白含2個(gè)鉬原子，24—32個(gè)鐵原子及相應(yīng)數(shù)目的不穩(wěn)態(tài)硫原子，它們組成3個(gè)中心：P中心，由4個(gè)[4Fe4S]（4鐵4硫原子簇）組成，（它通過半胱氨酸—SH巰基與蛋白質(zhì)連接）是傳遞電子的通路；M中心，由鐵鉬輔因子（FeMoCo）組成，是固氮酶活性中心；此外，還有一個(gè)S中心。第51頁/共74頁②固氮酶的特性1)固氮酶是一種復(fù)合酶系統(tǒng)：鉬鐵蛋白∶鐵蛋白=1∶2，單獨(dú)存在時(shí)均不表現(xiàn)出固氮活性。2)不同來源固氮酶的鐵蛋白和鉬鐵蛋白可以交叉組合。親緣關(guān)系和生理類型近的互補(bǔ)組合能力強(qiáng)，反之，則不易組合或組合后不具催化性。第52頁/共74頁②固氮酶的特性3)對(duì)氧敏感：固氮酶兩組分蛋白很不穩(wěn)定，對(duì)氧敏感，且鐵蛋白還易受冷失活。（氧不可逆破壞固氮酶組分的結(jié)構(gòu)，鐵蛋白比鉬鐵蛋白敏感，厭氧菌比好氧菌敏感；鐵蛋白在0—4℃下易失活。）4)底物多樣性：固氮酶是多功能的氧化還原酶，可還原N2和分子末端具有NN、CN或CC的三鍵的多樣類型的底物，如疊氮化合物、氧化亞氮、氰和氰化物、烷烯腈、乙炔、丙二烯等。第53頁/共74頁(4)還原性底物N2_——是固氮酶唯一具有生理意義的底物(5)鎂離子用來形成Mg+-ATP復(fù)合物。Mg+-ATP與[Fe]（固二氮酶還原酶中的Fe原子）結(jié)合，使[Fe]構(gòu)型改變，降低氧化還原電位，

形成[Mg+-ATP][MoFe]（固二氮酶）復(fù)合體后,[Mg+-ATP]才能水解，推動(dòng)電子從[Fe]傳至[MoFe]。[Mg+-ATP]的結(jié)合與水解是協(xié)同的，并調(diào)控著單向電子流。(6)嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境

第54頁/共74頁5.固氮過程嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境2NH3+H2+18~24ADP+18~24PiN2+8[H]+18~24ATP生物固氮總反應(yīng)：第55頁/共74頁產(chǎn)物去向：分子氮經(jīng)固氮酶催化后還原成NH3，并與相應(yīng)的酮酸結(jié)合而形成各種氨基酸，再進(jìn)一步可合成蛋白質(zhì)和其它有關(guān)化合物。自生固氮菌不能儲(chǔ)存，也不分泌，很快同化；共生固氮菌分泌至根瘤細(xì)胞中為植物所利用。第56頁/共74頁6.好氧固氮菌固氮酶的抗氧機(jī)制固氮酶的兩個(gè)蛋白組分對(duì)氧極其敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致不可逆的失活。固氮生化反應(yīng)都必須受活細(xì)胞中各種“氧障”的嚴(yán)密保護(hù)。大多數(shù)固氮微生物都是好氧菌，在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，已進(jìn)化出適合在不同條件下保護(hù)固氮酶免受氧害的機(jī)制。第57頁/共74頁（1）好氧性自生固氮菌的抗氧保護(hù)機(jī)制呼吸保護(hù)

固氮菌科的菌種能以極強(qiáng)的呼吸作用迅速將周圍環(huán)境中的氧消耗掉，使細(xì)胞周圍微環(huán)境處于低氧狀態(tài)，保護(hù)固氮酶。構(gòu)象保護(hù)在高氧分壓條件下，Azotobactervinelandii（維涅蘭德固氮菌）和A.chroococcum（褐球固氮菌）等的固氮酶能形成一個(gè)無固氮活性但能防止氧害的特殊構(gòu)象。第58頁/共74頁（2）藍(lán)細(xì)菌固氮酶的抗氧保護(hù)機(jī)制1）分化出特殊的還原性異形胞：缺乏產(chǎn)氧光合系統(tǒng)Ⅱ，脫氫酶和氫化酶的活性高，維持很強(qiáng)的還原態(tài)；SOD活性高，解除氧的毒害；呼吸強(qiáng)度高，可消耗過多的氧。2)非異形胞藍(lán)細(xì)菌固氮酶的保護(hù):能通過將固氮作用與光合作用進(jìn)行時(shí)間上的分隔來達(dá)到(黑暗下固氮，光照下進(jìn)行光合作用)

。藍(lán)細(xì)菌光照下會(huì)因光合作用放出的氧而使細(xì)胞內(nèi)氧濃度急劇增高第59頁/共74頁（3）豆科植物根瘤菌的抗氧保護(hù)機(jī)制

1）純培養(yǎng)時(shí)，只有當(dāng)嚴(yán)格控制在微好氧條件下時(shí)，才能固氮；

2）根瘤菌還能在根毛皮層細(xì)胞內(nèi)迅速分裂繁殖，隨后分化為膨大而形狀各異、不能繁殖、但有很強(qiáng)固氮活性的類菌體。許多類菌體被包在一層類菌體周膜中，膜的內(nèi)外有能與O2結(jié)合的豆血紅蛋白。第60頁/共74頁根據(jù)發(fā)生部位可將合成過程分成三個(gè)階段：細(xì)胞質(zhì)階段，合成派克（Park）核苷酸；細(xì)胞膜階段，合成肽聚糖單體；細(xì)胞膜外階段，交聯(lián)作用形成肽聚糖。

（二）肽聚糖合成第61頁/共74頁第一階段：在細(xì)胞質(zhì)中合成N-乙酰胞壁酸五肽（“Park”核苷酸）a、由葡萄糖經(jīng)一系列反應(yīng)合成N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸第62頁/共74頁b、由N-乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸第63頁/共74頁第二階段：在細(xì)胞膜上由N-乙酰胞壁酸五肽與N-乙酰葡萄糖胺合成肽聚糖單體———雙糖肽亞單位。合成中需要一種稱為細(xì)菌萜醇(bactoprenol)的類脂作載體。第64頁/共74頁第三階段：已合成的雙糖肽插在細(xì)胞膜外的細(xì)胞壁生長(zhǎng)點(diǎn)中，并交聯(lián)形成肽聚糖1、多糖鏈的伸長(zhǎng)

2、相鄰多糖鏈的交聯(lián)肽聚糖單體在細(xì)胞膜上合成后經(jīng)類脂載體運(yùn)至膜外，在細(xì)胞壁殘余（至少6～8個(gè)肽聚糖亞單位）作引物的條件下，肽聚糖亞單位與引物分子間先發(fā)生轉(zhuǎn)糖基作用（transglycosylation）--橫向連接。通過轉(zhuǎn)肽作用（transpeptidation）將亞單位末端的D-丙氨酰-D-丙氨酸拆開，第四個(gè)氨基酸與另一亞單位的L-Lys之間交聯(lián)，另一D-Ala釋放，使兩條多糖鏈間形成甘氨酸五肽而發(fā)生縱向交聯(lián)反應(yīng)。第65頁/共74頁第66頁/共74頁肽聚糖生