7.Частичное окисление и его конечные продукты в клетках продуцентов. Синтез вторичных метаболитов в клетках продуцентов

В аэробных микроорганизмах в большинстве случаев ко­нечными продуктами дыхания являются вода и диоксид угле­рода. В то же время некоторые аэробные микроорганизмы, а также любые другие аэробы в аномальных условиях окисля­ют органические вещества неполностью; в таких случаях в клетках или в среде накапливаются продукты частичного окис­ления.

Иногда направление частичного окисления определяется со­ставом питательной среды микроорганизма. Например, при производстве лимонной кислоты с помощью плесени A. niger выход лимонной кислоты может быть значительно увеличен путем повышения концентрации сахара и снижения концентрации ионов железа (кофактора фермента, использующего в качестве субстрата лимонную кис­лоту). Выращивая другие грибы и аэробные бакте­рии в аномальных условиях, можно получать другие промежу­точные соединения цикла ТКК, например α-кетоглутаровую и фумаровую кислоты.

Хорошо известна склонность уксуснокислых бактерий к не­полному окислению. Бактерии родов Acetobacter и Gluconоbacter окисляют этанол до уксусной кислоты, а в отсутствие этанола бактерии Acetobacter могут окислять уксусную кислоту далее до СО₂. Напротив, бактерии Gluconobacter не способны метаболизировать уксусную кислоту; известно, что у некоторых видов этих бактерий отсутствуют ферменты, участвующие в цикле ТКК. Образующийся из этанола под действием Acetobacter конечный продукт (раствор уксусной кислоты) называется винным уксусом. Имеют практическое значение следующие конечные про­дукты метаболизма в уксуснокислых бактериях: пропионовая кислота, ацетон, дигидроксиацетон, ацетоин, фруктоза, глюконовая кислота.

Синтез вторичных метаболитов.

В соответствующих условиях микроорганизмы и другие клетки синтезируют вторичные метаболиты. Обычно во время быстрого роста клеток эти вещества в сколько-нибудь значи­тельных количествах не образуются.

Вторичные метаболиты – это низкомолекулярные соединения, не требующиеся для роста в чистой культуре. Ко вторичным метаболитам относятся антибиотики, алкалоиды, гормоны роста растений и токсины.

Ниже на рисунке изображены различные вторичные метаболиты и наиболее общие пути их биосинтеза. Нетрудно видеть, что ис­ходными веществами здесь являются первичные метаболиты. Кроме того, первичные метаболиты и энергетический заряд клетки служат важнейшими регуляторами путей биосинтеза вторичных метаболитов Другим важным параметром регуляции биосинтеза вторичных метаболитов яв­ляется средний уровень концентрации фосфатов.