№6_2 сем_ПЕРВИЧНЫЕ МЕТАБОЛИТЫ
.pdf
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ СПЕЦИАЛЬНОСТЬ «БИОТЕХНОЛОГИЯ»
ДИСЦИПЛИНА «ОБЩАЯ МИКРОБИОЛОГИЯ И ВИРУСОЛОГИЯ» КАФЕДРА БИОТЕХНОЛОГИИ
БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ У МИКРООРГАНИЗМОВ.
БИОСИНТЕЗ ПЕРВИЧНЫХ МЕТАБОЛИТОВ: АМИНОКИСЛОТ, НУКЛЕОТИДОВ, УГЛЕВОДОВ, ЖИРНЫХ КИСЛОТ.
ПЛАН
•БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ У МИКРООРГАНИЗМОВ
•БИОСИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ
•ПРОМЫШЛЕННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ АМИНОКИСЛОТ
•БИОСИНТЕЗ НУКЛЕОТИДОВ
•ПРОМЫШЛЕННОЕ ПОЛУЧЕНИЕ НУКЛЕОТИДОВ
•БИОСИНТЕЗ ЖИРНЫХ КИСЛОТ, УГЛЕВОДО, САХАРОВ
2
БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ У МИКРООРГАНИЗМОВ
3
МЕТАБОЛИЗМ
ГЛЮКОЗА*
РИСУНОК 1 – ОБЩАЯ СХЕМА ПУТЕЙ БИОСИНТЕЗА КЛЕТОЧНОГО МАТЕРИАЛА
ИЗ ГЛЮКОЗЫ
АМФИБОЛИЗМ КАТАБОЛИЗМ
|
ПЕНТОЗОФОСФАТЫ |
|
ФОСФОЭНОЛПИРУВАТ |
|
|
|
МОНОМЕРЫ |
ПОЛИМЕРЫ |
ПИРУВАТ |
|
|
|
Аминокислоты |
Белки |
АЦЕТИЛ-КОА |
Витамины |
Полисахариды |
|
Сахарофосфаты |
|
|
Жирные кислоты |
Липиды |
ОКСАЛОАЦЕТАТ |
Нуклеотиды |
Нуклеиновые |
|
кислоты |
|
|
|
|
2-ОКСОГЛУТАРАТ
* На любом этапе мономеры могут быть построены, как из АНАБОЛИЗМ |
4 |
глюкозы, так и из конечных или промежуточных продуктов |
|
БИОСИНТЕТИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
УМИКРООРГАНИЗМОВ
Впроцессе роста микроорганизмов на глюкозе в аэробных условиях около 50 %
глюкозы окисляются до СО2 для получения энергии. Остальные 50 % глюкозы преобразуется на клеточный материал. Именно на это преобразование и тратится большая часть АТФ, образованная во время окисления субстрата.
5
МЕТАБОЛИТЫ
МИКРООРГАНИЗМОВ
На разных этапах роста микроорганизмов образуются метаболиты.
В логарифмической фазе роста образуются первичные метаболиты (белки, аминокислоты и др.).
В лаг-фазе и в стационарной фазе образуются вторичные метаболиты, которые являются биологически активными соединениями. К ним относятся различные антибиотики, ингибиторы ферментов и др.
6
МЕТАБОЛИТЫ
МИКРООРГАНИЗМОВ
Первичные метаболиты – это низкомолекулярные соединения (молекулярная масса менее 1500 дальтон), необходимые для роста микробов; одни из них являются строительными блоками макромолекул, другие участвуют в синтезе коферментов. Среди наиболее важных для промышленности метаболитов можно выделить аминокислоты, органические кислоты, пуриновые и примидиновые нуклеотиды, витамины и др.
Вторичные метаболиты – это низкомолекулярные соединения, образующиеся на более поздних стадиях развития культуры, не требующиеся для роста микроорганизмов. По химическому строению вторичные метаболиты относятся к различным группам соединений. К ним относят антибиотики, алкалоиды, гормоны роста растений, токсины и пигменты.
Микроорганизмы – продуценты первичных и вторичных метаболитов используют в промышленности. Исходными штаммами для промышленных процессов служат природные организмы и культуры с нарушениями регуляции синтеза этих метаболитов, так как обычные микробные клетки не производят7 избытка первичных метаболитов.
БИОСИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ
8
БИОСИНТЕЗ АМИНОКИСЛОТ
Большинство микроорганизмов способны синтезировать все 20 аминокислот, из которых состоят белки. Углеводные скелеты аминокислот строятся из промежуточных продуктов обмена, аминогруппы вводятся прямым аминированием или трансаминированием. Перевод неорганического азота в органические соединения всегда происходит через аммиак.
Нитраты, нитриты, молекулярный азот, являющиеся источниками азота в питательных средах, предварительно восстанавливаются до аммиака (ассимиляционная нитратредукция) и только после этого включаются в состав органических соединений.
NH4
+
NO3 |
NH4+ АССИМИЛЯЦИЯ АЗОТА |
- |
|
N
2 |
10 |
|