微生物的代谢(microbial metabolism)是指微生物细胞内发生的各种生物化学反应的总称。微生物细胞通过这些反应,利用各种基质获得能量和合成细胞物质的前体代谢物,以满足细胞生长、繁殖和产物合成的需求。微生物的代谢可分为初级代谢(primary metabolism)和次级代谢(secondary metabolism)两级。初级代谢是细胞生长和维持生存所必需的基础代谢。次级代谢是某些微生物在一定的生长阶段(一般发生在细胞生长中止以后),合成一些对产生菌无明确生理功能的代谢产物(次级代谢产物)的过程。微生物的初级代谢可以分为分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)两类。分解代谢是指细胞通过不同酶系的作用将复杂大分子物质(蛋白质、多糖以及脂类等)降解成简单小分子物质(氨基酸、单糖及脂肪酸等),进而将这些小分子物质进一步降解成更简单的代谢物或完全降解成二氧化碳和水的过程。这一过程产生能量(储存在ATP中)、以辅助因子NADPH的形式为主的还原力以及生物合成结构单元所需的前体代谢物。合成代谢是指通过合成酶系的作用,利用简单小分子物质合成复杂大分子物质的过程。这个过程需要消耗能量、还原力以及前体代谢物。一方面,在分解代谢中有机物被降解,最终转变成CO2和水,提供能量、还原力和小分子前体代谢物;另一方面,分解代谢提供的能量和前体代谢物又用于各种细胞活动,包括物质合成、细胞生长和维持。因此,分解代谢和合成代谢之间存在着千丝万缕的联系。它们相互交织,形成了微生物生存所必需的一张初级代谢网络(图5-1)。在这张代谢网络中,共用中间代谢物形成了不同途径之间的分支点,前体代谢物形成了分解代谢与合成代谢的交汇点,各类酶系催化着网络中生化反应的进行,能量ATP和辅助因子NADPH、NADH等使各个途径之间的联系更加密不可分。所以,要了解微生物的代谢体系,要在了解每个代谢途径的基础上,再充分研究整个代谢网络及其代谢调控方式,这样才能对微生物的代谢体系进行分析、设计、构建与优化。(www.daowen.com)
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