Анаболизм Катаболизм Фотосинтез Биополимеры напр белки Свет Источник

Анаболизм Катаболизм Фотосинтез Биополимеры (напр. белки) Свет Источник энергии Тепло АТФ АДФ Биосинтетические промежуточные соединения АТФ Внутриклеточный пул предшественников Конечный продукт Фотосинтетические механизмы Внеклеточные питательные вещества АДФ Тепло

Энергогенерирующие метаболические процессы у эукариот Спиртовое брожение (дрожжи) Молочно-кислое брожение (мышечные клетки, нейтрофилы) Аэробное дыхание (плесневые грибы, простейшие, животные) Оксигенный фотосинтез (водоросли, растения) Энергогенерирующие метаболические процессы у прокариот Спиртовое, молочнокислое и другие виды брожений следующих за диссимиляцией глюкозы по пути Embden-Meyerhof (фруктозо-бисфосфатный путь) Другие типы брожений такие как пентозофосфатный и кетодезоксифосфокетолазный пути Анаэробное дыхание Литотрофия-использование неорганических субстратов как источников энергии Фото-гетеротрофия – использование органических соединений как источников углерода при фотосинтезе Не кислородный фотосинтез – фотофосфорилирование в отсутствие кислорода Метаногенез – путь метаболизма у археа с использованием водорода как источника энергии и продукции метана Оксигенный фотосинтез

Субстрат Окисленный промежуточный продукт Восстановленный конечный продукт Глюкоза 2 Пирувата 2 Лактата Figure 6. Модель брожения. L. Субстрат окисляется с образованием органического промежуточного соединения; обычный окисляющий агент НАД. Некоторое количество энергии, освободившейся при окислении запасается в высокоэргичных связях ATФ в процессе субстратного фосфорилирования. В финале, окисленное промежуточное соединение восстанавливается в конечный продукт. НАДН 2 явялется редуцирующим агентом. R. Молочно-кислое брожение у Lactobacillus, субстрат (глюкоза) окисляется в пируват, и пируват восстанавливается до молочной кислоты. Окислительно/восстановительный баланс поддерживается парной реакцией.

О С -Н Н-С-ОН СН 2 -О-Р Механизм действия фермента Глицеральдегид-3 -фосфатдегидрогеназы

Мальтоза Глюкоза Лактоза Галактокиназа Гексокиназа Сахароза Глюкоза-6 Глюкоза-1 Галактоза-1 Фосфогексозизомераза Крахмал Гликоген Гексокиназа Фруктоза-6 Ф Ф Манноза– 6 - Манноза Фосфогексозизомераза Маннит Гликолиз

Гетеротрофные бактерии, обитающие в анаэробных условиях Группы бактерии в соответствии с их типами брожения Типичные представители субстрат Продукты ферментации Спиртовое брожение Zymomonas mobilis глюкоза Этанол, CO 2 Молочно-кислое брожение Lactobacillus casei Leuconostoc mesenteroides Глюкоза Лактат, этанол, CO 2 Bifidobacterium bifidum Глюкоза Ацетат, Лактат Clostridium butyricum Глюкоза Бутират, Ацетат + H 2 + CO 2 Clostridium acetobutyricum Глюкоза Бутират, Бутиловый спирт, ацетон, 2 пропионпт Clostridium kluyveri Этанол + ацетат Бутират, капронат, H 2 Clostridium aceticum Propionibacterium pentosaceum Фруктоза Ацетат сахар, лактат пропионат, сукцинат Veillonella alcalescens Лактат пропионат, Ацетат, H 2, CO 2 Bacteroides ruminicola Сахар пропионат Escherichia coli Глюкоза Лактат, этанол, Ацетат, формиат, H 2 + CO 2, сукцинат Enterobacter aerogenes Глюкоза 2, 3 -бутандиол, этанол, формиат, H 2 + CO 2 Глюкоза Бутират, Ацетат, CO 2, -NH 3 Лизин Бутират, Ацетат, -NH 3 Маслянокислое брожение Гомоацетатное брожение Пропионовокислое и янтарнокислое брожение Образование кислот и бутандиола Сбраживание аминосодержащих веществ Clostridium tetranomorphum Clostridium sticklandii

Фосфотрансацетилаза Муравьиная кислота Ко. ASH Пируват (ПВК) Н-СOOH СО 2 + H 2 Формиатдегидрогеназа СН 3 -С-СOOH СН 3 -С-SКо. А Ацетил-Ко. А O O Pi Фосфотрансацетилаза Ко. АSH Янтарная кислота Ацетил фосфат Ацетаткиназа АДФ O Р АТФ Ацетат СН 3 - СOOH Ацетальдегид СН 3 -С-О Р НАДН+Н+ Н СН 3 -С НАД+ О НАДН+Н+ НАД+ VP- Энтеробактерии Этанол СН 3 -СН 2 -ОН

-аминоэтантиол Пантотеновая кислота Адениловая кислота Кофермент А – мононуклеотидный кофермент, переносит ацильные группы, присоединяющиеся сложноэфирной связью к тиоловой группе

α- ацетолактат синтетаза ПВК Пируват (ПВК) СН 3 -С-СOOH O СН 3 -С-С-СOOH СО 2 O OН Ацетолактат декарбоксилаза СО 2 Ацетил-метил. СН 3 -С-СНОН-СH 3 карбинол (ацетоин) O НАДН+Н+ VP+ Энтеробактерии (Klebsiella, Enterobacter) Bacillus НАД+ СН 3 -СНОН-СHOH-СН 3 2, 3 -бутандиол

Пируват: ферредоксиноксидоредуктаза Пируват (ПВК) СН 3 -С-СOOH O Ацетилфосфат СН 3 -С-О Р Ко. ASH СО 2 Н 2 Ацетил-Ко. А СН 3 -С-SКо. А + СН 3 -С-SКо. А O Фосфотрансацетилаза O Трансфераза Ацетоацетил Ко. А СН 3 -СО-СН 2 -СО – SКо. А НАДН+Н+ Оксибутирил-Ко. АНАД+ дегидрогеназа O Ацетаткиназа Ко. АSH АДФ АТФ -оксибутирил Ко. А СН 3 - СНOH-СН 2 -СО-SKo. A НО 2 СН 3 - СOOH Ацетат Кротоназа Кротонил- Ко. А СН 3 -СН=СН-СО-SKo. A Трансфераза СН 3 -СН 2 -СООН Бутират Ацетат НАДН+Н+ Дегидрогеназа НАН+ СН 3 - СН 2 -СО-SKo. A Бутирил- Ко. А Ацетил-Ко. А

Аланин Реакция Стикланда у протеолитических клостридий Окислительное дезаминирование Н Н 2 О Пируват (ПВК) NH 3 СН 3 -С-СOOH НАД+ NН 2 НАДН+Н+ O Ко. ASH Пируват: ферредоксиноксидоредуктаза СО 2 Н 2 СН 3 -С-SКо. А Ацетил-Ко. А O Ацетат Глицин Н АТФ Ко. ASH АДФ СН 3 - СOOH Ацетаткиназа СН 3 -С-О Р Н-С-СOOH NН 2 Рi O NH 3 НАДН+Н+ НАД+ СН 3 - СOOH Ацетат Фосфотрансацетилаза Ацетилфосфат

Глюкоза ПФ-путь (Лактобактерии, Лейконостоки) Глюкозо-6 -Ф 6 -Фосфоглюконовая кислота Ксилулозо-5 -Ф 3 -ФГА 1, 3 -бисфосфоглицерат 3 -фосфоглицерат Фосфоенолпируват Пируват Лактат ацетил-Ф Ацетальдегид Этанол Фосфокетолаза