微生物の物質代謝

第２章　微生物の物質代謝I（分解）
　本章の目的：　自然界に存在する栄養源は多様である。これらを微生物がいかにして分解し利用するかを理解する。

一般的に微生物の栄養源は大きく分けて次の４種類からなる。
– ＿＿＿＿＿　　　　　　＿＿＿＿＿
– ＿＿＿＿＿　　　　　　＿＿＿＿＿

多糖、二糖とその分解

物質 構成 由来 分解酵素
セルロース ブドウ糖（β-1,4) 植物
デンプン ブドウ糖（α-1,4) 植物
グリコーゲン ブドウ糖（α-1,4) 動物
寒天 ガラクトース、ガラクツロン酸 海藻 アガラーゼ
N-アセチルグルコサミン（β-1,4) 菌類（細胞壁）、昆虫（外骨格）
ペクチン ガラクツロン酸 植物 ペクチナーゼ
ブドウ糖（α-1,６) 細菌（莢膜、粘液層）
キシラン ＿＿＿＿など（β-1,4) 植物
ショ糖 植物
乳糖 牛乳

セルロースの分解
• デンプンとセルロースはともに＿＿＿＿からなる。
• β-1,4-グルカン、植物体の1/3、地球上で最も＿＿＿＿＿＿
• セルロースは＿＿＿＿で分解しにくい。
– 真菌類、滑走細菌、クロストリジウム属細菌、放線菌、ルーメン細菌

デンプンの分解
• α-1,4グルカン
– ＿＿＿分岐
• 分岐数
– アミロース＜デンプン＜アミロペクチン＜グリコーゲン
• α-アミラーゼ　（＿＿＿＿型）＿＿＿＿＿生成
• β-アミラーゼ （＿＿＿型）＿＿＿＿＿生成
• α-グルコシダーゼ（＿＿＿型）＿＿＿＿＿生成
• 細胞内では＿＿＿＿＿分解

デキストラン
• ＿＿＿＿-glucan, ＿＿＿ 、 ＿＿＿＿分岐
• 粘液、莢膜
• ｎスクロース→（グルコース）ｎ＋ｎフルクトース
• Leuconostoc mesenteroides などが生成
• これらの細菌が死ぬと他の微生物により利用される。

タンパク質の代謝
 プロテアーゼ：ポリペプチド鎖の分解、アミノ酸生成
• アミノ酸の代謝
 脱アミノ化
 グルタメートデヒドロゲナーゼ： グルタミン酸から酸化的脱アミノ化
 アスパルターゼ（アスパルテートアンモニアリアーゼ）

核酸の代謝

有機酸の代謝
• ＿＿＿＿＿＿＿＿の有機酸（クエン酸、リンゴ酸、フマル酸、コハク酸）：炭素源として利用できる。
• 好気的には＿＿＿＿＿＿で利用
• 嫌気的にはピルビン酸から＿＿＿＿＿＿＿＿を経由してATPを合成

脂質の代謝
• 脂肪＝＿＿＿＿＿＿＋＿＿＿＿＿のエステル
• Clostridium perfringensによるリン脂質の分解

　　　　　　　　　　　　　　　　　脂肪酸の酸化

リパーゼの作用

炭化水素の分解（脂肪族炭化水素と芳香族炭化水素）
１）オキシゲナーゼ
　monooxigenaseとdioxygenaseの違いはなにか？

脂肪族炭化水素：
末端を酸化して脂肪酸生成
その後はβ酸化。

芳香族炭化水素の分解：
key compound

＿＿＿＿＿と
＿＿＿＿＿

第３章　微生物の物質代謝II（生合成）
本章の目的：　細胞を構成する高分子の基本的なユニットである糖、アミノ酸、ヌクレオチド、脂肪酸がどのようにして合成されるかを理解する。

同化と異化のエネルギー論
異化作用で得られたエネルギーは生合成系の反応に使用される。

多糖の合成

• ペプチドグリカン（細菌細胞壁）
• グリコーゲン、デンプン（貯蔵）

• 前駆体
• UDP-グルコース
• ADP- グルコース
• （グリコーゲン合成）

ペントースの合成　（リボース、デオキシリボースの合成に重要）

 核酸合成に必要なペントースはヘキソースから1分子の脱炭酸により起こる
 ２’部位の還元はヌクレオチド合成の後に起こる
 ヘキソースの含まれない培地で生育した場合、糖新生という経路でグルコースが合成される

アミノ酸の生合成
１、細菌におけるアンモニアの取り込み（無機体窒素の同化）
(a),(b)の反応によりアンモニアが取り込まれ、グルタミン酸とグルタミンができる。
　できたグルタミン酸とグルタミンのアミノ基は他のアミノ酸の合成に用いられる。

２、種々のアミノ酸の生合成
生合成系を共有するいくつかのグループに分けられる

アミノ酸の炭素骨格は解糖系かＴＣＡ回路の中間代謝物に由来する

グルタミン酸族（Glu, Gln, Pro, Arg）

オキサロ酢酸を出発物質とするアスパラギン酸族　（Asp, Asn, Lys, Met, Thr, Ile)
真核生物のリジン合成系は原核生物の合成系と異なる。

ピルビン酸を出発物質とするアラニン族（Ala, Val, Leu)

セリン族　(Ser, Gly, Cys)

芳香族 (Phe, Tyr, Trp)

ヒスチジン

ヌクレオチドの合成
イノシン酸（ＩＭＰ)：すべてのプリンヌクレオチドの前駆体

ウリジル酸（ＵＭＰ)、
すべてのピリミジンヌクレオチドの前駆体

プリン、ピリミジンリボヌクレオシド３リン酸合成経路の概要

デオキシリボヌクレオシド３リン酸の合成

ピリミジンリボヌクレオチドの生合成

脂質の生合成

脂質の生合成（グリセロール部分）

脂肪酸部分