微生物的代谢

原理和问题-什么是新陈代谢?
代谢(metabolism)是发生在所有生物体内成千上万种化学反应的总称。除病毒之外,代谢是所有微生物、植物和动物的一个特征。
代谢再分成几个主要的范围?
代谢再分合成代谢与分解代谢。合成代谢(anabolism)是指细胞合成分子及细胞结构的全过程。它也称为生物合成。合成代谢一般是需要输人能量的一个构建过程。二个主要的类型是分解代谢。分解代谢(catabolism)是指细胞分解大分子成较小分子的全过程。分解代谢一般来说是释放能量的过程。新陈代谢即合成代谢和分解代谢的总和
细胞为什么要代谢?
代谢有助于生活细胞的稳定性,并且提供了合成反应所需结构单元的动态库。另外,代谢提供细胞生活过程所需的能量并帮助生长及繁殖。

 酶-代谢反应如何产生?
代谢的化学反应通过酶的活动来催化。酶是生物的催化剂,可以影响化学反应,但酶本身不发生变化。这些化学反应很可能发生,但它们反应需要长的时间。酶可减少反应的时间，可使反应在千分之一秒内发生①。
酶怎样执行它的功能?
进行任何一个化学反应,向化学反应输入一定的能量。这个能量称为活化能(activa-tion energy)。例如,热能可以是被输人到一个化学反应的活化能,促进化学反应发生。酶通过降低化学反应的活化能使化学反应的化合物聚集或使化合物分开。
代谢反应中反应物用什么命名?
通过酶催化的任何一个代谢反应,参加反应的化合物称为底物(substrate),一旦酶作用底物或几个底物,反应的产物称为末端产物(endproduct)。
酶可以作用于不同的化学反应吗?
酶是高度特异性的。每一种酶只能作用某一类或一种特定底物的反应。因此,细胞中有上万种化学反应,细胞中有上万种的酶。反应已经发生后，酶释放继续活化另外的化学反应(如图).

图：酶的作用。酶是一个蛋白质分子,作用在底物分子上,反应产生末端产物。此例中,一个酶分子结合两个底物分子产生一个单一的分子。
酶由什么组成?
酶由蛋白质组成,某些情况下,酶含有非蛋白质组分。简单酶(simple enzyme)只含有蛋白质。结合酶(conjugated enzyme)含有非蛋白质组分。结合酶有时称作全酶(holoenzyme);蛋白质的部分称作脱辅(基)酶或酶蛋白(apoenzyme),而非蛋白质的组分称为辅(助)因子(cofactor)。
酶分子中有不同种类的辅(助)因子吗?
酶分子中的辅(助)因子或者是有机分子,或者是无机分子。可以作为辅因子的有机分子有NAD(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,辅酶I)和FAD(黄素腺嘌呤二核苷酸),另外的有机分子作为辅因子的是辅酶A。无机分子有时发现作为辅(助)因子的包括金属离子如铁、镁、铜、锰、锌和钴。某些情况下,辅因子是酶分子的活性部分。
酶分子有多大及如何构型?
酶分子的分子质量范围从几千到几百万道尔顿(Da)。因为蛋白质分子有一、二、三级结构,并且它们常常折叠成三维空间的分子。在这样的大分子中,通常有一个或多个称作活性部位(active site)的区域,基本的化学反应在此发生。
酶分子如何起作用引起化学反应?

酶分子和它的底物或几个底物在酶分子的活性部位结合。一般来说,底物和活性部位是匹配紧密的，就像钥匙和锁的关系一样。一旦发生结合,这个复合物称为酶-底物复合物，然后酶改变它的构型,化学反应发生。这就是诱导契合说(inducedfit hypothesis)。反应的结果两个化合物的分子可以结合一起形成一个新的分子,或者一个单个底物分子可分解产生两个或更多的分子。因此,酶分子在底物分子间可形成化学键或在底物分子中断裂化学键。
酶有任何特殊的命名法吗?
按国际协议，当代酶的命名在末尾添加“-ase”后缀(英文),后缀前的词可以是底物的名字,或者用引起反应酶的名字,或者该酶属于大类中哪一类而命名。例如,乳糖酶分解底物乳糖;己糖激酶分解6-碳糖葡萄糖;连接酶(合成酶)催化两种化学分子合成一种化合物分子。值得注意的是某些酶有习惯命名,如胃蛋白酶是胃中分解蛋白质的酶。
酶对化学的和物理的环境变化敏感吗?
酶是蛋白质,因为蛋白质对环境中化学的和物理的变化敏感,因此酶也是敏感的。例如，过度的热引起酶蛋白丧失三维结构,此过程称为变性。酶变性是高温可以杀死细胞的一个原因。相似的,化学物质如酚和许多消毒剂能消灭微生物,因为它们破坏了微生物的酶。