[응용미생물학] 미생물의 물질대사

소개글

[응용미생물학] 미생물의 물질대사에 대한 보고서 자료입니다.

목차

<미생물대사>
Ⅰ. 에너지
　1. 에너지와 일
　2. 대사과정에서 ATP의 역할
　　- 화학삼투적 인산화 / 기질수준 인산화

Ⅱ. 효소
　1. 구조
　2. 효소작용의 특징
　3. 효소의 종류와 성질
　　① 산화환원효소
　　② 전이효소
　　③ 가수분해효소
　　④ 제거효소
　　⑤ 이성화효소
　　⑥ 합성효소
　4. 효소작요의 조절
　5. 효소 반응에 영향을 주는 요인
　　① 온도
　　② pH
　　③ 기질의 농도
　6. 효소에 의한 대사조절

Ⅲ. 이화
　1. 이화 (해당작용)
　　- EMP, PP=HMP, ED, PK 경로
　2. TCA 회로
　3. 호흡
　　①산화적 인산화/ 화학 삼투설/ 양성자 동력
　　②무기호흡
　4. 발효
　　① 알코올 발효
　　② 젖산 발효
　　- 동종젖산발효/ 이종젖산발효
　　③ 혼합산 발효
　　④ 2,3-부탄다이오 발효
　5. 지질의 이화작용
　6. 단백질의 이화작용
　　- 이화작용의 3단계

본문내용

정 2ATP,
시트르산회로 2ATP
- 화학삼투 인산화 : 34 ATP
- 포도당 한 분자당 총계 : 38 (36)ATP
- 호기호흡은 산소가 존대할 때 절대호기성과 통성 호기성 생물에 의한 호흡과정이다.
(무기호흡)
- 일부 통성혐기성 세균이나 절대 혐기성 세균은 혐기성호흡을 수행한다.
전자전달계와 유사한 시스템이 전자수용체로서 산소가 아닌 다른 것을 사용한다.
① 질산염 호흡 : 통성혐기성세균에 의해 수행
② 황산염 호흡 : 일부 종속영양세균에 의해 수행
미생물이 황산염 이온을 전자 수용체로 이용하면 그 이온이 황화수소 기체로 전환된다.
③ 탄산염 호흡 : 이산화탄소가 전자 수용체로 이용되면 그것은 메탄으로 전환된다.
4. 발효
- 발효 : 혐기적 과정으로 해당과정에서 만들어진 피루브산이 알코올, 산, 그리고 이산화탄소 기체와
같은 다른 유기 산물로 전환된다.
- 발효는 산소의 결핍 시 혹은 산소 수준이 아주 낮을 때 효모와 같은 미생물 종을 증식하도록 한다.
- 발효는 최종 수용체로서 피루브산이나 대사 유도체 등의 유기분자를 사용해서 NADH를 재생산하고 이화작용이 계속 진행되도록 한다. (이 반응을 거쳐 알코올과 산 등의 환원상태의 쓸모없는 생성물이 만들어지고 이 생성물들은 세포 밖으로 배출된다.)
- 발효반응은 포도당을 이산화탄소와 물로 완전히 분해하지 못한다.
또한 해당과정으로부터 얻어지는 적은 양 외에는 더 이상의 ATP를 생산해내지 못한다.
- 발효의 마지막 단계에서는 단지 분해반응에서 필수역할을 하는 조효소인 NAD만을 재생한다. NAD 재생산은 해당과정으로 하여금 산소가 없는 조건에서도 적은 양의 ATP를 계속 생산할 수 있도록
(① 알코올 발효)
- 효모와 몇몇 박테리아에서 발생되는 2단계 과정
- 최종산물 : NAD, 이산화탄소, 에틸알코올
- 해당과정에서 유래한 피루브산 두 분자가 탈카복시화효소의 작용으로의 3탄소골격이 쪼개진다.
이 반응으로 2분자의 아세트알데히드와 두 분자의 이산화탄소가 만들어진다.
아세트알데히드는 NADH로부터 전자와 수소를 받아들여 에탄올이라 불리는 알코올 생성물이 됨
효모 (단세포성 곰팡이) : 조건 무산소성 생물
- 효모는 대부분의 다른 생물과 마찬가지로 포도당으로부터 ATP를 생산하는 유기호흡을 한다.
그러나 산소가 없는 경우에는 해당과정에서 생산되는 2개의 ATP로 살기도 한다.
해당과정에는 산소가 필요하지 않다.
- ATP를 만드는 유일한 방식으로 해당과정을 이용하기 위해서는 한 가지 조건이 필요하다.
즉 NAD가 환원됨에 따라 NAD를 공급 해줄 수 있는 방법이 있어야 한다.
- 효모와 몇 종류의 박테리아들은 해당과정에서 만들어진 피루브산을 이산화탄소와 에탄올로
변화시키는 방법을 사용한다.
- 발효효모가 이산화탄소를 발생
- 효모는 포도즙 안에 있는 당을 에탄올로 전환시킨다.
- 효모세포에 의한 에틸알코올의 생산은 알코올 산업에 중요하다.
이때 NAD+가 재생된다.
(② 젖산 발효)
- 이 과정에서 피루브산 파생물보다 피루브산 자체가 전자수용체로 사용되어 젖산을 생성한다.
- 젖산발효에서 NADH는 해당과정에서 만들어진 두 분자의 피루브산에 전자와 수소를 제공한다.
이 결과 각 피루브산은 3탄소 화합물인 젖산으로 전환된다.
동종젖산발효
- 세균에 의해 수행되며 해당과정에서 발생한 모든 피루브산을 젖산으로 환원시킨다.
- 이 과정은 산소 부족 시 동물근육에서도 일어난다.
이종젖산발효
- 젖산 이외에도 다른 물질을 만들어 낸다.
- 미생물에 의해 수행되는 과정이며 이 미생물들은 PK경로를 진행한다.
- 이 때 피루브산에서 젖산이 아세틸인산에서 에탄올이 형성되며 어떤 경우에는 아세트산이
만들어 지기도 한다.
- 젖산발효는 두 가지 형태로 구분된다.
- 발효의 목적은 산소의 공급이 부족하거나 차단되었을 때 해당과정에 NAD+를 공급하여 주기 위한 것
⇒ - 알코올 발효와 젖산 발효 모두는 한분자의 포도당이 대사 될 때마다 2 분자의 ATP가 만들어지는
순 에너지 수율을 갖는다. 이 ATP는 해당과정에서 만들어 진다. 나머지 반응은 NAD를 재생산
(③ 혼합산 발효)
- E. coli와 통성혐기성 미생물에 의한 과정, → 젖산, 초산, 적은양의 에탄올, 포름산이 생성
- 일부 미생물은 포름산을 더 환원시켜 수소와 이산화탄소를 만들기도 한다.
(④ 2,3-부탄다이오 발효)
- Enterobactor, Erwinia, Klebsiella, Serratia에 의해 수행
- 이 과정은 혼합산발효와 유사하지만 에탄올, 산 이외에도 부탄다이올을 생성
- 젖산발효의 ATP생산량은 알코올 발효 때와 같으나 젖산발효 때는 이산화탄소를 만들어 내지 않아 젖산을 피루브산에서 유래한 세 개의 탄소를 모두 가지고 있게 된다.
5. 지질의 이화작용
- 화학유기영양생물은 지질을 에너지원으로 자주 사용한다.
지방산
- 베타-산화경로를 통해 분해된다.
- 이 과정에서 FAD와 NAD가 전자를 전달받는데 사용
- 2탄소로 구성되어 있으며, TCA회로에 직접 이용될 수 있는 아세틸 CoA형태로 분해
- 회로가 한번 돌면 아세틸 CoA, NADH, FADH를 생산하며 NADH와 FADH₂는 전자전달계에 의해 산화되어 더 많은 ATP를 제공한다.
글리세롤
DAP로 산화 → 글리세르알데히드 3-인산(GAP)로 이성화 → 이 C3단위는 EMP경로에서 사용
- 지질 → (라파아제, 가수분해) → 지방산 + 글리세롤
6. 단백질의 이화작용
- 단백질분해효소
단백질과 폴리펩티드 → 아미노산으로 가수분해
아미노산 → 아미노기 전이반응에 의한 탈아미노기 반응 → 유기산 → 피루브산, 아세틸 CoA로
이화작용의 3단계
- 화학무기종속영양생물에서 일어나는 호기성 이화작용의 일반적 그림으로 세 단계로 나눌 수 있으며, 그 중심에 TCA 회로가 있다.
- 다양한 종류의 단백질, 다당류, 지질도 몇 가지 공통
대사과정을 통해 분해된다.
- 점선은 NADH와 FADH2에 의해 전자전달계로 옮겨지는 전자의 흐름을 보여준다.
또는 TCA 회로 중간물질로 전환되어 TCA 회로에서 산화되어 에너지 방출

키워드

물질대사,   미생물학,   미생물대사,   에너지,   효소 반응,   발효,   이화 ,   효소,   ATP,   효소작용