Сукупність біосинтетичних реакцій включення низькомолекулярних сполук в клітинні полімери становить суть конструктивного метаболізму. Комплекс цих реакцій іноді називають пластичним обміном.
Вуглецеві з'єднання для біосинтетичних реакцій бактерій
Для біосинтезу клітинних компонентів необхідні відповідні низькомолекулярні сполуки-попередники (наприклад, цукру чи амінокислоти). При наявності таких попередників у навколишньому середовищі вони безпосередньо залучаються у різні біосінтеті-че.скіе шляху. Однак набагато частіше бактеріям доводиться попередньо синтезувати велику частину молекул-попередників з доступних вихідних продуктів. Величезна різноманітність субстратів, які бактерії можуть використовувати в якості джерел живлення, випливає з широкого спектра їх метаболічних можливостей. Вихідні продукти для біосинтезу утворюються в ході різних шляхів катаболізму, включаючи гліколіз, КДФГ-шлях, пентозофос-фатний шлях, окислення пірувату та ЦТК. Наприклад, вуглецеві фрагменти з ЦТК - сукцинил-КоА і ацетил-КоА - використовуються відповідно для утворення тетрапірролов і жирних кислот. Слід пам'ятати, що подібне «вилучення» інтермедіатів з ЦТК можливе лише при постійному поповненні їх дефіциту.
Біосинтез амінокислот і білків бактеріями
Амінокислоти. Більшість вільно живуть бактерій здатне синтезувати всі необхідні їм амінокислоти. Теоретично всі 20 необхідних амінокислот можуть знаходитися в навколишньому середовищі і бути доступними для утилізації. Крім того, бактерії здатні отримувати амінокислоти з білкових молекул, розщеплюючи їх бактеріальними протеазами і пептідаза. Утворені при цьому олігопептиди і амінокислоти транспортуються в клітку, де включаються в біосинтетичні шляхи або розщеплюються на низькомолекулярні продукти. Паразитичні бактерії споживають готові амінокислоти з організму господаря. Бактеріям, культивуються на живильних середовищах, що містять тільки неорганічні джерела азоту або обмежена кількість амінокислот, доводиться синтезувати деякі з них (або навіть всі) з доступних азотовмісних сполук. Основне призначення джерел азоту - надходження в бактеріальну клітину «сировини» для формування амінних (NH2) і іміни (NH) груп в молекулах амінокислот, нуклеотидів, гетероциклічних підстав та інших хімічних компонентів.
При цьому азотовмісні речовини, крім сировини для пластичного обміну, Можуть включатися в енергетичний метаболізм (наприклад, у анаеробів деякі амінокислоти можуть утворювати окислювально-відновні системи). Найбільш доступні мінеральні джерела азоту в природі - амонійний іон (NH4 +) та аміак (NH3), легко проникають у клітини і просто трансформуються в аміно-і іміногруппи, Основні вихідні з'єднання для синтезу амінокислот - піруват (утворюється в гликолитическом циклі), а-кетоглутарат і фумарат {утворюються в ЦТК). При синтезі молекул амінокислот атом азоту вводиться на останніх етапах біосинтезу шляхом переамінування; лише L-аланін, L-глутамат і аспартат утворюються через пряме амінірованіе.
Пептиди та білки. Бактеріальна клітина здатна синтезувати кілька тисяч різних білків, кожний з яких містить в середньому 200 амінокислотних залишків. Інформація, що направляє синтез цих білків, закодована в послідовності нуклеотидів ДНК. Синтез поліпептидного ланцюга відбувається в цитоплазмі клітини на рібонуклеопротєїдних частках (рибосомах) у поєднанні з молекулою мРНК або інформаційної РНК (іРНК), яка синтезується на матриці ДНК в процесі транскрипції.
Бактеріальна рибосома володіє масою 27 * 10 6 Д і складається на 65% з Хвороби (рРНК) і на 35% з білка (приблизно 50 різних білків). Інформація, що міститься в молекулах мРНК, транслюється в поліпептидний ланцюг за участю особливого класу молекул РНК, відомих як тРНК. Багатофункціональність тРНК дозволяє їм приєднуватися до певних амінокислотам, зв'язуватися з рибосомою і дізнаватися певні послідовності із трьох нуклеотидів (кодон) у складі мРНК. Відомий кодон відповідає конкретній амінокислоті; потрібна амінокислота «подається» за допомогою впізнає її молекули тРНК до кінця зростаючої поліпептидного ланцюжка. Так росте майбутня молекула білка.