9.2第三章 微生物的代谢17-18,19-20.ppt

第一节 微生物能量代谢 微生物生命所需的能源，主要来自于生物氧化（细胞内进行的氧化作用）。 有机物（化能异养菌） 最初能源 日 光（光能自养菌） 通用能源 无机物（化能自养菌） 高能化合物ATP ATP是三磷酸腺苷的缩写, 它是一种含有高能磷酸键的有机化合物,体内组织细胞一切生命活动所需能量的直接来源，被誉为细胞内能量的“分子货币”，储存和传递化学能，它的大量化学能就储存在高能磷酸键中。高能磷酸键断裂时，大量的能量会释放出来。 一、底物水平磷酸化： 异化作用的中间产物的高能磷酸键直接转移给ADP，形成ATP。 X~P + ADP X + ATP 底物:为参与生化反应的物质，可为化学元素、分子或化合物，经酶作用可形成产物。一个生化反应的底物往往同时也是另一个化学反应的产物。 二、氧化磷酸化： ①物质在氧化过程中形成NADH2和FADH2， ②NADH2和FADH2通过电子传递系统将电子传递给氧或其他物质， ③电子传递时释放的能量与ADP偶联，形成ATP。 ④1个NADH2和FADH2分别产生3个ATP和2个ATP NADH2和FADH2均带电子对，都具有高的转移势能，它推动电子从还原型辅酶顺坡而下，直至转移到分子氧。 电子传递伴随ADP磷酸化成ATP全过程又称为氧化呼吸链。 电子传递与氧化呼吸链 电子传递 1、部位：电子传递链在真核细胞发生在线粒体内膜上，在原核细胞发生在质膜上。 2、成员 ：电子传递是从NADH2到O2，电子传递链中的电子传递体主要包括FAD 、CoQ、细胞色素b 、c 1　 c　 a 　a３和一些铁硫蛋白。这些电子传递体传递电子的顺序，按照它们的氧化还原电势大小排列，电子传递次序如下： 氧化呼吸链 ATP合成假说 （一）化学渗透偶联假说 1、电子传递导致膜外电位高，膜内电位低，电势差是导致质子(H+)返回膜内的动力。 即当2个质子传过膜上的F1~F0ATP酶时，由ADP和无机磷酸就形成了一个ATP分子。 （二）构象变化偶联假说 质子跨膜运动驱使F1~F0ATP酶构象发生变化，有利于ADP与Pi结合。 三、光合磷酸化。 利用光能合成ATP的反应： 即由光能引起叶绿素分子放出电子，并通过电子传递生产ATP的过程。 环式光合磷酸化 非环式光合磷酸化 我们呼吸氧气，吃米饭，把米饭里的碳水化合物分解葡萄糖，最终分解葡萄糖为二氧化碳和水，同时放出能量供机体使用。 微生物呢？最终把葡萄糖分解为 什么物质 我们探究的发酵作用、呼吸作用、就是要弄明白葡萄糖、脂肪、蛋白质是如何被机体利用的。 发酵 概念：在生物氧化中，发酵是指无氧条件下，化合物氧化时脱下的氢和电子不经过呼吸链传递而直接交给一内源氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。 常见的发酵种类： 1.由EMP途径中的丙酮酸出发的发酵： 乙醇发酵，同型乳酸发酵，丙酸发酵， 2,3-丁二醇发酵， 混合酸发酵，丁酸型发酵 2.通过HMP途径的发酵： 异型乳酸发酵 通过ED途径进行的发酵 细菌的酒精发酵（异型酒精发酵） 葡萄糖的酵解作用简称：EMP途径 第一阶段：一分子葡萄糖生成2分子甘油-3-磷醛。消耗2个ATP。 第二阶段：2分子甘油-3-磷醛被氧化成2分子丙酮。产生4个ATP和2个NADH2 两个阶段即净产8个ATP。 酒精（乙醇）发酵 第一型发酵：酵母菌在无氧条件下，将葡萄糖经EMP途径分解为2分子丙酮酸，然后在酒精发酵的关键酶——丙酮酸脱羧酶的作用下脱羧生成乙醛和CO2，乙醛作为氢受体，最后乙醛被还原为乙醇。 酵母菌（在pH3.5-4.5时）的乙醇发酵 第二型发酵：在有亚硫酸氢钠的存在的情况下发生的。亚硫酸氢钠和乙醛起加成作用，生成难溶的磺化羟乙醛，致使乙醛不能作为受氢体，而迫使磷酸二羟丙酮代替乙醛作为受氢体生成α-磷酸甘油 ，α-磷酸甘油在α-磷酸甘油磷酸酯酶催化下被水解，除去磷酸而生成甘油 。 第三型发酵：在碱性条件下进行的，碱性条件可促使乙醛不能作为正常的受氢体，而是两分子乙醛之间发生歧化反应，即相互进行氧化还原反应，一分子乙醛被氧化成乙酸，另一分子乙醛被还原为乙醇 。磷酸二羟丙酮作为受氢体而最终形成甘油 。（发酵终产物为乙酸，乙醇，甘油 ） 同型乳酸发酵：葡萄糖通过EMP途经，并且只单纯产生两分子乳酸的发酵。（丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被还原为乳酸，最终产物只有乳酸一种。） 乳酸脱氢酶 丙酮酸