第五章 微生物的代谢与发酵课件.pptVIP

§2 分解代谢和合成代谢的关系 ● 两用代谢途径 ●代谢物回补顺序 能补充两用代谢途径中因合成而消耗 的中间产物的那些反应。 ●乙醛酸循环 §3 微生物独特合成途径 一.自养微生物的CO2固定 ●Calvin 循环 ●厌氧乙酰—COA途径 ●逆向TCA循环 ●羟基丙酸途径 ●Calvin 循环（略） 6CO2通过Calvin循环产生1 果糖6磷酸 2）核酮糖二磷酸羧化酶、磷酸核酮糖激酶为特征性酶 3）自养菌（生物）固定CO2的主要途径 ● 厌氧乙酰-辅酶A途径 ●逆向TCA循环 二、生物固氮 大气中的分子氮通过微生物固氮酶的催化而还原成氨的过程。 生物固氮：130×106吨 工业固氮：50×106吨 （一）固氮微生物 1.自生固氮菌（Aztobacteria） 2.共生固氮菌 （豆科植物）Rhizobium （非豆科植物） 3.联合固氮 必须生长在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的微生物。 ●Frankia 二、固氮的生化机制 N2+8[H]+18~24ATP→2NH3+18-24ADP+18~24Pi 1.条件 ●ATP ●还原力和传递载体 ：NADPH Fd、Fld ●还原底物（N2） ●Mg+ ●厌氧微环境 ●固氮酶 2.活力测定—乙炔还原法 3 固氮的生化途径 ●氨的去路 4.固氮酶的产氢反应（2H+→H2） （三）固氮酶避氧机制 1.好气性自生固氮菌： ----呼吸保护 ----构象保护 2.蓝藻： ----还原性异形胞 ----其它 3.根瘤菌： ----形成豆血红蛋白（存在于类菌体周膜内外） 三、微生物结构大分子---肽聚糖的合成 (一) 细胞质中的合成 1）N-乙酰葡萄糖胺-UDP、N-乙酰胞壁酸-UDP 葡萄糖→N-乙酰葡萄糖胺-6-磷酸 ↙ ↘ N-乙酰葡萄糖胺-UDP N-乙酰胞壁酸 -UDP 2）由N-乙酰胞壁酸合成 “park”核苷酸 ● park”核苷酸： 即UDP-N-乙酰胞壁酸五肽，细菌细胞壁合成的重要中间体，由N-乙酰胞壁酸和丙氨酸、谷氨酸等在细胞质中合成形成。 * Chap 5 微生物的新陈代谢 ●能量代谢 ●分解代谢和合成代谢的联系 ●微生物独特的合成代谢 ●代谢调节与发酵 ●细胞代谢简化图 §1.微生物能量代谢 一、化能异养微生物的生物氧化和产能 （一）生物底物脱氢的主要途径 ●ED途径（糖酵解替代途径） ● ED 途径概貌 ●总反应式： C6H12O6+Pi+NADP++NAD+→ 2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H++NADH+H+ 特点： 1）KDPG裂解关键反应 2）特征酶：KDPG醛缩酶 3）2丙酮酸分别来自KDPG裂解和3-磷甘油醛的转化 4）产能低（1molATP+NADPH+NADH/1molGlucose） ●生物学意义 1）EMP途径的替代途径 2)协调EMP、HMP、TCA途径 3）进行细菌酒精发酵 ●酒精发酵途径: 酵母菌:葡萄糖→1,6-二磷酸果糖→3-磷酸甘油 醛、磷酸二羟丙酮→ →丙酮酸→乙醛 →2乙醇 细菌：葡萄糖→KDPG →丙酮酸、3-磷酸甘 油醛→2丙酮酸→乙醛→2乙醇 · （二）生物氧化中递氢和受氢 ●依据受氢体性质不同，生物氧化分：呼吸、无氧呼吸和发酵三种类型。 1、呼吸 （respiration） ●呼吸链 最终受氢体（O2） 原核生物P/O=2 2、无氧呼吸（anaerobic respiration） 又称厌氧呼吸，一类呼吸链末端氢受体为外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。 主要微生物类群： ----反硝化细菌 ----反硫化细菌 ----甲烷细菌等 ●无机氧化物为受氢体 ●有机物为受氢体 3、发酵（fermentation） ●定义 广义：利用微生物生产有用代谢产物的一类生产方式。 狭义：在无氧条件干，底物脱干的氢未经呼吸链而直接交给某一内源性中间代谢物，以实现底物水平磷酸化的生物氧化反应。 （1）由EMP途径中丙酮酸出发的