10-12第五章微生物的代谢课稿.pptx

第五章 微生物的新陈代谢 冯 紫 艳 代谢（metabolism）：细胞内发生的各种化学反应的总称。 微生物代谢的基本特征： 代谢旺盛 代谢极为多样性 代谢的严格调节和灵活性 合成代谢（anabolism）： 在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂大分子的过程。 合成代谢 简单小分子 ATP [H] 复杂分子 （有机物） 分解代谢 ＋ ＋ 分解代谢（catabolism）： 复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、 ATP形式的能量和还原力的过程。 自养菌 异养菌 化能自养菌： 无机物为能源 光能自养菌 有机物为能源 微生物代谢类型 生命体系最基本的特征之一是能够转变能量和利用能量。 第一节 微生物的产能代谢 微生物生命活动所需要的化学能是由微生物对环境所提供的能源（或本身储存的能源）进行能量形式的转变而获得的。 微生物体内的这种能量转变过程称为微生物的能量代谢。 能量代谢是 一切生物代谢的核心问题 能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的 最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源----ATP。这就是产能代谢。 最初 能源 有机物 还原态无机物 日光 化能异养微生物 化能自养微生物 光能营养微生物 通用能源 （ATP） 电子传递过程中能量(ATP)产生机制 米切尔的化学渗透偶联假说（1961，P.Mitchell） 1978 Nobel 奖 建立膜内外质子浓度 差（H+)。借助质子势 的推动将能量蕴藏在 质子势中。 在生物化学中，氧化还原通常不仅仅只是转移电子，有时也转移氢原子（包括电子和质子）。在许多细胞氧化中，电子和质子可以同时失去。生物氧化还原反应中失去氢原子的过程，叫做脱氢反应。 生物氧化 发生在活细胞内的一切产能性氧化还原反应的总称。 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸,还原型辅酶Ⅰ 1、生物氧化的形式： 包括脱氢或脱电子 ①失电子： Fe2+ → Fe3+ + e - ②化合物脱氢、递氢: CH3-CH2-OH CH3-CHO NAD NADH2 2、生物氧化的过程： 脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三个阶段 3、生物氧化的功能： 产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物 4、生物氧化的类型： 发酵、呼吸（有氧呼吸、无氧呼吸）、光合作用 三种类型： 发酵、呼吸和光合作用 对应三种产能方式： 底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化 一、化能异养微生物的生物氧化 发酵 有氧呼吸：三羧酸循环、呼吸链 1、发酵途径：EMP途径、HMP途径、 ED途径、WD(PK/HK)途径、 Stickland反应 2、产能方式：底物水平磷酸化 3、发酵类型 呼吸 无氧呼吸：硝酸盐呼吸 产能方式：氧化磷酸化 （一）发酵(Fermentation) 　 在发酵工业上，发酵是指任何利用好氧或厌氧微生物生产有用代谢产物的一类生产方式； 而在生物氧化和能量代谢中，发酵仅是指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力[H]不经过呼吸链传递而直接交给某一内源氧化中间代谢产物的一类低效产能反应。 1、发酵的概念和特点 发酵的特点： 有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。 有机化合物只是部分地被氧化，因此只释放出一小部分的能量。 发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物来自于初始发酵的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。 葡萄糖是细胞最常用的碳水化合物能源和碳源。从葡萄糖的氧化中获取能量是微生物产能代谢的关键环节。 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解（glycolysis） 途径： EMP、HMP、ED、WD(PK/HK)途径。另外，还有利用氨基酸产能的Stichland反应。 2、发酵途径 （1）EMP途径 （糖酵解或已糖二磷酸途径） 绝大多数生物所共有的基本代谢途径，因而也是酵母菌、真菌和多数细菌所具有的代谢途径。 以1分子葡萄糖为底物，经历10步反应，而产生2分子丙酮酸，2分子ATP， 2个NADH的过程。 第一阶段：