第七章 - 微生物的新陈代谢11.ppt

目的和要求： 本章重点掌握化能异养型、化能自养型、光能营养性微生物能量、还原力产生方式和过程，理解有关微生物分解代谢与合成代谢的联系，了解微生物独特的合成代谢途径，掌握代谢调节的方法。 重点、难点 ： （1）化能异养型产能和还原力的方式及过程（呼吸、无氧呼吸、发酵） （2）自养微生物的代谢过程（产能、还原力） （3）放氧和非放氧型光合磷酸化产能方式 （4）微生物特有的固氮合成代谢及微生物的代谢调控。 根据代谢过程中产生的代谢产物在机体内作用的不同： 初级代谢 次级代谢 初级代谢： 微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动所必需的物质和能量的过程 初级代谢产物： 包括：小分子前体物质、能量代谢和代谢调节中起作用的物质 次级代谢： 指某些微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢途径明确、产量较大的初生代谢物作为前体，通过复杂的次级代谢途径合成一些结构复杂的对微生物自身没有明确功能产物的代谢类型。 次级代谢产物： 包括： 抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。 3）生物氧化的类型： 1、底物脱氢（以葡萄糖为例） EMP途径的生理功能 1.供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力 2.是连接其他几个重要代谢途径的桥梁 3.为生物合成提供多种中间代谢物 4.通过逆向反应可进行多糖合成 若从EMP途径与人类生产实践的关系来看，则它与乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇等的发酵生产关系密切。 EMP途径要点 四个产物去向： 丙酮酸：进入TCA循环；还原产乳酸、乙醇等； ATP： 营养物吸收和合成反应； NADH+H+：借氧化磷酸化产能。 五个重要的酶： 磷酸果糖激酶(3)， 果糖二磷酸醛缩酶(4)， 3-磷酸甘油醛脱氢酶(6)，磷酸甘油酸激酶(7)， 烯醇化酶(9)。 十个反应步骤。 细菌酒精发酵 优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成少，代谢副产物少，发酵温度较高，不必定期供氧。 缺点：pH5，较易染菌；细菌对乙醇耐受力低 葡萄糖经不同脱氢途径后的产能效率p113 其他途径:如：PK途径（磷酸酮解酶途径） PK途径（磷酸酮解酶途径） a、磷酸戊糖酮解酶途径（肠膜明串珠菌、番茄乳杆菌、甘露醇乳杆菌、短杆乳杆菌 ） G 5-磷酸-木酮糖 磷酸己糖酮解酶途径—又称HK途径（两歧双歧杆菌） G 6-磷酸-果糖 特点： 必须在有氧条件下进行，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶联，逐级传递，最后传递给氧。 氧化磷酸化： 在呼吸链的递氢和受氢（即氧化）过程与磷酸化反应相偶联并产生ATP的作用。 氧化磷酸化形成ATP的机制： 化学渗透学说 无氧呼吸的类型 特点： 1）通过底物水平磷酸化产ATP； 2）葡萄糖氧化不彻底，大部分能量存在于发酵产物中； 3）产能率低； 4）产多种发酵产物。 V.P.实验 Enterobacter aerogenes能产生3-羟基丁酮 在碱性条件下可氧化为二乙酰， 二乙酰可与含胍基的氨基酸反应产生特征性的红色反应即V.P.+ 而与Enterobacter aerogenes近缘的E.coli呈V.P.- 呼吸、无氧呼吸和发酵的比较：p123 二、自养微生物产ATP和还原力 无机底物脱氢后电子进入呼吸链的部位 它的能量代谢主要有3个特点： 1）无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系这与异养微生物对葡萄糖等有机底物的氧化要经过多条途径逐级脱氢明显不同； 2）呼吸链的组分更为多样化，氢或电子可以从任一组分直接进入呼吸链； 3）产能效率即P/O比一般要低于化能异养微生物。 第二节分解代谢和合成代谢的联系 一、两用代谢途径： 凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径。 如EMP、HMP、TCA等。 比如： ①丙酮酸可以逆EMP途径合成葡萄糖——葡糖异生作用 ②TCA循环可以对丙酮酸、乙酰-CoA进行彻底氧化，同时实际上也产生琥珀酰-CoA 、草酰乙酸和α-酮戊二酸等重要中间物，它们是合成氨基酸、卟啉等的中间代谢物。 注意： （1）在两用代谢途径中，合成与分解并非是简单的完全逆转，中间有些反应是由不同的酶催化 （2）合成代谢与分解代谢步骤中含有不同的中间代谢物 （3）在真核生物中，分解代谢和合成代谢在不同的分隔区域内分别进行 2 代谢物回补顺序（代谢物补偿途径、添补途径） 指补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢产物的那些反