第五章 微生物的代谢PPT.ppt

第四章 微生物的代谢 （ Microbial Metabolism ）;第一节 微生物的能量代谢;第二节 分解代谢与合成代谢的关系;第三节 微生物合成代谢特例;第四节 代谢产物调节及发酵生产;第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成为氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质； 第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH及FADH2； 第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生成CO2，并产生ATP、NADH及FADH2。 　　 ● 第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传递链被氧化，可产生大量的ATP。;;;最初能源;二、 微生物产能代谢;生物氧化: 分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程也称为生物氧化，是一个产能代谢过程。 不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不同的，异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物，通过生物氧化来进行产能代谢。;2. 异养微生物的生物氧化;生物氧化的形式 某物质与氧结合；脱氢；失去电子 生物氧化的过程 脱氢（电子）；递氢（电子）；受氢（电子） 生物氧化的功能 产能量ATP；产还原力【H】；产小分子中间代谢产物 生物氧化的类型 有氧呼吸；无氧呼吸；发酵;NAD:尼克(烟）酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP:尼克(烟）酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 FAD:黄素腺嘌呤二核苷酸 FMN:黄素单核苷酸;VitB2和黄素辅酶;3）形成的辅基： FAD和FMN ;4)功能：在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和质子的传递体作用 FAD + 2H = FADH2 FMN + 2H = FMNH2;VitPP(VB5);3)形成的辅酶: NAD+ 和NADP+ ;4)功能：作为脱氢酶的辅酶，在催化底物时通过氧化态与还原态的互变而传递氢 ; FAD + 2H = FADH2 FMN + 2H = FMNH2 NAD+ + 2H = NADH+H+ NADP+ + 2H = NADPH+H+;● 发酵(fermentation)是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物（内源性中间代谢物），同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。 ● 发酵的种类有很多，可发酵的底物有???类、有机酸、氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。 ● 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，主要分为四种途径：EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径;EMP途径（糖酵解途径，己糖二磷酸途径）;HMP途径（单磷酸己糖途径）;ED途径（KDPG途径）;2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG） ;;磷酸戊糖解酮酶（ PK ）途径 ; 磷酸已糖解酮酶 HK 途径 ;呼吸作用：微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为～;;;TCA循环的重要特点;TCA的枢纽地位 存在TCA循环菌株：各种好氧微生物 ;;;①酵母型酒精发酵 ②同型乳酸发酵 ③丙酸发酵 ④混合酸发酵 ⑤2,3—丁二醇发酵 ⑥丁酸发酵; C6H12O6 2CH3COCOOH 2CH3CHO 2CH3CH2OH;★当发酵液处在碱性条件下，酵母的乙醇发酵会改为甘油发酵。 原因：该条件下产生的乙醛不能作为正常受氢体，结果2分子乙醛间发生歧化反应，生成1分子乙醇和1分子乙酸；;;乳酸发酵;;;3. 自养微生物的生物氧化;氨的氧化 NH3和NO2-是可以用作能源的最普通的无机氮化合物，能被硝化细菌所氧化，硝化细菌可分为两个亚群：亚硝化细菌和硝化细菌。 氨氧化为硝酸的过程可分为两个阶段，先由亚硝化细菌将氨氧化为亚硝酸，再由硝化细菌将亚硝酸氧化为硝酸。由氨氧化为硝酸是通过这两类细菌依次进行的。;硫的氧化 硫杆菌能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物(包括硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐)作能源。 H2S首先被氧化成元素硫，随之被硫氧化酶和细胞色素系统氧化成亚硫酸盐，放出的电子在传递过程中可以偶联产生四个ATP。;铁的氧化 从亚铁到高铁状态的铁的氧化，对于少数细菌来说也是一种产能反应，但从这种氧化中只有少量的能量可以被利用。 亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus