第五章-微生物的代谢.pptVIP

二、微生物产能代谢生物氧化异养微生物的生物氧化自养微生物的生物氧化能量转换2.异养微生物的生物氧化异养微生物氧化有机物的方式，根据氧化还原反应中电子受体的不同可分成发酵和呼吸两种类型，而呼吸又可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。HMP途径（单磷酸己糖途径）意义提供还原力（NADPH）：是合成脂肪酸、类固醇和谷氨酸的供氢体。提供中间代谢产物：如核酮糖-5-磷酸产能EMP途径与HMP往往是同存的。3.自养微生物的生物氧化氨的氧化硫的氧化铁的氧化氢的氧化4.能量转换在产能代谢过程中，微生物通过底物水平磷酸化和氧化磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存于ATP等高能分子中，对光合微生物而言，则可通过光合磷酸化将光能转变为化学能储存于ATP中。底物水平磷酸化

(substratelevelphosphorylation)物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。底物水平磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。氧化磷酸化

(oxidativephosphorylation)物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH2可通过位于线粒体内膜和细菌质膜上的电子传递系统将电子传递给氧或其他氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP的合成，这种产生ATP的方式称为氧化磷酸化。一分子NADH和FADH2可分别产生3个和2个ATP。光合磷酸化(photophosphorylation)光合作用是自然界一个极其重要的生物学过程，其实质是通过光合磷酸化将光能转变成化学能，以用于从CO2合成细胞物质。行光合作用的生物体除了绿色植物外，还包括光合微生物，如藻类、蓝细菌和光合细菌(包括紫色细菌、绿色细菌、嗜盐菌等)。它们利用光能维持生命，同时也为其他生物(如动物和异养微生物)提供了赖以生存的有机物。光合色素光合色素是光合生物所特有的色素，是将光能转化为化学能的关键物质。共分三类：叶绿素(chl)或细菌叶绿素(Bchl)，类胡萝卜素和藻胆素。细菌叶绿素具有和高等植物中的叶绿素相类似的化学结构，两者的区别在于侧链基团的不同，以及由此而导致的光吸收特性的差异。光合单位光合色素分布于两个“系统”，分别称为“光合系统Ⅰ”和“光合系统Ⅱ”。每个系统即为一个光合单位，其光合色素的成分和比例不同。一个光合单位由一个光捕获复合体和一个反应中心复合体组成。光捕获复合体含有菌绿素和类胡萝卜素，它们吸收一个光子后，引起波长最长的菌绿素(P870)激活，从而传给反应中心，激发态的P870可释放出一个高能电子。光合磷酸化光合磷酸化是指光能转变为化学能的过程。当一个叶绿素分子吸收光量子时，叶绿素性质上即被激活，导致叶绿素(或细菌叶绿素)释放一个电子而被氧化，释放出的电子在电子传递系统中的传递过程中逐步释放能量，这就是光合磷酸化的基本动力。环式光合磷酸化与非环式光合磷酸化光合细菌主要通过环式光合磷酸化作用产生ATP，这类细菌主要包括紫色硫细菌、绿色硫细菌、紫色非硫细菌和绿色非硫细菌。环式光合磷酸化可在厌氧条件下进行，产物只有ATP，无NADP(H)，也不产生分子氧。高等植物和蓝细菌进行非环式光合磷酸化。三、耗能代谢细胞物质的合成CO2的固定生物固氮二碳化合物的同化糖类的合成氨基酸的合成核苷酸的合成其他耗能反应：运动、运输、生物发光生物固氮若把光合作用看作是地球上最重要的生物化学反应的话，则生物固氮应当是地球上仅次于光合作用的第二个最重要的生物化学反应。生物固氮是指分子氮通过固氮微生物固氮酶系的催化而形成氨的过程。固氮微生物的种类自生固氮菌：能独立进行固氮的微生物。如固氮单胞菌属、红螺菌属。共生固氮菌：必须与它种生物共生在一起才能固氮的微生物。如根瘤菌属、地衣等。联合固氮菌：必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的微生物。如Bacillus、Azotobacter等。固氮的生化机制固氮反应条件1.ATP2.还原力[H]及其载体固氮酶(nitrogenase)还原底物N2镁离子厌氧条件固氮反应总式N2+6e+6H++12ATP→2NH3+12ADP+12Pi一、酶活性调节是指一定数量的酶，通过其分子构象或分子结构的改变来调节其催化反应的速率。变构调节：在一个由多步反应组成的代谢途径中，末端产物通常会反馈抑制该途径的第一个酶，这种酶通常被称为变构酶。修饰调节：是通过共价调节酶来实现的。共价调节酶通过修饰酶催化其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰，使之处于活性和非活性的互变状态，从而导致调节酶的活化或抑制，以控制