微生物代谢.ppt

Chapter 6 微生物代谢 微生物细胞所进行的化学反应总称为代谢，与其它生物一样，可分为物质代谢和能量代谢 能量代谢包括：产能代谢、耗能代谢 物质代谢包括：分解代谢、合成代谢 氧化还原反应 AH2 6.1 产能代谢 在微生物细胞中，能量是以ATP的形式来中转的。ATP中的高能磷酸键是能量的载体 底物水平磷酸化： X—P + ADP ATP+ X 电子直接在两种物质间传递，不经过电子传递链 相关催化酶位于细胞质内 氧化磷酸化： 通过呼吸链完成电子的传递，电子传递与磷酸化相偶联 产生能量的方式： 异养型微生物以有机物的氧化反应获得能量，自养型微生物从光或无机物的氧化反应中得到能量。根据最终电子受体性质的不同，产能方式分为发酵、有氧呼吸和无氧呼吸 1、用于生物合成消耗能量2、一些其他生命活动消耗能量：如 运动、物质吸收、细胞繁殖等3、生物发光消耗能量4、有些以热的形式散失 6.3 微生物的合成代谢 分子态氮的同化 固氮菌的作用：一些固氮微生物能将分子氮固定为NH3，再通过酶的作用转变为氨基酸。 6H2 + N2 2NH3 谷氨酸 +有机酸 AA 三、大分子物质的合成 蛋白质的生物合成 核酸的生物合成 脂类物质的合成 （1）磷脂的生物合成 （2）聚羟基丁酸的生物合成 多糖的合成 （1）肽聚糖的生物合成 （2）磷壁酸的生物合成 肽聚糖的生物合成是一个复杂的过程： （1）UDP－NAG、UDP－NAM的生成 （2）UDP－NAM-五肽的生成（消耗ATP） （3）组装和运载 （ UDP－NAM-五肽与细菌萜醇结合，放出UMP） （4）肽聚糖基本单位的合成 （放出UDP） （5） 由膜内转移到细胞壁生长点 （6） 肽聚糖的交联 前体物是微生物利用分解代谢中所 获得的小分子C架，ATP和NADPH2 合成的。 前体物主要有： 氨基酸；氨基糖；核苷酸；单糖； 脂肪酸 二、前体物的合成 1．氨基酸的合成：aa是合成蛋白质的前体物。 aa的合成主要有以下形式： ⑴ 由α-酮酸经氨基化作用生成 ⑵ 由转氨作用形成 ⑶ 由初生aa生成次生aa ⑷ 生物固N作用 2．氨基已糖的合成 氨基已糖是合成细菌细胞壁特有组分肽聚糖的前体物，它由6—P果糖经氨基化而生成，氨基供体是谷氨酰胺 固氮酶 谷氨酸合成酶 3．核苷酸的生物合成：由戊糖、碱基和磷酸组成 4．脂肪酸的生物合成 5．单糖的生物合成 许多单糖是构成微生物细胞多糖的组成成份。对于异养型微生物来说这些单糖通常是外源性单糖通过互变产生的 磷脂的生物合成 磷脂是微生物细胞膜的主要成分 聚羟基丁酸的生物合成 PHB 是原核生物细胞内特有的碳源贮藏颗粒 多糖的生物合成 在原核生物细胞中，细胞壁中有两种特殊的化合物，即肽聚糖和磷壁酸 细菌的有氧呼吸与真核生物的有氧呼吸基本相同，所不同的是，细菌的呼吸链位于细胞膜上，因此细菌的呼吸作用是在细胞膜上进行的，而真核生物的呼吸作用是在线粒体中进行的。 有机物被微生物彻底氧化分解最后生成H2O，CO2并产生大量的ATP。 有氧呼吸 微生物氧化底物时脱下的氢和电子经呼吸传递链，最终交给氧，并生成水的过程 C6H12O6 6CO2+6H2O+30ATP 有O2分解 好气性的化能自养菌以无机物作氧化基质，利用氧化无机物释放出来的能量进行生长。无机物氧化释放出的电子靠电子传递磷酸化取终氧生成水，同时产生大量能量 无机物氧化  氢细菌： H2+1/2O2 H2O+56.7千卡 铁细菌： 2Fe+++1/4O2+2H+ 2Fe++++1/2H2O+10.6千卡  硫化细菌 硫化细菌在氧化元素硫和硫 化物为硫酸时获得能量供细 胞生长 S+3/2O2+H2O SO4=+2H++139.8千卡  S= + 2O2 SO4= +189.9千卡 硝化细菌 NH4+ +11/2O2 NO2-+H2O+2H++64.7千卡 亚硝化细菌在氧化NH4+ NO2时获得能量供细胞生长 NO2- + 1/2O2 NO3- + 18.5千卡 硝化细菌在氧化NO2- NO3- 时获得能量供细胞生长 是指微生物氧化底物时脱下的氢和电子经呼吸传递链，最终交给无机氧化物的过程 进行厌氧呼吸的微生物主要