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第六章 微生物的代谢 课 时： 6学时 授课方法： 讲解 授课内容： 1.微生物的能量代谢 2.微生物特有的合成代谢途径 3.微生物代谢的调节 重 点：微生物的能量代谢 ；微生物特有的合成代谢途径 难 点：微生物特有的合成代谢途径 目的要求：1. 使学生掌握微生物的能量代谢规律 2．掌握微生物特有的合成代谢途径 3．掌握微生物代谢调节的机理、过程 参考书目：《现代生命科学概论》（黄诗笺主编） 《微生物学》（武汉大学、复旦大学微生物学教研室编） 《现代生物学》（胡玉佳主编） 《海洋微生物及其代谢产物》（林永成主编） 微生物的代谢是指发生在微生物细胞中的分解代谢与合成代谢的总和。 微生物代谢的显著特点是： ①代谢旺盛 ②代谢极为多样化 ③代谢的严格调节和灵活性 第一节 微生物的能量代谢 能量代谢应包括产能代谢和耗能代谢。 微生物能量代谢活动中所涉及的主要是ATP形式的化学能。 化能异养微生物利用有机物降解或无机物氧化过程中释放的能量，通过氧化磷酸化和底物磷酸化合成ATP。 光能微生物利用光能通过光合磷酸化合成ATP。其基本的生化反应就是生物氧化 一、化能异养微生物的生物氧化与产能 化能异养微生物的生物氧化，依据受氢过程中最终受氢体性质的不同分为发酵和呼吸两种类型。 以化能异养微生物通常利用的生物氧化基质——葡萄糖说明： （一)发酵 广义的“发酵”，是指利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式。 狭义的“发酵”是指在能量代谢或生物氧化中以自身代谢产物作为最终氢(电子)受体的产能过程 1．发酵途径 葡萄糖在厌氧条件下分解产能的途径主要有EMP途径、ED途径、PK途径和HMP途径。 (1)EMP途径 又称糖酵解途径或二磷酸己糖途径。这是绝大多数微生物共有的一条基本代谢途径。通过该途径，1分子葡萄糖产生2分子ATP。 (2)ED途径 或2—酮—3—脱氧—6—磷酸葡糖酸裂解途径。通过该途径，1分子葡萄糖只产生1分子ATP。 (3)HMP途径 又称磷酸戊糖途径或旁路，为循环途径，每次循环消耗1分子葡萄糖，产生大量的还原力。该途径中往往同时存在EMP途径。 (4)PK途径 磷酸酮解酶途径。分为磷酸戊糖酮解酶和磷酸己糖酮解酶两种途径。不具备EMP、ED、HMP途径的细菌通过该途径分解葡萄糖。 发酵类型 (1)乙醇发酵 乙醇发酵有酵母型乙醇发酵和细菌型乙醇发酵。 酵母型乙醇发酵是先通过EMP途径将1分子葡萄糖分解为2分子丙酮酸，接着，丙酮酸在丙酮酸脱羧酶的催化下脱羧生产乙醛，然后再以乙醛为氢受体接受来自还原型氢供体－NADH+H+的氧生成乙醇。 细菌型乙醇发酵只有运动发酵单胞菌和厌氧发酵单胞菌等少数细菌能够进行，是通过ED途径分解葡萄糖为丙酮酸。然后生成2分子乙醇。 （2）乳酸发酵 乳酸细菌发酵葡萄糖产生乳酸，分为同型乳酸发酸和异型乳酸发酵 同型乳酸发酵是指由葡萄糖经EMP途径生成的丙酮酸，直接作为氢受体被还原而全部生成乳酸的发酵。 代表生物：乳球菌、乳杆菌。 异型乳酸发酵是指发酵终产物中除了乳酸外还有一些乙醇或乙酸）等产物的发酵。以HMP (或PK)途径为基础。代表生物：短乳杆菌和肠膜状明串球菌。 (3) 混合酸和丁二醇发酵 埃希氏菌属、沙门氏菌属和志贺氏菌属中的一些细菌发酵葡萄糖生成乳酸、甲酸、乙酸、琥珀酸、乙醇、二氧化碳和氢气等产物。以HMP途径为基础。 （4）丙酮—丁醇发酵 丙酮丁醇梭菌在EMP途径的基础上进行丙酮—丁醇发酵，丙酮—丁醇发酵时，1分子葡萄糖产生2分子ATP。 (5)氨基酸的发酵产能—Stickland反应 是两个氨基酸之间的一个氨基酸作为氢(电子)供体，另一个氨基酸作为氢(电子)受体时的氧化-还原脱氨基反应。它是微生物在厌氧条件下将一个氨基酸的氧化脱氨与另一个氨基酸的还原脱氨相偶联的一类特殊发酵。 （二）呼吸 呼吸是指从葡萄糖或其他有机基质脱下的电子(氢)经过——系列载体最终传递给外源分子氧或其他氧化型化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。是微生物中最普遍和最重要的生物氧化方式和主要的产能方式。 以分子氧作为最终电子受体的呼吸称为有氧呼吸，1分子葡萄糖在有氧呼吸条件下彻底氧化成为CO2和H2O并产生38个ATP 以氧以外的其他氧化型化合物作最终电子受体的呼吸称为无氧呼吸