微生物的代谢和发酵.ppt

第五章 微生物的代谢和发酵 第一节 代谢概论 第二节 微生物分解代谢 第三节 微生物次级代谢与次级代谢产物 第四节 微生物的代谢调控与发酵生产 第五节 代谢调节在发酵工业中的应用 四种生理类型的微生物在不同光照和氧下的ATP合成 实验发现，在波长为550-600 nm的光照下，嗜盐菌ATP的合成速率最高，而这一波长范围恰好与细菌视紫红质的吸收光谱相一致。 （2）嗜盐菌紫膜的光合作用 紫膜的光合磷酸化是 迄今为止所发现的最 简单的光合磷酸化反应 化能营养型 光能营养型 底物水平磷酸化 氧化磷酸化 通过光合磷酸化将光能转变为 化学能储存于ATP中 第三节 微生物次级代谢与次级代谢产物 初级代谢： 次级代谢： 一类与生物生存有关的、涉及到产能代谢和耗能代谢的代谢类型，普遍存在于一切生物中。 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，称为初级代谢。 某些生物为了避免在初级代谢过程某种中间产物积累所造成的不利作用而产生的一类有利于生存的代谢类型。可以认为是某些生物在一定条件下通过突变获得的一种适应生存的方式。 通过次级代谢合成的产物通常称为次级代谢产物，大多是分子结构比较复杂的化合物。根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素及维生素等类型。 初级代谢系统、代谢途径和初级代谢产物在各类生物中基本相同。它是一类普遍存在于各类生物中的一种基本代谢类型。 次级代谢只存在于某些生物（如植物和某些微生物）中，并且代谢途径和代谢产物因生物不同而不同，就是同种生物也会由于培养条件不同而产生不同的次级代谢产物。 1、存在范围及产物类型不同 象病毒这类非细胞生物虽然不具备完整的初级代谢系统，但它们仍具有部分的初级代谢系统和具有利用宿主代谢系统完成本身的 初级代谢过程的能力。 光合磷酸化:利用光能合成ATP的反应。 光合磷酸化作用将光能转变成化学能,以用于从二氧化碳合成细胞物质，主要是光合微生物。 光合微生物:藻类、蓝细菌、光合细菌（包括紫色细菌、绿色细菌和嗜盐菌等）。 细菌的光合作用与高等植物不同的是，除蓝细菌具有叶绿素、能进行水的裂解进行产氧的光合作用外，其他细菌没有叶绿素，只有菌绿素或其他光合色素，只能裂解无机物（如H2、H2S等）或简单有机物，进行不产氧的光合作用。 氧化磷酸化：利用化合物氧化过程中释放的能量生成ATP的反应。 氧化磷酸化生成ATP的方式有两种： 底物水平磷酸化——不需氧 电子传递磷酸化——需氧。 底物水平磷酸化： 底物水平磷酸化是在某种化合物氧化过程中可生成一种含高能磷酸键的化合物，这个化合物通过相应的酶作用把高能键磷酸根转移给ADP，使其生成ATP。 这种类型的氧化磷酸化方式在生物代谢过程中较为普遍。催化底物水平磷酸化的酶存在于细胞质内。 在电子传递磷酸化中，通过呼吸链传递电子，将氧化过程中释放的能量和ADP的磷酸化偶联起来，形成ATP。 呼吸链中的电子传递体主要由各种辅基和辅酶组成，最重要的电子传递体是泛琨（即辅酶Q）和细胞色素系统。在不同种类的微生物中细胞色素的成员是不同的。 通过呼吸链生成的ATP数量主要是根据呼吸链成员的多少而不同，而呼吸链的组成因微生物种类而异，如酵母菌可生成3个ATP，而细菌大约只生成1个ATP磷酸化作用是在电子自供体向最终受体的传递过程中发生的。从氧化营养物质产生的一对电子或氢原子向最终电子受体转移时，中间经过一系列电子传递体，每个电子传递体构成一个氧化还原系统，这一系列电子传递体在不同生物中有其自己一定的排列次序，构成一条电子传递链，因而称为呼吸链。流动的电子通过呼吸链时逐步释放出能量生成ATP。 电子传递磷酸化 呼吸链在传递氢或电子的过程中，通过与氧化磷酸化作用的偶联，产生生物的通用能源——ATP。 目前获得多数学者接受的是化学渗透学说。 主要观点：在氧化磷酸化过程中，通过呼吸链酶系的作用，将底物分子上的质子从膜的内侧传递至外侧，从而造成了质子在膜两侧分布的不均衡，即形成了质子梯度差（又称质子动势、pH梯度等）。这个梯度差就是产生ATP的能量来源，因为它可通过ATP酶的逆反应，把质子从膜的外侧再输回到内侧，结果一方面消除了质子梯度差，同时就合成了ATP。 氧化磷酸化产能机制 ☆TCA循环重要功能除产能外，为一些氨基酸和其它化合物的合成提供了中间产物； ☆生物合成中所消耗的中间产物若得不到补充，循环就会中断； ☆回补方式：①通过某些化合物的CO2固定作用， ②一些转氨基酶所催化的反应也能合 成草酰乙酸和?-酮戊二酸，