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第 六 章 微生物的代谢 山东教育学院生物科学与技术系 微生物学课程组 第 六 章 微生物的代谢 教学目标与要求： 要求掌握微生物代谢的特点、微生物发酵和呼吸的概念及其主要类型； 掌握微生物的生命活动过程中的物质与能量的转换机理,进而理解微生物呼吸与发酵的实质；重点掌握化能异养微生物的产能方式；了解细菌的光合作用和化能自养微生物的产能方式； 了解微生物对有机物的分解代谢、了解生物固氮作用和生物的代谢活动在人类生活及生产中的应用,理解微生物的代谢调节。 第六章 微生物的代谢 分解代谢 物质代谢 合成代谢 微生物代谢 产能代谢 能量代谢 耗能代谢 合成代谢（anabolism） 合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的过程，并在这个过程中消耗能量。 合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。 在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用）产生化学能。 这些能量用于： 1 合成代谢 2 微生物的运动和运输 3 热和光 无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一系列连续的酶反应构成的，前一部反应的产物是后续反应的底物。 第一节 微生物对有机物的分解代谢 有机化合物是异养微生物的供氢体。许多有机化合物包括大分子的多糖、蛋白质、核酸、类脂以及碳氢化合物、芳香族化合物等，都可被不同类型的异养微生物所分解利用。 但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组成它们的小分子单体后，才能被微生物吸收利用。 一、含碳有机物（多糖）的分解代谢 这类有机物包括：淀粉、纤维素、半纤维素、果胶质、木素和芳香族化合物等。 （一）淀粉的分解代谢 植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直链淀粉是由许多葡萄糖单体以α-1.4葡萄糖苷键所聚合的大分子；支链淀粉是由α-1.6糖苷键形成侧链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%，支链淀粉为20%）。 1. α-淀粉酶（液化型淀粉酶）： 它可以从直链淀粉的内部任意切割α-1.4糖苷键，最终的产物是麦芽糖和少量的葡萄糖，二者的比例约为6：1。α-淀粉酶不能水解α-1.6糖苷键，以及靠近α-1.6糖苷键的α-1.4糖苷键，但可越过此键，在分支点的较远位直链内部水解α-1.4糖苷键，因此淀粉水解的产物是麦芽糖、含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有α-1.6糖苷键的小分子糊精（寡糖）。由于α-淀粉酶可在淀粉的内部任意切割，所以使淀粉的粘滞度很快降低，表现为液化，故称为液化酶。一些细菌（枯草）、放线菌、霉菌均能产生α-淀粉酶。此外，发芽的种子、动物的胰脏、唾液中都含有此酶。 2．糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。 其共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖或葡萄糖。这类酶至少有三种： ① β-淀粉酶（淀粉-1.4-麦芽糖苷酶）：它是从直链淀粉的外端（非还原端）开始作用于α-1.4糖苷键，每次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解成麦芽糖。因为被β-淀粉酶所打断的键发生改变，结果是形成β-麦芽糖即麦芽糖的还原碳是β-构型的。 β-淀粉酶也不能水解α-1.6糖苷键，而且也不能越过此键起作用。因此，当遇到支链淀粉分支点上α-1.6键时，就停止作用，于是就留下分子较大的极限糊精。故β-淀粉酶的水解产物是麦芽糖和大分子的极限糊精。 ② 淀粉-1.4-葡萄糖苷酶： 此酶也是从淀粉分子的非还原末端开始，依次以葡萄糖为单位逐步作用于淀粉分子中的α-1.4糖苷键，生成葡萄糖，此酶也不能水解α-1.6糖苷键，但可越过此键，在分支的直链内部继续水解α-1.4糖苷键，因此，此酶作用于直链淀粉后的作用产物几乎全部是葡萄糖，作用于支链淀粉水解的产物有葡萄糖与带有α-1.6糖苷键的寡糖。此酶也分解麦芽糖。根霉与曲霉普遍能合成与分泌此酶。 ③ 淀粉-1.6-葡萄糖苷酶（异淀粉酶又称极限糊精酶）： 此酶专门分解淀粉分子的α-1.6糖苷键，生成葡萄糖，它能水解α-淀粉酶和β-淀粉酶作用淀粉后的产物极限糊精。黑曲霉和米曲霉能产生和分泌此酶。 淀粉在上述四类酶的共同作用下能完全水解为葡萄糖。 （二）纤维素与半纤维素的分解代谢 纤维素是植物细胞壁的主要成分，是世界上最丰富的碳水化合物，它也