微生物学--微生物的代谢--zh--v14.pptx

微生物学 第六章微生物的代谢（Microbial metabolism ）2016-11-09;第一节 能量代谢 第二节 分解代谢和合成代谢的联系 第三节 微生物独特的合成代谢 第四节 微生物的代谢调节与发酵生产;第一节 微生物能量代谢;物质代谢：物质在体内转化的过程。 能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化。 按代谢产物在机体中作用不同分： 初级代谢： 提供能量、前体、结构物质等生命活动所 必须的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等。 次级代谢： 在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等;三大营养物质代谢途径及其联系;新陈代谢的特点 在温和条件下进行(由酶催化)； 反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此协调，且逐步进行，具有严格的顺序性； 微生物的代谢的特点是代谢旺盛，代谢类型多样，从而使微生物在自然界物质循环和生态系统中起着十分重要的作用。 ;有机物;一、化能异养微生物的生物氧化和产能;生物氧化与燃烧的比较;In biological system, 氧化：失去氢原子 还原：获得氢原子 electrons are transferred as a Hydride ion :H- The hydride ion has two electrons and is highly reactive. In biological systems it is directly transferred to NAD-linked dehydrogenases. ;NAD+和NADP+：即烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶Ⅰ）和烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸（辅酶Ⅱ ），二者是各种不需氧脱氢酶的辅酶，在酶促反应中起递氢体的作用；它们可以接受2个[H]而还原为NADH2或NADPH2。 NADH2在细胞内，一是通过呼吸链最终将氢传递给受体，释放能量合成ATP；另一是作为生物合成还原剂； NADPH2通常只作为生物合成的还原剂，并不能直接进入呼吸链接受氧化。只是在特殊的酶的作用下，NADPH2上的H被转移到NAD+上，然后由NADH进入呼吸链。NADPH2是细胞内重要的还原剂。;辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的氧化、还原型 ;FMN即黄素单核苷酸、FAD即黄素腺嘌呤二核苷酸，是黄素蛋白的辅基，它们可以接受2个[H]而还原为FMNH2或FADH2。 FMN是呼吸链的重要的[H]和电子传递体；FAD主要参与有机物如脂肪酸等的氧化脱氢。 FADH2可将[H]通过呼吸链传递至氧生成水，释放能量用于ATP的合成。 ;FMN 和 FAD 的分子结构 ;FAD 和 FMN 的氧化、还原型 ;生物氧化的过程：脱氢(或电子)、递氢(或电子)和受氢(或电子)3种; 生物氧化的功能：产能(ATP)、形成还原力NAD(P)H2和合成小分子中间代谢产物。 生物氧化的类型：包括有氧呼吸、无氧呼吸和发酵。;;（一）底物脱氢的途径;;1. EMP途径或糖酵解途径;葡萄糖酵解的总反应式： Glc+2Pi+2ADP+2NAD+ → 2丙酮酸+2ATP+2NADH+2H++2H2O ;EMP途径;EMP途径的简图; ;果糖;2.HMP途径（hexose monophosphate pathway）又称戊糖磷酸途径（Pentose phosphate pathway）或戊糖支路(pentose shunt）;HMP途径;HMP途径的简图;HMP途径在微生物生命活动中的意义： （1）供应合成核酸、核苷酸、某些辅酶、芳香族及杂环组氨基酸的原料。 （2） HMP产生大量的NADPH2，为细胞的各种物质合成反应提供主要的还原力（主要目的不是供能），合成脂肪酸、固醇、四氢叶酸等。 （3）扩大碳源利用范围（为微生物利用三碳糖-七碳糖提供必要的代谢途径)。 （4）通过与EMP途径的连接（在1，6-二磷酸果糖和3-磷酸甘油醛处），可为微生物提供更多的戊糖。 ; 2、产生NADPH，为生物合成与还原反应提供还原力：;3.产物——核糖-5-磷酸可用于核苷酸的合成； 4.磷酸单糖(4-磷酸赤藓糖) →合成 Phe Tyr Trp 3C—7C等多种单糖是细胞内不同结构糖分子的重要来源。;HMP途径与EMP途径的分布关系;3. ED途径((Entner-Doudoroff)) 又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）途径;ED途径;;2ATP NADH+H+ NADPH+H 2丙酮酸;ED途径的特点和意义;4 .TCA循环(Tricarboxylic Acid Cycle ) 又称三羧酸循环、Krebs循环或柠檬酸循环;1937年德国学者Krebs 提出的，1953年因此获诺贝尔奖。;Acetyl coenzyme A ;丙酮酸氧