10-12 第五章 微生物的代谢.pptx

第五章 微生物的新陈代谢;;合成代谢（anabolism）： 在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂大分子的过程。;;生命体系最基本的特征之一是能够转变能量和利用能量。;能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的 最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源----ATP。这就是产能代谢。;电子传递过程中能量(ATP)产生机制; 在生物化学中，氧化还原通常不仅仅只是转移电子，有时也转移氢原子（包括电子和质子）。在许多细胞氧化中，电子和质子可以同时失去。生物氧化还原反应中失去氢原子的过程，叫做脱氢反应。;1、生物氧化的形式： 包括脱氢或脱电子;2、生物氧化的过程： 脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三个阶段;3、生物氧化的功能： 产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物;4、生物氧化的类型： 发酵、呼吸（有氧呼吸、无氧呼吸）、光合作用;一、化能异养微生物的生物氧化;（一）发酵(Fermentation);发酵的特点：; 葡萄糖是细胞最常用的碳水化合物能源和碳源。从葡萄糖的氧化中获取能量是微生物产能代谢的关键环节。;（1）EMP途径 （糖酵解或已糖二磷酸途径）;第一阶段： 葡萄糖 2分子甘油醛-3-磷酸 2分子ATP用于糖的磷酸化。;;① EMP途径特点： 两个阶段（耗能和产能）、3种产物和10个反应。;②EMP途径生理功能： 供应ATP能量和NADH2还原力 连接其他几个重要代谢途径的桥梁：TCA、HMP、ED 为生物合成提供多种中间代谢产物，多碳骨架 逆向反应可进行多糖合成;（2）HMP途径 （已糖磷酸途径、戊糖磷酸途径、W-D途径或磷酸葡萄糖酸途径）;系列复杂反应 重新合成己糖;②HMP途径的重要意义 为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。 途径中的赤藓糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、碱基合成、及多糖合成。 产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量。;②HMP途径的重要意义 与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可以调??戊糖供需关系。 途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径微生物的所能利用的碳源谱更为广泛。 通过该途径可产生许多种重要的发酵产物。如核苷酸、若干氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸发酵）等。;（3）ED途径（Entner-Doudoroff pathway） [2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径];C6;①ED途径特点 特征性反应－KDPG裂解为3-磷酸甘油醛和丙酮酸 存在特征性酶－KDPG醛缩酶 2丙酮酸来历不同：1分子来自裂解，1分子经EMP转化 产能效率低：1ATP/1G;②ED 途径生理功能 缺乏完整EMP途径的替代途径，与EMP、HMP、TCA相连，满足对丙酮酸、还原力和中间产物的需要。;（4）WD(PK/HK)途径（磷酸解酮酶途径）;（5）Stickland反应;各途经的相互关系;底物水平磷酸化：高能磷酸基团直接从一个中间代谢 产物转移到ADP分子上而形成ATP的产能方式。; 通过底物水平磷酸化合成ATP，是发酵途径中释放的化学能转换成微生物可利用的自由能的主要方式。;4、发酵类型;① 酵母菌的发酵;酵母菌的Ⅰ型发酵;酵母菌的Ⅱ发酵;第一次世界大战期间，德国主要采用酵母菌Ⅱ发酵的方法生产甘油，产量：1000吨/月;②同型乳酸发酵：发酵产物只有乳酸;由EMP途径中丙酮酸出发的发酵;④混合酸发酵(Mixed acid fermentation）;不同微生物混合酸发酵产物的不同，是细菌分类鉴定的重要依据;⑤2，3-丁二醇发酵(Butanediol fermentation）;产气杆菌： 大量2,3-丁二醇 少量酸 H2和CO2;⑥丁酸发酵(Butyric acid fermentation）;⑦丙酮-丁醇发酵(acetone-butanol fermentation）;丙酮：用于生产人造橡胶 丁醇：用于生产无烟火药;异型乳酸发酵;异型乳酸发酵：经典途径;2葡萄糖;细菌同型酒精发酵：;细菌酒精发酵菌株有： 运动发酵单胞菌（Zymononas mobilis） 嗜糖假单胞菌（Pseudomononas saccharophila） 铜绿单胞菌（Ps. aeruginosa）