揭阳学院《微生物》期末复习～.docVIP

第五章 微生物的代谢 新陈代谢简称代谢，泛指发生在活细胞中的各种分解代谢和合成代谢的总和。 第一节 微生物的酶 合成代谢和分解代谢、耗能代谢和产能代谢是一个对立统一的过程，它们在生物体中偶联进行。细胞靠什么完成这些反应？是酶，微生物的新陈代谢是在酶系统的催化下协调地进行的。 一、酶与一般催化剂的比较 （一）催化共性 （二）酶的特性 （三）微生物酶产生的特点 1．微生物繁殖快、生活周期短、产量高 2．微生物种类繁多，酶的品种齐全 3．工业生产效益高 二、酶的分类 （一）根据酶在细胞中的活动部分分类 培养时存在于细胞内的酶称为胞内酶，分泌到细胞外的称胞外酶。 （二）根据酶的生成方式分类 分为诱导酶和固有酶。 （三）根据酶催化反应的类型分类 四、工业上常用的微生物酶 （一）淀粉水解酶类 葡萄糖生成酶 β—淀粉酶 α—淀粉酶 异淀粉酶 （二）蛋白质酶 来自微生物的蛋白酶主要是枯草杆菌蛋白酶、黑曲霉蛋白酶等。 （三）纤维素酶 纤维素酶的产生菌有：细菌、放线菌、霉菌以及各种高等真菌（如蘑菇）等。但真正用于生产的纤维素酶的菌种主要是霉菌，特别是绿色木霉、黑曲霉、青霉和根霉。 第二节 微生物的产能代谢 能量代谢是新陈代谢的核心问题 最初能源→1.有机物(化能异养菌)→通用能源（ATP） 最初能源→2.日光(光能营养菌)→通用能源（ATP） 最初能源→3.无机物(化能自养菌)→通用能源（ATP） 能量(3个去处)1.直接利用；2.ATP；3.环境中 一、微生物细胞中能量的释放——生物氧化 生物氧化:物质在生物体内经过一系列的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，称为生物氧化。 生物氧化的功能： 产能（ATP）、产还原力[H]、产小分子中间代谢物 生物氧化的类型： 有氧呼吸、无氧呼吸、发酵 （一）发酵 概念：在生物氧化中发酵是指在无氧条件下，微生物以有机物分解不彻底的中间产物为受氢体，同时产生各种代谢产物并释放少量能量的生物氧化过程。 在发酵工业上，发酵是指任何利用厌氧或好氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产方式。 发酵途径：葡萄糖在厌氧条件下分解产能的途径主要有EMP、HMP、ED和磷酸解酮酶途径。 发酵类型：根据发酵产物的种类有乙醇发酵、乳酸发酵、丙酸发酵、丁酸发酵、混合酸发酵、丁二醇发酵及乙酸发酵等。 酵母型乙醇发酵 酵母菌的乙醇发酵应严格控制三个条件：厌氧、培养基中不含NaHSO3、pH﹤7.6。 （二）呼吸作用 概念:底物在脱氢酶作用下脱下的氢和电子，经过呼吸链的传递，最终与外源的分子氧或无机氧化物结合，并释放能量的过程。 呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。 1. 有氧呼吸 概念:是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化过程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。 特点：必须指出，在有氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶联，而是底物在氧化过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子传递体，如NAD，FAD，辅酶Q和各种细胞色素组成）最后才传递到氧。 2.无氧呼吸 概念：以无机氧化物中的氧作为最终电子（和氢）受体的氧化作用。 一些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸。 无机氧化物：如NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-等。 在无氧呼吸过程中，电子供体和受体之间也需要细胞色素等中间电子递体，并伴随有磷酸化作用，底物可被彻底氧化，可产生较多能量，但不如有氧呼吸产生的能量多。 以无机物作为电子最终受体的呼吸作用（化合物氧化脱下的氢和电子经呼吸链传递，最终交给无机氧化物NO3-、NO2-、SO42-、S或CO2等或延胡索酸等有机物的过程。 ） 二、能量的转换——磷酸化作用 将生物氧化过程中释放出的自由能转移，使ADP（腺苷二磷酸）形成ATP（腺苷三磷酸）的过程称为磷酸化作用。 ADP+能量→ATP （一）氧化磷酸化 利用生物氧化放出的能量进行磷酸化生成ATP的过程。 底物水平磷酸化 电子传递磷酸化 （二）光合磷酸化 以光合色素为媒介，将光能转变为化学能的过程。 1．环式光合磷酸化 2．非环式光合磷酸化 第三节 微生物的代谢产物 初级代谢产物：如氨基酸、核苷酸、蛋白质、核酸、糖类等，是菌体生长繁殖所必需的。 次级代谢产物 二、微生物的次生代谢产物 概念：次生代谢物是指某些微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢 途径明确、产量较大的初生代谢物作前体，通过复杂的次生代谢途径所合成的结构复杂的化学物。 种类：抗生素、生长刺激素、维生素、毒素、色素等 （一）抗生素 根据抗生素的生物来源分类： 放线菌产