第3章+2+微生物营养与代谢幻灯片.pptVIP

第3章 微生物营养与代谢 新陈代谢 生物体进行的所有化学反应和物理反应的总和。 微生物的代谢作用包括: 合成代谢和分解代谢，或称同化作用和异化作用。 合成代谢 在合成酶系的催化下，由简单的小分子、ATP和还原力[H](还原型辅酶Ⅱ)一起合成复杂的生物的大分子的过程。 分解代谢 指复杂的有机分子通过分解代谢酶系的催化产生简单分子、能量(ATP)、和还原力[H]的过程。 分解代谢的三个阶段 将大分子的营养物质降解成氨基酸、单糖、脂肪酸等小分子物质。 进一步降解成为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸、及能进入TCA循环的中间产物。 将第二阶段的产物完全降解生成CO2 ， 并将前面形成的还原力（NADH2二氢烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 ）通过呼吸链氧化、 同时形成大量的ATP。 合成代谢和分解代谢的关系 初级代谢和次级代谢 初级代谢： 能使营养物质转变成机体的结构物质、或对机体具有生理活性作用的物质或为生长提供能量的一类代谢类型。 初级代谢产物 次级代谢： 存在于某些生物中,并在它们一定生长时期内出现的代谢类型。 次级代谢产物： 抗生素、生长刺激素、生物碱、色素等 3.2.1 微生物的能量代谢 新陈代谢中的核心问题： 能量代谢 能量代谢的中心任务： 是生物体如何把环境中多种形式的最初能源转换成为对一切生命活动都能使用的通用能源。 生物体能量代谢的实质： 是ATP和酰基辅酶A、酰基磷酸等的生成和利用问题。即ATP的生成和利用的问题。 3.2.1.1微生物的呼吸1.有氧呼吸 aerobic respiration 以分子氧作为最终电子（和氢）受体的生物氧化作用，称为有氧呼吸。 除糖酵解过程外，还包括三羧酸循环和电子传递链两部分反应 需氧和兼性厌氧微生物在有氧条件下进行有氧呼吸。 化能异氧菌： 化能自养菌： 2.无氧呼吸anaerobic respiration 指以无机氧化物（如NO3-硝酸根 ，NO2-二氧化氮 ，SO4-，S2O3-硫代硫酸根或CO2等）代替分子氧作为最终电子受体的生物氧化作用。 一些厌氧微生物和兼性厌氧微生物在无氧条件下有无氧呼吸 无氧呼吸产生的ATP比有氧呼吸少。 3.发酵作用（fermentation) 发酵:微生物在无氧条件下，酶促降解糖分子产生能量的过程。 发酵作用: （狭义的）在没有外源最终电子受体时，底物脱氢后所产生的[H](还原型辅酶Ⅱ)不经呼吸链传递而直接交某一内源性中间代谢物的一类生物氧化作用叫发酵作用。 电子供体和电子受体： 都是有机化合物的生物氧化作用。 通过底物水平磷酸化并提供ATP。 发酵过程释放的能量： 各种微生物都能进行发酵模式的生物氧化，除进行无氧呼吸的厌氧微生物外，发酵作用是许多厌氧微生物取得能量的唯一方式。 需氧微生物在进行有氧呼吸的过程中也要经过发酵阶段，但在这种情况下，糖的利用速度要比无氧时慢。 呼吸作用与发酵作用的比较 相同点： 氧化时，底物上脱下的氢和电子都和相同的载体结合，形成NADH(还原型辅酶Ⅰ)。和FADH(还原型黄素二核苷酸 )。 不同点： NADH和FADH上的电子和氢的去路不同。 消耗1分子葡萄糖产生的ATP数量不同。 发酵类型很多，这里只介绍与EMP (糖酵解途径) 、HMP(戊糖磷酸途径)、ED途径有关的几类重要发酵类型 3.2.1.2生物氧化链 氧化磷酸化:是物质在体内氧化时释放的能量供给ADP与无机磷合成ATP的偶联反应。是通过呼吸链产生ATP的过程称为电子传递水平磷酸化或氧化磷酸化。 呼吸链是由一系列的递氢反应和递电子反应按一定的顺序排列所组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生成水，同时有ATP生成。实际上呼吸链的作用代表着线粒体最基本的功能，呼吸链中的递氢体和递电子体就是能传递氢原子或电子的载体，由于氢原子可以看作是由质子和核外电子组成的，所以递氢体也是递电子体，递氢体和递电子体的本质是酶、辅酶、辅基或辅因子。 3.2.1.3 ATP的产生 ATP可通过多种细胞途径产生。最典型的如在线粒体中通过氧化磷酸化由ATP合成酶合成，或者在植物的叶绿体中通过光合作用合成。ATP合成的主要能源为葡萄糖和脂肪酸。 每分子葡萄糖先在细胞质基质中由酶催化产生2分子丙酮酸（C3H4O3)同时产生2分子ATP和4个还原性氢，产生的能量可以使2分子ADP(二磷酸腺苷)与Pi(磷酸)结合生成ATP(腺苷三磷酸)。最终在线粒体中通过三羧酸循环（或称柠檬酸循环）产生最多38分子ATP。其大致过程是：在线粒体基质中第一步产生的2分子丙酮酸与6分子水结