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* 第六章 微生物的代谢 一、概述 代谢（新陈代谢）：指发生在活细胞内 的各种化学反应的总称，包括能量 代谢与物质代谢。 产能、耗能、分解、合成 分解代谢酶系 复杂分子 简单分子 + ATP + 还原力 合成代谢酶系 (NADPH+H+, NADH+H+) 二、能量代谢 一切生命活动都要利用能量， 能量代谢的关键是产能代谢，即如何把环境中的最初能源转化为生命通用能源——ATP。 最初能源类型： 日光（光能营养型） 有机物（化能异养型） →ATP 还原态的无机物（化能自养型） 能量转换的三种方式 在产能代谢过程中，微生物通过底物水平磷酸化和氧化磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存于ATP等高能分子中；对光合微生物而言，则可通过光合磷酸化 将光能转变为化学能储存于ATP中。 1.化能异养微生物的产能代谢 微生物通过生物氧化来进行产能代谢。 产能代谢实际上是物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程也称为生物氧化，也是一个分解代谢过程。 在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直接利用，也可通过能量转换储存在高能化合物如ATP中，以便逐步被利用，还有部分能量以热的形式被释放到环境中。 ⑴ 生物氧化的概念、功能 发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称； 产能、产还原力、产小分子中间代谢物 ⑵ 生物氧化的三种方式 某物质与氧结合、脱氢、失去电子 氢供（受）体、电子供（受）体 不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不同的，异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物。 ⑶ 生物氧化的过程： 脱氢（脱电子）、递氢、受氢三阶段 ①底物（葡萄糖）脱氢的过程 葡萄糖→丙酮酸有四条途径： EMP、HMP、ED 和 磷酸解酮酶途径 丙酮酸进一步代谢因微生物种类而异： 有氧脱氢 则通过TCA cycle 无氧发酵 则有多种途径 ②递氢和受氢 根据递氢特别是最终受氢体不同划分为有氧呼吸、无氧呼吸和发酵三类型：有氧呼吸（最终受氢体是氧气）P136-140 无氧呼吸（最终受氢体是无机氧化物或某些有机物） 发酵（以底物本身未完全氧化的某种中间产物作为最终 受氢体） ③ 发酵 P129-136 概念：在无氧条件下，底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链传递而直接交给某一内源氧化性中间产物的一类低效产能反应。 在发酵条件下有机物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。 发酵的种类有很多，可发酵的底物有糖类、有机酸、氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。 发酵类型 A、乙醇发酵——发酵葡萄糖产生乙醇 能进行乙醇发酵的微生物包括酵母菌、根霉、曲霉和某些细菌。  酵母菌利用葡萄糖进行的乙醇发酵须经过EMP途径，随后分为三种类型： 酵母的一型乙醇发酵：P130-132 G+2ADP+2Pi → 2乙醇+2CO2 + 2ATP 酵母的二型乙醇发酵：环境中存在亚硫酸氢钠 G + HSO3- → 甘油+乙醛HSO3- + CO2 酵母的三型乙醇发酵：弱碱性条件 pH7.6 2G → 2甘油+乙酸+ 乙醇 + CO2 细菌的乙醇发酵途径： 运动发酵单胞菌和厌氧发酵单胞菌是利用ED途径分解葡萄糖为丙酮酸，最后得到乙醇，称为细菌同型酒精发酵： G+ADP+Pi → 2乙醇 +2 CO2 + ATP 某些生长在极端酸性条件下的严格厌氧菌，如胃八叠球菌和肠杆菌则是利用EMP途径进行乙醇发酵，称为细菌异型酒精发酵： G+ADP+Pi → 乳酸+乙醇+ CO2+ATP B、乳酸发酵 许多细菌能利用葡萄糖产生乳酸，这类细菌称为乳酸细菌。 根据产物的不同，乳酸发酵有三种类型：同型乳酸发酵、异型乳酸发酵和双歧发酵。双歧发酵是双歧杆菌(bifidobacteriium)发酵葡萄糖产生乳酸的一条途径。 C、其它发酵类型见P132-136 有两个重要的鉴定反应： VP反应 和 甲基红（M.R）反应 产气杆菌在发酵葡萄糖时，除一小部分按混合酸发酵外（产生乳酸，甲酸，乙醇，CO2，H2），大部分丙酮酸两分子缩合成乙酰乳酸，再脱羧为3-羟基丁酮，进一步还原为丁二醇，碱性条件下可氧化为二乙酰，二乙酰与蛋白胨中精氨酸上的胍基起作用，生成红色化合物，我们就称V.P.反应阳性；而大肠杆菌、伤寒杆菌，发酵葡萄糖时不产生3-羟基丁酮，当然也就不能产生红色化合物，