第6章 微生物代谢 .ppt.Convertor.doc

第六章 微 生 物 的 代 谢 能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化。 物质代谢：物质在体内转化的过程。 初级代谢：提供能量、前体、结构物质等生命活动所必需的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等。 次级代谢：它们不是微生物生长所必需的代谢物质的代谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等。 第一节 微生物的能量代谢 有机物（化能异养菌） 最初能源 日光 （光能自养菌） 通用能源（ATP） 无机物（化能自养菌） 能量代谢是新陈代谢中的核心问题。 微生物的能量代谢：微生物生命活动所需要的化学能都是由微生物对环境所提供的能量(或本身储存的能量)进行能量形式的转变而得到的，这个过程称为微生物的能量代谢。 一、化能异养菌的生物氧化和产能 生物氧化（biological）：物质在细胞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。它是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。 其特点为： 能源物质是有机化合物; 葡萄糖和果糖是主要碳源和能源; 戊糖要经转化后进入葡萄糖降解途径； 其他糖以及多糖则要经转化或降解成葡萄糖； 醇、醛、有机酸、氨基酸、烃类、芳香族等有机化合物的能量代谢也是以转化后进入葡萄糖降解途径的。 故葡萄糖是化能异养型微生物进行能量代谢最基本的途径。 葡萄糖的生物氧化过程： 脱氢：EMP途径、HMP途径、ED途径、TCA循环 递氢：呼吸链方式传递。受氢：氧、无机或有机氧化物等氢受体。 功能：产能（ATP）、产还原力〔H〕和小分子中间代谢物。 类型：有氧呼吸、无氧呼吸和发酵(根据电子受体的不同)。 （一）底物脱氢的途径 1、EMP途径（Embden-Meyerhof-paras pathway）又称为糖酵解途径，分两个阶段共10步反应。 ２、HMP途径（hexose monophosphate pathway）又称磷酸戊糖途径或单磷酸己糖途径、磷酸葡萄糖酸途径或WD途径。是产生大量NADPH2形式的还原力和多种重要中间代谢物的代谢途径。 特点：葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并产生大量NADPH+H+。 三阶段： 一是葡萄糖分子通过几步氧化反应产生5-磷酸核酮糖和二氧化碳； 二是5-磷酸-核酮糖发生异构化产生5-磷酸-核糖和5-磷酸-木酮糖； 三是磷酸戊糖发生碳架重排，产生磷酸己糖和磷酸丙糖。 大多数好氧菌和兼性厌氧菌中都存在HMP途径，且常与EMP途径同时存在。 ３.ED途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。 ED途径可以不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数缺乏完整EMP途径微生物的一种替代途径。其特点是葡萄糖只经4步反应即可快速获得由EMP途径需经10步才能获得的丙酮酸。 ４、TCA循环(tricarboxylic acid cycle) 丙酮酸经过一系列循环反应而彻底氧化、脱酸、形成CO2、H2O和NADH2的过程。 二、自养菌的生物氧化—产能和产还原力 包括脱氢、递氢和受氢三个阶段，其间经过磷酸化反应相偶联，就可产生ATP。 自养菌最重要的就是把CO2先还原成[CH2O]n水平的简单有机物，再进一步合成复杂的细胞物质。 1、化能自养菌的生物氧化和产能 通过氧化无机物获得能量，这类微生物就是好氧型的自养型微生物。 氢的氧化：H2 + 1/2 O2 H2O+237.2KJ （氢细菌） 硫的氧化: S2-+2 O2 SO42－ + 794.5KJ （硫杆菌） 氨的氧化: NH4+ + 2/3 O2 NO2- + H2O + 2H+ + 270.7KJ NO2- + 1/2 O2 NO3- + 77.4KJ（硝化细菌） 铁的氧化: 2Fe2+ + 1/2 O2 + 2H+ 2Fe3+ + H2O + 44.4KJ （铁细菌） 2、光能自养型菌的生物氧化和产能 光能通过光合生物的光合色素吸收并转变成化学能ATP，用来支持生物的生长。 光能自养菌利用光合色素即叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素，吸收光能，通过光合磷酸化作用，生成生物可利用的能量。 第二节 微生物的分解代谢与合成代谢 一、分解代谢 （一）碳水化合物的分解 糖类物质是微生物赖以生存的主要碳源物质与能源物质。 主要有淀粉、纤维素、半纤维素、果胶和几丁质等。 1、淀粉的降解： 通过α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖苷酶、异淀粉酶将其水解成双糖与单糖后，被微生物吸收，再被分解与利用。淀粉是重要的发酵原料，利用它可以生产多种多样的发酵产品。 发酵工业：酒精、酒类、有机酸，味精、酶制剂等 食品工业：饴糖、葡萄糖、果葡糖浆