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第 五 章 chapter 5 微生物的代谢 Microbial metabolism ;新陈代谢（metabolism）简称代谢，包括物质代谢和能量代谢。物质代谢又分为分解代谢（catabolism）和合成代谢(anabolism)。能量代谢又分为产能代谢和耗能代谢。 分解代谢catabolism 是指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。 合成代谢anabolism是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程，在这个过程中要消耗能量。 ;;本 章 目 录;;;;发酵(fermentation)是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。（以有机物作为最终电子受体的生物氧化过程。） 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。 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解(glycolysis)，主要分为四种途径：EMP途径糖酵解(glycolysis) 、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径;1.1 底物脱氢的四种途径;1、EMP途径（糖酵解） EMP pathway;EMP途径可为微生物的生理活动提供ATP和NADH，其中间产物又可为微生物的合成代谢提供碳骨架，并在一定条件下可逆转合成多糖。;2、HMP途径 HMP pathway;;3、ED途径 ED pathway;ED途径; 　磷酸解酮酶途径：是明串珠菌在进行异型乳酸发酵过程中分解己糖和戊糖的途径。该途径的特征性酶是磷酸解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有磷酸戊糖解酮酶的称为PK途径，把具有磷酸己糖解酮酶的叫HK途径。;;二、 发酵的类型;1 乙醇发酵A 细菌的乙醇发酵;B 酵母菌的乙醇发酵;;2 乳酸发酵;B 异型乳酸发酵;3 丁酸发酵;4 混合酸发酵;;三、 呼吸作用 respiration;又称好氧呼吸，是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特点是底物常规方式脱氢后，脱下的氢经完整的呼吸链又称电子传递链传递，最终被外源分子氧接受，产生了水并释放出ATP形式的能量。;又称厌氧呼吸，指一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物的生物氧化。特点是底物经常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。;硝酸盐呼吸：以硝酸盐作为最终电子受体的生物学过程， 也称为异化性硝酸盐还原作用（Dissimilative）。;（2）硫酸盐呼吸;（3）碳酸盐呼吸;第二节 微生物的自养代谢;还原CO2所需要的ATP和[H]是通过氧化无机物而获得的;能从无机物的氧化中获得能量，以CO2或碳酸盐作为唯一或主要碳源的微生物称为化能自养型微生物． chemoautotrophy;;光能自养微生物;;;环式光合磷酸化特点：;;;第三节 微生物的固氮作用;;一类不依赖与它种生物共生而能独立进行固氮的生物;必须与它种生物共生在一起才能进行固氮的生物; 必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的生物;ATP ;总反应：N2+ 6e + 6H+ 12ATP　　2NH3 + 12ADP + 12Pi ;四、固氮菌的抗氧机制 ;好氧自生固氮菌的保护机制 --这类固氮菌的抗氧方式主要有两种：呼吸保护和构象保护。固氮菌以较强的呼吸作用迅速将周围环境中的氧消耗掉，使细胞周围微环境处于低氧态，以保护固氮酶不受氧损伤，该抗氧方式称为呼吸保护。 构象保护指固氮菌处于高氧分压环境下时，其固氮酶能形成1个无固氮活性但能防止氧损伤的特殊构象。该构象是由固氮酶与蛋白质或磷脂等稳定因子结合形成的。 呼吸与构象两种保护互相协调，形成“双保险”机制。在一般含氧条件下，呼吸保护就可除去多余氧；若还有 过量分子氧，可利用构象保护使固氮酶免遭损害。 ;　　;; 微生物合成作用需要小分子物质、能量和还原力NAD(P)H２３种原料 。 （１）还原力　主要指还原型烟酰胺腺嘌呤核苷酸类物质，即NADPH2或NADH2。还原力NADPH2或NADH2通过发酵或呼吸过程形成 （２）小分子前体碳架物质--这类物质指直接被机体用来合成细胞物质基本组成成分的前体物(氨基酸、核苷酸及单糖等)。形成这些前体物的小分子碳架主要有12种：乙酰CoA、磷酸二羟丙酮、3-磷酸甘油醛、PEP、丙酮酸、4-磷酸赤藓糖、α-酮戊二酸、琥珀酸、;;　　微生物特有的结构性生物大分子物质种类较多。原核微生物细胞壁中的肽聚糖、磷壁酸，真核微生物细胞壁中的葡聚糖、甘露聚糖及几丁质大多为微生物特有的细胞物质。肽聚糖是绝大多数原核生物细胞壁的独特组分。它对维持细菌细胞结构和正常生命活动起着重