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微生物的代谢lin第1页/共89页第2页/共89页第1页/共88页新陈代谢简称代谢，是细胞内发生各种化学反应的总称生物体将简单小分子合成复杂生物大分子合成代谢（同化）物质代谢耗能新陈代谢能量代谢产能分解代谢（异化）复杂的有机生物大分子分解为简单小分子分解代谢酶系复杂分子 简单分子＋ ATP ＋[H]合成代谢酶系（有机物）第3页/共89页第2页/共88页第一节 微生物的能量代谢 有机物 最初能源 日 光 还原态无机物 化能异养菌光能自养菌通用能源ATP化能自养菌ADP ＋Pi =ATP第4页/共89页第3页/共88页一、化能异养微生物的生物氧化与产能生物氧化—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。微生物直接利用生物氧化能量储存在高能化合物（如ATP）中以热的形式被释放到环境中自养微生物利用无机物异养微生物利用有机物生物氧化的3个阶段:脱H、递H、受H第5页/共89页第4页/共88页（一）脱氢1、EMP途径（糖酵解途径）以1分子葡萄糖为底物，约经10步反应产生2分子丙酮酸，2分子NADH2和2分子ATP，分为两个阶段。耗能阶段产能阶段2NADH2C62C32丙酮酸4ATP2ATP2ATPEMP途径的简图C6为葡萄糖，C3为甘油醛-3-磷酸第6页/共89页第5页/共88页EMP途径(糖酵解途径)第7页/共89页第6页/共88页 丙酮酸的无氧降解（酵解与厌氧发酵）（1） 乳酸发酵（同型乳酸发酵） 动物 乳酸菌（乳杆菌、乳链球菌） G+2ADP+2Pi 2乳酸＋2ATP+2水 NAD+第8页/共89页第7页/共88页（2）酒精发酵（酵母的第Ⅰ型发酵） H第9页/共89页第8页/共88页生理功能：1、产能的效率低，是连接其它几个重要途径的桥梁。2、中间产物为菌体合成提供碳架。3、在一定条件下，可沿EMP途径逆转合成多糖生产多种发酵产品。第10页/共89页第9页/共88页2.HMP途径（戊糖磷酸途径）HMP途径的一个循环是1分子6磷酸葡萄糖最终转变成1分子3磷酸甘油醛，3分子的CO2和6分子的NADPH2，分为两个阶段。 经呼吸链３６ATP３５ATPATP12NADPH+H+经一系列复杂反应后6C6６C55C6重新合成己糖6CO2HMP途径的简图C6为己糖或己糖磷酸，C5为核酮糖-5-磷酸第11页/共89页第10页/共88页HMP途径分为二个阶段：氧化阶段3个分子6-磷酸葡萄糖在6-磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶等催化下经氧化脱羧生成6个分子NADPH+H+，3个分子CO2和3个分子5-磷酸核酮糖非氧化阶段5-磷酸核酮糖在转酮酶和转醛酶催化下使部分碳链进行相互转换，经三碳、四碳、七碳等，最终转变成1分子3磷酸甘油醛，3个分子的CO2和6个分子NADPH.5-磷酸核糖 转酮酶转醛酶 转酮酶第12页/共89页第11页/共88页 特点： a、产大量的NADPH+H+还原力 ；b、产各种不同长度的重要的中间物（5-磷酸核糖、4-磷酸-赤藓糖 ）c、单独HMP途径较少，一般与EMP途径同存 d、HMP途径是戊糖代谢的主要途径。第13页/共89页第12页/共88页3、ED途径又称2-酮-3脱氧-6磷酸葡萄糖（KDPG）途径，葡萄糖只经4步反应就能获得丙酮酸 ATP2ATP ATP有氧时经呼吸链C6H12O6NADH2KDPG6ATPNADPH2无氧时进行发酵2丙酮酸2乙醇ED途径简图第14页/共89页第13页/共88页葡萄糖KDPGKDPG醛缩酶EMP途径3-磷酸甘油醛丙酮酸ED途径的的示意图第15页/共89页第14页/共88页ED途径的特点：（1）仅在G-细菌中(假单胞菌属)被发现（2）特征酶是KDPG醛缩酶（3）产能效率低（4） 2个丙酮酸的来历不同ED途径的生理功能：代替EMP途径，可以与EMP，HMP和TCA连接，可进行细菌酒精发酵以生产酒精。第16页/共89页第15页/共88页4、TCA循环即三羧酸循环，柠檬酸循环。是指丙酮酸经过一系列循环式反应彻底氧化，脱羧，形成CO2，H2O和NADH2的过程。呼吸链12ATP4NADH+4H+呼吸链FADH22ATPCH3CO～CoA丙酮酸GTPATP（底物水平）３CO2TCA循环的主要产物示意图方框内为终产物第17页/共89页第16页/共88页丙酮酸4 、三羧酸循环(TCA)磷酸烯醇丙酮酸乙酰辅酶A天冬氨酸CH2COOHCOH-COOHCH2COOHCH2COOHC-COOHCH-COOH草酰乙酸柠檬酸H2O顺乌头酸苹果酸CH2COOHCH-COOHCH（OH）COOH异柠檬酸延胡索酸a-酮戊二酸琥珀酸谷氨酸卟啉琥珀酰辅酶A第18页/共89页第17页/共88页TCA循环的特点：必须在有氧条件下进行（因NAD和