微生物的新陈代谢
微生物第五章总结
嗜盐菌在无氧条件下，利用光能所造成的紫膜蛋白上视黄醛辅基构象的变化，可使质子不断驱至膜外，从而在膜两侧建立一个质子动势，再由它来推动ATP酶合成ATP，此即为光介导ATP合成。
第二节 分解代谢和合成代谢的联系
一， 两用代谢途径
凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径，称为两用代谢途径。EMP，HMP和TCA循环都是重要的两用代谢途径。如：葡萄糖通过EMP途径可分解为2个丙酮酸，反之2个丙酮酸也可通过EMP途径的逆转而合成1个葡萄糖，此即葡糖异生作用。
TCA特点：（1）氧虽不直接参与反应，但必须在有氧条件下运转（2）每分子丙酮酸可产4个NADH+H+,一个FADH2和）TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位。
（二） 递氢和受氢
根据递氢特点尤其是受氢体性质的不同，可把生物氧化区分为呼吸，无氧呼吸和发酵3中类型。
一， 自养微生物的CO2固定
在微生物中CO2固定途径有四条：
（一） Calvin循环：又称Calvin-Benson循环，Calvin-Bassham循环，核酮糖二磷酸途径或还原性戊糖磷酸循环。此循环是光能自养型生物固CO2的主要途径。核酮糖二磷酸羧化酶和磷酸核酮糖液激酶是本途径的两种特有的酶。本循环可分为3个阶段：（1）羧化反应（2）还原反应（3）CO2受体再生（反应式见书P130）。Calvin循环的总反应式：6CO2+12NAD(P)H2+18ATP——→C6H12O6+12NAD(P)+18ADP+18Pi+6H2O
二， 自养微生物产ATP和产还原力
自养微生物按其最初能源的不同，可分为两大类：一类是能对无机物进行氧化而获得能量的微生物，称作化能无机自养型微生物，另一类是能利用日光辐射能的微生物，称作光能自养型微生物。两种根本的区别在于，前者生物合成的起点是建立在对氧化程度极高的CO2进行还原的基础上，而后者的起点则建立在对氧化还原水平适中的有机碳源直接利用的基础上。
chap5-微生物的新陈代谢
2H2 + CO2 — [ CH2O ] + H2O。
3 硫细菌（硫氧化细菌）
——利用H2S、S02、S2O32等无机硫化物进行自养生 长,主要指化能自氧型硫细 菌
大多数硫杆菌，脱下的H+ （e-）经cyt.c部位进入呼 吸链； 而脱氮硫杆菌从FP或 cyt.b水平进入。
代谢（metabolism）：
细胞内发生的各种化学反应的总称
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
分解代谢
复杂分子
简单小分子 ATP [H]
（有机物）
合成代谢
生物氧化的形式：某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种
生物氧化的功能为：
产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
外源电子供体—— H2S等无 机物氧化放出电子，最终传 至失电子的光合色素时与 ADP磷酸化偶联产生ATP。
特点：只有一个光合系统，光 合作用释放的电子仅用于NAD+ 还原NADH，电子传递不形成环 式回路。反应中心的还原依靠 外源电子供体，如S2-、S2O32等。外源电子供体在氧化过程 中放出电子，经电子传递系统 传给失去了电子的光合色素， 使其还原，同时偶联ATP的生 成。由于这个电子传递途径也 没有形成环式回路，故也称为 非环式光合磷酸化
6-磷酸-葡糖酸
6-磷酸-葡萄糖-脱水酶
特点:
KDPG KDPG醛缩酶
a、步骤简单 b、产能效率低：1 ATP
3--磷酸--甘油醛 + 丙酮酸
c、关键中间产物 KDPG，特征酶：KDPG醛缩酶
细菌：铜绿、荧光假单胞菌,根瘤菌,固氮菌,农杆菌,运动发 酵单胞菌等。
10-12 第五章 微生物的代谢
1、生物氧化的形式：
包括脱氢或脱电子
①失电子：
Fe2+ → Fe3+ + e CH3-CHO
②化合物脱氢、递氢: CH3-CH2-OH
NAD NADH2
2、生物氧化的过程： 脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三 个阶段
3、生物氧化的功能： 产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
德国： （Carl Neuberg）
目前甘油生产中使用的微生物 Dunaliella aslina（一种嗜盐藻类） 生活在盐湖及海边的岩池等盐浓度很高环境
胞内积累高浓度的甘油使细胞的渗透压保持平衡
由EMP途径中丙酮酸出发的发酵
②同型乳酸发酵：发酵产物只有乳酸
丙酮酸
NADH2
乳酸
同型乳酸发酵菌株有： 德氏乳杆菌(L.delbruckii)、嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)、植物乳杆菌 (L.plantarum)、干酪乳杆菌(L.casei)、粪链球菌(Streptococcus faecalis)
（5）Stickland反应
氨基酸同时为碳源、氮源和能源 以一种氨基酸为H供体，而另一种氨基酸为H受体来实现 生物氧化产能的发酵类型。
3乙酸
丙氨酸
+
2甘氨酸
3NH3
CO2 ATP
Stickland反应特点：
部分氨基酸的氧化与另一些氨基酸的还原相偶联； 产能效率低，1ATP/1G。
各途经的相互关系
H2O
2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸
丙酮酸
~~醛缩酶
（KDPG）
有氧时与TCA循环连接 无氧时进行细菌乙醇发酵
葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步 才能获得的丙酮酸。
微生物的新陈代谢
EMP途径
p 以1分子葡萄糖为底物 p 约经过10步反应 p 产生2分子丙酮酸和2分子ATP的过程 • p p p 在其总反应中，可概括成 两个阶段（耗能和产能） 三种产物（NADH＋H+、丙酮酸和ATP） 10个反应步骤
生理功能
F F F F F 供应ATP 形式的能量和NADH2形式的还原力 连接其他几个重要代谢途径的桥梁 为生物合成提供多种中间代谢物 通过逆向反应可进行多糖合成 整个EMP途径的产能效率是很低的，即每一个葡 萄糖分子仅净产2个ATP，但其产生的多种中间代 谢物不仅可为合成反应提供原材料，而且起着连 接许多有关代谢途径的作用
可概括成两个阶段（耗能和产能）、三 种产物（NADH＋H+、丙酮酸和ATP）和10个 反应步骤
•
己糖激酶 磷酸己糖异构酶
磷酸果糖激酶
果糖二磷酸醛缩酶 丙糖磷酸 异构酶 甘油醛-3-磷 酸脱氢酶
磷酸二羟丙酮
磷酸甘油 酸激酶
磷酸甘油酸 变位酶
烯醇 酶
丙酮酸激 酶
EMP途径
•
2NADH＋H+在有氧条件下可经呼吸链的氧化磷酸化反 应产生6ATP，在无氧条件下，则可还原丙酮酸产生乳酸 或还原丙酮酸的脱羧产物——乙醛而产生乙醇
第五章 微生物的代谢和发酵
• 新陈代谢（metabolism） • 简称代谢，是指发生在活细胞中的各种分解代 谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和
• 分解代谢 • 是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的 催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式 的能量和还原力（或称还原当量，一般用[H]来表 示）的作用； 合成代谢又称同化作用,与分解代谢 相反,是指在合成酶的催化下,由简单小分子、ATP 形式的能量和[ H]形式的还原力共同合成复杂的生 物大分子的过程。
微生物新陈代谢
生物氢气
某些微生物能够利用光合作用或发酵作用产 生氢气，为氢能源的生产提供了新的途径。
感谢您的观看
THANKS
微生物新陈代谢的类型
01
02
03
有氧呼吸
微生物在有氧环境下，通 过氧化反应将有机物彻底 氧化分解，释放出能量。
无氧呼吸
微生物在无氧环境下，通 过发酵或无氧呼吸将有机 物氧化分解，释放出能量。
光合作用
某些光合细菌和藻类能够 利用光能将二氧化碳和水 转化为有机物，并释放出 氧气。
微生物新陈代谢的过程
的作用下进一步分解，释放大量能量。
无氧呼吸的产物
要点一
总结词
无氧呼吸的产物通常是二氧化碳、乙醇、乳酸等。
要点二
详细描述
在无氧呼吸过程中，有机物被氧化分解成不同的产物，例 如，葡萄糖在乳酸菌的无氧呼吸过程中被分解成乳酸，而 在酵母菌的无氧呼吸过程中则被分解成乙醇和二氧化碳。 这些产物对于微生物本身具有一定的生理意义，例如乳酸 可以降低细胞内的pH值，增强微生物的耐酸性；乙醇和二 氧化碳则可以作为微生物的能量来源和碳源。
无氧呼吸的能量转换
总结词
无氧呼吸的能量转换效率通常较低，但也有例外。
详细描述
无氧呼吸过程中释放的能量并不像有氧呼吸那样完全 、高效地转换为ATP中的化学能。因此，无氧呼吸的 能量转换效率通常较低。然而，有些微生物在无氧呼 吸过程中也能产生大量的能量，例如醋酸细菌的无氧 呼吸过程就可以产生大量的能量，其能量转换效率与 有氧呼吸相差无几。此外，一些微生物在无氧呼吸过 程中可以将部分能量转换为热能，以维持微生物自身 的温度。
发酵的产物
总结词
发酵的产物包括酒精、乳酸、乙酸、丁酸等，这些产物具有广泛的应用价值。
第六章微生物代谢
TCA循环的重要特点
为糖类、脂类、蛋白质三大物质转化中心枢纽。 循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体； 生物体提供能量的主要形式； 为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。如 柠檬酸发酵；Glu发酵等。
（二）递氢和受氢 经过上述4条途径脱氢后，通过呼吸链等方式 传递，最终可与氧、无机氧或有机物等氢受体相结
2、HMP途径
磷酸戊糖进一步代谢有两种结局：
①磷酸戊糖经转酮—转醛酶系催化，又生成磷酸己糖 和磷酸丙糖（3-磷酸甘油醛），磷酸丙糖借EMP途径 的一些酶，进一步转化为丙酮酸。称为不完全HMP途 径。
②由六个葡萄糖分子参加反应，经一系列反应，最后 回收五个葡萄糖分子，消耗了1分子葡萄糖（彻底氧化 成CO2 和水），称完全HMP途径。
CO2、H2O 还原型中间代谢 产物醇、酸 NO2、N2 次之 少
电子传递链
完整
不完整
无，底物水平磷 酸化
二、自养微生物产ATP和产还原力 按能量来源不同可分为:
化能自养型
光能自养型
（一）化能自养微生物 还原CO2所需要的ATP和[H]是通过氧化无机物而获得的
硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌
自养微生物氧化磷酸化效率低
葡萄糖 磷酸二羟丙酮
②异型乳酸发酵
乙醇
ATP ADP NAD+ NADH
乙醛
乙酰CoA
NAD+ NADH
乙酰磷酸
葡萄糖
6-磷酸 葡萄糖
6-磷酸葡 5-磷酸 萄糖酸 -CO2 木酮糖 3-磷酸 -2H 甘油醛
2ADP 2ATP
乳酸
（3）Stickland反应
1934年Stickland发现Closterdium sporogenes（生孢梭菌）能 利用一些氨基酸同时作为碳源、氮源和能源， 以一种氨基酸作供氢体，以另一种氨基酸作为受氢体而实现 产能的独特发酵类型。 CH3 CHNH2 + 2 CH2NH2 COOH ADP+Pi
微生物代谢途径
微生物代谢途径
【微生物代谢途径】
微生物代谢途径是指微生物在其内部产生能量或物质的代谢过程。
这些过程可以分为三大类：新陈代谢、重组代谢和合成代谢。
1．新陈代谢：
新陈代谢是指微生物从外界获取的能量或物质，通过氧化降解的过程，转化成它们所需要的化学能，如糖类、脂肪、蛋白质等，并发放出氧气或二氧化碳等有机化合物。
其中最重要的过程是糖酵解，也叫作糖苷水解或糖酵解反应，即将糖苷分解成更小的物质，如乳糖、果糖、麦芽糖等，同时产生氧气。
2．重组代谢：
重组代谢是指微生物从外界获取的物质通过氧化或合成反应，在细胞内重新构建新的物质，用于生物组成的物质改变。
其包括：碳水化合物代谢、脂肪代谢、氨基酸代谢、脱氢代谢、磷酸酯代谢、光合作用、氧化还原反应等。
3．合成代谢：
合成代谢是指微生物从外界获取的能量或物质，经过重组代谢后重新构建出新的物质，用于细胞的生长和繁殖。
这个过程主要分为三个部分：合成物的构建、调节物质的合成比例及调节物质的转运。
它包括：脂肪酸合成、碳水化合物合成、蛋白质合成、核酸合成等。
- 1 -。
微生物的新陈代谢
微生物的新陈代谢1.新陈代谢、生物体从环境摄取营养物转变为自身物质，同时将自身原有组成转变为废物排出到环境中的不断更新的过程。
2.生物水解、细胞内的糖，蛋白质和脂肪展开水解水解分解成co2和水，并释放能量的过程。
3.体温、有机体利用氧气通过新陈代谢水解有机化合物释放出来化学能的过程。
4.呼吸链、在生物氧化过程中，从代谢物上脱下的氢由一系列传递体依次传达，最后与氧构成水的整个体系称作体温链5.无氧呼吸、生物在无氧条件下进行呼吸，包括底物氧化及能量产生的代谢过程。
6.蒸煮、细菌和酵母等微生物在无氧条件下，酶促发展水解糖分子产生能量的过程。
7.同型酒精发酵、酿酒酵母能够通过emp途径进行同型酒精发酵，即为由emp途径新陈代谢产生的丙酮酸经过脱羧释出co2，同时分解成乙醛，乙醛拒绝接受糖酵解过程中释放出来的nadh+h+被转换成乙醇。
异型酒精发酵、一些细菌能够通过hmp途径进行异型乳酸发酵产生乳酸、乙醇和co2等8.stickland反应、某些专性厌氧细菌如梭状芽孢杆菌在厌氧条件下生短时，以一种氨基酸做为氢的供体，展开水解脱氨，另一种氨基酸作氢的受体，展开还原成脱氨，两者偶联展开水解还原成脱氨。
这其中存有atp分解成。
9.两用代谢途径、既可用于代谢物分解又可用于合成的代谢途径。
如三羧酸循环。
10.新陈代谢止跌顺序、就是另一类补足两用新陈代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的那些反应11.乙醛酸循环、在植物和微生物中存有一个与三羧酸循环二者相似的代谢过程，其代谢中间产物有乙醛酸，这个生化过程称为乙醛酸循环12.固氮酶、一种能将分子氮转换成氨的酶13.异形胞、某些丝状蓝藻所特有的变态营养细胞,是一种缺乏光合结二重、通常比普通营养细胞小的厚壁特化细胞。
异形胞中所含多样的固氮酶,为蓝藻固氮的场所。
14.类菌体、根瘤菌进入宿主根部皮层细胞后，分化成膨大、形状各异、并无产卵能力，但具备很强固氮活性的细胞。
15.豆血红蛋白、豆科植物根瘤中发现的血红蛋白样红色蛋白质。
医学微生物学细菌的新陈代谢
引言概述：医学微生物学是研究微生物在人体中的作用和影响的学科。
微生物在人体内进行新陈代谢活动，其中细菌是最常见的微生物类型之一。
细菌的新陈代谢是指细菌内部化学反应和能量转化的过程。
本文将深入探讨医学微生物学中细菌的新陈代谢。
正文内容：1.无氧代谢1.1好氧呼吸：细菌利用氧气进行有氧呼吸，将有机物氧化成水和二氧化碳，同时产生能量和ATP。
1.2基质胞内呼吸：某些细菌在缺氧条件下进行代谢，通过无氧呼吸系统将有机物转化为酸、酒精或溶解性气体。
1.3乳酸发酵：某些细菌无法利用氧气进行呼吸，而是通过乳酸菌酶将糖转化为乳酸。
2.合成代谢2.1蛋白质合成：细菌通过蛋白质合成酶将氨基酸合成为蛋白质，以满足自身对蛋白质的需求。
2.2核酸合成：细菌通过核酸合成酶将核苷酸合成为核酸，包括DNA和RNA。
2.3脂质合成：细菌合成脂质以构建细胞膜，并储存能量。
脂质合成包括脂肪酸的合成和脂质的组装。
2.4糖类合成：细菌通过吸收外源性糖类和内源性合成来获得能量。
3.分解代谢3.1糖类分解：细菌通过糖酶将糖分解为能量。
不同细菌对糖类的分解途径有所不同。
3.2脂肪分解：细菌通过脂肪酶将脂肪分解为脂肪酸和甘油。
3.3蛋白质分解：细菌通过蛋白酶将蛋白质分解为氨基酸。
3.4核酸分解：细菌通过核酸酶将核酸分解为核苷酸和核糖。
4.运输代谢4.1氨基酸运输：细菌通过载体蛋白质将外源性氨基酸从外部运输到细胞内。
4.2糖类运输：细菌通过载体蛋白质将外源性糖类从外部运输到细胞内。
4.3脂质运输：细菌通过载体蛋白质将外源性脂质从外部运输到细胞内。
4.4离子运输：细菌通过质子泵和离子通道等机制将离子从外部运输到细胞内。
5.外源化合物利用代谢5.1多糖分解：细菌通过多糖酶将外源性多糖分解为单糖并利用。
5.2醇类代谢：细菌通过醇酶将外源性醇类代谢为能量和有机物。
5.3芳香化合物降解：某些细菌具有芳香化合物降解能力，可以将有机废弃物降解为无毒无害的物质。
总结：细菌的新陈代谢是一个复杂而多样化的过程。
微生物第五章微生物的新陈代谢
第五章微生物的新陈代谢一、名词解释新陈代谢：是推动生物一切生命活动的动力源和各种生命物质的“加工厂”，是活细胞中一切有序化学反应的总和。
生物氧化：发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应。
呼吸：是一种最重要最普遍的生物氧化或产能过程。
呼吸链：指位于原核微生物的细胞膜或真核生物的线粒体膜上，由一系列氧化还原势呈梯度差的，链状排列的递氢体或递电子体所组成的连续反应体系。
无氧呼吸：指的是呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（少数有机氧化物）的生物氧化。
发酵：在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后产生的还原力未经呼吸链传递而直接交给内源性中间代谢产物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。
同型酒精发酵：酵母在无氧条件下，通过EMP途径，即葡萄糖-丙酮酸-乙醛-乙醇的过程，称为同型酒精发酵。
异型酒精发酵：细菌通过HMP 途径进行，产生1分子乙醇和 1 分子乳酸，称为细菌异型酒精发酵。
Stickland 反应：某些专性厌氧细菌如梭状芽孢杆菌、生孢梭菌、肉毒梭菌、斯氏梭菌在厌氧条件下生长时，以一种氨基酸作为底物进行氧化脱氢（即供氢体），脱下的氢（还原力）以另外一种氨基酸作为氢受体进行还原脱氨，两者偶联进行，实现生物氧化产能的发酵类型称为Stickland 反应。
两用代谢途径：凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径。
代谢回补顺序：是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的应。
乙醛酸循环：中间代谢物中存在乙醛酸的循环。
固氮酶：是一种复合蛋白，由固二氮酶和固二氮酶还原酶两种相互分离的蛋白构成。
异形胞：某些丝状蓝藻所特有地变态营养细胞, 是一种缺乏光合结构、通常比普通营养细胞大地厚壁特化细胞。
类菌体：根瘤菌进入宿主根部皮层细胞后，分化成膨大、形状各异、无繁殖能力，但具有很强固氮活性的细胞。
豆血红蛋白：豆科植物根瘤中发现的血红蛋白样红色蛋白质。
有抗氧化活性，可避免同类细菌中的固氮酶受到抑制，是共生固氮所必需的。
第五章 微生物的新陈代谢
顺序严格的系列反应 由酶催化，条件温和
大部分为ATP 高
生物氧化的过程
脱氢（或电子） 递氢（或电子） 受氢（或电子） 三阶段
生物氧化的功能： 产能(ATP)
产还原力【H】 小分子中间代谢物
生物氧化的类型
呼吸 无氧呼吸 发酵
（一）、底物脱氢的4条途径：
1、糖酵解途径
（Embden-Meyerhof-Parnas pathway，简称EMP途径）
ED途径的特点是：
①具有一特征性反应——葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸后，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛；3-磷 酸甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1分子葡 萄糖产生2分子丙酮酸，1分子ATP。
②存在一特征性酶——KDPG醛缩酶；
③其终产物2分子丙酮酸的来历不同，即一个由KDPG裂解 而来，另一由EMP途径转化而来；
（4）氨基酸发酵产能——Stickland反应
• —种氨基酸作底物脱氢(即氢供体)，而以另 一种氨基酸作氢受体而实现生物氧化产能 的独特发酵类型，称为Stickland反应。每 分子氨基酸仅产1个ATP。
底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation）
物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物， 而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成。
发酵的类型
• （1）由EMP途径中丙酮酸出发的发酵 丙酮酸是EMP途径的关键产物，由它出发，
在不同微生物中可进入不同发酵途径。 如：酿酒酵母：同型酒精发酵；
德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、干 酪乳杆菌：同型乳酸发酵。 利用：工业发酵手段生产代谢产物。鉴定菌 种。
（2）通过HMP途径的发酵——异型乳酸发酵
微生物第四章
第四章微生物的代谢代谢（metabolism）：也称新陈代谢，指生物体内进行的全部化学反应的总和。
（一）分解代谢：细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在此过程中产生能量的过程。
不同营养类型的微生物进行分解代谢所利用的物质不同，异氧微生物利用的是有机物，自养微生物利用的是无机物。
（二）合成代谢：细胞利用简单的小分子物质合成复杂的大分子物质，并在此过程中贮藏能量的过程。
（三）物质代谢：物质在体内进行转化的过程。
（四）能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化的过程。
（五）初级代谢：能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或提供生长能量的一类代谢。
产物有小分子前体物、单体、多聚体等生命必需物质。
（六）次级代谢：某些微生物进行的非细胞结构物质和维持其正常生命活动的非必须物质的代谢。
产物有抗生素、酶抑制剂、毒素、甾体化合物等，与生命活动无关，不参与细胞结构，也不是酶活性必需，但对人类有用。
合成代谢和分解代谢的关系1.分解代谢为合成代谢提供能量和原料，保证正常合成代谢的进行，合成代谢又为分解代谢创造更好的条件。
2.合成代谢和分解代谢都是由一系列连续的酶促反应构成的，前一步反映的产物是后续反应的底物。
微生物代谢的特点1.代谢旺盛（代谢强度高、转化能力强）2.代谢类型多样化（导致营养类型的多样化）3.某些微生物在代谢过程中除产生其生命活动必须的初级代谢产物和能量外，还会产生一些次级代谢产物，次级代谢产物与人类生产与生活密切相关，是微生物学的重要研究领域。
4.微生物的代谢作用使得微生物在自然界的物质循环中起着极其重要的作用。
第一节微生物的能量代谢第二节微生物的物质代谢第三节微生物代谢的调节第四节微生物次级代谢与次级代谢产物第一节微生物的能量代谢微生物能量代谢是指微生物把环境提供的能源或本身储存的能源转变为微生物生命活动所需能源的过程。
微生物的产能代谢是指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，又称生物氧化。
微生物的新陈代谢
脂类的代谢
部分微生物能够通过β-氧化等 途径，将脂肪酸分解为乙酰
CoA，进而进入三羧酸循环进 行代谢。
氮源代谢
氨基酸的代谢
微生物可利用氨基酸作为氮源和 碳源，通过转氨基作用和脱氨基 作用将氨基酸转化为其他含氮化 合物和碳骨架。
铵盐的代谢
铵盐是微生物常用的无机氮源， 可通过谷氨酸脱氢酶等酶的作用 ，将铵盐转化为氨基酸等有机氮 化合物。
蛋白质组学技术
利用蛋白质组学技术，如蛋白质质谱分析、蛋白质互作分析等，研究 微生物新陈代谢过程中的蛋白质组成、结构和功能。
组学技术在微生物新陈代谢研究中的应用
代谢组学技术
通过代谢组学技术，如代谢物质谱分析、代谢通路分析等，研究微生物代谢产物的种类 、含量和变化规律，揭示微生物新陈代谢的代谢网络和调控机制。
微生物具有极强的环境适应能力，能够在各 种极端环境中生存和繁殖，如高温、低温、 高盐、高辐射等。
微生物对环境的影响
微生物的代谢活动对环境产生深远影响，如参与地 球化学循环、促进有机物分解、产生温室气体等。
微生物与环境的互作
微生物通过代谢活动与周围环境进行物质和 能量的交换，同时也受到环境因素的影响和 制约。
微生物通过呼吸作用将有机物氧化分 解成小分子物质，同时释放出能量。 呼吸作用包括有氧呼吸和无氧呼吸两 种类型。
发酵作用
某些微生物在无氧条件下，通过发酵 作用将有机物分解并产生能量。发酵 过程中会产生一些特定的代谢产物， 如酒精（如蓝藻、紫藻等）能够通过光合作用，利用光能将无机物合成有机物，并储存能量。光合作用分为 产氧光合作用和不产氧光合作用两种类型。
微生物燃料电池
利用微生物将有机物转化为电能，同 时处理有机废水，实现能源回收和废 水处理双重目的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
b
EMP途径的重要意义
①提供能量和还原力； ②连接其它代谢途径的桥梁； ③提供生物合成的中间产物； ④逆向合成多糖。
2. HMP途径（戊糖磷酸酸途径）
葡萄糖不经过EMP-TCA而被彻底氧化 产生大量NADP+H+及多种重要中间代谢物。
HMP途径的简图和总反应式
葡萄糖
CO2 5-磷酸-核酮糖
（二)递氢和受氢
葡萄糖等有机物经过4条途径脱氢后，通过呼 吸链（电子传递链）传递，最终可与氧、无机 物、有机物等氢受体相结合而释放出其能量。 生物氧化的3种类型：根据递氢特点及氢受体 性质，分为有氧呼吸、无氧呼吸和发酵三种。
1. 有氧呼吸（respiration）
有氧呼吸：底物按常规方式脱氢后，经完整的
呼吸链（又称电子传递链）递氢，最终由分子
氧接受氢并产生水和释放能量（ATP）的过程。
由于呼吸必须在有氧的条件下进行，因此又称
有氧呼吸（aerobic respiration）。
呼吸链：指位于原核生物细胞膜上或真核生物线 粒体上的由一系列氧化还原势不同的氢传递体 （或电子传递体）组成的一组链状传递顺序，它 能把氢和电子从低氧化还原势的化合物处传递给 高氧化还原势的分子氧或其他无机、有机氧化物， 并使它们还原。 在氢或电子的传递过程中，通过与氧化磷酸化反 应发生偶联，就可产生ATP形式的能量。
第六章
微生物的代谢
新陈代谢：是指发生在活细胞中的各种分 解代谢和合成代谢的总和。
分解代谢：在分解代谢酶系的催化下，将复 杂的有机分子分解为简单小分子、能量(ATP) 及还原力[H]的过程。 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]一起合成复杂的 生物的大分子的过程。
又称Krebs循环、柠檬酸循环。德国学者提出 场所：线粒体基质（真核微生物） 细胞质基质（原核生物）
琥珀酸脱氢酶结合在线粒体膜或细胞膜上
GTP：三磷酸鸟苷
TCA循环的特点
有氧条件下运转：NAD+、FAD再生
产能效率高：1分子丙酮酸产生4NADH2、
1FADH2、1GTP——15ATP
NADH2还原为乙醇。通过这种方法产生乙醇即为~。
不同于酵母菌通过EMP途径形成乙醇的机制。 优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成少，代 谢副产物少，发酵温度高，不必定期供氧等。 缺点：生长pH高（细菌pH5，酵母菌pH3），易染菌 对乙醇耐受力低（细菌7％，酵母菌8％～10％）
4. TCA循环
新陈代谢的枢纽地位：为微生物合成提供碳架
原料、应用于发酵生产
应用——味精生产
谷氨酸钠是重要的调味品——味精
葡萄糖为原料，用微生物发酵法大量生产。
谷氨酸由α-酮戍 二酸通过转氨基形成，α-酮戍二 酸是TCA循环的中间体。当TCA循环在α-酮戍二 酸合成后 的下一步反应处受阻时，α-酮戍二酸就 在细胞内大量累积，进而通过转氨作用合成大量 谷氨酸，分泌到细胞外部的发酵液中。 目前谷氨酸发酵生产的菌种为谷氨酸棒杆菌 (Corynebacteriam glatamicum)。
特征性反应——KDPG裂解为丙酮酸、3-磷酸甘油醛 特征性酶——KDPG醛缩酶 2分子丙酮酸：由KDPG裂解和3-磷酸甘油醛转化 产能效率低（1 mol ATP/1mol 葡萄糖）
ED途径的生物意义
细菌酒精发酵：微好氧菌如运动发酵单胞菌，将ED
途径产生的丙酮酸脱羧成乙醛，乙醛进一步被
2阶段、3种产物、10 步反应
EMP途径 反应步骤
葡萄糖 葡糖-6-磷酸
ATP ADP
a
EMP途径
ATP ADP 果糖-1，6- 二磷酸
果糖-6-磷酸
磷酸二羟丙酮
a :耗能阶段
b :产能阶段
甘油醛-3-磷酸 NAD+ NADH+H+ 1，3-二磷酸甘油酸 ADP 底物水平磷酸化 ATP 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 ADP 底物水平磷酸化 ATP 丙酮酸
葡萄糖只经过4步反应即可快速获得丙酮酸。
ED途径结果： 1分子葡萄糖经ED途径最后生成2分子丙酮酸、1分子 ATP，1分子NADPH2、1分NADH2。
ED途径可不依赖于EMP与HMP而单独存在，丙酮酸 有氧进TCA，无氧脱羧为乙醛，进一步还原为乙醇。 ED途径不如EMP途径经济，产能少。
ED途径的特点Biblioteka 复杂分子(有机物)
分解代谢酶系 合成代谢酶系
简单分子+ATP+[H]
第一节 微生物的能量代谢
能量代谢是新陈代谢的核心内容 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(ATP)。
知识结构
脱氢：EMP、HMP、ED、TCA 化能异养 微生物 递氢 有氧呼吸：氧化磷酸化、 底物水平磷酸化 无氧呼吸 受氢
多数微生物、动物、植物存在HMP，常与EMP 同存。
HMP途径的生物学意义
①供应合成原料
②产还原力
③固定二氧化碳的中介
④扩大碳源利用范围
⑤连接EMP途径
不是产能途径
3. ED途径
（2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）途径）
微生物所特有 某些缺乏完整EMP途径的微生物的替代途径
能 量 代 谢
化能自养 微生物
发酵：同型、异型
光能营养 微生物
循环式光合磷酸化
非循环式光合磷酸化
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
生物氧化(biological oxidation)：发生在活细胞 内的一系列产能性氧化反应的总称。
（一）底物脱氢的4条途径
1. EMP途径（糖酵解途径）
多数生物的主流代谢途径。 以1分子葡萄糖为底物，经过10 步反应产生2 分子丙酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP。
途 径 分 3 阶 段
5-磷酸-木酮糖
5-磷酸-核酮糖
5-磷酸-核糖
TCA
丙糖磷酸
己糖磷酸
己糖磷酸
6CO2
HMP途径从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸已 糖基础上开始降解的故称为单磷酸已糖途径。
HMP途径与EMP途径有着密切的关系，HMP途径中 的3-磷酸-甘油醛可以进入EMP途径， —磷酸戊糖支路。 HMP途径不经EMP和TCA途径，将葡萄糖彻底氧化
HMP途径的一个循环的最终结果是1分子葡萄糖-6-磷酸 转变成一分子甘油醛-3-磷酸、3个CO2、6个NADPH2。
一般认为HMP途径不是产能途径，而是为生物合成提供 大量还原力（NADPH）和中间代谢产物；为自养微生物固 定CO2的中介；扩大碳源利用范围；生产中可提供核苷酸、 氨基酸、辅酶和乳酸等发酵产物。