(完整版)微生物学第六章微生物的代谢
第六章 微生物代谢调控育种(4-29)
9、条件突变株的选育
10、营养缺陷型 ●生物素缺陷型 ●油酸缺陷型 ●甘油缺陷型
细胞膜渗透性
11、温度敏感菌株
34
8.3.1、组成型突变株的选育
1、限量诱导物恒化培养 2、循环培养 3、弱诱导型底物 4、诱导抑制剂 5、鉴别性培养基
35
组成酶变异株的筛选 许多水解酶是诱导酶，只有在含有底物或底 物类似物的培养环境中，微生物才会合成这些 酶类，所以，诱导酶的生产不仅需要诱导物， 而且受到诱导物的种类、数量以及分解产物的 影响。 具体的筛选方法有恒化器法、循环培养法和 诱导抑制物法。
第8章 推理育种
8.1 微生物代谢
一、代谢产物的分类
1、初级代谢产物
分解代谢体系的酶及产物
素材性生物合成体系的酶及底物
结构性生物合成体系的酶及产物
2、次级代谢产物 根据其作用，可将其分为 抗生素、激素、 生物碱、毒素及维生素色素等类型。
2
8.1.1、次级代谢产物与次级代谢调节
1.初级代谢和次级代谢
初级代谢：与生物生存有关的，涉及能量产生和能量消 耗的代谢类型。 生存必需；始终生产；不同种，相同；环境敏感性小； 酶专一。 次级代谢：某些生物为避免某种代谢物积累造成不利作 用而产生的一类有利生存的代谢。 根据其作用，可将其分为抗生素、激素、生物碱、毒素 及维生素色素等类型。 并非必需，但有一定价值；某一时产；不同种，不同； 受环境敏影响大；酶专一性不强。
成酶的阶段，两类菌株的生长就不同步，组成酶变异株所占的
比例将逐渐增大。
３、组成型突变株筛选
诱导型依赖诱导物。组成型不依赖诱导物。
突变发生在调节基因或操纵基因,解除对 诱导物的依赖,可获组成型突变株。 筛选方法：设计条件使组成型优势生长， 或通过菌落分辨。
第六章 微生物的代谢
+
3NAD+ + FAD+
+
3H2O
+
CoA
+ ATP +
FADH2 + 3NADH2
经过EMP和TCA循环，1分子葡萄糖被彻底氧化成水 和CO2，并可产生高达38分子的ATP。其总反应式如下：
C6H12O6
+
6O2
+
38ADP
+
38Pi
6CO2
+
6H2O
+
38ATP
在微生物的物质代谢中，TCA循环在分解代谢和合成 代谢中都占有枢纽地位，具有重要的生物学意义： （1）可产生多种有机酸，这些有机酸是合成细胞物质的
的营养物合成细胞自身大分子物质的过程。在同化作用过
程中产生能量(ATP)和还原力。
（2）分解代谢（Catabolism，异化作用）：指将细胞自 身的物质分解的过程。异化作用是耗能的过程。 微生物的代谢活动包括能量代谢和物质代谢。
第一节 能量代谢
微生物与其它生物一样，在生命活动过程中需要消 耗大量的能量，这些能量有的来自于物质代谢过程中产生 的化学能，有的来源于微生物细胞吸收的光能。无论何种 二、能量代谢的方式
4、三羧酸循环（Tricarboxylic acid cycle，TCA）
又称为柠檬酸环。丙酮酸首先在丙酮酸脱氢酶的催化
下氧化脱羧并与辅酶A结合，形成乙酰辅酶A，同时产生1 进入TCA循环。TCA循环总反应式如下：
CH3COOCoA + ADP + Pi 2CO2
分子NADH2。然后，乙酰辅酶A与草酰乙酸缩合成柠檬酸，
C6H12O6+ADP+H3PO4 2CH3CH2OH+2CO2+ATP
微生物学 第六章 微生物的代谢
6-磷酸-果糖
磷酸己糖酮解酶
4-磷酸-赤藓糖 +-核糖
戊糖酮解酶
乙酸
3--磷酸甘油醛+ 乙酰磷酸
乳酸 乙酸
1 G 乳酸 + 1.5乙酸 + 2.5 ATP
三、发酵（fermentantion） 1、定义
广义：利用微生物生产有用代谢一种生产方式。 狭义：厌氧条件下，以自身内部某些中间代谢 产物作为最终氢（电子）受体的产能过程 特点： 1）通过底物水平磷酸化产ATP； 2）葡萄糖氧化不彻底，大部分能量存在于 发酵产物中； 3）产能率低； 4）产多种发酵产物。
乙醛脱氢酶
乙醇脱氢酶
乙酸 乙醇
草酰乙酸
丙酸
志贺氏菌无此酶，故发酵G 不产气。
b 丁二醇发酵（2，3--丁二醇发酵） —— 肠杆菌、沙雷氏菌、欧文氏菌等 丙酮酸
V.P.试验的原理：
乙酰乳酸
红色物质
（乙酰乳酸脱氢酶）
3-羟基丁酮
（OH-、O2）
精氨酸胍基
乙二酰
丁二醇
中性
其中两个重要的鉴定反应：
1 、V．P．实验 2、甲基红（M.R）反应
(完整word版)周德庆编《微生物学教程》课后习题参考答案
周德庆编《微生物学教程》课后习题参考答案绪论1。
什么是微生物?它包括哪些类群?答：微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。
包括：①原核类的细菌、放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体和衣原体；②真核类的真菌、原生动物、和显微藻类；③属于非细胞类的病毒和亚病毒。
2。
人类迟至19 世纪才真正认识微生物,其中主要克服了哪些重大障碍?答:①显微镜的发明，②灭菌技术的运用，③纯种分离技术，④培养技术.3.简述微生物生物学发展史上的5 个时期的特点和代表人物.答:史前期（约8000 年前—1676)，各国劳动人民，①未见细菌等微生物的个体;②凭实践经验利用微生物是有益活进行酿酒、发面、制酱、娘醋、沤肥、轮作、治病等）初创期（1676-1861 年）,列文虎克,①自制单式显微镜，观察到细菌等微生物的个体;②出于个人爱好对一些微生物进行形态描述;奠基期（1861—1897年），巴斯德，①微生物学开始建立；②创立了一整套独特的微生物学基本研究方法；③开始运用“实践--理论——实践”的思想方法开展研究;④建立了许多应用性分支学科；⑤进入寻找人类动物病原菌的黄金时期;发展期（1897—1953年），e。
buchner，①对无细胞酵母菌“酒化酶"进行生化研究；②发现微生物的代谢统一性；③普通微生物学开始形成；④开展广泛寻找微生物的有益代谢产物;⑤青霉素的发现推动了微生物工业化培养技术的猛进；成熟期（1953—至今)j.watson 和f.crick，①广泛运用分子生物学理论好现代研究方法，深刻揭示微生物的各种生命活动规律；②以基因工程为主导，把传统的工业发酵提高到发酵工程新水平；③大量理论性、交叉性、应用性和实验性分支学科飞速发展；④微生物学的基础理论和独特实验技术推动了生命科学个领域飞速发展；⑤微生物基因组的研究促进了生物信息学时代的到来。
4。
试述微生物与当代人类实践的重要关系。
5.微生物对生命科学基础理论的研究有和重大贡献？为什么能发挥这种作用？答：微生物由于其“五大共性"加上培养条件简便，因此是生命科学工作者在研究基础理论问题时最乐于选用的研究对象。
第六章微生物的新陈代谢
阳性
2020/4/21
阴性
甲 基 红 试 验
对照
大肠杆菌：+ 产气杆菌：—
2020/4/21
枸 橼 酸 利 用 试 验
大肠杆菌：— 产气杆菌：+
吲 哚 试 阳性 验
大肠杆菌：+ 产气杆菌：—
2020/4/21
2020/4/21
H2S 试验
尿
素
对照
阳性
阴性
酶
试
验
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1.发酵
发酵是一种在厌氧条件下发生的、不具有以氧或 无机物为电子受体的通过电子传递链传递电子的 生物氧化过程。该发酵被称为生理学发酵,与工业 上所称发酵完全不同。
供微生物发酵的有机物质主要是葡萄糖和其它单糖
工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下 通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特定微 生物产品的过程。如酵母菌、苏云金杆菌菌体生产, 抗生素发酵、乙醇发酵及柠檬酸发酵等。
第六章 微生物的新陈代谢
第一节微生物的能量代谢 第二节微生物对有机物的分解 第三节 分解代谢和合成代谢的联系 第四节 微生物独特合成代谢途径举例 第五节 微生物的代谢调节与发酵生产
2020/4/21
第一节 微生物的能量代谢
产能和耗能
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一、化能异养微生物的能量代谢
• 按照有无电子传递链，可将其分为底物 水平磷酸化和电子传递磷酸化两种类型 。 1.底物水平磷酸化 2.电子传递磷酸化
2020/4/21
2、HMP途径：
2020/4/21
反应过程：
2020/4/21
3、ED途径：
2020/4/21
微生物学第二版参考答案
微生物学第二版参考答案微生物学第二版参考答案微生物学是研究微生物的科学，涉及到生物学、医学、环境科学等多个学科领域。
对于学习微生物学的学生来说，掌握正确的参考答案是提高学习效果的关键。
本文将为大家提供微生物学第二版参考答案，帮助大家更好地理解和掌握微生物学的知识。
第一章：微生物的概述1. 微生物的定义：微生物是一类不能用肉眼观察到的生物，包括细菌、真菌、病毒和原生动物等。
2. 微生物的分类：微生物可以根据其细胞结构、生活方式和遗传物质等特征进行分类。
3. 微生物的重要性：微生物在生态系统中起着重要的角色，如参与物质循环、维持生态平衡等。
第二章：微生物的结构和功能1. 细菌的结构：细菌包括细胞壁、细胞膜、细胞质、核糖体和核酸等结构。
2. 细菌的功能：细菌具有多样的功能，如合成蛋白质、分解有机物、产生抗生素等。
3. 真菌的结构：真菌包括菌丝、孢子、菌核和菌盖等结构。
4. 真菌的功能：真菌可以分解有机物、产生酶、参与土壤生态系统等。
第三章：微生物的生长和繁殖1. 微生物的生长：微生物的生长包括营养摄取、代谢、生长分裂等过程。
2. 微生物的繁殖：微生物可以通过二分裂、芽生、孢子形成等方式进行繁殖。
3. 微生物的生长曲线：微生物的生长曲线包括潜伏期、指数期、平台期和死亡期等阶段。
第四章：微生物的遗传与变异1. 微生物的遗传物质：微生物的遗传物质包括DNA和RNA，其中DNA是主要的遗传物质。
2. 微生物的遗传变异：微生物可以通过基因突变、基因重组等方式发生遗传变异。
3. 微生物的遗传传递：微生物的遗传信息可以通过垂直传递和水平传递进行传递。
第五章：微生物的代谢与生态1. 微生物的代谢类型：微生物的代谢包括光合作用、呼吸作用、发酵作用等多种类型。
2. 微生物的生态功能：微生物在生态系统中参与物质循环、能量转化等功能。
3. 微生物的微生态系统：微生物可以形成微生态系统，如肠道微生态系统、土壤微生态系统等。
第六章：微生物与人类1. 微生物与人类的关系：微生物与人类有着密切的关系，如参与人体免疫、引起疾病等。
微生物学补充习题(周德庆)
微生物学补充习题第一章绪论复习题与扩展思考题1.微生物有哪些主要类群？有哪些特点？2.试述我国古代对微生物的认识和利用。
3.试述列文虎克、巴斯德和科赫在微生物学发展史上的杰出贡献。
4.试述微生物学在生命科学中的重要地位。
5.你认为现代微生物学的发展有哪些趋势？6.你认为微生物学的哪些方面可以继续研究以对生命科学作出贡献？7.试就微生物在工业、农业、医药、食品等方面的应用作一简要介绍。
第二章原核微生物复习题和扩展思考题1.试解释下列名词：肽聚糖，磷壁酸，溶酶菌，抗酸染色，间体，羧酶体，核区，质粒，附器，异形胞。
2.试比较以下各对名词：原核微生物与真核微生物、胞壁质与拟胞壁质、脂多糖与脂多糖层、原生质体与球形体、鞭毛丝与轴丝、聚?β?羟丁酸颗粒与多聚磷酸颗粒、荚膜与粘液层、芽孢与孢子。
3.试从化学组成和构造论述细菌细胞的结构与功能。
4.根据革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌细胞壁通透性来说明革兰氏染色的机制。
5.试述几种细菌细胞壁缺损型的名称及其应用价值。
6.放线菌与霉菌均呈菌丝壮生长，单为何认为放线菌更接近于细菌而不接近于霉菌？7.什么是芽孢？芽孢的形成及其调节方式？试述芽孢的抗逆性机制。
8.蓝细菌有哪些不同于细菌的结构与成分？它们的功能是什么？9.立克次氏体有哪些与专性活细胞内寄生有关的特性？它们有什么特殊的生活方式？10.衣原体与立克次氏体都为专性活细胞内寄生，两者有何差别？11.支原体有何特点？哪些特点是由于缺乏细胞壁而引起的？12.螺旋体和螺菌有何不同？13.细菌细胞中的哪些物质有抗原作用？这些物质存在于哪些结构中？14.试从细胞的形态结构分析细菌与放线菌的菌落特征。
15.试就作用靶物质、作用机制、作用结果和作用对象等方面比较溶霉菌与青霉素对细菌细胞壁的作用。
第三章真核微生物复习题与扩展题1.试解释下列名词：真菌，酵母菌，霉菌，真核生物，原核生物，真酵母，假酵母，酵母菌的芽殖，裂殖和芽裂殖。
2.试述酵母细胞的主要结构特征。
第6章-微生物的代谢
新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢 分解代谢：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 的能量和还原力的作用。
合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小 分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂的大 分子的过程。
合成代谢按产物在机体中作用不同分： 初级代谢： 提供能量、前体、结构物质等生命活动所 必须的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等。 次级代谢： 在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代 谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等。
•反应步骤简单，产能效率低.
• 此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接， 可互相协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间 代谢物的需要。好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行 乙醇发酵.
相关的发酵生产：细菌酒精发酵
葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分布
菌名 酿酒酵母 产朊假丝酵母 灰色链霉菌 产黄青霉 大肠杆菌 铜绿假单胞菌 嗜糖假单胞菌 枯草杆菌 氧化葡萄糖杆菌 真养产碱菌 运动发酵单胞菌 藤黄八叠球菌
氧被消耗而造成局部的厌氧环境
硝酸盐还原细菌进行厌氧呼吸
土壤中植物能利用的氮 （硝酸盐NO3-）还原成 氮气而消失，从而降低 了土壤的肥力。
松土，排除过多的水分， 保证土壤中有良好的通 气条件。
反硝化作用在氮素循环中的重要作用
硝酸盐是一种容易溶解于水的物质， 通常通过水从土壤流入水域中。如果 没有反硝化作用，硝酸盐将在水中积 累，会导致水质变坏与地球上氮素循 环的中断。
2、 HMP途径 (戊糖磷酸途径)
（Hexose Monophophate Pathway）
葡萄糖经转化成6磷酸葡萄糖酸后， 在6-磷酸葡萄糖酸 脱氢酶的催化下， 裂解成5-磷酸戊糖 和CO2。
【南昌大学】优质课《微生物学》 第-六-章--微生物的生长及其控制方法
迟缓期出现的原因：调整代谢 在生产实践中缩短迟缓期的常用手段：
(1)通过遗传学方法改变种的遗传特性使迟缓期缩短；
(2)利用对数生长期的细胞作为种子； (3)尽量使接种前后所使用的培养基组成不要相差太大； (4)适当扩大接种量
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对数生长期(Log phase)：
又称指数生长期(Exponential phase)，在生长曲线中，紧接着迟 缓期的一段细胞数以几何级数增长的时期。 对数生长期特点： 平衡生长； 酶系活跃、代谢旺盛；生长速率常数R最大、代 时最短。 是研究微生物基本代谢的良好材料。它也常在生产上用作种 子，使微生物发酵的迟缓期缩短，提高经济效益。
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3. 稳定生长期(Stationary phase)：
由于营养物质消耗，代谢产物积累和pH等环境变化，逐步不 适宜于细菌生长，导致生长速率降低直至零。
稳定生长期又称恒定期或最高生长期，此时培养液中活细菌 数最高并维持稳定。
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4. 衰亡期(Decline或Death phase)：
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（二）恒浊连 续培养
概念：在恒浊器内，调节培养基流速，使细菌培养液浊度保 持恒定的连续培养方法。 原理：维持菌浓度不变。 特点：基质过量，菌以最高速率生长；但工艺复杂，烦琐。
在恒浊连续培养中装有浊度计，借光电池检测培养室中的浊 度(即菌液浓度)，并根据光电效应产生的电信号的强弱变化， 自动调节新鲜培养基流入和培养物流出培养室的流速。
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对数生长期(Log phase)的重要参数：
（1）繁殖代数（n）
X2=2n . X1 lgX2=lgX1 ＋n lg2 n =（lgX2-lgX1）/lg2 =3.322（lgX2-lgX1）
(完整版)微生物的代谢及其调控
1微生物的代谢微生物代谢包含微生物物质代谢和能量代谢。
1.1 微生物物质代谢微生物物质代谢是指发生在微生物活细胞中的各样分解代谢与合成代谢的总和。
1.1.1 分解代谢分解代谢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。
—般可将分解代谢分为TP。
三个阶段：第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更加简单的乙酰辅酶 A 、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH 及 FADH2；第三阶段是经过三羧酸循环将第二阶段产物完好降解生成CO2，并产生ATP、NADH 及FADH2。
第二和第三阶段产生的ATP、NADH 及FADH2 经过电子传达链被氧化，可产生大批的 ATP。
1.1.1.1 大分子有机物的分解（ 1）淀粉的分解淀粉是很多种微生物用作碳源的原料。
它是葡萄糖的多聚物，有直链淀粉和支链淀粉之分。
一般天然淀粉中，直链淀粉约占20％，支链淀粉约占80％。
直链淀粉为α一 l、 4 糖苷键构成的直链分子；支链淀粉不过在支点处由α—1、6糖苷键连结而成。
微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。
淀粉酶是一类水解淀粉糖苷键酶的总称。
它的种类好多，作用方式及产物也不尽同样，主要有液化型淀粉酶、糖化型淀粉酶（包含β—淀粉酶、糖化酶、异淀粉酶）。
以液化型淀粉酶为例，这种酶能够随意分解淀粉的。
α-l、4 糖苷键，而不可以分解α-1、 6 糖苷键。
淀粉经该酶作用此后，黏度很快降落，液化后变为糊精，最后产物为糊精、麦芽糖和少许葡萄糖。
因为这种酶能使淀粉表现为液化，淀粉黏度急速降落，故称液化淀粉酶；又因为生成的麦芽糖在光学上是α型，所以又称为“ α—淀粉酶。
（ 2）纤维素的分解纤维素是葡萄糖由β— 1，4 糖苷键构成的大分子化合物。
它宽泛存在于自然界，是植物细胞壁的主要构成成分。
6第六章 微生物的代谢
发酵的类型
1.由EMP途径中丙酮酸出发的发酵
丙酮酸EMP途径的关键产物，由丙酮酸出发，在 不同微生物中可进入不同的发酵途径，如：同型酒 精发酵、同型乳酸发酵、丙酸发酵、混合酸发酵、 丁酸发酵等。
2.通过HMP途径的发酵——异型乳酸发酵 （heterolactic fermentation）凡葡萄糖发酵后产生乳 酸、乙醇（乙酸）和CO2等多种产物的发酵即异型 乳酸发酵；相对的如只产生2分子乳酸的发酵则称 同型乳酸发酵（homolactic fermentation）
第六章 微生物的代谢
Microbial metabolism
概述
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。
分解代谢又称异化作用，指复杂的有机分子在分解代谢 酶系的催化下产生简单分子、能量和还原力的作用。
TCA循环在微生物生命活动中的意义：
（1）彻底氧化，为微生物生长提供大量的能 量。 （2） 位于一切分解代谢与合成代谢的中枢地 位，为有机物的合成提供大量的原料。 （3）工业生产中可利用这一途径生产柠檬酸、 苹果酸、琥珀酸、谷氨酸等工业原料。
6.1.1.2 递氢和受氢
在生物体中，贮存在葡萄糖等有机物中 的化学能，经上述的多种途径脱氢后， 经过呼吸链等方式递氢，最终与受氢体 （氧、无机物或有机物）结合，以释放 其化学潜能。
1.EMP途径（Embdem-Meyerhof-Parnas pathway）或糖酵解途径（Glycolysis Pathway ）
是绝大多数生物所共有的一条主流代谢途径。
1分子葡萄糖，经10步反应，产生2分子丙酮 酸 苷、酸）2分和子2N分A子DAHT2（P。还原型烟酰胺腺嘌呤二核
微生物的代谢途径(微生物学与操作技术)pptx
三羧酸循环的生理意义
三羧酸循环是生物体获取能量的 主要途径之一，也是生物体内有 机物质彻底氧化分解的主要场所。
乙醛酸循环与脂肪酸代谢
01
乙醛酸循环的定义与 过程
乙醛酸循环是某些植物和微生物体内存 在的代谢途径，可以将脂肪酸转化为糖 类。该过程包括一系列酶促反应，将乙 酰辅酶A逐步转化为苹果酸。
02
一些微生物能够将大气中的硫化 氢固定为细胞内的硫元素，参与 蛋白质等生物大分子的合成。
其他矿物质代谢
铁代谢
微生物通过分泌铁载体等机制获取环境中的铁 元素，参与细胞呼吸、电子传递等过程。
锰代谢
部分微生物能够氧化或还原锰元素，参与细胞 内的氧化还原反应。
锌、铜等微量元素的代谢
微生物通过特定的转运蛋白获取这些微量元素，参与酶的组成和催化反应。
ATP分解作用
ATP作为细胞内能量传递的“通货”，在需要能量的反应中被分解，释放出能 量以供细胞生命活动所需。
呼吸链与氧化磷酸化
呼吸链组成
呼吸链是由一系列递氢反应和递电子反应按一定的顺序排列所 组成的连续反应体系，它将代谢物脱下的成对氢原子交给氧生 成水，同时产生ATP。
氧化磷酸化过程
在呼吸链电子传递过程中，伴随着ADP磷酸化生成ATP的过程 称为氧化磷酸化。该过程与电子传递偶联，通过一系列酶的作 用将底物氧化释放的能量用于ATP的合成。
侧链修饰。
其他次生代谢产物合成
氨基酸合成
酶类合成
微生物可通过不同的氨基酸生物合成途径合 成各种氨基酸，如谷氨酸棒杆菌通过谷氨酸 合成途径合成谷氨酸。
微生物可产生多种酶类，如蛋白酶、淀粉酶、 脂肪酶等，这些酶在微生物代谢和工业生产 中具有重要作用。
毒素合成
微生物学课件 第六章 微生物代谢
ATP ADP+P
Fd
(Fe4S4)2
FeMoCo N2
3、CO2同化
①乙醛酸循环 ②丙酮酸羧化支路 ③甘油酸途径：乙醇酸、草酸、甘氨酸底物， 转化为乙醛酸，缩合成羟基丙酮酸半醛，还原成甘 油酸进入EMP途径。
4、糖类的合成
单糖的合成；多糖的合成。
5、氨基酸的合成
氨基化作用；转氨基作用；前体碳骨架合成。
e-
e- Bph
e- QA e- QB e-
Q库
ADP+Pi Cyt.bc1 ATP
逆电子传递 外源H2
NAD(P) NAD(P)H2
P700 e- Cyt.c2
外源电子供体H2S等
非环式光合磷酸化 （non-cyclic photophosphorylation）
1/202 2H+
叶绿素b
e- Ⅱ
③膜透性调节； ④能荷调节； ⑤诱导作用：类似物诱导； ⑥磷酸盐调节。
（1）CO2的固定：空气中的CO2同化成细胞物质的 过程。
①卡尔文循环
②还原性三羧酸循环固定CO2
乙酰CoA
丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸
草酰乙
酸
琥珀酰CoA
α-酮戊二酸
柠檬酸
乙酸
乙酰CoA
③还原单酸循环
不消耗能量，Fd由H2或NADH2提供电子，由乙酰
CoA 丙酮酸
草酰乙酸
乙酸
2、生物固氮
固氮微生物(nitrogen –fixing organisms, diazotrophs）
代谢调控：利用遗传学方法或其它生物学方法，人 为地改变和控制生物的代谢途径，生产有用物质或进行 有益服务。
二、微生物产能代谢
第六章 微生物代谢习题及答案
第六章微生物的代谢习题及参考答案一、名词解释1．发酵2．呼吸作用3．有氧呼吸4．无氧呼吸5．异型乳酸发酵6．生物固氮7．硝化细菌8．光合细菌9．生物氧化10．初级代谢产物：11．次级代谢产物：12．巴斯德效应：13．Stickland反应：14．氧化磷酸化二、填空题1．微生物的4种糖酵解途径中， 是存在于大多数生物体内的一条主流代谢途径； 是存在于某些缺乏完整EMP 途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有； 是产生4碳、5碳等中间产物，为生物合成提供多种前体物质的途径。
2．同型乳酸发酵是指葡萄糖经 途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH 还原为乳酸。
异型乳酸发酵经 、 和 途径分解葡萄糖。
代谢终产物除乳酸外，还有 。
3．微生物在糖酵解生成丙酮酸基础上进行的其他种类的发酵有丁二醇发酵、混合酸发酵、发酵和 发酵等。
丁二醇发酵的主要产物是 ， 发酵的主要产物是乳酸、乙酸、甲酸、乙醇。
4．产能代谢中，微生物通过 磷酸化和 磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存在ATP 等高能分子中；光合微生物则通过 磷酸化将光能转变成为化学能储存在ATP 中。
磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
5．呼吸作用与发酵作用的根本区别是呼吸作用中电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给 系统，逐步释放出能量后再交给 。
6．巴斯德效应是发生在很多微生物中的现象，当微生物从 转换到 下，糖代谢速率 ，这是因为 比发酵作用更加有效地获得能量。
7．无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是外源电子受体，像22322423、CO O 、S、SO 、NO NO ----等无机化合物，或 等有机化合物。
8．化能自养微生物氧化而获得能量和还原力。
能量的产生是通过磷酸化形式，电子受体通常是O2。
电子供体是、、和，还原力的获得是逆呼吸链的方向进行传递，能量。
9．微生物将空气中的N2还原为NH3的过程称为。
第六章-微生物药物的生物合成
微生物的生长与分化
微生物的生长繁殖 生长：当代谢过程中同化作用的速度超过 异化作用时，细胞的原生质总量就不断增 加，表现为细胞生长。 繁殖：由于细胞分裂而出现细胞个体数目 的增加成为繁殖。在多核细胞生物中细胞 质量的增加不同时伴有个体数目的增加， 仍称为生长。因此在多核细胞中细胞的生 长与繁殖有时难以截然分开。
三、次级代谢产物的生源
在研究次级代谢产物生物合成机制时，提 出生源说和生物合成两个概念。一般说， 生源说指的是次级代谢产物分子中构建单 位的各种原子的起源;生物合成指的是各构 建单位在多种酶的作用下合成次级代谢产 物的过程。研究次级代谢产物生物合成时， 需将两个概念紧密联系起来。
生源是指次级代谢产物分子构建单位的来 源。一般次级代谢产物的生源都是直接或 间接地来自于微生物代谢过程中产生的一 些中间产物或是初级代谢产物，如碳水化 合物降解生成的五碳(C5)化合物、四碳(C4) 化合物、三碳（C3）化合物、二碳(C2)化合 物和其他初级代谢产物合成的。这些物质 有的直接作为次级代谢产物的前体，有的 经过修饰后作为特殊前体用于合成次级代 谢产物，如聚酮体、氨基糖等。常见次级 代谢产物生物合成的构建单位也就是生源 主要有以下几种。
(3)次级代谢产物的化学组成多样次级代谢产 物可以是糖昔类、多肤类、芳香类等化合物， 且一种微生物能够合成多种结构上完全不同 的次级代谢产物，相反，不同的微生物也可 能合成相同的次级代谢产物。
(4)合成次级代谢产物的酶系对底物的特异 性不强进行次级代谢的产生菌往往同时合 成多种结构相似的次级代谢产物，而且代 谢过程中也存在着许多结构相似的次级代 谢中间产物。
(5)次级代谢产物的合成受多基因控制在次 级代谢产物的合成过程中，有时控制次级 代谢产物生成的基因不仅位于染色体上， 也可位于染色体以外的遗传物质(如质粒)中， 而且质粒在次级代谢产物生物合成中所起 的作用要比在初级代谢产物生物合成中大 得多。
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第十四授课单元一、教学目的使学生了解呼吸与发酵作用，重点讲解微生物代谢的特殊性，联系在食品和发酵生产上的应用，注意体现微生物不同发酵类型及代谢的特点。
二、教学内容（第六章微生物的新陈代谢第一节微生物的产能代谢)1. 代谢概论简单介绍新陈代谢的概念，同化作用和异化作用。
2. 微生物的产能代谢：重点介绍化能异养微生物生物氧化的三种产能方式，即发酵、有氧呼吸和无氧呼吸，3. 介绍乙醇发酵（酵母菌的乙醇发酵途径和运动发酵单胞菌的乙醇发酵途径）、乳酸发酵（同型乳酸发酵和异型乳酸发酵）、甘油发酵、丙酮丁醇发酵、混合酸发酵及丁二醇发酵；三、教学重点、难点及处理方法重点:化能异养微生物生物氧化的三种产能方式，即发酵、有氧呼吸和无氧呼吸，介绍乙醇发酵（酵母菌的乙醇发酵途径和运动发酵单胞菌的乙醇发酵途径）、乳酸发酵（同型乳酸发酵和异型乳酸发酵）、甘油发酵、丙酮丁醇发酵、混合酸发酵及丁二醇发酵；由于学生在生物化学课程中已经学过各种代谢途径，因此在微生物学中不再作为重点讲解。
本章内容主要使学生了解呼吸与发酵作用，重点讲解微生物代谢的特殊性，联系在食品和发酵生产上的应用，注意体现微生物不同发酵类型及代谢的特点。
难点: 化能异养微生物生物氧化的三种产能方式，即发酵、有氧呼吸和无氧呼吸的区别。
尤其是发酵的概念, 学生只是在现实生活中知道这个名词, 但是不清楚其确切的生物学含义, 指在能量代谢或生物氧化中，在无氧条件下，底物（有机物）氧化释放的氢（或电子）不经呼吸链传递，而直接交给某种未完全氧化的中间产物的一类低效产能过程。
实质: 底物水平磷酸化产生ATP. 另外, 联系食品和发酵生产上应用的发酵类型及代谢特点更有助于学生理解发酵的概念实质及发酵的特点.有氧呼吸与无氧呼吸的概念, 并介绍无氧呼吸中硝酸根（反硝化作用）、硫酸根作为最终电子受体的呼吸特点，介绍不同呼吸类型的微生物。
介绍化能自养微生物的生物氧化特点，光能自养微生物的光合磷酸化途径（循环光合磷酸化、非循环光合磷酸化和嗜盐菌紫膜的光合作用）。
四、板书设计第六章微生物的新陈代谢第一节代谢概论能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源------ATP。
这就是产能代谢。
有机物化能异养微生物最初能源还原态无机物化能自养微生物通用能源ATP日光: 光能营养微生物第二节糖的代谢一．生物氧化（biological生物氧化就是发生在活细胞内的一切产能性氧化反应的总称生物氧化的三种形式:与氧结合、脱氢或脱电子生物氧化的功能：产能（A TP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物二、化能异养微生物的生物氧化根据氧化还原反应中最终电子受体或氢受体的不同，可把生物氧化分为3种类型：发酵没有外源电子受体参与，通常以分解代谢产生的中间产物如丙酮酸作为电子受体。
化能异养微生物的产能方式有氧呼吸:呼吸无氧呼吸:1. 发酵（fermentation）广义的“发酵”，指利用微生物生产有用代谢产物的一种生产方式。
狭义的“发酵”，指在能量代谢或生物氧化中，在无氧条件下，底物（有机物）氧化释放的氢（或电子）不经呼吸链传递，而直接交给某种未完全氧化的中间产物的一类低效产能过程。
实质: 底物水平磷酸化产生A TP特点:底物氧化不彻底，产能水平低；积累各种中间代谢产物不可缺少的途径。
(1）乙醇发酵多种微生物（如酵母菌，根霉，曲霉，某些细菌）能通过称为乙醇发酵的过程，将糖转变成乙醇和CO21）酵母菌进行的乙醇发酵2）细菌进行的酒精发酵（运动发酵单胞菌）ED途径3）甘油发酵（酵母菌）4）丙酮、丁醇发酵5）乳酸发酵由于菌体内酶系不同，乳酸菌的代谢途径分三种类型：•同型乳酸发酵途径：产物只有乳酸（德氏乳杆菌，植物乳杆菌）•异型乳酸发酵途径：产物除了乳酸，还有乙醇（或乙酸）等产物•双歧途径：双歧杆菌6）混合酸发酵（大肠杆菌）甲基红反应(M.R）阳性7)丁二醇发酵丁二醇发酵的中间产物3-羟基丁酮是V.P试验的物质基础8）氨基酸的发酵产能——Stickland反应2. 呼吸作用与发酵作用的根本区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体呼吸作用的实质：•最终电子受体是外源物质（氧气或氧化型化合物）；•产能方式是氧化磷酸化；A. 电子传递链：由一系列按氧化还原电位由低到高顺序排列起来的氢(电子)传递体组成。
两个功能：1）传递氢或电子；2）储存氢或电子传递过程释放的能量，用于合成ATP；B. 氧化磷酸化：指呼吸链在传递氢（电子）过程中释放的能量与ADP磷酸化偶联产生ATP的过程。
化学渗透假说(生化中学过, 此处复习)3. 呼吸作用(1) 有氧呼吸由于葡萄糖在有氧呼吸中产生的能量要高于发酵中产生的能量，即微生物在有氧呼吸过程中,利用较少的糖而能获得厌氧条件下相同量的ATP。
酿酒酵母等既可利用发酵产能，又可利用呼吸产能的兼性厌氧微生物，在有氧条件下终止厌氧发酵而转向有氧呼吸，这种呼吸抑制发酵(或氧抑制糖酵解)的现象称为巴斯德效应（Pasteur effect）。
由此降低了葡萄糖的消耗，并抑制了乙醇的产生。
1）定义呼吸链末端的电子受体是O2的一种生物氧化2）微生物：大多数细菌，几乎所有的放线菌和真菌3）特点：–好氧和兼性厌氧微生物在有氧条件下进行的产能代谢；–通过电子传递链传递电子，通过氧化磷酸化产能；–底物（氧化基质）是有机物，最终电子受体是O2 ；–底物氧化彻底，产能效率高。
（2）无氧呼吸1）定义：呼吸链末端的氢或电子受体是外源无机氧化物（少数为有机氧化物）的生物氧化。
•无机物：NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、S、CO2•有机物：延胡索酸（fumarate），罕见2）类型根据末端氢（电子）受体的不同，无氧呼吸分为多种类型：•硝酸盐呼吸•硫酸盐呼吸•硫呼吸•铁呼吸•碳酸盐呼吸•延胡索酸呼吸等反硝化作用：指NO3-被还原成NO2-，再逐步还原成NO、N2O和N2的过程，能进行硝酸盐呼吸的细菌被称为硝酸盐还原细菌（又称反硝化细菌），主要生活在土壤和水环境中，如地衣芽孢杆菌、铜绿假单胞菌、依氏螺菌、脱氮副球菌、脱氮硫杆菌和生丝微菌属中的一些成员等。
大肠杆菌也是一种反硝化细菌，但它只能将NO3-还原成NO2- 。
三．自养微生物的生物氧化( 自学)1. 化能自养型从对无机物的生物氧化过程中获得生长所需要能量的微生物一般都是化能自养型微生物。
（1）氨的氧化亚硝化细菌（亚硝化假单胞菌属，硝化螺菌属）：硝化细菌（硝化杆菌属，硝化球菌属）（2）硫的氧化（3）铁的氧化（4）氢的氧化2．光能自养微生物（1）环式光合磷酸化（2）非环式光合磷酸化（3）嗜盐菌紫膜的光合作用思考题:1．“M”是一种硝酸盐还原菌（反硝化细菌），在无氧、有NO3-的环境中生长，试回答：（1）何为碳源物质？（2）何为能源物质？（3）以何种方式产生ATP？（4）NO3-的生理功能是什么？2．试述不同条件下各营养类型微生物产ATP和NAD (P)H 的方式。
第十五授课单元一、教学目的1.理解微生物调节代谢流的两种主要方式及其特点2.掌握反馈抑制的类型及特点3.理解酶合成调节的两种方式4.了解乳糖操纵子的结构及其调节方式5.理解代谢调控在发酵工业中的一些应用二、教学内容二、糖的合成代谢第三节氨基酸和蛋白质代谢一、蛋白质的分解二、氨基酸的分解三、氨基酸的合成第四节脂类代谢第五节微生物代谢调控与发酵生产一、酶活力的调节二、酶合成的调节三、代谢调控在发酵工业中应用三、教学重点、难点及处理重点：1.微生物调节代谢流的两种主要方式：微生物细胞的代谢调节方式很多，其中酶的调节是代谢最本质的调节。
在酶的调节中又以调节代谢流的方式最为重要，它包括两个方面，一是“粗调”，即调节酶分子的合成或降解以改变酶分子的含量，二是“细调”，即通过激活或抑制以改变细胞内已有酶分子的催化活力，两者往往密切配合和协调，以达到最佳的调节效果。
酶活性的调节：非常迅速的调节机制酶化学水平上发生变构调节（分子构象改变）修饰调节（分子结构改变）包括酶的激活酶的抑制酶量的调节：比较慢的调节机制遗传水平上发生（原核生物的基因调控主要发生在转录水平）包括酶合成的诱导酶合成的阻遏机制2. 反馈抑制的类型每个代谢途径都至少有一个定步酶，催化代谢途径中的限速反应，一般是代谢途径中第一步反应的催化酶。
代谢途径的终产物常抑制第一步反应的可调控酶的活性，此调控称为反馈抑制。
反馈抑制这种调节方式可以分为直线式代谢途径中的反馈抑制和分支代谢途径中的反馈抑制两大类。
2.1 直线式代谢途径中的反馈抑制这是一种最简单的反馈抑制类型。
例如E.coli在合成异亮氨酸时。
因合成产物过多可抑制途径中的第一个酶——苏氨酸脱氨酶的活性，从而使α-酮丁酸及其后一系列中间代谢物都无法合成，最终导致异亮氨酸合成的停止。
2.2.分支代谢途径的反馈抑制：（1）同功酶调节分支途径中的第一个酶有几种同工酶，每一种代谢终产物只对一种同工酶具有反馈抑制作用，只有当几种终产物同时过量时，才能完全阻止反应的进行。
例：大肠杆菌天冬氨酸族氨基酸的合成（有3个天冬氨酸激酶催化途径的第一个反应，分别受赖氨酸、苏氨酸及甲硫氨酸的调节）（2）协同反馈抑制，或称“多价反馈抑制”只有当几个末端产物同时过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用。
例：谷氨酸棒杆菌、黄色短杆菌、多粘芽孢杆菌合成赖氨酸、苏氨酸及甲硫氨酸途径中，关键酶天冬氨酸激酶不是同工酶，而是单一的。
该酶在赖氨酸、苏氨酸、甲硫氨酸或异亮氨酸等任何一种单独存在时，不受抑制，只是赖氨酸和苏氨酸同时过量时才对天冬氨酸激酶发生协同反馈抑制。
（3）合作反馈抑制，又称“增效反馈抑制”当任何一个末端产物单独过剩时，只部分反馈抑制第一个酶的活性，而当二个末端产物同时过剩时，对第一个酶产生强烈抑制，其抑制程度大于各自单独抑制效果之和。
（4）累积反馈抑制在分支代谢途径中，任何一种末端产物过量时都对共同途径的第一个酶起部分的抑制作用，且各末端产物的抑制作用互不干扰。
当末端产物同时过量时，它们的抑制作用是累积的。
例：大肠杆菌的谷氨酰胺合成酶受8个最终产物的积累反馈抑制。
（5）顺序反馈抑制例：枯草芽孢杆菌合成芳香族氨基酸的代谢途径3. 酶合成的调节酶合成的调节是一种通过调节酶的合成量进而调节代谢速率的调节机制，这是一种基因水平上的代谢调节。
由代谢终产物抑制酶合成的负反馈作用称为反馈阻遏（repression）。
反之，代谢终产物促进酶生物合成的现象，称为诱导作用（induction）。
与上述调节酶活性的反馈抑制等相比，调节酶的合成（即产酶量）而实现代谢调节的方式是一类较间接而缓慢的调节方式。