微生物的物质能量代谢

2NAD 2NADH2
CH3COCOOH CH3-CO-CH2-CO-COA
2NADH2 2NAD
CH3-CH=CH-CO-COA
2NADH2 2NAD
CH3-CH2-CH2-COOH
代表菌－丁酸梭菌
三 微生物与氧气的关系
1 需氧（好气）微生物 2 厌氧（嫌气）微生物 3 兼性厌氧微生物
1

3
兼性厌氧微生物

呼吸类型－无氧时发酵；有氧时有氧呼吸。 培养方式－具体实验要求而定。 如：大肠杆菌，酵母菌。
第二节
微生物的物质代谢
一 微生物的分解代谢
二 微生物合成的次生代谢产物
一 微生物的物质分解
1 碳水化合物的分解
• • 单糖： 葡萄糖 双糖： 麦芽糖
麦芽糖酶
CO2+H2O 葡萄糖 CO2+H2O
果胶甲基酯酶
果胶酸＋甲醇
半乳糖醛酸
多缩半乳糖酶
水浸——厌氧性细菌
露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
二 微生物合成的次生代谢产物
初生代谢
次生代谢
次生代谢：微生物合成一些对其本身的生命活 动没有明确功能的物质的过程。又为支路代谢 次生代谢产物：微生物在次生代谢过程中合成 的对其自身生命活动没有明确功能的物质。 常见的次生代谢产物：抗生素、激素、毒素、色素
第五章
微生物的代谢
第一节 微生物的能量代谢 一 细胞中的氧化还原反应与能量产生 二 微生物的呼吸类型 三 微生物与氧气的关系 第二节 微生物的物质代谢 一 微生物的物质分解 二 微生物合成的次生代谢产物
第一节 微生物的能量代谢
一 细胞中的氧化还原反应与能量产生
1 细胞中的氧化还原反应 AH2 2H+ + 2e +A (氧化）
应用：赤霉素——赤霉菌
赤霉素是植物生长调节剂一种。主要促进作物生 长发育、提早成熟、提高产量，打破种子等繁殖 器官休眠。特别对杂交水稻制种中解决花期不遇 有特殊功效。在葡萄、柑桔、菠萝、蔬菜等作物 广泛使用。
3 毒素
概念：微生物产生的一类对动植物有毒害作用 的物质。 种类： 细菌毒素：破伤风毒素、白喉毒素、肉毒 素等。对人、动物有很大毒性。 真菌毒素：黄曲霉毒素（粮食、花生） 蘑菇毒素（人、动物）
通过呼吸链产生ATP的过程，即物质氧化产生的 H+、e-经电子递体传给受体。一切生物共有。 （3）光合磷酸化
光合微生物。
e
ATP
光合色素吸收光能
电子递体
二 微生物的呼吸类型
呼吸作用 的定义 •简－生物氧化基质释放能量的过程。
•复－生物氧化中，呼吸基质脱下的氢 和电子经载体传递最终交给受体的 生物学过程。
4 色素
概念：微生物代谢时产生的有色物质。
应用：红曲霉——红曲霉素 可用于红腐乳生产。
思考题
1 微生物的有氧呼吸、无氧呼吸和发酵的概念。 2 如何区分有氧呼吸、无氧呼吸和发酵？ 3 什么是次生代谢产物？ 4 有哪几种次生代谢产物？举例。 5 呼吸作用的概念。
6 赤霉素如何促植物生长？
7 根据微生物与氧气的关系，可把微生物分成哪几种 类型？
丙酮酸
产能量少（2个ATP)，大部分储存在乳酸中。
乳链球菌、植物乳杆菌
异型乳酸发酵 以乳酸为发酵主要产物
葡萄糖
NAD
CO2 NADH+H+
肠膜状明串珠菌
5－磷酸木酮糖 丙酮酸
NADH2 NAD
乙酰COA
NADH2 NAD
乙醛
NADH2
乳酸 乙醇
NAD
（3）丁酸发酵（沤肥）
C6H12O6(葡萄糖)
需氧微生物
呼吸类型－有氧呼吸 培养方式－固体表面，液体浅层，通气，振荡。 如－青霉，枯草杆菌等多种细菌放线菌真菌
2 厌氧微生物


呼吸类型－无氧呼吸和发酵 培养方式－抽真空；在N2、H2条件下;固体穿 刺。 如：乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌，产甲烷杆菌 为生么有氧气不能生活？ 原因：有氧存在，代谢产生H2O2和O2-, H2O2 有毒，该类微生物没有分解H2O2的氧化酶
1
抗生素：
概念:微生物产生的一类能抑制或杀死另一类 微生物的化学药剂。 作用机理： 抑制细胞壁的合成； 损伤细胞质膜； 干扰蛋白质的合成 应用： 医药：青霉素——点青霉，产黄青霉 链霉素——链霉菌 农业：井冈霉素、春日霉素、庆丰霉素等防治植 物病害，进行森林保护。
2 激素 概念：微生物产生的一类能刺激动植物 生长或性器官发育的一类物质。
NAD
NO3-
无氧呼吸的利与弊？
粪池、秸秆产甲烷
水稻田烂秧 SO4= 土壤氮肥的损失
CO3=
H 2S
CH4
NO2-（有毒性）
NO3-
3 发酵 （fermentation）




定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。 最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。是底物水平磷酸化。 常见的发酵有 （1）乙醇发酵 （2）乳酸发酵 （3）丁酸发酵
化能异养微生物——有机物
化能自养微生物——无机物
有氧呼吸是如何完成的呢？
以－呼吸基质是葡萄糖为例说明
葡萄糖
糖酵解
丙酮酸
两个特点
三羧酸循环
NAD
•葡萄糖彻底氧化
•产能量大
CO2、NADPH NAD O2 H+、eH2O 呼吸链 FAD 辅酶Q 细胞色素b、c、a、a3
NAD + 大量ATP（38个）
无氧呼吸是如何完成的呢？
以硝酸盐还原菌还原葡萄糖为例说明：
基质－H2
（葡萄糖） －2e－2H+
脱氢酶
－2e
传递体－2H
－2e
NO3+2e 相应还原酶
基质
脱氢酶－2H
传递体
NO2-+H2O
生成的能量少。
使硝酸盐还原为亚硝酸盐的电子传递体为：
NADH2 NO2-
黄素 蛋白
辅酶Q
细胞色素b
硝酸盐 还原酶
（1）乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
1，3－二磷酸甘油酸
2NAቤተ መጻሕፍቲ ባይዱH2
ATP CO2
乙醇
乙醛
脱羧酶
丙酮酸
产能量少（2个ATP)，大部分储存在乙醇中。
酵母菌
（2）乳酸发酵（酸奶、青储饲料）

葡萄糖
同型乳酸发酵
3－磷酸甘油醛
2NAD
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
ATP CO2
乳酸
乳酸脱氢酶
•
多糖： 各种细菌、放线菌，曲霉、根霉等
淀粉酶
淀粉
麦芽糖
麦芽糖酶
葡萄糖
CO2+H2O
应用：酿造业
2 脂类的分解
脂肪
脂肪酶
甘油
＋O2
脂肪酸
-O2
CO2+H2O 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场，生活污水
3 果胶物质的分解
原果胶＋H2O
原果胶酶
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶酸＋H2O 应用：麻类物 质的脱胶处理
主要呼吸基质：葡萄糖、果糖。 有哪些呼吸类型呢？ 依据最 终电子受体 的不同有三 种 1 2 3 有氧呼吸 无氧呼吸 发酵
1 有氧呼吸（EDP 己糖－磷酸途径）respiration 定义：微生物氧化底物时以分子氧作为最 终电子受体的氧化作用。
最终电子受体——氧气 O2
参与的微生物——需氧和兼性厌氧微生物 呼吸基质 （底物）
呼吸链（电子传递链）的作用：
•a •b 传递电子 将传递电子时释放的能量合成ATP。
注意：

原核微生物的呼吸链位于细胞膜上，有氧呼吸 在细胞膜上进行。

真核微生物的呼吸链在线粒体膜上，有氧呼吸 在线粒体中进行。
2 无氧呼吸（anaerobic respiration)
定义：微生物氧化底物，底物氧化脱下的氢 和电子经呼吸链传递最终交给无机化合物的过程。 最终电子受体——无机物（NO3-、NO2-、CO2等） 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 呼吸基质（底物）——有机物
B + 2H+ + 2e
AH2 + B
BH2（还原）
A + BH2（氧化还原）
2 细胞中ATP的合成

ATP——三磷酸腺苷 ADP——二磷酸腺苷
放能 产能
ATP
ADP + Pi +能量(伴随能源物质的分解）
ADP结合一个磷酸生成ATP，为磷酸化。 磷酸化的方式有哪些呢？
（1）底物水平磷酸化 在底物氧化过程中产生含高能磷酸键的化合物， 经相应酶作用转给ADP生成ATP。 •X~P + ADP X + ATP （2）氧化磷酸化