关于微生物代谢课件课件
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第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更为简单的乙 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；
第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生 成CO2，并产生ATP、NADH及FADH2。
第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传 递链被氧化，可产生大量的ATP。
HMP途径关键步骤：
1. 葡萄糖→6-磷酸葡萄糖酸
2. 6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核酮糖→ 5-磷酸木酮糖 ↓
5-磷酸核糖→参与核酸生成
3. 5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛(进入 EMP
HMP途径的总反应
耗能阶段
C6
2C3
产能阶段
2C3
4 ATP 2ATP 2 丙酮酸 2NADH2
1、EMP途径 2、HMP途径 3、ED途径 4、TCA循环
底物脱氢的4条途径及其与递氢、受氢的联系
1.EMP途径
反应步骤：10步 反应简式：耗能阶段
C6
2C3
2ATP
产能阶段
2NADH+H+ 2丙酮酸 4ATP 2ATP
总反应式： C6H12O6+2NAD++Байду номын сангаасADP+2Pi
2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O
第二阶段发生氧化还原反应，合成ATP并形成两分 子的丙酮酸。
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。
葡萄 2P 糖 2iA D 2N PA D 2丙酮 2A 酸 T 2P NA 2D H H 22 H O
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O
6 葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O 5 葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi
葡萄糖+2NAD+2Pi+2ADP →2丙酮酸+2NADH2+2ATP
CoA ↓丙酮酸脱氢酶
乙酰CoA， 进入TCA
葡萄糖激活的方式
好氧微生物：通过需要Mg++和ATP的己糖激酶 厌氧微生物：通过磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸转移酶 系统，在葡萄糖进入细胞时即完成了磷酸化
磷酸果糖激酶
EMP途径的关键酶，在生物中有此酶就意味着存在 EMP途径 需要ATP和Mg++ 在活细胞内催化的反应是不可逆的反应
能量代谢是新陈代谢的核心问题
有机物 最初能源 日 光
无机物
化能异养菌
光能营养菌 通用能源（ATP） 化能自养菌
生物氧化: 分解代谢实际上是物质在生物体内经 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，这个过程也称为生物氧化，是 一个产能代谢过程。
不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不 同的，异养微生物利用有机物，自养微生物则利 用无机物，通过生物氧化来进行产能代谢。
生物氧化
➢生物氧化的形式 ▪加氧、脱氢、失去电子
➢生物氧化的功能 ▪产能（ATP） ▪产还原力[H] ▪产小分子中间代谢产物
➢生物氧化过程 ▪脱氢 ▪递氢 ▪受氢
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
➢底物脱氢 EMP途径 HMP途径 ED途径 TCA途径
➢递氢与受氢 呼吸 无氧呼吸 发酵
（一）底物脱氢的四种途径
2、HMP途径
磷酸戊糖途径可分为氧化阶段和非氧化阶段。 一个HMP途径循环的结果为：
葡萄P 糖 i 甘油 醛3磷酸 3C2O 6NADPH
一般认为HMP途径不是产能途径，而是为生物合 成提供大量的还原力(NADPH)和中间代谢产物。 多数微生物中具有HMP途径.
HMP途径：
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。磷酸戊 糖进一步代谢有两种结局，
关于微生物代谢课件
新陈代谢（metabolism）简称代谢，泛指发生在 活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成 代谢(anabolism)的总和
分解代谢酶系
复杂分子
简单分子 + ATP + [H]
（有机物） 合成代谢酶系
❖ 分解代谢的三个阶段：
第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降 成为氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；
1分子葡萄糖可降 解成2分子3-磷酸 甘油醛，并消耗2 分子ATP。2分子 3-磷酸甘油醛被氧 化生成2分子丙酮 酸，2分子 NADH2和4分子 ATP。
EMP途径关键步骤
1. 葡萄糖磷酸化→1.6二磷酸果糖(耗能) 2. 1.6二磷酸果糖→2分子3-磷酸甘油醛 3. 3-磷酸甘油醛→丙酮酸
总反应式：
•HMP是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环途径而得到彻 底氧化，并能产生大量NADPH+H+形式的还原力和多种中 间代谢产物的代谢途径。
1. 葡萄糖经过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷酸和CO2 2. 核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表异构化而分别产生 核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸 3.上述各种戊糖磷酸在无氧参与的情况下发生碳架重排， 产生己糖磷酸和丙糖磷酸
微 生 物 的 营 养 和 代 谢
❖ 合成代谢所利用的小分子物质源于分解代谢过程 中产生的中间产物或环境。
❖ 在代谢过程中，微生物通过分解代谢产生化学能， 光合微生物还可将光能转换成化学能，这些能量 用于合成代谢、微生物的运动和运输，另有部分 能量以热或光的形式释放到环境中去。
第一节 微生物的能量代谢
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。
HMP途径降解葡萄糖的三个阶段
特点：基本代谢途径，产能效率低，提供多种中间代谢物作 为合成代谢原料，有氧时与TCA环连接，无氧时丙酮酸 及其进一步代谢产物乙醛被还原成各种发酵产物，与发
酵工业有密切关系。
EMP途径(糖酵解途径): 大致分为两个阶段。
第一阶段可认为是不涉及氧化还原反应及能量释 放的准备阶段，只是生成两分子的主要中间代谢 产物：甘油醛-3-磷酸。
第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生 成CO2，并产生ATP、NADH及FADH2。
第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传 递链被氧化，可产生大量的ATP。
HMP途径关键步骤：
1. 葡萄糖→6-磷酸葡萄糖酸
2. 6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核酮糖→ 5-磷酸木酮糖 ↓
5-磷酸核糖→参与核酸生成
3. 5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖+3-磷酸甘油醛(进入 EMP
HMP途径的总反应
耗能阶段
C6
2C3
产能阶段
2C3
4 ATP 2ATP 2 丙酮酸 2NADH2
1、EMP途径 2、HMP途径 3、ED途径 4、TCA循环
底物脱氢的4条途径及其与递氢、受氢的联系
1.EMP途径
反应步骤：10步 反应简式：耗能阶段
C6
2C3
2ATP
产能阶段
2NADH+H+ 2丙酮酸 4ATP 2ATP
总反应式： C6H12O6+2NAD++Байду номын сангаасADP+2Pi
2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O
第二阶段发生氧化还原反应，合成ATP并形成两分 子的丙酮酸。
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。
葡萄 2P 糖 2iA D 2N PA D 2丙酮 2A 酸 T 2P NA 2D H H 22 H O
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O
6 葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O 5 葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi
葡萄糖+2NAD+2Pi+2ADP →2丙酮酸+2NADH2+2ATP
CoA ↓丙酮酸脱氢酶
乙酰CoA， 进入TCA
葡萄糖激活的方式
好氧微生物：通过需要Mg++和ATP的己糖激酶 厌氧微生物：通过磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸转移酶 系统，在葡萄糖进入细胞时即完成了磷酸化
磷酸果糖激酶
EMP途径的关键酶，在生物中有此酶就意味着存在 EMP途径 需要ATP和Mg++ 在活细胞内催化的反应是不可逆的反应
能量代谢是新陈代谢的核心问题
有机物 最初能源 日 光
无机物
化能异养菌
光能营养菌 通用能源（ATP） 化能自养菌
生物氧化: 分解代谢实际上是物质在生物体内经 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，这个过程也称为生物氧化，是 一个产能代谢过程。
不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不 同的，异养微生物利用有机物，自养微生物则利 用无机物，通过生物氧化来进行产能代谢。
生物氧化
➢生物氧化的形式 ▪加氧、脱氢、失去电子
➢生物氧化的功能 ▪产能（ATP） ▪产还原力[H] ▪产小分子中间代谢产物
➢生物氧化过程 ▪脱氢 ▪递氢 ▪受氢
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
➢底物脱氢 EMP途径 HMP途径 ED途径 TCA途径
➢递氢与受氢 呼吸 无氧呼吸 发酵
（一）底物脱氢的四种途径
2、HMP途径
磷酸戊糖途径可分为氧化阶段和非氧化阶段。 一个HMP途径循环的结果为：
葡萄P 糖 i 甘油 醛3磷酸 3C2O 6NADPH
一般认为HMP途径不是产能途径，而是为生物合 成提供大量的还原力(NADPH)和中间代谢产物。 多数微生物中具有HMP途径.
HMP途径：
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。磷酸戊 糖进一步代谢有两种结局，
关于微生物代谢课件
新陈代谢（metabolism）简称代谢，泛指发生在 活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成 代谢(anabolism)的总和
分解代谢酶系
复杂分子
简单分子 + ATP + [H]
（有机物） 合成代谢酶系
❖ 分解代谢的三个阶段：
第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降 成为氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；
1分子葡萄糖可降 解成2分子3-磷酸 甘油醛，并消耗2 分子ATP。2分子 3-磷酸甘油醛被氧 化生成2分子丙酮 酸，2分子 NADH2和4分子 ATP。
EMP途径关键步骤
1. 葡萄糖磷酸化→1.6二磷酸果糖(耗能) 2. 1.6二磷酸果糖→2分子3-磷酸甘油醛 3. 3-磷酸甘油醛→丙酮酸
总反应式：
•HMP是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环途径而得到彻 底氧化，并能产生大量NADPH+H+形式的还原力和多种中 间代谢产物的代谢途径。
1. 葡萄糖经过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷酸和CO2 2. 核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表异构化而分别产生 核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸 3.上述各种戊糖磷酸在无氧参与的情况下发生碳架重排， 产生己糖磷酸和丙糖磷酸
微 生 物 的 营 养 和 代 谢
❖ 合成代谢所利用的小分子物质源于分解代谢过程 中产生的中间产物或环境。
❖ 在代谢过程中，微生物通过分解代谢产生化学能， 光合微生物还可将光能转换成化学能，这些能量 用于合成代谢、微生物的运动和运输，另有部分 能量以热或光的形式释放到环境中去。
第一节 微生物的能量代谢
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。
HMP途径降解葡萄糖的三个阶段
特点：基本代谢途径，产能效率低，提供多种中间代谢物作 为合成代谢原料，有氧时与TCA环连接，无氧时丙酮酸 及其进一步代谢产物乙醛被还原成各种发酵产物，与发
酵工业有密切关系。
EMP途径(糖酵解途径): 大致分为两个阶段。
第一阶段可认为是不涉及氧化还原反应及能量释 放的准备阶段，只是生成两分子的主要中间代谢 产物：甘油醛-3-磷酸。