第七章 微生物的代谢 ppt课件

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ATP酶和ATP的合成
头部
颈部 基部
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2.无氧呼吸（厌氧呼吸）
➢ 是一类在无氧条件下进行的、产能效率较低的特殊呼吸；
➢ 其特点是底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由 氧化态的无机物（少数为有机氧化物）受氢，并完成产能反应；
➢ 根据呼吸链末端氢受体的不同，可把无氧呼吸分成多种类型
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（二）递氢 — 电子传递链
电子传递链
是指位于膜（原核生物在细胞质内膜，真核微生物在线粒体 内膜）上，由一系列氧化还原势呈梯度差的，链状排列的电 子传递体组成；
一个化合物的氧化还原势是其对电子亲和力的量度；
原核生物和真核生物的电子传递链组成不同，但二者的功能 相似；
电子传递链的主要组分及传递顺序：
2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸
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C6H12O6
2丙酮酸 1ATP
NADH2 NADPH2
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特点
少数细菌（如假单胞菌、根瘤菌和土壤杆菌等）因缺少某 些完整EMP途径的一种替代途径，为微生物所特有；
反应步骤简单，通过四步反应可快速获得2分子的丙酮酸；
产能效率低，1分子的葡萄糖仅产1个ATP；
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TC202A0/1循0/28环在微生物分解代谢和合成代谢中的枢纽地16位
四种脱氢途径的比较
EMP途径：
许多微生物都利用该途径对糖类进行分解代谢。1分子葡 萄糖经10步反应产生2分子丙酮酸、2分子[H]和2个ATP；
该途径定位在微生物细胞质中，有氧和无氧都能进行；
HMP途径：
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2. HMP途径 (己糖一磷酸途径、戊糖磷酸途径)
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6C6H12O6
5葡糖-6-磷酸
35ATP
6CO2 10
特点
1）是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而彻底氧化产能、 产还原力[H]和许多中间代谢产物的途径；
2）进行一次周转需要六分子的葡萄糖同时参与，但实际只 消耗一分子的葡萄糖；
（一）底物脱氢的四条途径
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底物脱氢的四条途径
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1.
途径 EMP
(糖酵解途径或己糖二磷酸途径)
己糖激 酶
（1）
磷酸己糖异构酶（2）
磷酸果糖激酶（3）
醛缩酶（4） 磷酸丙糖异构酶（5）
3-磷酸甘油醛脱氢酶 （6）
磷酸甘油酸激酶（7） 稀醇化酶（9）
磷酸甘油变位酶（8） 丙酮酸激酶（10）
NAD(P)→FP→Fe•S→COQ→Cyt.b→Cyt.c→Cyt.a→Cyt.a3
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（三）受氢
经多种途径脱氢和递氢后，最终与氢受体结合并释放其中的能
量。根据受氢体性质的不同，可把生物氧化分为呼吸、无氧呼 吸和发酵；
1. 呼吸（有氧呼吸）
是一种最普遍和最重要的生物氧化或产能方式；
可与EMP、HMP和TCA循环等各种代谢途径相连接，以 满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢产物的需要；
反应中有一个特征性酶—KDPG醛缩酶；
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4.TCA循环 (三羧酸循环、Krebs循环或柠檬酸循环)
1.丙酮酸脱氢酶复合体
10.苹果酸脱氢酶
2.柠檬酸合成酶
9.延胡索酸酶
1丙酮酸 3.顺乌头酸酶
3）能产生大量的还原力[H] （12个NADPH2）； 是合成脂肪酸、固醇等物质所需；
也可通过呼吸链产生大量能量；
4）反应中有C3-C7各种糖，使微生物可利用的碳源范围广；
5）能产生多种重要的中间代谢产物（如核苷酸、多种氨基 酸、辅酶和乳酸等）。
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3. ED途径 (2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸途径)
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C6H12O6
2丙酮酸 2ATP 2NADH2
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特点
1）是大多数生物所共有的基本代谢途径;
2）有氧和无氧条件下都能进行; 有氧条件下，该途径与TCA途径连接; 无氧条件下，丙酮酸被还原，形成乳酸等发酵 产物;
3）该途径是糖代谢和脂类代谢的连接点(如磷酸二
羟丙酮可还原成甘油，进入脂类代谢 ；
化能异养型 光能营养型
还原态无机物 化能自养型
通用能源ATP
ATP的结构
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一、化能异养微生物的生物氧化和产能
1. 生物氧化的定义
发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。
燃烧
生物体外的氧化
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2. 生物氧化的形式：加氧、脱氢或失去电子； 3. 生物氧化的过程：脱氢、递氢、受氢 4. 生物氧化的结果: 产ATP、还原力[H]和小分子代 谢产物
其特点是底物按常规方式脱氢后，经完整的呼吸链传递，最 终被外源分子氧接受，释放能量；
递氢和受氢必须在有氧条件下进行，是一种高效产能方式；
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典 型 的 呼 吸 链
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高能水平 （低氧化还原势）
低能水2平0 （高氧化还原势）
产生ATP的机制？
现在普遍接受的观点是1978年诺贝尔奖获得者英国学者 P.Mitchell 于1961年提出的化学渗透学说 该学说认为生物的通用能源-ATP 是由跨膜的质子梯度差 （质子动势）而产生的；
第七章 微生物的代谢 （Microbial metabolism）
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第一节 微生物的能量代谢
研究能量代谢的实质就是追踪微生物可 利用的最初能源是如何转化并释放出一切 生命活动的通用能源 — ATP的过程。
微生物可利用的最初能源有哪些？
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精品资料
最初能源
有机物 日光
可与EMP途径或ED途径同时存在，也能在有氧和无氧条 件下发生。许多微生物通过该途径产能，但它的主要作用 是用于生物合成。
ED途径：
少数细菌以该途径代替EMP途径。 1分子葡萄糖经4步反 应产生2分子丙酮酸、2分子[H]和1个ATP；
TCA循环：
有氧条件下，丙酮酸经TCA循环进一步代谢产能或用于合 成。
4.顺乌头酸酶
8.琥珀酸脱氢酶
5.异柠檬酸脱氢酶
15ATP3CO27.珀酰CO A6.-酮戊二酸脱氢酶
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特点
TCA循环由10步酶促反应组成； 产能效率极高，是细胞产生ATP的主要场所； 在微生物代谢中占有枢纽的地位；
提供生物合成所用碳架的重要来源；
与微生物大量发酵产物的生产密切相关（如柠檬酸、 苹果酸、谷氨酸等）；