《微生物第六章》PPT课件

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代谢的基本生理功能
细胞通过分解代谢，将营养物质转化为小分子“碳架”、 氨基供体、巯基供体、磷酸等前体物；同时产生能量 （ATP）和还原力（NADPH）；也产生代谢废物；
细胞通过合成代谢，利用分解代谢提供的各种前体物， 消耗ATP和NADPH，合成各种细胞组分（大分子、复杂 分子和小分子），以及进行各种其它生理活动所需的代 谢产物；
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6.1.1 代谢和代谢途径
代谢（metabolism）是对细胞所进行的各种生化反应的 总称，代谢是所有生理活动的化学基础；营养是代谢 的物质和能量源泉；
细胞内各种生化反应相互联系，各种代谢物通过生化 反应相互转换，构成了细胞的代谢网络；
代谢途径（pathway）：生理功能相关的若干个顺序排 列的生化反应构成一条代谢途径；
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底物水平磷酸化
化合物在氧化分解过程中，形成的高能化合物中间体 的高能键水解，偶联ADP磷酸化形成ATP，这种产生 ATP的方式叫做底物水平磷酸化； ➢ 1,3-二磷酸甘油酸 → 3-磷酸甘油酸＋～Pi ➢ 磷酸稀醇式丙酮酸 → 丙酮酸＋～Pi ADP＋～Pi → ATP
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EMP的生理功能
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碳分解代谢的简并性
各种有机碳源都有各 自的运输系统，但最 终都进入中心碳代谢 途径进行氧化分解；
微生物能够利用何种碳源， 取决于是否有相应的运输 系统和进入中心碳代谢的 分支代谢途径；
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糖分解代谢途径
糖分解代谢途径：指氧化分解葡萄糖的代谢途径： ➢ 糖酵解途径：产能 ➢ 磷酸戊糖途径：不产能
糖酵解（glycolysis）途径：将葡萄糖部分氧化分解为 丙酮酸，同时底物水平磷酸化产能的代谢途径；
广泛存在的糖酵解途径是EMP，还有存在于少部分微 生物中的ED途径、磷酸解酮酶途径等；由于EMP途径 首先发现，所以糖酵解途径又特指EMP；
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熟悉生化物质 的化学结构
糖酵解途径（EMP）
掌握代谢途径
碳分解代谢（carbon catabolism）：异养菌部分或彻底 氧化分解有机碳源，产生ATP、NAD(P)H、小分子碳 架或CO2的分解代谢途径；
主要由以下代谢途径组成，它们构成异养菌的中心碳 代谢（central carbon metabolism）： ➢ 糖的吸收 ➢ 糖分解代谢途径（糖酵解途径） ➢ 三羧酸循环 ➢ 溢流代谢途径（发酵） ➢ 呼吸
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氧化反应
氧化反应是重要的生化反应，化合物在氧化过程中， 释放高能电子和能量；
释放的高能电子还原氧化型的电子载体，产生还原态 的电子载体；
释放的能量储存在高能化学键（磷酸键）中，形成高 能化合物中间体； ➢ 3-磷酸甘油醛 +2Pi →1,3-二磷酸甘油酸+4e+4H＋ ✓ 2NAD＋＋4e＋4H＋→ 2NADH＋2H＋
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氧化还原反应
氧化还原反应是一类最重要的生化反应，反应涉及电子 得失和能量转化；失去电子为氧化，得到为电子还原； 代谢物的氧化还原一般与电子载体的氧化还原偶联；
与细胞氧化还原反应偶 联的电子载体有： NAD+/NADH NADP+/NADPH FAD+/FADH2
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6.1.2 糖分解代谢途径
代谢途径的反应速率（代谢通量）受到严格调控；
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代谢途径的类型
根据代谢途径的反应特点和生理功能特点，细胞内众多 的代谢途径可概括的划分为： ➢ 分解代谢（catabolism）：以氧化分解反应为特征， 将大分子或复杂分子氧化分解为简单小分子，同时 释放能量，为合成代谢提供前体物和能量； ➢ 合成代谢 （anabolism）：以还原合成反应为特征， 利用小分子前体物，消耗能量，合成大分子或复杂 分子；
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ED 途径
存在于某些发酵单胞菌、假单胞菌、固氮菌等G-菌，以 及极少数G+菌中的糖酵解途径；
在代谢途径上，ED途径与EMP的区别在于：先葡萄糖 进行氧化脱水，然后再分解氧化产生丙酮酸；
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EMP的生化反应及生理目的（二）
氧化、释放能量、产ATP： ➢ 3-磷酸甘油醛 +2Pi →1,3-二磷酸甘油酸+2e+2H＋ NAD＋＋2e＋2H＋→ NADH＋H＋（磷酸甘油脱氢酶） ➢ 1,3-2p甘油酸+ADP+Pi→3-磷酸甘油酸+ATP（激酶） ➢ 3-磷酸甘油酸→ 2-磷酸甘油酸（变位酶） ➢ 2-磷酸甘油酸→磷酸烯醇式丙酮酸（烯醇化酶） ➢ PEP+ADP+Pi → 丙酮酸+ATP（丙酮酸激酶）
第六章 微生物的代谢
6.1化能异养菌的产能代谢 6.2 化能自养菌的产能代谢 6.3 光能微生物的产能代谢 6.4 同化与合成代谢 6.5 微生物的代谢调控
第一节 化能异养菌的产能代谢
6.1.1 代谢和代谢途径 6.1.2 糖分解代谢途径 6.1.3 发酵 6.1.4 三羧酸循环 6.1.5 呼吸
代谢的结果表现为细胞营养、生长、发育、繁殖、衰老、 凋亡等生命活动特征；
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生化反应的类型和特点
细胞内的化学反应几乎都是生化反应，反应由专一性 的酶催化，即酶促化学反应；
酶催化可以降低反应活化能，反应条件温和；酶与底 物相结合催化反应，具有催化专一性；
细胞有多少个酶，就有 多少个生化反应，但酶的 类型，及所催化的生化反 应类型是有限的；
一分子葡萄糖经EMP部分氧化分解，产生两分子丙酮 酸，两分子NADH ，净产生两分子ATP； Glc+2ADP+2Pi+2NAD+→2Pyr+2ATP+2NADH+2H+ ➢ EMP氧化分解葡萄糖，底物水平磷酸化产生ATP， 为细胞提供能量； ➢ 产生多种“C3”小分子碳架，提供合成代谢前体物； ➢ 产生NADH，可进一步通过呼吸产生ATP；也可以转 化为还原力-NADPH；
熟悉生化反应类型
理解生理功能
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EMP的生化反应及生理目的（一）
分解葡萄糖： ➢ 葡萄糖+ATP → 1-磷酸葡萄糖+ADP（葡萄糖激酶） ➢ 1-磷酸葡萄糖 → 6-磷酸葡萄糖（变位酶） ➢ 6-磷酸葡萄糖 → 6-磷酸果糖（异构酶） ➢ 6-磷酸果糖+ATP → 1,6-二磷酸果糖+ADP（激酶） ➢ 1,6-二磷酸果糖→3-磷酸甘油醛＋磷酸二羟丙酮 （醛缩酶） ➢ 磷酸二羟丙酮 → 3-磷酸甘油醛（异构酶）