微生物产能代谢
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1. 发酵(fermentation)
底物水平磷酸化 氧化磷酸化
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
二、异养微生物的生物氧化
第一节 微生物产能代谢
1. 发酵(fermentation)
（P102第3大段）
有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放 能量并产生各种不同的代谢产物。
代谢概论：
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(参见p101)
代谢（metabolism）：
细胞内发生的各种化学反应的总称
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
复杂分子
（有机物）
分解代谢 合成代谢
简单小分子 ATP [H]
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
√ 第一节 微生物产能代谢
化能营养：生物氧化 光能营养：光合作用
本节内容：
一、生物氧化 二、异养微生物的生物氧化 三、自养微生物的生物氧化 四、光合微生物的光合磷酸化
化能营养 光能营养
一. 生物氧化
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第一节 微生物产能代谢
（参见p102）
生物氧化就是发生在细胞内的一切产能性氧化反应的总称
生物氧化与燃烧的比较
有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。
发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物来自于初始发酵
的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。
1. 发酵(fermentation)
一、异养微生物的生物氧化 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（P102倒数第2大段）
发酵的种类有很多，可发酵的底物有碳水化合物、有机酸 氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。
比较项目 反应步骤 条件 产能形式 能量利用率
燃烧 一步式快速反应
激烈 热、光
低
生物氧化 顺序严格的系列反应 由酶催化，条件温和
大部分为 ATP 高
一.生物氧化
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第一节 微生物产能代谢
生物氧化的形式：某物质与氧结合、脱氢*或脱电子* 生物氧化的功能：产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
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。
微生 物的 最初 能源
有机物
化能异养微生物
化能自养微生物
还原态无机物
日光
光能营养微生物
通用能源 （ATP）
第一节 微生物产能代谢资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1. 发酵(fermentation)
源自文库
一、异养微生物的生物氧化 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
不同微生物发酵产物的不同，也是细菌分类鉴定的重要依据。
（参见“微生物学实验”P119-123）
大肠杆菌： 产酸产气
丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，甲酸在酸性条件下可 进一步裂解生成H2和CO2
志贺氏菌： 产酸不产气
丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，但不能使甲酸裂解产 生H2和CO2
1. 发酵(fermentation)
资料仅供参考,不当之处，请联系改正（。一“、微异生养物微学生实物验的”生P物12氧1）化
产气气杆菌： V.P.试验阳性 甲基红试验阴性
大肠杆菌：
V.P.试验阴性 甲基红试验阳性
HMP途径 ED途径
磷酸解酮酶途径
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
ED途径
（2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸途径，KDPG途径）
• 微生物特有的途径 • 存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一
种替代途径 • 具有ED途径的细菌 嗜糖假单孢Pseudomonas saccharophila 铜绿假单孢P. aeruginosa 荧光假单孢P. fluorescens 林氏假单孢P. lindneri 运动发酵单孢菌Zymomonas mobilis 真养产碱菌Alcaligenes eutrophus
重点掌握微生物的各种产能途径（方式）的基本特点 （ATP和还原力产生的特点） 微生物在代谢上的多样性
第二节 耗能代谢 第三节 微生物代谢的调节
部分自学
√ 第四节 微生物次级代谢与次级代谢产物
初级代谢、次级代谢的概念及二者间的关系
第一节 微生物产能代谢资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢 的核心问题。
生物 氧化
能量
微生物直接利用 储存在高能化合物（如ATP）中 以热、代谢废物等形式被释放到环境中
自养微生物利用无机物 异养微生物利用有机物
（P102第一大段）
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
二、异养微生物的生物氧化
生物氧化反应
发酵 呼吸
有氧呼吸 厌氧呼吸
第一节 微生物产能代谢
（参见P102）
ATP形成方式： 化能营养型
细菌酒精发酵缺点
生长pH较高：细菌pH5，酵母菌pH3 易染菌 对乙醇耐受力较低：细菌7％，酵母菌8～10％
2. 呼吸作用
二、异养微生物的生物氧化 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（参见P107）
微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+ FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体 从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。
有氧呼吸（aerobic respiration）：
以分子氧作为最终电子受体
无氧呼吸（anaerobic respiration）： 以氧化型化合物作为最终电子受体
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
终产物－2分子丙酮酸来源不同 产能效率低
3
特征反应
KDPG醛缩酶
特征酶
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细菌的酒精发酵
• 运动发酵单孢菌（Zymomonas mobilis）
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细菌酒精发酵特点
• 代谢速率高，产物转化率高 • 菌体生成少，代谢副产物少 • 发酵温度较高 • 不必定期供氧
糖酵解是发酵的基础 主要有四种途径： EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。
有机溶剂丙酮和丁醇的需求增加： 丙酮：用于生产人造橡胶；
英国：
丁醇：用于生产无烟火药；
丙酮丁醇羧菌发酵生产丙酮、丁醇（1915），每100吨谷物可以 生产出12吨丙酮和24吨的丁醇。
当时的常规生产方法：对木材进行干热分解 大约80到100吨桦树、山毛榉、或枫木生产1吨丙酮
底物水平磷酸化 氧化磷酸化
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二、异养微生物的生物氧化
第一节 微生物产能代谢
1. 发酵(fermentation)
（P102第3大段）
有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放 能量并产生各种不同的代谢产物。
代谢概论：
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(参见p101)
代谢（metabolism）：
细胞内发生的各种化学反应的总称
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
复杂分子
（有机物）
分解代谢 合成代谢
简单小分子 ATP [H]
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
√ 第一节 微生物产能代谢
化能营养：生物氧化 光能营养：光合作用
本节内容：
一、生物氧化 二、异养微生物的生物氧化 三、自养微生物的生物氧化 四、光合微生物的光合磷酸化
化能营养 光能营养
一. 生物氧化
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第一节 微生物产能代谢
（参见p102）
生物氧化就是发生在细胞内的一切产能性氧化反应的总称
生物氧化与燃烧的比较
有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。
发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物来自于初始发酵
的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。
1. 发酵(fermentation)
一、异养微生物的生物氧化 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（P102倒数第2大段）
发酵的种类有很多，可发酵的底物有碳水化合物、有机酸 氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。
比较项目 反应步骤 条件 产能形式 能量利用率
燃烧 一步式快速反应
激烈 热、光
低
生物氧化 顺序严格的系列反应 由酶催化，条件温和
大部分为 ATP 高
一.生物氧化
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
第一节 微生物产能代谢
生物氧化的形式：某物质与氧结合、脱氢*或脱电子* 生物氧化的功能：产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
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。
微生 物的 最初 能源
有机物
化能异养微生物
化能自养微生物
还原态无机物
日光
光能营养微生物
通用能源 （ATP）
第一节 微生物产能代谢资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
1. 发酵(fermentation)
源自文库
一、异养微生物的生物氧化 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
不同微生物发酵产物的不同，也是细菌分类鉴定的重要依据。
（参见“微生物学实验”P119-123）
大肠杆菌： 产酸产气
丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，甲酸在酸性条件下可 进一步裂解生成H2和CO2
志贺氏菌： 产酸不产气
丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，但不能使甲酸裂解产 生H2和CO2
1. 发酵(fermentation)
资料仅供参考,不当之处，请联系改正（。一“、微异生养物微学生实物验的”生P物12氧1）化
产气气杆菌： V.P.试验阳性 甲基红试验阴性
大肠杆菌：
V.P.试验阴性 甲基红试验阳性
HMP途径 ED途径
磷酸解酮酶途径
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
ED途径
（2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸途径，KDPG途径）
• 微生物特有的途径 • 存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一
种替代途径 • 具有ED途径的细菌 嗜糖假单孢Pseudomonas saccharophila 铜绿假单孢P. aeruginosa 荧光假单孢P. fluorescens 林氏假单孢P. lindneri 运动发酵单孢菌Zymomonas mobilis 真养产碱菌Alcaligenes eutrophus
重点掌握微生物的各种产能途径（方式）的基本特点 （ATP和还原力产生的特点） 微生物在代谢上的多样性
第二节 耗能代谢 第三节 微生物代谢的调节
部分自学
√ 第四节 微生物次级代谢与次级代谢产物
初级代谢、次级代谢的概念及二者间的关系
第一节 微生物产能代谢资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢 的核心问题。
生物 氧化
能量
微生物直接利用 储存在高能化合物（如ATP）中 以热、代谢废物等形式被释放到环境中
自养微生物利用无机物 异养微生物利用有机物
（P102第一大段）
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
二、异养微生物的生物氧化
生物氧化反应
发酵 呼吸
有氧呼吸 厌氧呼吸
第一节 微生物产能代谢
（参见P102）
ATP形成方式： 化能营养型
细菌酒精发酵缺点
生长pH较高：细菌pH5，酵母菌pH3 易染菌 对乙醇耐受力较低：细菌7％，酵母菌8～10％
2. 呼吸作用
二、异养微生物的生物氧化 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
（参见P107）
微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+ FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体 从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。
有氧呼吸（aerobic respiration）：
以分子氧作为最终电子受体
无氧呼吸（anaerobic respiration）： 以氧化型化合物作为最终电子受体
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
终产物－2分子丙酮酸来源不同 产能效率低
3
特征反应
KDPG醛缩酶
特征酶
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
细菌的酒精发酵
• 运动发酵单孢菌（Zymomonas mobilis）
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
细菌酒精发酵特点
• 代谢速率高，产物转化率高 • 菌体生成少，代谢副产物少 • 发酵温度较高 • 不必定期供氧
糖酵解是发酵的基础 主要有四种途径： EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。
有机溶剂丙酮和丁醇的需求增加： 丙酮：用于生产人造橡胶；
英国：
丁醇：用于生产无烟火药；
丙酮丁醇羧菌发酵生产丙酮、丁醇（1915），每100吨谷物可以 生产出12吨丙酮和24吨的丁醇。
当时的常规生产方法：对木材进行干热分解 大约80到100吨桦树、山毛榉、或枫木生产1吨丙酮