微生物生理学复习大纲

第三章微生物营养与物质运输

1、微生物六大营养要素

碳源、氮源、能源、水、生长因子、无机盐

2、微生物五种营养物质的运输方式

单纯扩散、促进扩散、主动运输、基团转移、膜泡运输

3、五种营养物质的运输方式的异同

单纯扩散：这种形式不需要能量，是以物质在细胞内外的浓度差为动力，即基于分子的热运动而进行的物质运输过程。当外界的营养物质的浓度高于细胞内该物质的浓度时，通过扩散作用使物质进入细胞内

促进扩散：是顺浓度梯度，将外界物质运入细胞内，不需要能量。与被动运输不同的是，这种形式需要一种存在于膜上的载体蛋白参与运输。

主动运输：是营养物质逆浓度差和膜电位差运送到细胞膜内的过程。主动运输过程不仅像促进扩散一样需要载体蛋白，而且还需要能量。

基团转移：许多原核生物还可以通过基团转移来吸收营养物质。在这一过程中营养物质在通过细胞膜的转移时发生化学变化。这种运输方式也需要能量，类似主动运输。

膜泡运输：小分子物质的跨膜运输主要通过载体实现，大分子和颗粒物质的运输则主要通过膜泡运输。

第五章自养微生物的生物氧化

1、光合磷酸化是指光能转变为化学能的过程。

2、环式光和磷酸化与非环式的异同：

环式光合磷酸化：是存在于光合细菌中的一种原始产能机制，可在厌氧条件下进行，产物只有ATP，无NADP(H)，也不产生分子氧，是非放氧型光合作用。

环式光和磷酸化：高等植物和蓝细菌与其他光合细菌不同，它们可以裂解水，以提供细胞合成的还原能力。

它们含有光合系统Ⅰ和光合系统Ⅱ，这两个系统偶联，进行非环式光合磷酸化。

特点是不仅产生ATP，而且还产生NADP（H）和释放氧气，是放氧型光合作用

第四章、异氧微生物的生物氧化

（一）EMP 途径

因葡萄糖是以1,6-二磷酸果糖(FDP)开始降解的，故又称双磷酸己糖途径（HDP ），这条途径包括十个独立又彼此连续的反应。

其总反应是：

C6H12O6+2(ADP＋Pi+NAD+)→2CHCOCOOH+2(A TP+NADH+H+)

葡萄糖经EMP途径生成两分子丙酮酸，同时产生两个A TP，整个反应受ADP、Pi和NAD ＋含量的控制。

丙酮醛支路

对于大肠杆菌，嗜糖假单胞菌以及其它好氧菌，在葡萄糖培养基中无机磷浓度较低时，3-磷酸甘油醛脱氢酶活性下降，将迫使3-磷酸甘油醛较变成磷酸二羟丙酮，再经丙酮醛，乳糖生成丙酮酸。

EMP 途径的特点是：

①葡萄糖的分解是从1,6 －二磷酸果糖开始的，

②整个途径仅在第1,3,10步反应是不可逆的，

③EMP 途径中的特征酶是1,6－二磷酸果糖醛缩酶,

④整个途径不消耗分子氧，

⑤EMP 途径的有关酶系位于细胞质中。

葡萄糖经EMP 途径生成两分子丙酮酸，同时产生两个ATP ，整个反应受ADP 、Pi 、NAD+含量的控制。

绝大多数微生物都有EMP 途径，包括：

①厌氧细菌：大部分厌氧细菌具有EMP 途径，如梭菌，螺旋菌等，

②兼性好氧细菌

③专性好氧细菌

④酵母菌进行酒精发酵也是利用了EMP 途径。

EMP 的生理功能是：为菌体提供生理活动的ATP 、NADH ，其中间产物为菌体合成提供碳骨架，在一定条件下可沿EMP 途径逆转合成多糖。

（二）HMP途径

这条途径是从 6 －磷酸葡萄糖酸( 6 PG)开始分解的，即在单磷酸己糖基础上开始降解的，故称为单磷酸己糖途径，简称为HMP 途径。

HMP 途径可分为两个阶段：

第一阶段为氧化阶段：从 6 －磷酸葡萄糖开始，经过脱氢、水解，氧化脱羧生成 5 －磷酸核酮糖和二氧化碳。

第二阶段为非氧化阶段：是磷酸戊糖之间的基团转移，缩合（分子重排）使 6 －磷酸己糖再生。

HMP 途径有以下特点：

①HMP 途径是从 6 －磷酸葡萄糖脱羧开始降解的，与EMP 途径（在双磷酸己糖基础上开始降解）是不同的；

②该途径中有两种特征酶：转酮酶（TK ）和转醛酶（T A ) ，

③HMP 途径一般只产生NADPH ，不产生NADH ，

④HMP 途径中的酶系定位于细胞质中。

HMP 途径有以下功能：

①为生物合成提供多种碳骨架，5 －磷酸核糖（R5P）可以合成嘌呤、嘧啶核苷酸，进一步可合成核酸， 5 －磷酸核糖也是合成辅酶[ NA D（P ）、FAD（FMN）、CoA］的原料， 4 －磷酸赤藓糖是合成芳香族氨基酸的前体。

②为生物合成提供还原力。HMP 途径中产生的NADPH 在生物体内有以下作用：NADPH 是合成脂肪酸，类固醇、谷氨酸的供氢体；NADPH 是维持细胞中谷胱甘肽（GSH ）正常含量所必须的；NADPH 在特异的转氢酶作用下可变为NADH ，再经呼吸链氧化产能。

一摩尔葡萄糖经HMP 途径最终氧化可得到35 摩尔A TP 。必须指出，这种转化在代谢中，一般不是主要方式。因此不应把葡萄糖经HMP 途径看成是产生A TP 有意义的机制，即HMP 途径主要作用是为生物合成提供还原力而不是氧化供能。

③HMP 途径中的5－磷酸核酮糖（Ru5P ）可以转化为 1 , 5 －二磷酸核酮糖（RuDP ) ，在羧化酶催化下固定二氧化碳，这对于光能自养菌，化能自养菌则具有重要意义。

在同一微生物细胞里同时具有HMP和EMP途径，着微生物种类及环境条件不同，各条途径所占的比例也不同。如酵母菌对葡萄糖利用时，87%走EMP，而13%走HMP，青霉菌77%经HMP途径，而23%走EMP途径，等等。

（三）ED途径

又称2-酮- 3 -脱氧-6 -磷酸葡萄糖酸裂解途径。这条途径是Entner和Doudoroff，在研究嗜糖假单胞菌时发现的。ED途径是少数缺乏完整EMP途径的微生物所具有的一种替代途径。其特点是葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步才能获得的丙酮酸。