紫膜光合磷酸化
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根据反应中氢受体不同分为两种类型
有氧呼吸 无氧呼吸
有氧呼吸（aerobic respiration）
以分子氧为最终受体的生物氧化 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 除糖酵解过程外，还包括三羧 循还和电子传递链两部分反应 发酵面食的制作就即利用了微生物的有氧呼吸
电子传递
•存在于细胞膜上 •呼吸链中的氧还载体取代性强，如CoQ可被MK取代 •呼吸链中的氧还载体的数量在不同的种间，不同的环 境条件下可增可减 •有分支呼吸链的存在，表现在来自不同的底物的还原 力进入呼吸链时有不同的分支，不同的微生物细胞色素 系统有别
一般认为HMP途径不是产能途径，而是为生物合成提供 大量还原力（NADPH）和中间代谢产物。
ED途径
ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。
ED途径过程：
葡萄糖→
→ →KDPG
KDPG
醛缩酶
甘油醛-3-磷酸 丙酮酸
E→MP丙酮酸
ED途径结果：一分子葡萄糖经ED途径最后生成2分 子丙酮酸、1分子ATP，1分子NADPH、1分NADH。
丙酮酸
葡萄糖 ATP
ADP 6磷酸葡萄糖
NAD 6磷酸葡萄糖脱氢酶
NADH2 6磷酸葡萄糖酸
NAD 6磷酸葡萄糖酸脱氢酶
NADH2＋CO2 5磷酸核酮糖
5磷酸木酮糖 磷酸戊糖酮解酶 3磷酸甘油醛
2×ATP NADH2
丙酮酸
乙酰磷酸 乙醇
阿拉伯糖 木糖 核糖
2×葡萄糖
2×ATP
2×ADP 2×6-磷酸-葡萄糖
ADP
葡糖-6-磷酸
果糖-6-磷酸
a
ATP
果糖-1，6- 二磷A酸DP
EMP途径意义：
为细胞生命活动提 供ATP 和 NADH
磷酸二羟丙酮醛缩酶 甘油醛-3-磷酸
NAD+
NADH+H+
1，3-二磷酸甘油酸
底物水平磷酸化
ADP
a :预备性反应
3-磷酸甘油酸 ATP 2-磷酸甘油酸
b
b :氧化还原反应底物水平磷磷酸酸烯化醇式丙酮A酸DP 丙酮酸 ATP
硝酸盐呼吸 碳酸盐呼吸 硫酸盐呼吸
硝酸盐呼吸（反硝化作用）
亚硝酸还原细菌
基质-H2
辅酶
NO2-
NO
N2
一系列酶
基质
辅酶-H2
NO3-
脱氢酶 2HNO3 2HNO2
硝酸盐还原细菌
2NOH
2NH2OH N2O
2NH3 N2
硫酸盐呼吸（反硫化作用）
有些硫酸盐还原菌如脱硫弧菌，以有机物为氧
化酸基盐质还（ 原成H2H或2有S。机物，大部分不能利用G)使硫 乳酸常被脱硫弧菌氧化成乙酸，并脱下8个H， 使硫酸盐还原为H2S。
合成代谢所利用的小分子物质来源于分解 代谢过程中产生的中间产物或环境中的小 分子营养物质。
寺地
在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用） 产生化学能。地 这些能量用于：1 合成代谢 2微生物的运动和运 输 3 热和光 无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由 一系列连续的酶反应构成的，前一部反应的产物 是后续反应的底物。
Nobel 奖
构象变化偶联假说（1997，P.Boyer）
有氧呼吸特点
基质氧化彻底生成CO2和H2O，（少数氧 化不彻底，生成小分子量的有机物，如 醋酸发酵）。 E系完全，分脱氢E和氧化E两种E系。 产能量多，一分子G净产38个ATP
无氧呼吸（anaerobic respiration ）
以无机物为最终电子受体的生物氧化过程
ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广 ED途径可不依赖于EMP与HMP而单独存在 ED途径不如EMP途径经济。
葡萄糖 ATP
ADP 6磷酸葡萄糖
6磷酸葡萄糖脱氢酶
NAD
NADH2
6磷酸葡萄糖酸
6磷酸葡萄糖酸脱水酶
2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸 （KDPG）
KDPG醛缩酶
丙酮酸
3磷酸甘油醛 2×ATP NADH2
一般可将分解代谢分为三个阶段：
寺地
蛋白质
多糖
脂类
氨基酸
单糖
甘油，脂肪酸
丙酮酸/乙酰辅酶A
CO2 ，H20，能量（三羧酸循环）
天然纤维素 酶 I 短链纤维 酶 II
葡萄糖 纤维二糖
纤维寡糖
纤维二糖
β -葡萄糖苷酶 葡萄糖
合成代谢（anabolism）
合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分 子的过程，并在这个过程中消耗能量。
发酵与人类生产生活
呼吸作用
发酵（fermentation）
发酵是指微生物细胞将有机物氧化 释放的电子直接交给底物本身未完全氧 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。
底物脱氢的四种途径
EMP途径 HMP途径 ED途径 磷酸解酮酶（PK)途径
葡萄糖
ATP
EMP途径
（Embden-Meyerhof pathway）
6-磷酸-果糖
6-磷酸-果糖
3-磷酸-甘油醛
4-磷酸-赤藓糖 7-磷酸-景天庚酮糖
磷酸果糖酮解酶 乙酰-磷酸
5-磷酸-木酮糖 5-磷酸-核糖
5-磷酸-核酮糖
磷酸木酮糖酮解酶 5-磷酸-木酮糖
2×3-磷酸-甘油醛
2×乙酰-磷酸
3乙酸＋3ATP
2NADH2＋4ATP 2×丙酮酸
乳乳酸酸
2×乳酸
呼吸作用
细胞能有效调节相关的反应，生命活动得以正常 进行。 某些微生物还会产生一些次级代谢产物。这些物 质除有利于微生物生存外，还与人类生产生活密 切相关。
微生物产能代谢 — 生物氧化
异养微生物的生物氧化 自养微生物的生物氧化 生物氧化过程中的能量转化
异养微生物的生物氧化
发酵
什么是发酵 发酵过程中底物脱氢的途径
HMP 途径
HMP途径
从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上开始降 解的故称为单磷酸已糖途径。
HMP途径与EMP途径有着密切的关系，HMP途径中的 3-磷酸-甘油醛可以进入EMP途径， — 磷酸戊糖支路。
HMP途径的一个循环的最终结果是一分子葡萄糖-6-磷酸 转变成一分子甘油醛-3-磷酸、3个CO2、6个NADPH。
内容提要
代谢概论 微生物产能代谢 耗能代谢
代谢与微生物的鉴定 微生物的代谢调节与发酵生产
代谢概论
代谢(metabolism)是细胞内发生的各种化 学反应的总称。
分解代谢Leabharlann Baidu合成代谢
分解代谢（catabolism）
分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子 物质，并在这个过程中产生能量。
电子传递过程中能量(ATP)产生机制
ADP+ Pi
ATP+H2O
膜内
F1ATP
膜
F0
膜外
2H +
1978 Nobel 奖
化学渗透学说（1961，P.Mitchell）
电子传递过程中能量(ATP)产生机制
H+
c
ADP+ Pi
ADP H+
ATP
a H+
H+
膜外
H2O
膜内
H+
b
H+
氧化 磷酸化
ATP
1997
有氧呼吸 无氧呼吸
有氧呼吸（aerobic respiration）
以分子氧为最终受体的生物氧化 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 除糖酵解过程外，还包括三羧 循还和电子传递链两部分反应 发酵面食的制作就即利用了微生物的有氧呼吸
电子传递
•存在于细胞膜上 •呼吸链中的氧还载体取代性强，如CoQ可被MK取代 •呼吸链中的氧还载体的数量在不同的种间，不同的环 境条件下可增可减 •有分支呼吸链的存在，表现在来自不同的底物的还原 力进入呼吸链时有不同的分支，不同的微生物细胞色素 系统有别
一般认为HMP途径不是产能途径，而是为生物合成提供 大量还原力（NADPH）和中间代谢产物。
ED途径
ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。
ED途径过程：
葡萄糖→
→ →KDPG
KDPG
醛缩酶
甘油醛-3-磷酸 丙酮酸
E→MP丙酮酸
ED途径结果：一分子葡萄糖经ED途径最后生成2分 子丙酮酸、1分子ATP，1分子NADPH、1分NADH。
丙酮酸
葡萄糖 ATP
ADP 6磷酸葡萄糖
NAD 6磷酸葡萄糖脱氢酶
NADH2 6磷酸葡萄糖酸
NAD 6磷酸葡萄糖酸脱氢酶
NADH2＋CO2 5磷酸核酮糖
5磷酸木酮糖 磷酸戊糖酮解酶 3磷酸甘油醛
2×ATP NADH2
丙酮酸
乙酰磷酸 乙醇
阿拉伯糖 木糖 核糖
2×葡萄糖
2×ATP
2×ADP 2×6-磷酸-葡萄糖
ADP
葡糖-6-磷酸
果糖-6-磷酸
a
ATP
果糖-1，6- 二磷A酸DP
EMP途径意义：
为细胞生命活动提 供ATP 和 NADH
磷酸二羟丙酮醛缩酶 甘油醛-3-磷酸
NAD+
NADH+H+
1，3-二磷酸甘油酸
底物水平磷酸化
ADP
a :预备性反应
3-磷酸甘油酸 ATP 2-磷酸甘油酸
b
b :氧化还原反应底物水平磷磷酸酸烯化醇式丙酮A酸DP 丙酮酸 ATP
硝酸盐呼吸 碳酸盐呼吸 硫酸盐呼吸
硝酸盐呼吸（反硝化作用）
亚硝酸还原细菌
基质-H2
辅酶
NO2-
NO
N2
一系列酶
基质
辅酶-H2
NO3-
脱氢酶 2HNO3 2HNO2
硝酸盐还原细菌
2NOH
2NH2OH N2O
2NH3 N2
硫酸盐呼吸（反硫化作用）
有些硫酸盐还原菌如脱硫弧菌，以有机物为氧
化酸基盐质还（ 原成H2H或2有S。机物，大部分不能利用G)使硫 乳酸常被脱硫弧菌氧化成乙酸，并脱下8个H， 使硫酸盐还原为H2S。
合成代谢所利用的小分子物质来源于分解 代谢过程中产生的中间产物或环境中的小 分子营养物质。
寺地
在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用） 产生化学能。地 这些能量用于：1 合成代谢 2微生物的运动和运 输 3 热和光 无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由 一系列连续的酶反应构成的，前一部反应的产物 是后续反应的底物。
Nobel 奖
构象变化偶联假说（1997，P.Boyer）
有氧呼吸特点
基质氧化彻底生成CO2和H2O，（少数氧 化不彻底，生成小分子量的有机物，如 醋酸发酵）。 E系完全，分脱氢E和氧化E两种E系。 产能量多，一分子G净产38个ATP
无氧呼吸（anaerobic respiration ）
以无机物为最终电子受体的生物氧化过程
ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广 ED途径可不依赖于EMP与HMP而单独存在 ED途径不如EMP途径经济。
葡萄糖 ATP
ADP 6磷酸葡萄糖
6磷酸葡萄糖脱氢酶
NAD
NADH2
6磷酸葡萄糖酸
6磷酸葡萄糖酸脱水酶
2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸 （KDPG）
KDPG醛缩酶
丙酮酸
3磷酸甘油醛 2×ATP NADH2
一般可将分解代谢分为三个阶段：
寺地
蛋白质
多糖
脂类
氨基酸
单糖
甘油，脂肪酸
丙酮酸/乙酰辅酶A
CO2 ，H20，能量（三羧酸循环）
天然纤维素 酶 I 短链纤维 酶 II
葡萄糖 纤维二糖
纤维寡糖
纤维二糖
β -葡萄糖苷酶 葡萄糖
合成代谢（anabolism）
合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分 子的过程，并在这个过程中消耗能量。
发酵与人类生产生活
呼吸作用
发酵（fermentation）
发酵是指微生物细胞将有机物氧化 释放的电子直接交给底物本身未完全氧 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。
底物脱氢的四种途径
EMP途径 HMP途径 ED途径 磷酸解酮酶（PK)途径
葡萄糖
ATP
EMP途径
（Embden-Meyerhof pathway）
6-磷酸-果糖
6-磷酸-果糖
3-磷酸-甘油醛
4-磷酸-赤藓糖 7-磷酸-景天庚酮糖
磷酸果糖酮解酶 乙酰-磷酸
5-磷酸-木酮糖 5-磷酸-核糖
5-磷酸-核酮糖
磷酸木酮糖酮解酶 5-磷酸-木酮糖
2×3-磷酸-甘油醛
2×乙酰-磷酸
3乙酸＋3ATP
2NADH2＋4ATP 2×丙酮酸
乳乳酸酸
2×乳酸
呼吸作用
细胞能有效调节相关的反应，生命活动得以正常 进行。 某些微生物还会产生一些次级代谢产物。这些物 质除有利于微生物生存外，还与人类生产生活密 切相关。
微生物产能代谢 — 生物氧化
异养微生物的生物氧化 自养微生物的生物氧化 生物氧化过程中的能量转化
异养微生物的生物氧化
发酵
什么是发酵 发酵过程中底物脱氢的途径
HMP 途径
HMP途径
从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上开始降 解的故称为单磷酸已糖途径。
HMP途径与EMP途径有着密切的关系，HMP途径中的 3-磷酸-甘油醛可以进入EMP途径， — 磷酸戊糖支路。
HMP途径的一个循环的最终结果是一分子葡萄糖-6-磷酸 转变成一分子甘油醛-3-磷酸、3个CO2、6个NADPH。
内容提要
代谢概论 微生物产能代谢 耗能代谢
代谢与微生物的鉴定 微生物的代谢调节与发酵生产
代谢概论
代谢(metabolism)是细胞内发生的各种化 学反应的总称。
分解代谢Leabharlann Baidu合成代谢
分解代谢（catabolism）
分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子 物质，并在这个过程中产生能量。
电子传递过程中能量(ATP)产生机制
ADP+ Pi
ATP+H2O
膜内
F1ATP
膜
F0
膜外
2H +
1978 Nobel 奖
化学渗透学说（1961，P.Mitchell）
电子传递过程中能量(ATP)产生机制
H+
c
ADP+ Pi
ADP H+
ATP
a H+
H+
膜外
H2O
膜内
H+
b
H+
氧化 磷酸化
ATP
1997