最新微生物代谢22学时教学讲义ppt
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微生物的代谢ppt课件
6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核酮糖→ 5-磷酸木酮 ↓
5-磷酸核糖→参与核酸生成
5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛(进入EMP)
HMP途径的重要意义
➢为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸，途径中的赤藓 糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸、碱基及多糖合成； ➢产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成 提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量； ➢与EMP途径在果糖-1,6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可 以调剂戊糖供需关系； ➢途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径微生物的所能利用利 用的碳源谱更为更为广泛； ➢通过该途径可产生许多种重要的发酵产物；
ED途径的特点
ED途径的特征反应是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG） 裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛
ED途径的特征酶是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）醛 缩酶
ED途径中的两分子丙酮酸来历不同，一分子由2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸直接裂解产生，另一分子由磷酸甘油醛经EMP 途径转化而来
1.2递氢和受氢
★经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还原型辅 酶通过呼吸链等方式进行递氢，最终与受氢体（氧、无机或有 机氧化物）结合，以释放其化学潜能。 ★根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微生物能量 代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类。
发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类：
代谢：是微生物细胞与外界环境不断进行
物质和能量交换的过程，它是细胞内各种 化学反应的总和。 代谢＝物质代谢＋能量代谢
代谢的类型
按代谢过程考察的角度不同分：
5-磷酸核糖→参与核酸生成
5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛(进入EMP)
HMP途径的重要意义
➢为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸，途径中的赤藓 糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸、碱基及多糖合成； ➢产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成 提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量； ➢与EMP途径在果糖-1,6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可 以调剂戊糖供需关系； ➢途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径微生物的所能利用利 用的碳源谱更为更为广泛； ➢通过该途径可产生许多种重要的发酵产物；
ED途径的特点
ED途径的特征反应是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG） 裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛
ED途径的特征酶是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）醛 缩酶
ED途径中的两分子丙酮酸来历不同，一分子由2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸直接裂解产生，另一分子由磷酸甘油醛经EMP 途径转化而来
1.2递氢和受氢
★经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还原型辅 酶通过呼吸链等方式进行递氢，最终与受氢体（氧、无机或有 机氧化物）结合，以释放其化学潜能。 ★根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微生物能量 代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类。
发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类：
代谢：是微生物细胞与外界环境不断进行
物质和能量交换的过程，它是细胞内各种 化学反应的总和。 代谢＝物质代谢＋能量代谢
代谢的类型
按代谢过程考察的角度不同分：
微生物代谢ppt课件
•
15、只有在开水里，茶叶才能展开生命浓郁的香气。
•
16、别想一下造出大海，必须先由小河川开始。
•
17、不要让未来的你，讨厌现在的自己，困惑谁都有，但成功只配得上勇敢的行动派。
•
18、人生最大的喜悦是每个人都说你做不到，你却完成它了！
•
19、如果你真的愿意为自己的梦想去努力，最差的结果，不过是大器晚成。
天冬氨酸激酶
⑴当苏氨和酸 赖氨都酸积累
过中多间时产就物会Ⅰ抑
制天冬氨酸激酶
的活性。
①
中间产物Ⅱ
高丝氨酸
⑵科学家通过诱变育种培
育出的黄
色短杆菌不能合 高了③的产量。
成甲硫氨酸 ，②从而③提
⑶②高③丝属氨于酸黄脱色氢短酶杆菌的 代谢产物，它们存
在于 内。
初级
细胞
•
1、许多人企求着生活的完美结局，殊不知美根本不在结局，而在于追求的过程。
•
2、慢慢的才知道：坚持未必就是胜利，放弃未必就是认输，。给自己一个迂回的空间，学会思索，学会等待，学会调整。人生没有假设，当下即是全部。背不动的，放下了；伤不起的，看淡了；想不通的，不想了；恨不过的，抚平了。
•
3、在比夜更深的地方，一定有比夜更黑的眼睛。
•
4、一切伟大的行动和思想，都有一个微不足道的开始。
浪费，增强适应性
避免积累大量的 代谢产物
特点 间接而缓慢 直接、快速而准确
联系 同时存在,密切配合,协调起作用.
微生物的代谢的人工控制
目的 最大限度的积累对人类有用的代谢产物
➢改变微生物细胞膜的通透性 措施 ➢改变微生物的遗传特性（诱变、重组等）
➢控制发酵条件（如温度、PH、O2等）
微生物的代谢精美课件
2020/3/31
微生物的次级代谢
• 概念
– 微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体 物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能 的物质的过程。
• 重要的次级代谢产物
– 抗生素、毒素、激素、色素等
2020/3/31
一、微生物的代谢调节
• 代谢调节特点
– 及时取得需要的中间代谢产物，只合成需要的代谢产物 ，严格防止终产物的积累；
ADP
NAD+ NADH
α-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮
脂肪
3-磷酸甘油醛 丙酮酸
诱导
β-氧化 丙酰CoA
脂肪酸 酯酰CoA
乙酰CoA
脱氢、水化、
再脱氢、硫解
2020/3/31
TCA循环
二、合成代谢、生物大分子肽聚糖 合成
• 细胞合成代谢三要素
– 能量：ATP、质子动力 – 还原力：主要为NADH2、 NADPH2 – 小分子前体物质
C1酶
Cx1、Cx2酶
天然纤维素 水合纤维素分子
纤维二糖
β-葡萄糖苷酶
葡萄糖
➢ 分解纤维素的微生物种类
2020/3/31
2、含氮有机物的分解
• 蛋白质的分解
蛋白酶
肽酶
蛋白质
多肽
氨基酸
– 微生物不同，分解蛋白质的能力不同，产物也不
同；
– 肽酶——胞内酶
• 氨肽酶、羧肽酶
2020/3/31
• 氨基酸的分解
磷酸二羟丙酮
Glu
G-6-P F-6-P
F-1,6-2P
3-磷酸甘油醛
• 特点
– 生成ATP和NADH+H+ – 连接其它代谢途径。TCA、HMP等 – 产生中间代谢产物
微生物的次级代谢
• 概念
– 微生物在一定生长时期，以初级代谢产物为前体 物质，合成一些对微生物的生命活动无明确功能 的物质的过程。
• 重要的次级代谢产物
– 抗生素、毒素、激素、色素等
2020/3/31
一、微生物的代谢调节
• 代谢调节特点
– 及时取得需要的中间代谢产物，只合成需要的代谢产物 ，严格防止终产物的积累；
ADP
NAD+ NADH
α-磷酸甘油
磷酸二羟丙酮
脂肪
3-磷酸甘油醛 丙酮酸
诱导
β-氧化 丙酰CoA
脂肪酸 酯酰CoA
乙酰CoA
脱氢、水化、
再脱氢、硫解
2020/3/31
TCA循环
二、合成代谢、生物大分子肽聚糖 合成
• 细胞合成代谢三要素
– 能量：ATP、质子动力 – 还原力：主要为NADH2、 NADPH2 – 小分子前体物质
C1酶
Cx1、Cx2酶
天然纤维素 水合纤维素分子
纤维二糖
β-葡萄糖苷酶
葡萄糖
➢ 分解纤维素的微生物种类
2020/3/31
2、含氮有机物的分解
• 蛋白质的分解
蛋白酶
肽酶
蛋白质
多肽
氨基酸
– 微生物不同，分解蛋白质的能力不同，产物也不
同；
– 肽酶——胞内酶
• 氨肽酶、羧肽酶
2020/3/31
• 氨基酸的分解
磷酸二羟丙酮
Glu
G-6-P F-6-P
F-1,6-2P
3-磷酸甘油醛
• 特点
– 生成ATP和NADH+H+ – 连接其它代谢途径。TCA、HMP等 – 产生中间代谢产物
(推荐)《微生物的新陈代谢》PPT课件
29
2.呼吸
呼吸：底物按常规脱氢后，经完整的呼吸链（又称
电子传递链）递氢，最终由分子氧接受氢并产生水
和释放能量（ATP）的过程。外源氢受体为 O2时的呼吸称为有氧呼吸,外源氢受 体为特定无机氧化物(NO31-
,SO42- ,HCO31-)的呼吸称为无 氧呼吸。
30
TCA循环
31
反应步骤：
32
33
28
----混合酸与丁二醇发酵--埃希氏菌属(Fscherichia)、 沙门氏菌属(Salmonella)和志贺氏菌属(Shigella)等肠 细菌中的一些细菌,能利用葡萄糖进行混合酸发酵: 葡萄糖经EMP途径分解为丙酮酸,该酸在不同酶催 化下进一步转化为乳酸、乙酸、甲 酸、乙醇、CO2 和H2,部分磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定1 CO2后转 化为琥珀酸。肠杆菌属(Enterobacter)和沙雷氏菌属 (Serratia)中的一些细菌,能利用葡萄糖进行丁二醇发 酵:形成大量丁二醇和气体,产生少量酸(图6—11)。 在混合酸和丁二醇发酵中,除琥珀酸由PE P转化而 来外,其余发酵产物均由丙酮酸衍变而成。
第六章 微生物的新陈代谢
第一节微生物的能量代谢 第二节微生物对有机物的分解 第三节 分解代谢和合成代谢的联系 第四节 微生物独特合成代谢途径举例 第五节 微生物的代谢调节与发酵生产
1
第一节 微生物的能量代谢
产能和耗能
2
一、化能异养微生物的能量代谢
按照有无电子传递链，可将其分为底物 水平磷酸化和电子传递磷酸化两种类型。 1.底物水平磷酸化 2.电子传递磷酸化
入一定量动植物组织浸出液或酵母浸出液。
----乳酸菌通过EMP和PK途径进行乳酸发酵。利用 EMP途径发酵葡萄糖得到的产物只有乳酸。乳酸为唯 一产物的乳酵发酵称为同型乳酸发酵。
2.呼吸
呼吸：底物按常规脱氢后，经完整的呼吸链（又称
电子传递链）递氢，最终由分子氧接受氢并产生水
和释放能量（ATP）的过程。外源氢受体为 O2时的呼吸称为有氧呼吸,外源氢受 体为特定无机氧化物(NO31-
,SO42- ,HCO31-)的呼吸称为无 氧呼吸。
30
TCA循环
31
反应步骤：
32
33
28
----混合酸与丁二醇发酵--埃希氏菌属(Fscherichia)、 沙门氏菌属(Salmonella)和志贺氏菌属(Shigella)等肠 细菌中的一些细菌,能利用葡萄糖进行混合酸发酵: 葡萄糖经EMP途径分解为丙酮酸,该酸在不同酶催 化下进一步转化为乳酸、乙酸、甲 酸、乙醇、CO2 和H2,部分磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定1 CO2后转 化为琥珀酸。肠杆菌属(Enterobacter)和沙雷氏菌属 (Serratia)中的一些细菌,能利用葡萄糖进行丁二醇发 酵:形成大量丁二醇和气体,产生少量酸(图6—11)。 在混合酸和丁二醇发酵中,除琥珀酸由PE P转化而 来外,其余发酵产物均由丙酮酸衍变而成。
第六章 微生物的新陈代谢
第一节微生物的能量代谢 第二节微生物对有机物的分解 第三节 分解代谢和合成代谢的联系 第四节 微生物独特合成代谢途径举例 第五节 微生物的代谢调节与发酵生产
1
第一节 微生物的能量代谢
产能和耗能
2
一、化能异养微生物的能量代谢
按照有无电子传递链，可将其分为底物 水平磷酸化和电子传递磷酸化两种类型。 1.底物水平磷酸化 2.电子传递磷酸化
入一定量动植物组织浸出液或酵母浸出液。
----乳酸菌通过EMP和PK途径进行乳酸发酵。利用 EMP途径发酵葡萄糖得到的产物只有乳酸。乳酸为唯 一产物的乳酵发酵称为同型乳酸发酵。
微生物的代谢(共86张PPT)
② 产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质
的合成提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的 能量
③ 固定二氧化碳的中介：光/化能自养微生物
③ 途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径的微生物 所能利用的碳源谱更为广泛
④ 与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷 酸处连接，可以调剂戊糖供需关系。
NO 2-，SO 32-，CH 4
③发酵
A、B或C
AH 2，BH 2或CH 2
（发酵产物：乙醇、乳酸等）
递氢
受氢
1.呼吸
概念：是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化。 过程：是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径：EMP,TCA循环。 特点：在好氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶
⑤ 通过该途径可产生许多种重要的发酵产物。如 核苷酸、若干氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸 发酵）等。
3. ED途径
发现：1952年 嗜糖假单孢菌 存在：多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）
特点：可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在 少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径
3. ED途径
ATP
真细菌：光合细菌（厌氧菌）
⑤与乙醇、乳酸等的发酵生产关系密切
2. HMP途径（hexose monophosphate pathway）
ATP
6C6
12NADPH+H+ 经呼吸链36ATP
35ATP
经一系列复杂反应后
6C5 重新合成己糖
5C6
6CO2
图5-4 HMP途径的简图
HMP途径的重要意义 ① 为核苷酸和核酸等的生物合成提供戊糖-磷酸
联，而是底物在氧化过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子
的合成提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的 能量
③ 固定二氧化碳的中介：光/化能自养微生物
③ 途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径的微生物 所能利用的碳源谱更为广泛
④ 与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷 酸处连接，可以调剂戊糖供需关系。
NO 2-，SO 32-，CH 4
③发酵
A、B或C
AH 2，BH 2或CH 2
（发酵产物：乙醇、乳酸等）
递氢
受氢
1.呼吸
概念：是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化。 过程：是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径：EMP,TCA循环。 特点：在好氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶
⑤ 通过该途径可产生许多种重要的发酵产物。如 核苷酸、若干氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸 发酵）等。
3. ED途径
发现：1952年 嗜糖假单孢菌 存在：多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）
特点：可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在 少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径
3. ED途径
ATP
真细菌：光合细菌（厌氧菌）
⑤与乙醇、乳酸等的发酵生产关系密切
2. HMP途径（hexose monophosphate pathway）
ATP
6C6
12NADPH+H+ 经呼吸链36ATP
35ATP
经一系列复杂反应后
6C5 重新合成己糖
5C6
6CO2
图5-4 HMP途径的简图
HMP途径的重要意义 ① 为核苷酸和核酸等的生物合成提供戊糖-磷酸
联，而是底物在氧化过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子
第五章_微生物的新陈代谢ppt课件
底物水平 1ATP
3CO2
从丙酮酸进入循环：
丙酮酸+4NAD++FAD+GDP+Pi+3H2O →3CO2+4(NADH+H+)+FADH2+GTP
从乙酰-CoA进入循环：
乙酰-CoA+3NAD++FAD+GDP+Pi+2H2O
→2CO2+3(NADH+H+精)+选FppAt课D件H2022+1 CoA+GTP
精选ppt课件2021
38
发酵的特点
微生物部分氧化有机物获得发酵产物，释放少量能量；
氢供体与氢受体(内源性中间代谢产物)均为有机物
还原力[H]不经过呼吸链传递；
产能方式：底物水平磷酸化反应。
底物磷酸化：指在发酵过程中往往伴随着高能化合物生
成，如EMP途径中的1，3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇氏丙
酮酸，其可直接偶联ATP和GTP的产生。
精选ppt课件2021
39
发酵产能是厌氧和兼性好氧菌获取能量的主要方式。 多糖转化为单糖才能用于发酵。 微生物直接发酵的碳源物质主要是葡萄糖和其它单糖，
以微生物发酵葡萄糖最为重要。
精选ppt课件2021
40
和底物脱氢的途径有关的和称为Stickland反应 的四类重要发酵
由EMP途径中丙酮酸出发的发ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 通过HMP途径的发酵 通过ED途径进行的发酵 Stickland反应
6
ED途径 是存在于某些缺乏EMP途径的微生物中的一种替代途径， 葡萄糖经4步反应后，生成丙酮酸、ATP、NADPH2、 NADH2。
第六章微生物的代谢128页PPT
第 六 章 微生物的代谢
• 教学目标与要求：
• 要求掌握微生物代谢的特点、微生物发酵和呼 吸的概念及其主要类型；
• 掌握微生物的生命活动过程中的物质与能量的 转换机理,进而理解微生物呼吸与发酵的实质； 重点掌握化能异养微生物的产能方式；了解细 菌的光合作用和化能自养微生物的产能方式；
• 了解微生物对有机物的分中 的应用,理解微生物的代谢调节。
2．糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。 其共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖 或葡萄糖。这类酶至少有三种：
• ① β-淀粉酶（淀粉-1.4-麦芽糖苷酶）：它是从直链 淀粉的外端（非还原端）开始作用于α-1.4糖苷键， 每次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解 成麦芽糖。因为被β-淀粉酶所打断的键发生改变， 结果是形成β-麦芽糖即麦芽糖的还原碳是β-构型的。
（二）纤维素与半纤维素的分解代谢
• 纤维素是植物细胞壁的主要成分，是世界上最丰 富的碳水化合物，它也是由葡萄糖通过糖苷键连 接而成的大分子化合物，它与淀粉不同的是，葡 萄糖通过β-1.4-糖苷键连接起来，而且分子量更 大，更不溶于水，均不能直接被人和动物消化， 但它可以被许多真菌如大型真菌和小型真菌中的 木霉、青霉、曲霉、根霉等以及放线菌与细菌中 的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维素分解 菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。
• 但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们 必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组 成它们的小分子单体后，才能被微生物吸 收利用。
一、含碳有机物（多糖）的分解代谢
• 这类有机物包括：淀粉、纤维素、半纤维素、果 胶质、木素和芳香族化合物等。
• （一）淀粉的分解代谢
• 植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直 链淀粉是由许多葡萄糖单体以α-1.4葡萄糖苷键所 聚合的大分子；支链淀粉是由α-1.6糖苷键形成侧 链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%， 支链淀粉为20%）。
• 教学目标与要求：
• 要求掌握微生物代谢的特点、微生物发酵和呼 吸的概念及其主要类型；
• 掌握微生物的生命活动过程中的物质与能量的 转换机理,进而理解微生物呼吸与发酵的实质； 重点掌握化能异养微生物的产能方式；了解细 菌的光合作用和化能自养微生物的产能方式；
• 了解微生物对有机物的分中 的应用,理解微生物的代谢调节。
2．糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。 其共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖 或葡萄糖。这类酶至少有三种：
• ① β-淀粉酶（淀粉-1.4-麦芽糖苷酶）：它是从直链 淀粉的外端（非还原端）开始作用于α-1.4糖苷键， 每次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解 成麦芽糖。因为被β-淀粉酶所打断的键发生改变， 结果是形成β-麦芽糖即麦芽糖的还原碳是β-构型的。
（二）纤维素与半纤维素的分解代谢
• 纤维素是植物细胞壁的主要成分，是世界上最丰 富的碳水化合物，它也是由葡萄糖通过糖苷键连 接而成的大分子化合物，它与淀粉不同的是，葡 萄糖通过β-1.4-糖苷键连接起来，而且分子量更 大，更不溶于水，均不能直接被人和动物消化， 但它可以被许多真菌如大型真菌和小型真菌中的 木霉、青霉、曲霉、根霉等以及放线菌与细菌中 的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维素分解 菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。
• 但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们 必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组 成它们的小分子单体后，才能被微生物吸 收利用。
一、含碳有机物（多糖）的分解代谢
• 这类有机物包括：淀粉、纤维素、半纤维素、果 胶质、木素和芳香族化合物等。
• （一）淀粉的分解代谢
• 植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直 链淀粉是由许多葡萄糖单体以α-1.4葡萄糖苷键所 聚合的大分子；支链淀粉是由α-1.6糖苷键形成侧 链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%， 支链淀粉为20%）。
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主目录上Biblioteka 页下一页退出第二节 微生物的独特合成代谢
糖类、蛋白质、核酸、脂类、维生素等 （一切生物所共有的重要物质）的合成代谢 要在生物化学课程中学习。
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第二节 微生物的独特合成代谢
本次课仅学习微生物特有的、重要的和有 代表性的合成代谢途径，包括：
1. CO2的固定 2. 生物固氮 3. 肽聚糖的合成 4. 微生物次生代谢物的合成
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第二节 微生物的独特合成代谢 一、 CO2的固定
（一）CO2固定的概念 生物CO也2是能自利养用微CO生2作物为的辅唯助一的碳碳源源，。异养微
称将为空CO气2的中固的定CO作2同用化。成细胞物质的过程，
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第二节 微生物的独特合成代谢
（二）自养微生物CO2的固定
菌
植
物 满江红（红萍）：满江红（红萍） 鱼腥
共 生
蓝细菌等。
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第二节 微生物的独特合成代谢
1、卡尔文循环（Calvin cycle）（ P.133- ）
是光能自养生物（蓝细菌、绿细菌、紫细菌等多数 光合细菌）和化能自养生物（硝化细菌、硫细菌、铁 细菌等）固定CO2的主要途径。
6 CO2+12NAD(P)H2 +18ATP C6H12O6+12NAD(P)+18ADP+18Pi
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第一节 微生物产能代谢
相同点：氧化分解有机物、产生（释放）能量。
不同点：
有氧呼吸
氧化分解的条件 递氢体 氢受体/电子受体 终产物 产能机制 产能效率
无氧呼吸
发酵
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第五章 微生物的代谢
本次课的教学内容与教学目标:
四、分解代谢和合成代谢的联系（自主学习） 1. 两用代谢途径（知道） 2. 代谢物回补顺序（知道）
1.自生固氮菌
是一类能独立进行固氮的微生物。
好氧固氮菌：固氮菌属、氧化亚铁硫杆菌属、等。 （根据对氧气的需要分：好氧、微好氧、厌氧、兼性厌氧固氮
自 菌。） 生 兼性厌氧固氮菌：克雷伯氏菌属、红螺菌属等。 固 氮 厌氧固氮菌：巴氏梭菌、着色菌属、绿假单胞菌属等。 菌 光合固氮菌：大多数光合微生物（包括光合细菌——
微生物代谢22学时
第五章 微生物的代谢
三、自养微生物的生物氧化和产能（知道）
1. 化能自养微生物的生物氧化和产能 （1） 氨的氧化 （2） 硫的氧化 （3） 铁的氧化 （4） 氢的氧化
2. 光能自养微生物的产能 (能量转换) （1）循环光合磷酸化 （2）非循环光合磷酸化 （3）紫膜的光合作用
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五、微生物合成代谢 1. CO2的固定（知道） 2. 生物固氮（掌握） 3. 肽聚糖的合成（知道） 4. 微生物次生代谢物的合成（知道）
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第二节 微生物的独特合成代谢
一、 CO2的固定 二、 生物固氮 （一）固氮微生物 （二）固氮机理
1. 固氮反应的必要条件 2. 固氮反应 3. 固氮体系厌氧环境的产生 三 、肽聚糖的合成 四 、微生物次生代谢物的合成
（一）固氮微生物（按其固氮方式可分类）
100 多年来生物固氮研究受到了科学家的广泛重视， 且获得长足进展。目前已知的固氮生物存在于原核生 物细菌域内 1 00 多个属中，根据它们与高等植物之 间的关系，将其分为自生固氮菌、共生固氮菌、联合 固氮菌及内生固氮菌。
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第二节 微生物的独特合成代谢
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第一节 微生物产能代谢
复习:
1.异养微生物的产能方式有哪几种?
2. 呼吸与发酵的异同？ （相同点：？不同点：？）
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第一节 微生物产能代谢
异养微生物的产能方式有： 呼吸：（1）有氧呼吸
（2）无氧呼吸：…… 发酵：乙醇（酒精）发酵（同型乙醇发 酵、异型乙醇发酵）、丁二醇发酵、乳 酸发酵（同型乳酸发酵、异型乳酸发 酵）、 丙酸发酵、丁酸发酵、混合酸发 酵等。
红螺菌属、紫硫菌属、绿硫菌属中的一些菌类和蓝细 菌）。
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第二节 微生物的独特合成代谢
2.共生固氮菌
必须与它种生物共生在一起才能进行固氮的微生物。
与
植 豆科植物：根瘤菌属等
物
共 生
共 生
与
非豆科植物（多为木本，如木麻黄、杨 梅、赤杨、沙棘等）：弗兰克氏菌属等。
固
真
氮
菌 或
地衣：鱼腥蓝细菌属、念珠蓝细菌属等。
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第二节 微生物的独特合成代谢
P.135 图5-38
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第二节 微生物的独特合成代谢
3. 逆向三羧酸循环 每循环一次可固定3分子CO2，合成一
分子草酰乙酸，消耗4 ATP、[H] 、还原态 铁氧还蛋白 。
特征性酶：柠檬酸裂合酶（催化CO2 还原CO的反应）
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第二节 微生物的独特合成代谢
4. 羟基丙酸途径
少数绿色硫细菌（绿弯菌属）在以H2或 H2S作电子供体进行自养生活时所特有的 一种CO2固定机制。
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第二节 微生物的独特合成代谢
4. 羟基丙酸途径
2CO2 ＋ 4[H]＋3ATP
甲醛乙酰- CoA
ATP
CO2
2[H] ATP
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第二节 微生物的独特合成代谢
二磷酸核酮糖羧化酶
1.羧化反应
磷酸核酮糖激酶
3.CO2受体的再生
(5-磷酸-核酮糖)
2.还原反应
F-6-P→葡萄糖
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第二节 微生物的独特合成代谢
2. 厌氧乙酰-CoA途径
主要存在于一些硫酸盐还原菌、产乙酸 菌和产甲烷菌等化能自养细菌。无卡 尔文循环。
CO2固定的厌氧乙酰-CoA途径：关键酶 ——CO脱氢酶，每固定2分子的CO2， 产物为乙酸。
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第二节 微生物的独特合成代谢
P.135 图5-37
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第二节 微生物的独特合成代谢
3. 逆向三羧酸循环 又称还原性TCA循环，通过逆向TCA循环 固定CO2 。存在于绿色硫细菌中。
乙酰- CoA （起始）
羟基丙酰- CoA 2[H] 丙酰- CoA
合成细胞物质
↑
草酰乙酸
丝氨酸/甘氨酸
↑
草酰乙酸
乙醛酸
↖
苹果酰- CoA
CO2
ATP
↑
甲基丙二乙酰- CoA
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第二节 微生物的独特合成代谢
二、生物固氮（P.136-）
微生物将大气中的分子氮通过固氮酶的催化还原成氨 的过程称为生物固氮 。