微生物代谢与调控(精)
《微生物代谢调控》PPT课件
失副生产物生物合成完途整版径课件中ppt的某个酶）
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选育生产代谢拮抗物菌株
• 代谢拮抗物：与代谢产物结构相似，同样能与阻 遏物以及变构酶相结合，可是它们往往不能代替 正常的氨基酸而合成为蛋白质，它们在细胞中的 浓度不会降低，因此与阻遏物以及变构酶的结合 是不可逆的。这就使得有关的酶不可逆地停止了 合成，或是酶的催化作用不可逆地被抑制。
如：温度敏感性突变 抑制性突变 链霉素依赖性突变 低温敏感性突变 ……
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3
温度敏感突变株
• 温度敏感突变株：在正常培养温度下，菌体生
长良好，当温度提高到一定程度时（如30℃提高 到40℃），停止生长，而只产酸的菌株。
• 典型应用：谷氨酸发酵
谷氨酸敏感突变株的突变位置是发生在决定与
谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构的基因上，
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正亮氨酸积累机制
Nle来自Nva，是Met 生物合成的假反馈控制剂
，添加Met，可回复生长 ，积累Nle。
通过选育自我抗性，即
赋予Nle抗性，可以育出 在不添加Met的培养基中 生产Nle的菌株。
在该抗性菌株中，蛋氨
酸合成酶已被去阻方法：提取法、化学合成法、发酵法 发酵法：添加前体发酵、直接发酵法 直接发酵法：借助微生物具有合成自身所需氨基酸
氨酸产生菌细胞膜允许谷氨酸从细胞内渗透到细胞外。
• 谷氨酸温度敏感突变株发酵：仅需通过转换培养温度就可
以完成谷氨酸生产菌由生长型细胞向产酸型细胞的转变，避免
了因原料影响而造成产酸不稳定的现象，且发酵稳定，发酵周
期短，设备利用率高。另外生物素可以大过量，从而强化二氧
化碳固定反应，提高糖酸转化率
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微生物的代谢途径和调控机制
微生物的代谢途径和调控机制微生物是一种非常常见而又重要的生物，它们在生态系统中有着重要的作用。
微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中不可忽视的一部分。
本文将从微生物的代谢途径和调控机制两个方面展开论述。
微生物的代谢途径微生物的代谢途径是指微生物在自身体内进行能量代谢的一系列反应，包括有氧呼吸、厌氧呼吸和发酵等。
其中，有氧呼吸是指微生物利用氧气作为终端电子受体，将有机物完全氧化成为二氧化碳和水，并产生能量。
厌氧呼吸则是指微生物在氧气不足的条件下，利用其他物质作为电子受体，将有机物部分氧化，并产生能量。
而发酵则是指微生物在氧气缺乏时，将有机物在不需要外部电子受体的条件下，分解成酸、醇和气体等产物，并产生能量。
微生物的代谢途径对于微生物的生存和繁殖有着至关重要的作用。
不同的微生物对于不同种类物质的代谢能力不同，这也是微生物能够适应不同环境的原因之一。
例如，某些微生物能够代谢硫、铁等金属离子，从而在海洋底部形成硫化物流，而某些细菌则能够将氮气转化为氨，提供生态系统的必需氮源。
微生物的调控机制微生物的代谢途径需要受到调控才能保证生命过程的正常。
微生物的调控机制包括转录调控、翻译调控和代谢调控等。
其中，转录调控是指微生物可以通过正反馈和负反馈机制，调控基因的表达量。
翻译调控则是指微生物可以通过启动子和转录因子等控制RNA的合成和mRNA的稳定性，影响蛋白质的表达量。
而代谢调控则是指微生物通过代谢产物的反馈和前体物的调节，调控酶的活性和基因表达，从而控制代谢途径的进行。
微生物的调控机制不仅对维持其生命活动有着重要的作用，同时也对于人类的健康有着深远的影响。
以大肠杆菌为例，它是肠道中普遍存在的微生物，当体内钙浓度过低时，大肠杆菌就会通过感应系统调控Calcium Transporter (CaT)的表达量，从而增加体内钙的吸收，保证人体的健康。
总结微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中的重要内容。
通过对微生物的代谢途径和调控机制的研究，不仅可以更好地了解微生物对环境的适应性和生命活动的本质，同时也可以为生物技术和人类健康等方面提供有益的参考和支持。
生产菌种的选育培养—微生物的代谢及调控
• 次级代谢：
微生物在一定的生 长时期，以初级代谢产 物为前体，合成一些对 微生物的生命活动无明 显确切功能的物质的过 程（可有可无）。
• 次级代谢产物：
抗生素、生长刺激素、 生物碱、色素等
（一）初级代谢和初级代谢产物
分解代谢体系（蛋白质、糖等降解）
初级代谢
素材性生物合成体系 （合成小分子材料）
结构性生物合成体系（与分解代谢体系相反）
第一节 微生物的代谢调控
学习目的：
了解微生物的代谢及调控机理，理解代谢调控在菌种选育 中的重要性。
一、微生物的初级代谢与次级代谢
• 初级代谢： 微生物从外界吸收各
种营养物质，通过分解代 谢和合成代谢，生成维持 生命活动的物质和能量的 过程（必不可少）。
• 初级代谢产物： 包括所有与细胞合成
有关的物质如：氨基酸、 核苷酸、乙醇、有机酸、 酶。
●初级代谢是次级代谢的基础。 ●次级代谢可以避免初级代谢产物过量积累对细胞造成伤害。 ●即使次级代谢途径被阻断，也不会影响到菌体的生长繁殖。 ●两者均受到微生物的代谢调节
二、微生物代谢的调节和控制
微生物细胞有着一整套可塑性极强和极精确的代谢调节系统，以确保上千 种酶能准确无误、有条不紊和高度协调地进行极其复杂的新陈代谢反应。
初级代谢产物主要是在菌体生长期所产生的产物
（二）次级代谢和次级代谢产物
次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。 原料来源：初级代谢的产物为前体。 次级代谢产物大多为分子结构较为复杂的化合物。 质粒与次级代谢关系紧密。
次级代谢产物主要是在菌体生长后期或稳定期所产生的产物
（三） 初级代谢与次级代谢之间的关系
• 酶合成调节（酶数量）
激活 （变构、化学修饰） 抑制
微生物代谢和代谢调控对生物多样性的影响
微生物代谢和代谢调控对生物多样性的影响生物多样性是指地球上所有生物体的数量、种类和遗传多样性的总和，是地球上生命的丰富性和复杂性的体现。
微生物是组成生物多样性的重要部分，能够在不同生态系统中以不同的形态活动，参与到物质和能量转化的各个环节中，对生物多样性的保护和维持起着重要的作用。
微生物代谢和代谢调控是微生物活动的重要组成部分，其对生物多样性的影响，主要是影响了微生物本身的存活和生长，进而影响着微生物所处的生境和整个生态系统。
下面从微生物代谢和代谢调控对生物多样性的影响两个方面进行论述。
一、微生物代谢对生物多样性的影响微生物代谢是指微生物体内物质和能量的转化过程，包括细胞分解代谢和合成代谢两个部分。
细胞分解代谢是指微生物通过酶的作用将吸收的复合有机物分解为小分子有机物，以维持生命活动；而合成代谢则是指微生物通过酶的作用将小分子有机物合成为复合有机物，以储存能量和营养物质。
微生物能够通过不同的代谢途径将不同物质代谢成为有用的产物。
例如，细菌通过厌氧呼吸产生甲烷，在各种生态系统中均起着尤为重要的作用；硫化细菌通过氧化硫化合物获得能量；而烟草根部共生菌通过固氮过程将大气中的氮转化为化合物可以被植物吸收等等。
微生物代谢的多样性推动了微生物种类的增加，增加了微生物在生态系统中的功能多样性，促进了生态系统物质和能量的转化，维持了生态系统的稳定性和健康性。
二、微生物代谢调控对生物多样性的影响代谢调控是指微生物体内代谢过程的各种因素对代谢的调节作用。
代谢调控因素的复杂性和微生物多样性的多变性使得微生物对环境变化产生了不同的适应策略。
微生物能够通过各种代谢调控机制调节代谢速率以适应环境变化，增强微生物种群的竞争优势，维持微生物群落的稳定性和多样性。
常见的代谢调控机制有物质代谢调控和基因调控等。
物质代谢调控主要是通过微生物对微环境的感知，根据环境提示及物质组分的变化，自适应地调控代谢通路，以适应外界环境变化。
例如，能源匮乏时，微生物通过调节代谢途径和能量利用效率达到在低能状态下能够生存繁殖的目的。
微生物代谢的调节和机制
微生物代谢的调节和机制微生物是生态系统中不可或缺的一部分，其代谢作用对生态系统的稳定和功能具有重要的影响。
微生物代谢的调节和机制是研究微生物生理生态的重要课题之一。
在本文中，我们将介绍微生物代谢的调节和机制的基本概念和最新研究进展。
一、微生物代谢的基本概念微生物代谢是生物化学过程中，利用有机或无机物质产生能量和产物的过程。
微生物代谢主要包括两个方面：有氧代谢和厌氧代谢。
有氧代谢是指微生物在氧气的存在下进行代谢，利用氧气作为电子受体，通过氧化还原反应分解有机物质，同时产生ATP（三磷酸腺苷）、二氧化碳和水。
常见的有氧代谢途径有三种：糖酵解、柠檬酸循环和呼吸链。
其中，糖酵解是最常见和最基本的有氧代谢途径，从葡萄糖开始，通过一系列反应，最终产生ATP和乳酸、酒精等产物。
厌氧代谢是指微生物在缺乏氧气条件下进行代谢，直接利用有机物质产生能量和产物。
厌氧代谢不需要氧气作为电子受体，经过不同的途径进行代谢，产生的产物也不同。
其中最常见的厌氧代谢途径包括乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵等。
二、微生物代谢的调节微生物所处的环境是一个复杂的生态系统，微生物的代谢受到多种生物和非生物因素的调节和限制。
微生物代谢的调节主要包括以下几个方面：1. 底物促进或抑制微生物的代谢需要能量和底物，底物在一定程度上可以影响微生物的代谢速率和代谢产物。
底物的促进和抑制作用与微生物代谢路径的不同而异。
例如，乙酰辅酶A是柠檬酸循环的重要底物，而且可以在某些菌株中通过自我诱导提高柠檬酸循环的速率和产氢量。
另一方面，糖类和蛋白质的浓度过高时，会抑制糖酵解途径的进行。
2. pH 值的影响菌株所处环境的pH 值是微生物代谢的重要控制因素之一。
pH值对酶催化作用的影响可以影响代谢途径和代谢速率。
通常来讲，pH值在4-10范围内是适宜微生物生长的，但是不同的菌株对 pH值要求不同，例如有些产酸菌需要较低的pH值才能正常生长代谢。
3. 温度的影响微生物的代谢速率和代谢产物也受到环境温度的影响，不同的微生物对温度要求不同。
微生物笔记-微生物的代谢调节
微生物的代谢新陈代谢：发生在活细胞内的所有化学反应的总称微生物的能量代谢1.新陈代谢的核心问题能量代谢的中心任务：生物体如何将环境中多种形式的最初能源转换称为对一切生命活动都能使用的通用能源。
实质：ATP 的生成和利用能源的转化a.最初能源有机物日光无机物微生物化能异养菌光能营养菌化能自养菌通用能源ATPATP ATP生物氧化反应的三个阶段脱氢：一种失去电子或氢的过程电子供体：被氧化的物质电子受体：接受电子的物质i.递氢：电子供体氧化脱下的氢交给氢载体，并通过多个载体完成电子从供体到受体的传递一般不直接交给电子受体ii.受氢：最终电子受体接受载体上电子的过程iii.b.生物氧化的产能途径底物水平磷酸化生物氧化过程中生成的含有高能键的化合物在酶的作用下，直接将能量转给ADP(GDP)生成ATP(GTP)1)存在于呼吸和发酵过程中2)发酵过程中唯一的能量获取方式3)微生物代谢中的底物水平磷酸化4)底物水平磷酸化反应偶联形成的高能分子1,3-二磷酸甘油酸—>3-磷酸甘油酸ATP 磷酸烯醇式丙酮酸—>丙酮酸ATP 琥珀酰辅酶A —>琥珀酸GTP 乙酰磷酸—>乙酸ATP ATPi.c.微生物的能量代谢2022年4月7日21:49丙酰磷酸—>丙酸ATP 丁酰磷酸—>丁酸ATP甲酰四氢叶酸—>甲酸ATP（电子传递）氧化磷酸化生物氧化中伴随着电子传递发生的磷酸化作用1)发生在呼吸作用（有氧或无氧）中呼吸时大多数伴随ATP 的合成a)2)典型的呼吸链：3分子ATP ，2分子ATP(黄素蛋白起始)a)3)ii.光和磷酸化只发生在光合细胞中1)循环式光合磷酸化：反应产物只有ATP2)非循环式光合磷酸化：反应的产物是ATP 、氧和NADPH3)iii.生物氧化的类型发酵：没有外源的最终电子受体的生物氧化方式电子受体和供体都是有机物1)无电子传递链2)i.呼吸：有外源的最终电子受体的生物氧化方式有氧：以分子氧作为最终电子受体的呼吸方式无机物氧化脱氢a)细菌氢细菌铁细菌硫化细菌硝酸盐细菌能源物质氢气铁硫或硫化物氨或亚硝酸1)无氧：以除氧外的物质作为最终电子受体的呼吸a)2)ii.化能营养型微生物的代谢产能方式iii.产能方式有氧呼吸无氧呼吸发酵环境条件有氧无氧无氧最终电子受体来源环境，外源性环境，外源性胞内，内源性最终电子受体分子氧化合物（通常中间代谢产物d.性质为无机物）能进行该代谢产能方式的微生物专性好氧微生物、兼性厌氧微生物、微嗜氧微生物兼性厌氧微生物、专性厌氧微生物兼性厌氧微生物、耐氧厌氧微生物、专性厌氧微生物呼吸作用和发酵作用的比较相同点：氧化时，底物上脱下的氢和电子都和相同的载体结合，形成NADH 和FADH1)不同点：NADH 和FADH 上的电子和氢的去路不同2)iv. 消耗一分子葡萄糖产生的ATP 数量不同葡萄糖的分解代谢和发酵产物葡萄糖——>丙酮酸1.四种途径：EMP、HMP、ED、PK丙酮酸——>?产物进行各种发酵，一般以产物来命名乙醇发酵酵母菌乙醇发酵i.EMP途径乙醇发酵类型类型条件受氢体ATP主要产物酸性乙醛2乙醇亚硫酸氢钠磷酸二羟丙酮0甘油碱性磷酸二羟丙酮0甘油、乙醇、乙酸细菌的乙醇发酵ii.运动发酵单胞菌ED 途径a.乳酸发酵同型乳酸发酵：产物只有乳酸的乳酸发酵i.b.2.异型乳酸发酵：产物中除乳酸外还有乙醇和二氧化碳的乳酸发酵ii.混合酸发酵c.微生物将葡萄糖转变为琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、氢气、二氧化碳等多种产物的生物学过程甲基红试验（MR 试验）将细菌接种至葡萄糖蛋白胨水培养基中，置37摄氏度培养48小时，然后沿管壁加入甲基红指示剂，呈红色者为阳性，不呈红色者为阴性。
微生物代谢通路的分析与调控
微生物代谢通路的分析与调控随着基因测序技术的不断提高和发展，对微生物代谢通路的分析和调控也变得越来越重要。
微生物代谢通路是生物合成和分解物质的关键过程，研究微生物代谢通路的分析和调控可以为制药、工业发酵等领域提供基础支撑。
本文将深入探讨微生物代谢通路的分析与调控问题。
1. 微生物代谢通路的分类微生物代谢通路按其反应类型可以分为两类：合成代谢通路和分解代谢通路。
合成代谢通路是合成生命所需的原始物质，例如蛋白质、核酸、脂肪等。
分解代谢通路是分解生物体内的有机物，例如糖类、蛋白质、脂肪等。
我们将以糖类代谢通路为例，介绍微生物代谢通路的分析和调控。
2. 糖类代谢通路的分析方法糖类代谢通路主要涉及到糖酵解和异糖酵解，两者都能将葡萄糖转化成能量。
一般来说，糖酵解是细胞内的主要源，异糖酵解则是一些微生物特定的代谢途径。
糖类代谢通路的分析可以采用生化分析、基因测序、代谢组学等方法。
其中，代谢组学是近年来逐渐兴起的一种方法，其通过定量分析代谢物、中间物、酶和蛋白质水平，揭示微生物生长过程中的变化。
3. 糖类代谢通路的调控方法在微生物代谢通路中，两个主要的调节机制是酶的调节和基因的调节。
酶的调节主要通过反馈抑制和激活酶来实现的，而基因调节则是通过启动子等元件控制基因表达。
在糖类代谢通路中，常见的调控方式有两种：Cra蛋白质和PTS系统。
Cra蛋白质是糖类代谢中的主要调控机制之一。
它是一种全局调控蛋白质，可以通过调节酶的合成和分解来控制代谢通路。
PTS系统是另一种常见的调控机制。
它由两个组分组成：磷转移酶和磷转移底物。
PTS系统参与糖类合成的代谢通路，可以直接调节代谢通路的酶活性，从而控制能源产品的产生。
4. 微生物代谢通路的应用微生物代谢通路的分析和调控在制药、工业发酵等领域具有重要的应用价值。
在制药领域，代谢途径的调控可以通过基因工程技术来实现，从而生产具有理想效果的药物。
在工业发酵中，代谢途径的调控可以有效提高产率，改善产品质量，从而为工业生产带来巨大的经济效益。
微生物代谢及调控
目录1.绪论 (2)1.1.微生物的代谢 (2)1.2.微生物代谢的调节 (2)2.微生物的初级代谢 (2)2.1.能量代谢 (2)2.1.1.能量代谢的载体ATP (2)2.1.2.ATP的代谢方式 (2)2.2.分解代谢 (3)2.2.1.糖的代谢 (3)2.2.2.脂肪和脂肪酸的代谢 (3)2.2.3.氨基酸的代谢 (4)2.2.4.核酸的代谢 (4)2.3.合成代谢 (4)2.3.1.糖类的合成 (4)2.3.2.脂类的合成 (5)2.3.3.氨基酸的合成 (5)2.3.4.蛋白质的合成 (6)2.3.5.核苷酸与核酸的合成 (7)3.微生物的次级代谢 (7)3.1.次级代谢概述 (7)3.2.次级代谢的意义 (8)3.3.次级代谢的生物合成 (8)3.4.次级代谢的特点 (8)4.微生物代谢的调节 (9)4.1.代谢调节的部位 (9)4.1.1.原核微生物细胞的代谢调节部位 (9)4.1.2.真核微生物细胞的代谢调节部位 (9)4.2.代谢调节的方式 (9)4.3.酶活性的调节 (9)4.3.1.酶活性调节的调节机制 (9)4.3.2.前馈与反馈 (10)4.3.3.反馈抑制 (10)4.4.酶合成的调节 (10)4.4.1.酶合成的诱导 (10)4.4.2.酶合成的阻遏 (10)4.4.3.酶合成诱导和阻遏的机制 (10)5.总结 (11)微生物代谢及其调节1.绪论1.1.微生物的代谢微生物代谢包括在微生物细胞中进行的所有生物化学反应的总和。
在代谢过程中，凡是能释放能量的物质分解过程称为分解代谢；吸收能量的物质合成过程称为合成代谢，因其导致新物质的生化合成也称为生物合成。
通过代谢，细胞吸收营养物质，并把它们转化为细胞成分，同时将废物排泄到体外。
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促反应构成，其前一步反应的产物是后续反应的底物。
细胞通过各种方式有效的调节相关的酶促反应来保证整个代谢途径的协调性与完整性，从而使微生物细胞的生命活动的以正常进行。
(完整版)微生物的代谢及其调控
1微生物的代谢微生物代谢包含微生物物质代谢和能量代谢。
1.1 微生物物质代谢微生物物质代谢是指发生在微生物活细胞中的各样分解代谢与合成代谢的总和。
1.1.1 分解代谢分解代谢是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。
—般可将分解代谢分为TP。
三个阶段：第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质；第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更加简单的乙酰辅酶 A 、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH 及 FADH2；第三阶段是经过三羧酸循环将第二阶段产物完好降解生成CO2，并产生ATP、NADH 及FADH2。
第二和第三阶段产生的ATP、NADH 及FADH2 经过电子传达链被氧化，可产生大批的 ATP。
1.1.1.1 大分子有机物的分解（ 1）淀粉的分解淀粉是很多种微生物用作碳源的原料。
它是葡萄糖的多聚物，有直链淀粉和支链淀粉之分。
一般天然淀粉中，直链淀粉约占20％，支链淀粉约占80％。
直链淀粉为α一 l、 4 糖苷键构成的直链分子；支链淀粉不过在支点处由α—1、6糖苷键连结而成。
微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。
淀粉酶是一类水解淀粉糖苷键酶的总称。
它的种类好多，作用方式及产物也不尽同样，主要有液化型淀粉酶、糖化型淀粉酶（包含β—淀粉酶、糖化酶、异淀粉酶）。
以液化型淀粉酶为例，这种酶能够随意分解淀粉的。
α-l、4 糖苷键，而不可以分解α-1、 6 糖苷键。
淀粉经该酶作用此后，黏度很快降落，液化后变为糊精，最后产物为糊精、麦芽糖和少许葡萄糖。
因为这种酶能使淀粉表现为液化，淀粉黏度急速降落，故称液化淀粉酶；又因为生成的麦芽糖在光学上是α型，所以又称为“ α—淀粉酶。
（ 2）纤维素的分解纤维素是葡萄糖由β— 1，4 糖苷键构成的大分子化合物。
它宽泛存在于自然界，是植物细胞壁的主要构成成分。
微生物过程中的代谢调控及其应用研究
微生物过程中的代谢调控及其应用研究微生物代谢调控是指微生物在生长过程中，利用内部细胞代谢机制来控制自身的代谢过程，使其在合适的时间、合适的环境条件下分泌出所需的代谢产物。
在微生物代谢调控中，包括了很多复杂的生化反应和代谢模块的关联调控，这些都是一个复杂的系统工程。
目前，微生物代谢调控研究已经成为了生物技术、食品工程、制药、纺织等多个领域的重要研究方向。
基于微生物代谢调控的研究，目前已经取得了很多重要的成果，其中主要包括了以下三个方面：一、代谢工程代谢工程是生物技术领域中最为热门的研究方向之一，它是通过基因工程和代谢调控等手段来改良特定微生物的代谢途径，从而达到更高产、更高容积的生产效果。
这种方法已经被广泛应用于发酵工业生产中，其中最为典型的就是生产抗生素和酶类制品。
同时，代谢工程也可以被用于快速筛选、优化和设计新型生物药物、化学药物和生物综合材料，因此被广泛应用于生命科学、医学、环保等众多领域。
二、环境污染治理微生物代谢调控可以被用于环境污染治理，特别是适用于污染源与污染物之间的生物转化和降解过程。
比如，利用微生物最终产品分解能力极强的特点，可以通过调控微生物代谢途径来快速达到降解特定有机污染物的目的。
另外，还可以利用微生物对重金属和氮、磷等元素的活性吸附、转化和蓄积能力，把对环境有害的物质通过微生物进行转化和降解，从而达到净化环境的目的。
这种方法之所以有效，是因为微生物在代谢时，会吸收周围环境中的营养物质和有害物质，从而使环境得到净化。
三、食品工业微生物在食品加工和制品生产中，是一个不可或缺的角色。
除了常见的酸奶、豆腐、味精等产品，微生物在香料、色素、增酸剂、防腐剂等多种产品生产中也发挥了重要的作用。
其中，微生物代谢调控在发酵加工中尤为重要。
通过调控微生物代谢途径，可以更好地控制发酵过程中羧酸、氮源等关键物质的含量，从而提高发酵效果。
另外，微生物代谢调控还可以被用于解决某些不易用传统食品加工方法解决的问题，比如调节黏度、改善口感等。
微生物代谢的调控与途径解析
微生物代谢的调控与途径解析微生物代谢是指微生物进行新陈代谢过程中所产生的化学反应。
微生物在生长过程中需要能量和营养物质，依靠代谢产物的多样性来适应环境以满足生存需求。
微生物代谢的调控与途径解析是微生物学中的重要研究内容之一。
本文将探讨微生物代谢的调控与途径解析，以期对微生物代谢研究提供一些参考。
1.微生物代谢调控的前提微生物代谢调控的前提是对微生物代谢的分析与认识。
微生物的代谢途径非常复杂，通常会分为两类：主要代谢和次要代谢。
主要代谢是生物体利用营养物质维持生命所必需的代谢，比如糖酵解、呼吸作用、脱氢酶反应等。
次要代谢是生物体维持生命不必需的代谢，包括生产色素、植物素、药物、抗生素等。
微生物的代谢途径还包括高产菌株、重一次代谢等。
2.微生物代谢调控的方式微生物代谢调控的方式有很多种，这里列举其中几种比较常见的方式。
（1）基因调控基因调控是微生物代谢调控的重要环节。
基因的表达与抑制决定了微生物的代谢途径，因此通过基因调控可以调节微生物的代谢。
例如，E. coli细胞利用进行中的基因调控来适应不同的环境，从而提高产物的代谢。
（2）信号分子调控信号分子可以引起微生物代谢途径的变化，这种调控方式被称为信号分子调控。
信号分子可以改变微生物的代谢状态和特异性，从而影响微生物的生长和代谢。
醋酸、乙酰化酵母菌中的丙酮酸、磷酸丙酮酸和甲酰辅酶A等信号分子都对微生物的代谢途径有重要的调控作用。
（3）环境因素调控微生物代谢往往会受到环境因素控制，比如温度、pH值、氧气浓度等。
微生物可以调节代谢途径来适应其所处的环境。
例如，若要处理高温条件下的微生物，就需要针对高温进行微生物代谢调控。
（4）酶催化调控酶是微生物代谢过程中的重要催化剂，在代谢调控中也起到了重要的作用。
酶催化调控可以使微生物代谢途径发生改变，从而达到调控代谢的目的。
比如，氧气的水平和蛋白质丰度等减少会导致酶活性下降，逆转录酶则因蛋白质酶水平下降而失活。
3.微生物代谢途径解析对常见的代谢途径及其特点进行解析。
微生物代谢和遗传调控的分子机制
微生物代谢和遗传调控的分子机制微生物是生物界中极为重要的一个群体，它们的代谢和遗传调控是微生物生长和繁殖的基础。
微生物的代谢和遗传调控涉及到许多分子机制，这些机制不仅是微生物生存的关键，也对医学、环境、农业等领域具有广泛的应用价值。
1. 代谢调控微生物代谢调控是调节微生物生长和繁殖的机制之一。
代谢调控分为全局调控和局部调控两种。
全局调控通过全局信号分子调控微生物代谢的基础代谢。
局部调控是指微生物通过调节一些专门的代谢酶来调节代谢途径。
代谢调控的主要信号分子有ATP、NADH和CO2等。
ATP是大多数微生物细胞内的主要能量分子，代表细胞的能量水平。
当ATP水平高时，微生物会减缓代谢速度降低ATP浓度，以保证代谢的平衡。
NADH是另一种重要的代谢信号，它与ATP共同控制着微生物的代谢速度。
CO2则是一种另类的代谢调控信号，许多微生物通过CO2的浓度来调节自身的代谢水平。
2. 遗传调控微生物遗传调控是微生物生长繁殖的另外一种重要机制。
遗传调控主要包括转录水平的调控和翻译水平的调控两部分。
转录调控主要依赖于转录因子，它能够识别和结合到靶基因的启动子上，从而调控基因的转录。
转录因子以及与基因启动子结合的其他调控蛋白质需要识别特定序列结构，如TTAGGG和GGGGTT等，这些序列结构也称为“调控序列”。
翻译调控则是对已经被转录出来的mRNA分子进行调控，来控制蛋白质的合成。
这种调控主要依靠RNA结构和合成机制。
其中，RNA结构的调控主要由核糖体及其相关的蛋白质来完成。
3. 分子机制微生物的代谢和遗传调控主要依赖于一些特定的分子机制。
其中，蛋白质结构和功能是微生物代谢和遗传调控中最为基本的分子机制。
蛋白质是生命最为基本的分子之一，它在微生物代谢和遗传调控中至关重要。
蛋白质的结构和功能有很多种，包括酶、激素、抗体、结构蛋白以及膜蛋白等。
它们的作用分别是催化代谢、信号传递、免疫防御、细胞结构维持和物质运输等。
此外，DNA和RNA也是微生物代谢和遗传调控中的重要分子机制。
微生物代谢的途径与调控
微生物代谢的途径与调控微生物是指通常太小，不能直接被肉眼观察到的生物体，它们在自然界中分布广泛，包括了细菌、真菌、病毒等。
微生物代谢是生命活动的核心，通过代谢，微生物可以获得能量、合成细胞组分以及分解外源物质等重要功能。
本文通过对研究微生物代谢的途径与调控的相关文献进行综述，探讨微生物代谢的机制与调控。
微生物代谢的途径微生物代谢可以被分为两类，即有氧代谢和厌氧代谢。
1、有氧代谢有氧代谢是指微生物在氧气存在的情况下进行的代谢过程，常见的代谢途径包括三大类，即三大代谢途径：（1）糖酵解途径糖酵解是微生物通过使用糖类物质产生ATP 和NADH 的过程，是生命活动中非常重要的能量来源之一。
在接受到合适的生长环境刺激后，微生物会通过葡萄糖代谢产生 ATP。
（2）硫酸盐还原途径硫酸盐还原途径是指在某些微生物中，它们可以通过使用硫酸盐和亚硫酸盐等无机氧化还原物质来进行能量产生的一种代谢途径。
这种代谢途径通常被应用于缺乏氧气的环境中。
（3）磷酸戊糖通路磷酸戊糖通路是一种接受一些糖类物质并将它们转化为 ATP和 NADPH 的途径，它是生物体最主要的能量来源之一。
对于一些微生物，磷酸戊糖通路会被用于氮固定和生物合成过程中的底物提供。
2、厌氧代谢厌氧代谢是指在氧气缺乏的情况下进行的代谢过程，其代谢途径包括：（1）差异反应差异反应是指，利用电子从一种化学物质到另一种化学物质的转移来产生 ATP 和 NADH。
这种反应通常发生在厌氧细菌中，并且过程中产生的 ATP 与有氧代谢下产生的 ATP 之间有着显著的不同。
（2）微生物发酵微生物发酵是一种在有机物分解过程中产生能量的代谢途径，此代谢途径通常被视为是一种减缓微生物生长速度的代谢形式。
在发酵过程中，微生物会将糖分子转化成乙醇或乳酸，以及其他小分子化合物。
微生物代谢的调控微生物代谢受到许多内外因素的影响，其中包括生长速率、代谢产物质和自适应机制等等。
研究生物中的细胞与代谢的关系被称作"系统生物学"，同时也是代谢工程学这一新兴研究领域的来源之一。
3第三章微生物的代谢调控理论及其在食品发酵与酿造中的应用(精)
（2） 协同反馈抑制
指分支代谢途径中的几个末端产物同时过量时才能 抑制共同途径中的第一个酶的一种反馈调节方式。
例如，荚膜红假单胞菌中天门冬氨酸族氨基酸生 物合成途径中，天门冬氨酸激酶(AK)是受末端产物赖 氨酸和苏氨酸的协同反馈抑制。
（3）合作反馈抑制
指两种末端产物同时存在时，可以起着比一种末 端产物大得多的反馈抑制作用。
2.1 无分支代谢途径的调节
无分支代谢途径的调节通常是在线形的代谢途径 中末端产物对催化第一步反应的酶活性有抑制作用。 例如，在大肠杆菌中，由苏氨酸(Thr)合成异亮氨 酸(IIeu)时，异亮氨酸对催化反应途径中的第一步反应 的苏氨酸脱氨酶(TD)有抑制作用。
2.2 有分支代谢途径的调节
在有两种或两种以上的末端产物的分支合成代 谢途径中，调节方式较复杂，其共同特点是每个分 支途径的末端产物控制分支点后的第一个酶，同时 每个末端产物又对整个途径的第一个酶有部分的抑 制作用，分支代谢的反馈调节方式有多种：
一、酶活性的调节
酶活性的调节是指在酶分子水平上的一种代谢调节， 它是通过改变现成的酶分子活性来调节新陈代谢的速率， 包括酶活性的激活和抑制
酶活性的激活系指在分解代谢途径中，后面的反应 可被较前面的中间产物所促进 酶活性的抑制主要是反馈抑制，它主要表现在某代 谢途径的末端产物（即终产物）过量时，这个产物可反 过来直接抑制该途径中第一个酶的活性，促使整个反应 过程减慢或停止，避免终产物的过多累积
微生物的代谢及其调控
微生物的代谢及其调控微生物的代谢，指微生物在存活期间的代谢活动。
微生物在代谢过程中，会产生多种多样的代谢产物。
根据代谢产物与微生物生长繁殖的关系，可以分为初级代谢产物和次级代谢产物两类。
初级代谢产物是指微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质。
微生物通过代谢活动所产生的、自身生长和繁殖所必需的物质，如氨基酸、核苷酸、多糖。
脂类、维生素等。
在不同种类的微生物细胞中，初级代谢产物的种类基本相同。
此外，初级代谢产物的合成在不停地进行着，任何一种产物的合成发生障碍都会影响微生物正常的生命活动，甚至导致死亡。
次级代谢产物是指微生物生长到一定阶段才产生的化学结构十分复杂、对该微生物无明显生理功能，或并非是微生物生长和繁殖所必需的物质，如抗生素。
毒素、激素、色素等。
不同种类的微生物所产生的次级代谢产物不相同，它们可能积累在细胞内，也可能排到外环境中。
其中，抗生素是一类具有特异性抑菌和杀菌作用的有机化合物，种类很多，常用的有链霉素、青霉素、红霉素和四环素等。
总之，这些代谢产物都是在微生物细胞的调节下，有步骤地产生的。
从物质代谢过程中可知，酶在细胞内是分隔着分布的。
代谢上有关的酶，常常组成一个酶体系，分布在细胞的某一组分中，例如,糖酵解酶系和糖元合成、分解酶系存在于胞液中；三羧酸循环酶系和脂肪酸β-氧化酶系定位于线粒体；核酸合成的酶系则绝大部分集中在细胞核内。
这样的酶的隔离分布为代谢调节创造了有利条件，使某些调节因素可以较为专一地影响某一细胞组分中的酶的活性，而不致影响其他组分中的酶的活性，从而保证了整体反应的有序性。
一些代谢物或离子在各细胞组分间的穿梭移动也可以改变细胞中某些组分的代谢速度。
微生物的分解代谢微生物在生命活动中，能将复杂的大分子物质分解为小分子的可溶性物质，并有能量转变过程，这种物质转变称为分解代谢。
微生物氨基酸代谢及其调控机制
微生物氨基酸代谢及其调控机制微生物是一类广泛存在于自然界中的生命体，它们对生命系统和生态系统起着至关重要的作用。
微生物代谢和分解营养成分是自然循环的重要组成部分，其中氨基酸代谢是微生物进行代谢和生长的重要途径之一。
本文将介绍微生物氨基酸代谢的基本原理和调控机制。
一、氨基酸代谢氨基酸是构成蛋白质的基本单元，也是存在于所有生物体中氮的来源。
微生物通过氨基酸代谢使氮原子得以运用和循环，同时维持自身的生长和代谢。
氨基酸代谢可分为两大部分：合成和降解。
1. 合成微生物通过氨基酸合成途径合成氨基酸。
氨基酸的合成可以通过合成途径和氨基酸转移酶两种方式进行。
合成途径是在代谢途径中通过化学反应合成氨基酸；氨基酸转移酶是通过将一个氨基酸上的氨基转移到合成的氨基酸分子上而合成氨基酸。
2. 降解微生物通过氨基酸降解途径降解氨基酸。
氨基酸的降解可以通过两种方式进行：氨基酸转移和脱酸。
氨基酸转移发生在酶催化下，将氨基转移到丙酮酸中形成氨基酸的代谢物；脱酸则是通过酶催化下氨基酸分子中的羧基与水分子结合剥离成CO2和NH3，同时生成氨基酸代谢产物。
二、氨基酸代谢调控机制1. 转录水平调控转录水平调控是调控氨基酸代谢中最基本和最常见的调控机制。
微生物通过调节基因调控元件的活性和基因表达量来调节氨基酸代谢的转录水平。
例如，微生物的某些代谢途径可能只有在一定氧浓度下才能进行，此时相关酶的合成和蛋白表达将受到影响。
2. 翻译后调控微生物通过翻译后调控来调节酶的活性，例如酶的翻译后修饰和翻译后调节。
转化后修饰是在蛋白质合成过程中，由特定酶催化的一系列化学反应；翻译后调节则是指特定分子通过与酶分子结合，来影响酶活性的机制。
3. 代谢中间体调控代谢中间体调控发生在氨基酸代谢途径中，由于许多代谢途径互相交错，因此物质互相影响的机会很大。
例如，微生物中的一些酶活性的调节受到其代谢途径中的物质浓度调节，当代谢途径变化时引起物质变化，致使酶的活性受到调节。
第四章 微生物的代谢调控与代谢
[实际上乳糖不是真正的诱导物，它必须先转化为 别构乳糖才能起诱导剂的作用] ������ 诱导剂也可以不是该酶的作用底物 如异丙基- β-D-硫代半乳糖苷（IPTG）是β-半乳 糖苷酶合成的极佳诱导剂，但不是作用底物；
������ 酶的作用底物不一定有诱导作用 如对硝基苯-α-L-阿拉伯糖苷是β-半乳糖苷酶的底 物，但不能诱导该酶的合成。
凡是能促进酶合成的调节称为诱导；而能阻碍酶合 成的调节称为阻遏。
������ ������ 同调节酶的活性的反馈抑制等相比，通过 调节酶的合成而实现代谢调节的方式是一类较间接 而缓慢的调节方式；其优点是通过阻止酶的过量合 成，有利于节约生物合成的原料和能量。
一）酶合成调节的类型
诱导 阻遏 末端产物阻遏
三、分支生物合成途径的调节
1、同工酶（isoenzyme）调节 某一分支途径中的第一步反应可由多种酶催化，但这些酶 受不同的终产物的反馈调节. (酶的分子结构不同)
D
A B C F
E
G
Y
Z
如：大肠杆菌的天门冬氨酸族氨基酸的合成途径中，有三 个同工酶：天门冬氨酸激酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，分别受赖氨酸、 苏氨酸和甲硫氨酸的反馈调节
������ 1指由某代谢途径末端产物过量积累而引起的阻 遏。 ������ 2对直线式途径来说，末端产物阻遏的情况较简单， 即产物作用于代谢途径中的各种关键酶，使之合成 受阻； 对于分支代谢途径而言，情况较复杂，每种末端产 物仅专一地阻遏合成它的那条分支途径的酶。代谢 途径分支点以前的“公共酶”仅受所有分支途径末 端产物的阻遏（多价阻遏作用）。 3末端产物阻遏在代谢调节中有重要作用，保证细 胞内各种物质维持适当的浓度；普遍存在于氨基酸 核苷酸生物合成途径中。
5、顺序反馈调节 (sequential feedback regulation)
微生物的代谢与调控
微生物的代谢与调控吴俊康 220130450（东南大学能源与环境学院江苏南京210096）摘要：本文叙述了微生物的代谢过程，微生物代谢的自我调节和人工调控以及微生物代谢和调控在工农业生产中的应用。
微生物的代谢过程包括能量代谢和物质代谢，能量代谢包括吸能代谢和放能代谢，物质代谢包括合成代谢和分解代谢，物质代谢和能量代谢密不可分，往往生命体在物质代谢的同时伴随着能量代谢；同时本文所叙述的微生物的代谢调节过程包括细胞内酶水平的自我调节和人工调控。
利用微生物的代谢途径并通过外界的人工调控获得特定的代谢产物，在工农业生产中已广泛应用，因此，研究微生物的代谢途径和调控，是微生物工农业应用极其重要的一部分。
关键词：微生物；代谢；调节Abstract：In this paper，the metabolism of microorganisms is discussed，including the process of microbial metabolism，the way of their self-control and artificial control，and the application of microbial metabolism in industry and agriculture.The process of metabolism can be classified as energy metabolism，including endergic and exergenic reactions，and material metabolism，including. anabolic and catabolic metabolism，which always have the interwovenness.At the same time，the way of self-control and artificial control of the metabolism is also introduced in this article，covering the level of enzyme in the cell.Now that using and controlling microbial metabolism for some targeted product has been widely applicated in industry and agriculture，so doing many researches on the process and contol of microbial metabolism is an extremely important part of their application.Keywords：microorganisms；microbial metabolism；metabolic regulation目录第一章微生物的代谢................................................................................................. - 2 -1.1 微生物代谢的分类与特点 ......................................................................................- 2 -1.1.1 代谢的分类 .....................................................................................................- 2 -1.1.2 代谢的特点 .....................................................................................................- 3 -1.2 微生物的能量代谢....................................................................................................- 3 -1.2.1 ATP与生物氧化 .............................................................................................- 4 -1.2.2 发酵...................................................................................................................- 6 -1.2.3 好氧呼吸....................................................................................................... - 13 -1.2.4 无氧呼吸....................................................................................................... - 16 -1.3 微生物的物质代谢................................................................................................. - 19 -1.3.1 微生物的合成代谢 ..................................................................................... - 19 -1.3.2 微生物的分解代谢 ..................................................................................... - 27 -1.3.3 合成代谢和分解代谢的联系.................................................................... - 27 - 第二章微生物的代谢调节....................................................................................... - 29 -2.1 微生物的自我调节................................................................................................. - 29 -2.1.1 酶活性的调节 .............................................................................................. - 30 -2.1.2 酶合成的调节 .............................................................................................. - 32 -2.1.3 其他调节....................................................................................................... - 37 -2.2 人工调控 .................................................................................................................. - 39 -2.2.1 遗传学法....................................................................................................... - 39 -2.2.2 生物化学法 .................................................................................................. - 39 - 第三章微生物代谢及调控的应用........................................................................... - 41 -3.1 代谢调控应用 ......................................................................................................... - 41 -3.1.1 代谢控制育种 .............................................................................................. - 41 -3.1.2 代谢控制发酵 .............................................................................................. - 42 -3.1.3 其他................................................................................................................ - 42 -3.2 案例——生料酿酒 ................................................................................................. - 43 -3.2.1 生料酿酒简介 .............................................................................................. - 43 -3.2.2 生料酿酒的基本原理................................................................................. - 43 -3.2.3 生料酒曲的生产工艺................................................................................. - 44 -3.2.4 生料酿酒工艺 .............................................................................................. - 45 -3.2.5 生料酿酒在我国的应用............................................................................. - 46 -前言新陈代谢是生命的最基本的特征，生物从外界吸取所需物质和能量，经过复杂的生物化学变化，转化成自身的物质，并贮存能量；同时，生物分解自身的物质，释放能量；细胞不断的吸收释放物质和能量，使机体不断地自我更新，从而保证机体生长、发育、繁殖、运动等生命活动正常进行，这就是生物的新陈代谢。
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1、代谢概论
新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢
（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢
分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系
的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能 量和还原力的作用。
合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小
丙酮酸的发酵产物
①酵母型酒精发酵 ②同型乳酸发酵 ③丙酸发酵 ④混合酸发酵 ⑤2,3—丁二醇发酵 ⑥丁酸发酵
A、乙醇发酵
①酵母菌的乙醇发酵：
2ATP
C6H12O6
EMP
NAD NADH2
2CH3COCOOH
-2CO2
2CH3CHO
乙醇脱氢酶
2CH3CH2OH
※该乙醇发酵过程只在pH3.5~4.5以及厌氧的条件下发生。
呼吸抑制发酵作用的的现象
巴斯德效应的本质是能荷调节。
能荷（Energy charge）
HMP途径的总反应
耗能阶段
• C6
产能阶段
2C3
• 2C3
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
4 ATP 2ATP 2 丙酮酸 2NADH2
2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O
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。 •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。 •途径中的赤藓糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、 碱基合成、及多糖合成。 •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。如核苷酸、若干 氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸发酵）等。 •HMP 途径在总的能量代谢中占一定比例，且与细胞代谢活 动对其中间产物的需要量相关。
（5）生物体提供能量的主要形式； （6）为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途 径。如柠檬酸发酵；Glu发酵等。
中间代谢产物
葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 核糖-5-磷酸 赤藓糖-4-磷酸 磷酸烯醇式丙酮 酸 丙酮酸 3-磷酸甘油酸 a-酮戊二酸 草酰乙酸 乙酰辅酶A
分解代谢起源
葡萄糖 半乳糖 多糖 EMP途径 HMP途径 HMP途径 EMP途径
（与EMP途径连接） ~~氧化酶
6-磷酸-葡萄酸
(与HMP途径连接) ~~脱水酶
EMP途径
3-磷酸-甘油醛
2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸
EMP途径
丙酮酸
~~醛缩酶
有氧时与TCA环连接 无氧时进行细菌发酵
ED途径的特点
葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后，经脱氧酮 糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛， 3-磷酸 甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1分子葡萄糖产 生2分子丙酮酸，1分子ATP。 •ED途径的特征反应是关键中间代谢物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KDPG醛缩酶. •反应步骤简单，产能效率低. • 此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互相 协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。 好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵.
TCA循环的重要特点 （1）循环一次的结果是乙酰CoA的乙酰基被氧化为2分子CO2, 并重新生成1分子草酰乙酸；
（2）整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将 NAD+还原为NADH+H+，另一步为FAD还原；
（3）为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。
（4）循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前 体；
葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分布
菌名 酿酒酵母 产朊假丝酵母 灰色链霉菌 产黄青霉 大肠杆菌 铜绿假单胞菌 嗜糖假单胞菌 枯草杆菌 氧化葡萄糖杆菌 真养产碱菌 运动发酵单胞菌 藤黄八叠球菌 EMP（%） 88 66~81 97 77 72 — — 74 — — — 70 HMP（%） 12 19~34 3 23 28 29 — 26 100 — — 30 ED（%） — — — — — 71 100 — — 100 100 —
由表可见，在微生物细胞中，有的同时存在多条途径来降解葡萄糖， 有的只有一种。在某一具体条件下，拥有多条途径的某种微生物究 竟经何种途径代谢，对发酵产物影响很大。
TCA循环
丙酮酸在进入三羧酸循 环之先要脱羧生成乙酰 CoA，乙酰CoA和草酰乙 酸缩合成柠檬酸再进入 三羧酸循环。 循环的结果是乙酰CoA 被彻底氧化成CO2和H2O， 每氧化1分子的乙酰CoA 可产生12分子的ATP， 草酰乙酸参与反应而本 身并不消耗。
EMP途径 ED途径 EMP途径 三羧酸循环 三羧酸循环
丙酮酸脱羧 脂肪氧 化
2.1.2递氢、受氢和ATP的产生
★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.
•初级代谢： 提供能量、前体、结构物质等生命活动所 必须的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等. •次级代谢： 在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型； 产物：抗生素、色素、激素、生物碱等
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。 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。
在生物合成中的作用
核苷糖类 戊糖 多糖贮藏物 核苷酸 脱氧核糖核苷酸 芳香氨基酸 芳香氨基酸 葡萄糖异生 CO2固定 胞壁酸合成 糖的运输 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 CO2固定 丝氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 谷氨酸 脯氨酸 精氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 异亮 氨酸 脂肪酸 类异戊二烯 甾醇
化能异养微生物 化能自养微生物
有机物 最初 能源 还原态无机物
通用能源 （ATP）
日光
光能营养微生物
2、微生物的能量代谢 生物氧化的概念 生物氧化就是发生在或细胞内的一切产能性氧化反应的总称 生物氧化作用：细胞内代谢物以氧化作用释放（产生）能量的 化学反应。氧化过程中能产生大量的能量，分段释放，并以高 能键形式贮藏在ATP分子内，供需时使用。 生物氧化的方式：
通风（有氧呼吸） 酒精生成量 低（接近零） 耗糖量/单位时间 少 细胞的繁殖 旺盛
缺氧（发酵） 高 多 很弱至消失
概念：有氧条件下，发酵作用受抑制的现象（或 氧对发酵的抑制现象）。 意义：合理利用能源
巴斯德效应（Pasteur effect）机理 巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现：厌氧条件下 酵母菌进行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快；而 在有氧条件下，酵母菌进行呼吸作用，糖的消耗速 度较低，酒精产量也降低。
ED途径
又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。 存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）。 ED途径 可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数缺乏完整 EMP途径的微生物的一种替代途径，未发现存在于其它生 物中。
ATP ADP NADP+ NADPH2
葡萄糖
~~激酶
6-磷酸-葡萄糖
分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂的大分子 的过程。
分解代谢
复杂分子
（有机物）
合成代谢
简单小分子
ATP
[H]
按物质转化方式分：
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。
合成代谢：是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分 子的过程。在这个过程中要消耗能量。
物质代谢：物质在体内转化的过程. •能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化 . 按代谢产物在机体中作用不同分：
ED途径的总反应
•
• • ATP • • •
ATP ADP
C6H12O6 KDPG
2ATP NADH2
NADPH2 2丙酮酸
6ATP
(有氧时经过呼吸链)
Hale Waihona Puke 2乙醇（无氧时进行细菌乙醇发酵）
关键反应：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸的裂解 催化的酶：6-磷酸脱水酶，KDPG醛缩酶 相关的发酵生产：细菌酒精发酵 优点：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。 缺点：pH5，较易染菌；细菌对乙醇耐受力低
★当发酵液处在碱性条件下，酵母的乙醇发酵会改为甘油发酵。 原因：该条件下产生的乙醛不能作为正常受氢体，结果2分子乙 醛间发生歧化反应，生成1分子乙醇和1分子乙酸； CH3CHO+H2O+NAD+ CH3CHO+NADH+H+ CH3COOH+NADH+H+ CH3CH2OH+ NAD+
此时也由磷酸二羟丙酮担任受氢体接受3-磷酸甘油醛脱下 的氢而生成 -磷酸甘油，后者经-磷酸甘油酯酶催化，生 成甘油。 2葡萄糖 2甘油+乙醇+乙酸+2CO2
②氢（或电子）的传递（需中间传递体，如NAD、FAD等）
③最后氢受体接受氢（或电子）（最终电子受体或最终氢受体）
底物脱氢的途径
(1)、EMP途径 (2)、HMP (3)、ED (4)、TCA
2.1化能异养微的生物氧化
2.1.1底物脱氢的途径
葡萄糖的酵解作用 ( 又称：EmbdenMeyerhof-Parnas途 径，简称：EMP途径)