《微生物的代谢A》PPT课件

脂肪的分解
脂肪是甘油和脂肪酸形成的酯。在动植物残 体中含有一定量脂类物质。一般作物茎叶中，脂 类约占干物质的0.5%～2.0%，油料作物种子中， 脂类约为30%～50%。
土壤中的脂类主要来自植物残体，少量来自动物 与微生物。
分解脂肪的微生物都具有脂肪酶。在脂肪酶 作用下，脂肪水解为甘油和脂肪酸。
蛋白质的分解
产物：麦芽糖，带分支侧链的寡糖及糊精。 产物麦芽糖在光学构型上为β—型，故称之β—淀粉 酶。 分布：β—淀粉酶广泛存在于霉菌中，细菌中少见。
糖化酶： 从淀粉分子的非还原性末端以葡萄糖为单位水解 α—1，4糖苷键，产物为葡萄糖；不能水解α—1， 6糖苷键。
异淀粉酶：能水解α—1，6糖苷键。
微生物产生的淀粉酶中，细菌产生的主要是α—淀 粉酶，霉菌产生的主要为β—淀粉酶和异淀粉酶。
活化
葡萄糖激活的 方式
己糖异构酶
磷酸果糖激酶
二磷酸果糖醛缩酶
3-磷酸甘油醛脱氢酶
磷酸甘油酸激酶
甘油酸变位酶
移位
烯醇化酶
磷酸化
丙酮酸激酶珠菌、构巢曲霉、Fra bibliotek僵菌、少孢根霉
N-乙酰几丁寡糖和壳聚几丁寡糖具有清爽的甜 味，有吸湿和保湿性，其在水中溶解度比单糖低， 有助于调整食品的水活性，增进保水性，兼具调味 和改良食品质构的功能，另外N-乙酰几丁寡糖可促
进肠道内有益菌(Bifidus)的增殖并抑制大肠杆菌及
肠道内病原菌的生长，是一种良好的双歧杆菌增殖 因子。
为好气性无芽孢周毛杆菌。这两种细菌分解几 丁质时利用生成的氨和葡萄糖作氮源、碳源及 能源。
链霉菌 中有许多分解能力比较强：褶皱链霉 菌、浅青紫链霉菌、橄榄绿链霉菌、淡紫灰 链霉菌、灰色链霉菌、浅天青链霉菌、天蓝 色链霉菌
真菌类有木霉属(Trichoderma harziaum, Trichoderma virens, Trichodernau hamautum)、酿酒酵母、白色扁丝霉、白色念
在化妆品中利用该寡聚糖良好的保湿性可作为保湿乳 液、化妆水的原材料，该产品效果与hyaluronic acid类似， 但成本降低近一半。该产品还可用于发胶中，能保护头发， 赋予光泽，具有紫外吸收性，可防止头发受到紫外光的破 坏。
由于几丁质的不溶性和壳聚糖的难溶性使其应用受 到一定的局限性，特别是在动、植物体启动免疫系统中， 因此几丁质寡糖的研制及开发成为国际上对几丁质开发的 热点之一。国外已筛选出多种几丁质酶生产菌，并将其分 离提纯。
(Trichod erma)、根霉(Rhizopus)、黑曲霉 及青霉(Penicillium)等。食用菌中的大多数
分解纤维素的能力很强。
堆肥的高温阶段纤维素的分解主要是依靠高 温放线菌。
纤维素酶:
纤维素酶系由3种类型的酶组成。
E1（C1酶）是内切型葡聚糖水解酶，可以任意水解 纤维素分子内部的β—1，4糖苷键，产物为寡糖； E2（Cx酶）为 外切型葡聚糖水解酶，从纤维素分子 的非还原性末端开始，逐步水解纤维素为纤维二糖；
蛋白质也是人类的重要营养物质。
混合氨基酸注射液，可作为危重病人的营养 物质。
酱油，就是大豆蛋白在米曲霉分泌的蛋白酶 作用下分解而成的混合氨基酸溶液。酱油的 鲜味是由其中的谷氨酸钠产生的。
核酸、磷脂与植素的分解
核酸 核酸一般不作为微生物生长的主要营养物
质，但在特殊情况下(如营养物质耗尽时)，微 生物在短期内可通过核酸酶将胞内核酸(如RNA) 或其它生物的核酸降解，以维持生命。另外， 微生物在其生长过程中通过核酸酶作用使胞内 核酸不断更新。
半乳糖醛酸
麻纤维脱胶的原理:
麻类植物纤维的化学成分为纤维素，存在于 茎杆的韧皮部内，纤维素与果胶类物质结合 在一起。麻纤维脱胶就是利用果胶分解微生 物有分解果胶能力而不分解纤维素的特点， 将果胶分解掉，使纤维完好地脱离出来。
木质素与其它芳香族化合物的分解
木质素是植物木质化组织的重要成分。 禾本科秸秆含木质素20%左右。 木质素的化学结构不十分清楚。据现有研究，木 质素是由以苯环为核心带有丙烷支链的一种或多 种芳香族化合物(苯丙烷、松柏醇等)氧化缩合而 成的。
❖这些大分子物质不能直接进入细胞，必须预 先经微生物分泌的胞外酶在细胞外部降解为小 分子物质后才能进入细胞，参与微生物细胞内 进行的多种代谢过程。
•淀粉的降解
淀粉酶是一系列与淀粉分解有关酶的总称，这些酶以不同方式联合作用，催化 淀粉转化为葡萄糖。
淀粉酶包括4种类型 α—淀粉酶 β—淀粉酶 糖化酶 异 淀粉酶
3.瓦勃格氏压力计法——代谢过程中气体的释放或吸收导致压力的变化。
4.突变株的应用 营养缺陷型——微生物丧失了合成某种生长所必需的营养物质的能力，必
须由外界供给这种营养物质才能生长，该菌株就称为营养缺陷型。 特异营养缺陷型——丧失了合成某种次生代谢产物的能力的微生物称为特
异营养缺陷型。
生物能学原理 (P66)
核酸酶：内切酶、外切酶
磷脂 磷脂是微生物细胞质膜的重要组成成分。
死亡细胞中的磷脂经微生物分解后重新利用。 卵磷脂是含胆碱的磷酸脂，在微生物卵磷脂 酶作用下水解为甘油、脂肪酸和胆碱。胆碱 进一步分解形成NH3、CO2及有机酸(醇)。 植素
植物体内的植素是植酸(肌醇六磷酸)钙 镁盐。肌醇六磷酸在肌醇六磷酸酶作用下水 解为肌醇和磷酸。
果胶能被多种细菌和真菌分解
厌气性蚀果胶梭菌(Clostridium pecti
novorum)和费新尼亚梭菌(Clostridium
felsineum)
好气性浸麻芽孢杆菌(Bacillus macerans)等
原果胶酶
原果胶(不溶解)
可溶性果胶
可溶果胶+ H2O
果胶酸+甲醇
聚半乳糖醛酸酶
果胶酸+H2O
第五章 微生物的代谢
第一节 代谢的基本概念
代谢概论
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)
分解代谢
复杂分子
简单小分子 ATP
[H]
（有机物）
合成代谢
• 直线途径和分支代谢途径
• 双向代谢途径
• 初级代谢——具有明确的生理功能、对维持生命活动不可缺少的代谢过 程。
微生物代谢的特点
• 微生物的代谢速度快 • 代谢的多样性 • 微生物的适应能力强
微生物代谢的研究方法
1.静息细胞法——细胞水平 静息细胞：收集培养到一定阶段的菌体，经洗涤后，悬浮在生理盐水中继续培
养一段时间，消耗其内源营养物质，使之呈饥饿状态，如此获得的细胞称为 静息细胞。
2.同位素示踪法——灵敏
E3为β葡萄糖苷酶，能将纤维二糖水解为葡萄糖。
E1和E2的酶活性受纤维二糖与葡萄糖反馈抑制 E3活性受葡萄糖反馈抑制
天然纤维素分为结晶区域和非结晶区域
C1酶
C1酶 Cx 酶
Cx 酶
Cx 酶
Cx 酶
半纤维素的分解
含量：在植物体内的含量仅次于纤维素。如 在玉米根、茎中的含量可达30%左右。
组成：半纤维素由戍糖(主要为木糖和阿拉伯 糖)和已糖(半乳糖与甘露糖)缩合而成。
分解木质素的微生物：
主要是担子菌纲的一些种类。如干朽
菌(Merulius)、多孔菌(Polyporus)及伞 菌(Agaricus)等属的一些种。
木质素在土壤中分解缓慢。
好气条件下的分解速度较快。
几丁质
几丁质是多数真菌细胞壁的主要成分之一，也广泛 存在于原生生物、节肢动物和甲壳类生物之中，每 年自然界中产生的几丁质数量极其巨大，超过100亿 吨 ，其在地球上的含量非常丰富，仅次于纤维素。
α—淀粉酶(α—amylase)--又称液化型淀粉酶。
催化反应：任意切割内部α-1，4糖苷键，但不能切断
α-1，6及邻近α-1，6糖苷键的α- 1，4糖苷键，难于
切断淀粉分子两端的α-1，4糖苷键。故又称之为内切
型淀粉酶。
产物：
直链淀粉
为寡糖、葡萄糖与麦芽糖的
混合物
支链淀粉
为带有α-1,6 糖苷键的
• 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没有明确的生理功能的物质的过程。
Thousands of such reactions are occurring simultaneously in a single cell. These reactions occur with a minimum of side products, energy loss or undesired interferences and at reasonable temperatures, pH and pressure. All of these reactions must be controlled or regulated for optimum efficiency.
半纤维素较纤维素容易分解。
能分解半纤维素的微生物种类更多。
真菌中的曲霉、青霉及木霉等均能分 解半纤维素，分解产物为相应单糖。
果胶的分解
果胶质是构成植物细胞间质的组分。 由半乳糖醛酸单体聚合而成。 聚合态半乳糖醛酸称为果胶酸； 果胶酸羧基甲基化的产物称果胶； 果胶又分为可溶性果胶与不溶性果胶(又称原 果胶)
在农业方面可用作饲料添加剂，提高动物免疫 力，在植物中具有防治植物病虫害、促进植物生长 的功能。启动植物防御系统，使其本身处于不易受 侵害的生态环境中。同时该寡聚糖具有抗菌、抑菌 效果，用该类寡糖做的肥料不利于士壤中病菌和细 菌的生长。
在医药工业中，几丁质经酶作用后所产生的寡糖具有 抗癌作用，活化机体免疫功能，诱使胰脏淋巴T细胞产生 Interleukin,且对生物体无毒性或低毒性。