Chapter 5 微生物的代谢A.ppt

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 糊精 、
分解纤维素的微生物：
分解能力较强的微生物主要是真菌。如木霉 (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；
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)
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。
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
果胶酸+H2O
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。
麦芽糖和葡萄糖。
产物(还原糖)在光学构型上为α型，故称之α-淀 粉酶； 该酶作用时淀粉溶液的粘度下降迅速，故又称该酶为液 化型淀粉酶
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。
❖ 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。
❖ 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.
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。
纤维素的分解 植物细胞壁的重要成分，在植物体内含量达 15%～50%。纤维素由葡萄糖通过β—1，4糖 苷键聚合而成，分子量多在100万以上，天然 纤维分子不溶于水。
n
纯纤维素很容易被微生物分解，但植物中纤维素常 和木质素等紧密结合在一起而难以分解。
生物能学原理 (P66)
1、自由能 2、氧化-还原电位 3、高能磷酸化合物
第二节 微生物的分解代谢
一、大分子物质的降解 (P87)
❖ 微生物细胞质膜为半透膜，只有小分子物质 才能透过质膜进入细胞，被微生物分解利用。 单、双糖、氨基酸及其它小分子有机物均能 直接进入细胞。
❖化能异养型微生物能利用的有机物质种类很 多，如淀粉、纤维素、半纤维素、果胶、脂肪、 蛋白质、木质素及核酸等。
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Hale Waihona Puke Baidu果胶+ H2O
果胶酸+甲醇
聚半乳糖醛酸酶
❖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
Chapter 5 微生物的代谢A
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