关于微生物的新陈代谢 (3)课件
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了新陈代谢具有严格的顺序性；
• （3）对内外环境具有高度的调节功能和适应功能。
第一节 微生物的能量代谢
• 有机物
化能异养菌
日光
光能营养菌
化能自养菌
还原态无机物
ATP
一、化能异养微生物的生物氧化
生物氧化功能：ATP、[H]、小分子代谢物 • 生物氧化形式： 加氧、脱氢、失电子
生物氧化过程：脱氢、递氢、受氢 或电子、电子、电子
（二）递氢与受氢 3. 发酵----无氧条件下
底物水平磷酸化-----产能效率低 [H]-----中间代谢物------发酵产物 （1）交给EMP途径的丙酮酸或丙酮酸的 转化物-------不同菌不同，但[H]平衡
乳酸
乙醇
乙酸
乙醇
2，3-丁二醇
丙酸 异丙醇
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 3. 发酵----无氧条件下 （2）交给HMP途径的产物 异型乳酸发酵-------
高
• ½ O2---------H2O
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 2. 无氧呼吸-------部分电子呼吸链 将[H] ------部分电子呼吸链----无机氧化物
少数为有机物
ADP +Pi
ATP
硝酸盐呼吸（反硝化）、硫酸盐呼吸、铁呼吸、碳 酸盐呼吸等
一、化能异养微生物的生物氧化
关于微生物的新陈 代谢 (3)
概念
• 新陈代谢（Metabolism）
• 一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换源自文库过程。
•
生物小分子合成生物大分子
•
合成代谢
•
（同化） 耗能
• 新陈代谢
能量代谢
物质
•
代谢
•
产能
•
分解代谢
•
（异化） 生物大分子分解为生物小分子
• 新陈代谢的共同特点： • （1）在温和条件下进行(由酶催化)； • （2）反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此协调，且逐步进行，表征
H2O
ADP +Pi
ATP
产能效率高
完全电子呼吸链
• NADH2----NAD
ATP
低
• FAD----FADH2
还 原
• 还原态Fe-S----氧化态Fe-S
势
• 氧化态-醌-----还原态-醌
• 还原态-Cyt b----氧化态 ATP
• 氧化态 Cytc------还原态ATP
• 还原态Cyt a-----氧化态
（一）底物脱氢的4条途径
3 . ED途径(KDPG途径)-----4步反应
ATP
6C6H12O6
KDPG
一系列反应
葡萄糖
2ATP ATP NADH+H+ 2丙酮酸 NADPH+H+
KDPG为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸
C6H12O6+ATP+Pi+NADP++NAD+ 2当C缺H乏3ECMOP途C径O时O的H一+种A替T代P途+径N,是A微D生P物H特+有H的++途N径-A---D---H---+-细H菌+酒精发酵
6-磷酸-葡萄 糖酸脱水酶
KDPG醛缩酶
6-磷酸-葡萄糖酸 KDPG
丙酮酸
一、化能异养微生物的生物氧化
（一）底物脱氢的4条途径 4 .TCA循环-----分解代谢和合成代谢的枢纽
CO2
丙酮酸-----乙酰COA------
GTP
FADH2
呼吸链
4NADH+4H+
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 [H]------- ½ O2
H2O
有氧呼吸
[H]-------
NO3-，SO42-，CO2 NO2，SO32-，CH4
无氧呼吸
[H]-------有机小分子---乙醇、乳酸 发酵
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 1 . 有氧呼吸-------完全电子呼吸链 将[H] ------完全电子呼吸链-----O2
乳酸
核糖
ATP ADP
5-磷酸-核糖
乙酰磷酸
ADP ATP
5-磷酸-木酮糖
3-磷酸甘油醛
ADP
NAD+
ATP
NADH2
丙酮酸
乙酸
NADH2 NAD+
乳酸
一、化能异养微生物的生物氧化
3. 发酵----无氧条件下 （3）交给ED途径的中间物
交给丙酮酸------乙醇（细菌的酒精发酵）
一、化能异养微生物的生物氧化
产能阶段
C6
C3
2NADH+H+ 2丙酮酸
2ATP
4ATP 2ATP
C6为葡萄糖，C3为3-磷酸-甘油醛
（一）底物脱氢的4条途径
2 . HMP途径---6-磷酸葡萄糖酸途径
ATP
6C6H12O6
6C5
一系列反应
葡萄糖
12NADPH+12H+
经一系列反应重新合成己糖
5C6 6CO2
6-磷酸-葡萄糖+ 12NADP++6H20-----5-磷酸-葡萄糖+ 12NADPH+12H++6CO2+Pi
•
由HMP途 径产生
核糖-5-P 赤藓糖-4-P
由TCA循 环产生
乙酰-COA 草酰乙酸 α-酮戊二酸 琥珀酰-COA
一.两用代谢途径
• • 合成细胞物质
EMP途径 TCA循环
分解产能
二. 代谢物回补途径
回补（10条途径） 磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸
葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 6-磷酸-葡萄糖酸
ATP ADP
NAD+ NADH+H+
CO2
5-磷酸-核酮糖
NAD+ NADH+H+
乙酰磷酸 乙酰-COA
乙醛 乙醇
5-磷酸-木酮糖
NADH+H+
NAD+
NADH+H+
NAD+
3-磷酸-甘油醛
NAD+ NADH+H+
ADP ATP
丙酮酸
NADH+H+
NAD+
除乳酸外还有其它产物,如乙醇、乙酸、 CO2等
同型乳酸发酵
只有乳酸
一、化能异养微生物的生物氧化
3. 发酵----无氧条件下 （2）交给HMP途径的中间物 以葡萄糖为底物的异型乳酸发酵-------
1乳酸、1乙醇、1CO2 以核糖为底物的异型乳酸发酵-------
1乳酸、1乙酸、1CO2
双歧杆菌乳酸发酵---------1乳酸、1.5乙酸
生物氧化类型：有氧呼吸、无氧呼吸、发酵
一、化能异养微生物的生物氧化
（一）底物脱氢的4条途径
EMP途径：糖酵解途径 HMP 途径：戊糖磷酸途径 ED途径：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸KDPG途径 TCA循环 ：三羧酸循环途径
（一）底物脱氢的4条途径
1. EMP途径：糖酵解途径（10步反应）
耗能阶段
3. 发酵----无氧条件下 （3）Stickland反应
一种氨基酸脱氢-----另一种氨基酸受氢
能量代谢 总图
第二节 分解代谢与合成代谢的联系
• 12种中间代谢物
•
葡萄糖-1-P
葡萄糖-6-P
由EMP途 径产生
二羟丙酮-P 3-P-甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
第二节 分解代谢与合成代谢的联系
• （3）对内外环境具有高度的调节功能和适应功能。
第一节 微生物的能量代谢
• 有机物
化能异养菌
日光
光能营养菌
化能自养菌
还原态无机物
ATP
一、化能异养微生物的生物氧化
生物氧化功能：ATP、[H]、小分子代谢物 • 生物氧化形式： 加氧、脱氢、失电子
生物氧化过程：脱氢、递氢、受氢 或电子、电子、电子
（二）递氢与受氢 3. 发酵----无氧条件下
底物水平磷酸化-----产能效率低 [H]-----中间代谢物------发酵产物 （1）交给EMP途径的丙酮酸或丙酮酸的 转化物-------不同菌不同，但[H]平衡
乳酸
乙醇
乙酸
乙醇
2，3-丁二醇
丙酸 异丙醇
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 3. 发酵----无氧条件下 （2）交给HMP途径的产物 异型乳酸发酵-------
高
• ½ O2---------H2O
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 2. 无氧呼吸-------部分电子呼吸链 将[H] ------部分电子呼吸链----无机氧化物
少数为有机物
ADP +Pi
ATP
硝酸盐呼吸（反硝化）、硫酸盐呼吸、铁呼吸、碳 酸盐呼吸等
一、化能异养微生物的生物氧化
关于微生物的新陈 代谢 (3)
概念
• 新陈代谢（Metabolism）
• 一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换源自文库过程。
•
生物小分子合成生物大分子
•
合成代谢
•
（同化） 耗能
• 新陈代谢
能量代谢
物质
•
代谢
•
产能
•
分解代谢
•
（异化） 生物大分子分解为生物小分子
• 新陈代谢的共同特点： • （1）在温和条件下进行(由酶催化)； • （2）反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此协调，且逐步进行，表征
H2O
ADP +Pi
ATP
产能效率高
完全电子呼吸链
• NADH2----NAD
ATP
低
• FAD----FADH2
还 原
• 还原态Fe-S----氧化态Fe-S
势
• 氧化态-醌-----还原态-醌
• 还原态-Cyt b----氧化态 ATP
• 氧化态 Cytc------还原态ATP
• 还原态Cyt a-----氧化态
（一）底物脱氢的4条途径
3 . ED途径(KDPG途径)-----4步反应
ATP
6C6H12O6
KDPG
一系列反应
葡萄糖
2ATP ATP NADH+H+ 2丙酮酸 NADPH+H+
KDPG为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸
C6H12O6+ATP+Pi+NADP++NAD+ 2当C缺H乏3ECMOP途C径O时O的H一+种A替T代P途+径N,是A微D生P物H特+有H的++途N径-A---D---H---+-细H菌+酒精发酵
6-磷酸-葡萄 糖酸脱水酶
KDPG醛缩酶
6-磷酸-葡萄糖酸 KDPG
丙酮酸
一、化能异养微生物的生物氧化
（一）底物脱氢的4条途径 4 .TCA循环-----分解代谢和合成代谢的枢纽
CO2
丙酮酸-----乙酰COA------
GTP
FADH2
呼吸链
4NADH+4H+
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 [H]------- ½ O2
H2O
有氧呼吸
[H]-------
NO3-，SO42-，CO2 NO2，SO32-，CH4
无氧呼吸
[H]-------有机小分子---乙醇、乳酸 发酵
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢 1 . 有氧呼吸-------完全电子呼吸链 将[H] ------完全电子呼吸链-----O2
乳酸
核糖
ATP ADP
5-磷酸-核糖
乙酰磷酸
ADP ATP
5-磷酸-木酮糖
3-磷酸甘油醛
ADP
NAD+
ATP
NADH2
丙酮酸
乙酸
NADH2 NAD+
乳酸
一、化能异养微生物的生物氧化
3. 发酵----无氧条件下 （3）交给ED途径的中间物
交给丙酮酸------乙醇（细菌的酒精发酵）
一、化能异养微生物的生物氧化
产能阶段
C6
C3
2NADH+H+ 2丙酮酸
2ATP
4ATP 2ATP
C6为葡萄糖，C3为3-磷酸-甘油醛
（一）底物脱氢的4条途径
2 . HMP途径---6-磷酸葡萄糖酸途径
ATP
6C6H12O6
6C5
一系列反应
葡萄糖
12NADPH+12H+
经一系列反应重新合成己糖
5C6 6CO2
6-磷酸-葡萄糖+ 12NADP++6H20-----5-磷酸-葡萄糖+ 12NADPH+12H++6CO2+Pi
•
由HMP途 径产生
核糖-5-P 赤藓糖-4-P
由TCA循 环产生
乙酰-COA 草酰乙酸 α-酮戊二酸 琥珀酰-COA
一.两用代谢途径
• • 合成细胞物质
EMP途径 TCA循环
分解产能
二. 代谢物回补途径
回补（10条途径） 磷酸烯醇式丙酮酸 草酰乙酸
葡萄糖 葡萄糖-6-磷酸 6-磷酸-葡萄糖酸
ATP ADP
NAD+ NADH+H+
CO2
5-磷酸-核酮糖
NAD+ NADH+H+
乙酰磷酸 乙酰-COA
乙醛 乙醇
5-磷酸-木酮糖
NADH+H+
NAD+
NADH+H+
NAD+
3-磷酸-甘油醛
NAD+ NADH+H+
ADP ATP
丙酮酸
NADH+H+
NAD+
除乳酸外还有其它产物,如乙醇、乙酸、 CO2等
同型乳酸发酵
只有乳酸
一、化能异养微生物的生物氧化
3. 发酵----无氧条件下 （2）交给HMP途径的中间物 以葡萄糖为底物的异型乳酸发酵-------
1乳酸、1乙醇、1CO2 以核糖为底物的异型乳酸发酵-------
1乳酸、1乙酸、1CO2
双歧杆菌乳酸发酵---------1乳酸、1.5乙酸
生物氧化类型：有氧呼吸、无氧呼吸、发酵
一、化能异养微生物的生物氧化
（一）底物脱氢的4条途径
EMP途径：糖酵解途径 HMP 途径：戊糖磷酸途径 ED途径：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸KDPG途径 TCA循环 ：三羧酸循环途径
（一）底物脱氢的4条途径
1. EMP途径：糖酵解途径（10步反应）
耗能阶段
3. 发酵----无氧条件下 （3）Stickland反应
一种氨基酸脱氢-----另一种氨基酸受氢
能量代谢 总图
第二节 分解代谢与合成代谢的联系
• 12种中间代谢物
•
葡萄糖-1-P
葡萄糖-6-P
由EMP途 径产生
二羟丙酮-P 3-P-甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸
丙酮酸
第二节 分解代谢与合成代谢的联系