第四章微生物新陈代谢
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无氧呼吸（anaerobic respiration）： 以氧化型化合物作为最终电子受体
4.3.1. Aerobic Respiration
是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特 点是底物按常规方式脱氢后，脱下的氢（常以还原力[H]
形式存在）经完整的呼吸链传递，最终被外源分子氧接
受，产生了水并释放出ATP形式的能量。
丙酮酸
4.2.4 the citric acid cycle
4.3 Respiration (keystones) 4.4 Autotrophic reaction 4.5 Biosynthetic pathways
4.3 Respiration
Respiration
aerobic respiration anaerobic respiration
④Aldolase 磷酸二羟丙酮
Glyceraldehyde 3-phosphate⑤
⑤ dihydroxyacetone phosphate
NAD+Pi NADH
⑥ ↓↑ glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase
1,3-bisphosphoglycerate 1,3-二磷酸-甘油酸
2分子ATP
2分子丙酮酸
2分子NADH+H+
Total reaction: Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+→
2pyruvates+2ATP+2NADH+2H+ EMP途径的生理功能
4.2.2 PPP pathway
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖酸
5-磷酸-核糖
转酮醇酶
甘油醛-3-磷酸
5-磷酸-木酮糖 景天庚酮糖-7-磷酸
5-磷酸-核酮糖
Leabharlann Baidu
转醛醇酶 6-磷酸-果糖
6-磷酸-果糖
赤藓糖-4-磷酸
转酮醇酶 6-磷酸-果糖
1,6-二磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 甘油醛-3-磷酸
丙酮酸
Total reaction:
3 glucose-6-phosphate+6NADP++3H2O→ 3CO2+6NADPH+6H++2fructose-6-phosphate +glyceraldehyde-3-phosphate
Glucose 6-phosphate 葡萄糖-6-磷酸
②↓ Phosphoglucolsomerase
Fructose 6-phosphate 果糖-6-磷酸
ATP ADP
③↓Phosphofructokinase
Fructose 1,6-bisphosphat 果糖-1,6-二磷酸
甘油醛-3-磷酸
↙↘
frucose-6-phosphate pyruvate
意义
4.2.3 ED pathway
丙酮酸
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖酸 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸, KDPG
甘油醛-3-磷酸
Total reaction:
Glucose+ADP+Pi+NADP++NAD+ →
2pyruvates+ATP+NADPH+H++ NADH+H+
这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成 的生物氧化作用，是一种高效产能方式。
Electron Transport Chain
Where does it exist? (prokaryotes and eukaryotes) Electron transport systems are composed of membrane associated electron carriers. These systems have two basic functions: (1) to accept electrons from an electron donor and
1. 呼吸作用（respiration）
微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给 NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递 系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物 并释放出能量的过程，称为呼吸作用。
有氧呼吸（aerobic respiration）： 以分子氧作为最终电子受体
4.2 Biological oxidation and energy production of heterotrophs
Biological oxidation（生物氧化） Definite:发生在活细胞内一系列产能性氧化反应的总称； Styles:与氧结合，脱氢和失去电子三种； Process:脱氢、递氢和受氢； Functions:产能（ATP）、产还原力（[H]）、产小分子中间代谢物 Sorts: 呼吸、无氧呼吸和发酵
ADP ATP
⑦↓↑ Phosphoglycerate kinase
3-phosphoglycerate 甘油酸-3-磷酸
Part 2
⑧↓↑phosphoglycerate mutase
Three-carbon stage
2-phosphoglycerate 甘油酸-2-磷酸
⑨↓↑ enolase
Phosphoenolpyruvate 磷酸烯醇式丙酮酸
甘油酸-3-磷 ⑧↓酸↑磷酸甘油酸变位酶
甘油酸-2-磷 ⑨酸↓↑ 烯醇酶
磷酸烯醇式丙酮 酸⑩↓ 丙酮酸激酶
丙酮 酸
葡萄糖
①↓ 己糖激酶
葡萄糖-6-磷 酸 ②↓↑ 磷酸葡萄糖异构酶
果糖-6-磷
酸 ③↓磷酸果糖激酶
果糖-1,6-二磷 酸
10 步
④醛缩酶
反
磷酸二羟丙
应
酮
Part 2 Three-carbon stage
ADP ⑩↓↑ pyruvate kinase
ATP pyruvate 丙酮酸
1分子葡萄糖为底物 ATP ADP
Part 1 Six-carbon stage
ATP ADP
NAD+Pi NADH ADP ATP
ADP ATP
⑤ 甘油醛-3-磷 ⑥酸↓↑ 3-磷酸甘油醛脱氢酶
1,3-二磷酸-甘油 ⑦醛↓↑ 磷酸甘油酸激酶
以葡萄糖作为生物氧化的典型底物。在生物氧化的脱氢 阶段中，可通过四条途径来完成其脱氢反应，并伴随还原 力和能量的产生，下面就分别介绍它的四条脱氢途径： 4.2.1 EMP pathway（p80, E2）
Part 1 Six-carbon stage
Glucose 葡萄糖
ATP ADP
①↓ Hexokinase
4.3.1. Aerobic Respiration
是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特 点是底物按常规方式脱氢后，脱下的氢（常以还原力[H]
形式存在）经完整的呼吸链传递，最终被外源分子氧接
受，产生了水并释放出ATP形式的能量。
丙酮酸
4.2.4 the citric acid cycle
4.3 Respiration (keystones) 4.4 Autotrophic reaction 4.5 Biosynthetic pathways
4.3 Respiration
Respiration
aerobic respiration anaerobic respiration
④Aldolase 磷酸二羟丙酮
Glyceraldehyde 3-phosphate⑤
⑤ dihydroxyacetone phosphate
NAD+Pi NADH
⑥ ↓↑ glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase
1,3-bisphosphoglycerate 1,3-二磷酸-甘油酸
2分子ATP
2分子丙酮酸
2分子NADH+H+
Total reaction: Glucose+2ADP+2Pi+2NAD+→
2pyruvates+2ATP+2NADH+2H+ EMP途径的生理功能
4.2.2 PPP pathway
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖酸
5-磷酸-核糖
转酮醇酶
甘油醛-3-磷酸
5-磷酸-木酮糖 景天庚酮糖-7-磷酸
5-磷酸-核酮糖
Leabharlann Baidu
转醛醇酶 6-磷酸-果糖
6-磷酸-果糖
赤藓糖-4-磷酸
转酮醇酶 6-磷酸-果糖
1,6-二磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 甘油醛-3-磷酸
丙酮酸
Total reaction:
3 glucose-6-phosphate+6NADP++3H2O→ 3CO2+6NADPH+6H++2fructose-6-phosphate +glyceraldehyde-3-phosphate
Glucose 6-phosphate 葡萄糖-6-磷酸
②↓ Phosphoglucolsomerase
Fructose 6-phosphate 果糖-6-磷酸
ATP ADP
③↓Phosphofructokinase
Fructose 1,6-bisphosphat 果糖-1,6-二磷酸
甘油醛-3-磷酸
↙↘
frucose-6-phosphate pyruvate
意义
4.2.3 ED pathway
丙酮酸
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖酸 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸, KDPG
甘油醛-3-磷酸
Total reaction:
Glucose+ADP+Pi+NADP++NAD+ →
2pyruvates+ATP+NADPH+H++ NADH+H+
这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成 的生物氧化作用，是一种高效产能方式。
Electron Transport Chain
Where does it exist? (prokaryotes and eukaryotes) Electron transport systems are composed of membrane associated electron carriers. These systems have two basic functions: (1) to accept electrons from an electron donor and
1. 呼吸作用（respiration）
微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给 NAD（P）+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递 系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物 并释放出能量的过程，称为呼吸作用。
有氧呼吸（aerobic respiration）： 以分子氧作为最终电子受体
4.2 Biological oxidation and energy production of heterotrophs
Biological oxidation（生物氧化） Definite:发生在活细胞内一系列产能性氧化反应的总称； Styles:与氧结合，脱氢和失去电子三种； Process:脱氢、递氢和受氢； Functions:产能（ATP）、产还原力（[H]）、产小分子中间代谢物 Sorts: 呼吸、无氧呼吸和发酵
ADP ATP
⑦↓↑ Phosphoglycerate kinase
3-phosphoglycerate 甘油酸-3-磷酸
Part 2
⑧↓↑phosphoglycerate mutase
Three-carbon stage
2-phosphoglycerate 甘油酸-2-磷酸
⑨↓↑ enolase
Phosphoenolpyruvate 磷酸烯醇式丙酮酸
甘油酸-3-磷 ⑧↓酸↑磷酸甘油酸变位酶
甘油酸-2-磷 ⑨酸↓↑ 烯醇酶
磷酸烯醇式丙酮 酸⑩↓ 丙酮酸激酶
丙酮 酸
葡萄糖
①↓ 己糖激酶
葡萄糖-6-磷 酸 ②↓↑ 磷酸葡萄糖异构酶
果糖-6-磷
酸 ③↓磷酸果糖激酶
果糖-1,6-二磷 酸
10 步
④醛缩酶
反
磷酸二羟丙
应
酮
Part 2 Three-carbon stage
ADP ⑩↓↑ pyruvate kinase
ATP pyruvate 丙酮酸
1分子葡萄糖为底物 ATP ADP
Part 1 Six-carbon stage
ATP ADP
NAD+Pi NADH ADP ATP
ADP ATP
⑤ 甘油醛-3-磷 ⑥酸↓↑ 3-磷酸甘油醛脱氢酶
1,3-二磷酸-甘油 ⑦醛↓↑ 磷酸甘油酸激酶
以葡萄糖作为生物氧化的典型底物。在生物氧化的脱氢 阶段中，可通过四条途径来完成其脱氢反应，并伴随还原 力和能量的产生，下面就分别介绍它的四条脱氢途径： 4.2.1 EMP pathway（p80, E2）
Part 1 Six-carbon stage
Glucose 葡萄糖
ATP ADP
①↓ Hexokinase