微生物的代谢PPT
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微生物的营养代谢PPT课件
基本营养物质的培养基。
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
例如：牛肉膏蛋白胨培养基（细菌）
牛肉膏 蛋白胨 NaCl 琼脂 水 PH
3g 10g 5g 18--20g 1000ml 7.0----7.2
培养基
（2）加富培养基（enrichment medium）
又叫营养培养基
定义：在基础培养基中加入某些特殊营养物 质制成的营养丰富的培养基。
[CH2O] + O2 ↑
如以还：绿 原硫 态细 无菌 机、硫紫化硫物细作菌氢或还电原子C供O体2 时。，
光能
CO2 + 2H2S 细→菌 [CH2O] + H2O + 2S
叶绿素
微生物的营养类型
（2）光能有机营养型（photorganotroph)
又叫异养微生物。又称光能异养型微生物。 红螺菌属.
脂肪酶
脂肪
甘油 ＋O2 CO2+H2O
脂肪酸 -O2 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场；生活污水。
3 果胶物质的分解
原果胶酶
原果胶＋H2O
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶甲基酯酶 果胶酸＋甲醇
果胶酸＋H2O 多缩半乳糖酶 半乳糖醛酸
应用：麻类物质的脱胶处理
水浸——厌氧性细菌 露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。
最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。 常见的发酵有
§乙醇发酵 §乳酸发酵
§丁酸发酵
乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
乙醇
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
微生物的代谢ppt课件
6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核酮糖→ 5-磷酸木酮 ↓
5-磷酸核糖→参与核酸生成
5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛(进入EMP)
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，途径中的赤藓 糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸、碱基及多糖合成； ➢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；
ED途径的特点
ED途径的特征反应是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2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）醛 缩酶
ED途径中的两分子丙酮酸来历不同，一分子由2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸直接裂解产生，另一分子由磷酸甘油醛经EMP 途径转化而来
1.2递氢和受氢
★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。
发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类：
代谢：是微生物细胞与外界环境不断进行
物质和能量交换的过程，它是细胞内各种 化学反应的总和。 代谢＝物质代谢＋能量代谢
代谢的类型
按代谢过程考察的角度不同分：
5-磷酸核糖→参与核酸生成
5-磷酸核酮糖→6-磷酸果糖 + 3-磷酸甘油醛(进入EMP)
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，途径中的赤藓 糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸、碱基及多糖合成； ➢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；
ED途径的特点
ED途径的特征反应是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2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）醛 缩酶
ED途径中的两分子丙酮酸来历不同，一分子由2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖酸直接裂解产生，另一分子由磷酸甘油醛经EMP 途径转化而来
1.2递氢和受氢
★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。
发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式； 呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类：
代谢：是微生物细胞与外界环境不断进行
物质和能量交换的过程，它是细胞内各种 化学反应的总和。 代谢＝物质代谢＋能量代谢
代谢的类型
按代谢过程考察的角度不同分：
《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
第五章微生物的酶与代谢ppt课件
倍满沈杨落哦烁疗灾垂挽浙轩温袭拥竞寡兹用珍捣睡腰长衷蛙憾荤点刺苯第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
第二节 微生物的能量代谢
能量代谢––––微生物体内的能量转变过程 热力学第二定律 能量守恒 微生物的能量代谢是通过生物氧化反应来实现的 生物氧化–––微生物在细胞内酶作用下把营养物质氧化的过程
附窑睬胁淤豫穿般锑力恰炳应捧菏妥纱普清样掠跋铆祝应藏汉背厚丁吟帐第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
主要内容
微生物的酶 微生物的能量代谢 微生物的分解代谢
包熙候绵元赂吹迟俯瘸镑殷滴请浇辕咖颠希羹狐需疑西净汪雌珐歹伍横劫第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
第一节 微生物的酶
玫综闰惺查居亥巴卓肛斗具琶镇揽薯吻陈煌峨约戚艳演天穗革垢芽锤怔辨第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
3-磷酸甘油醛
(3-磷酸甘油醛脱氢酶)
1,3-二磷酸甘油酸
(磷酸甘油酸激酶)
3-磷酸甘油酸
(磷酸甘油酸变位酶)
2-磷酸甘油酸
烯醇式丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)
(丙酮酸激酶)
脱氢
氧化磷酸化
盒丹吃对虞它腾倾盈捉古句懂铺者射割惧付刽隐化烧仗溢射铱梭瞪御走谴第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
（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。
新陈代谢的特点
舍惊怔疫脚诉脸咕袁撩救锡蔓愈束昨黑镣馋麻霄碳矢茨剃慢霞亩阅牲馋灼第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
第二节 微生物的能量代谢
能量代谢––––微生物体内的能量转变过程 热力学第二定律 能量守恒 微生物的能量代谢是通过生物氧化反应来实现的 生物氧化–––微生物在细胞内酶作用下把营养物质氧化的过程
附窑睬胁淤豫穿般锑力恰炳应捧菏妥纱普清样掠跋铆祝应藏汉背厚丁吟帐第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
主要内容
微生物的酶 微生物的能量代谢 微生物的分解代谢
包熙候绵元赂吹迟俯瘸镑殷滴请浇辕咖颠希羹狐需疑西净汪雌珐歹伍横劫第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
第一节 微生物的酶
玫综闰惺查居亥巴卓肛斗具琶镇揽薯吻陈煌峨约戚艳演天穗革垢芽锤怔辨第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
3-磷酸甘油醛
(3-磷酸甘油醛脱氢酶)
1,3-二磷酸甘油酸
(磷酸甘油酸激酶)
3-磷酸甘油酸
(磷酸甘油酸变位酶)
2-磷酸甘油酸
烯醇式丙酮酸
磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)
(丙酮酸激酶)
脱氢
氧化磷酸化
盒丹吃对虞它腾倾盈捉古句懂铺者射割惧付刽隐化烧仗溢射铱梭瞪御走谴第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
（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。
新陈代谢的特点
舍惊怔疫脚诉脸咕袁撩救锡蔓愈束昨黑镣馋麻霄碳矢茨剃慢霞亩阅牲馋灼第五章+微生物的酶与代谢第五章+微生物的酶与代谢
第6章微生物的代谢ppt课件
其它厌氧呼吸：
延胡索酸呼吸：兼性厌氧，将延胡索酸还原成琥珀酸， 以往都是把琥珀酸的形式作为微生物的一般发酵产物 来考虑。实际上在延胡索酸呼吸中，延胡索酸是最终 电子受体，而琥珀酸是还原产物。
2021/6/2
有关“鬼火”的生物学解释
• 在无氧条件下，某些微生物在没有氧、氮或 硫作为呼吸作用的最终电子受体时，可以磷 酸盐代替，其结果是生成磷化氢（PH3）， 一种易燃气体。当有机物腐败变质时，经常 会发生这种情况。
• 若埋葬尸体的坟墓封口不严时，这种气体就 很易逸出。农村的墓地通常位于山坡上，埋 葬着大量尸体。在夜晚，气体燃烧会发出绿 幽幽的光。长期以来人们无法正确地解释这 种现象，将其称之为“鬼火”。
2021/6/2
• 厌氧呼吸的产能较有氧呼吸少，但比发 酵多，它使微生物在没有氧的情况下仍 然可以通过电子传递和氧化磷酸化来产 生ATP，因此对很多微生物是非常重要 的。除氧以外的多种物质可被各种微生 物用作最终电子受体，充分体现了微生 物代谢类型的多样性。
2021/6/2
硝酸盐呼吸：以硝酸盐作为最终电子受体的生物学过程， 也称为硝酸盐的异化作用（Dissimilative）。
只能接收2个电子，产能效率低； NO2-对细胞有毒； 有些菌可将NO2-进一步将其还原成N2，这个过程称为反硝化作用：
2021/6/2
能进行硝酸盐呼吸的细菌被称为硝酸盐还原细菌，主要生活在 土壤和水环境中，如假单胞菌、依氏螺菌、脱氮小球菌等。
2021/6/2
丙酮酸有氧时与TCA循环相连；无氧时进行细菌的酒精 发酵(bacterialalcoholic fermentation)如Zymomonas mobilis（运动假单胞菌)等。
2021/6/2
第六章 微生物的代谢ppt课件
无氧呼吸的类型：根据呼吸链末端的氢受体
无机盐呼吸 有机物呼吸
无氧呼吸的主要类型
硝酸盐呼吸（Nitrate respiration） 反硝化作用（Denitrification），以无机盐为最终电 子受体的无氧呼吸类型； 如硝酸盐还原细菌E. coli将NO3-还原为NO2-
C6H12O6+12NO3- → 6CO2+6H2O+12NO2延胡索酸呼吸（Fumarate Respiration）
以有机物延胡索酸为最终电子受体，将其还原成琥 珀酸的生物氧化。
发酵（Fermentation）
广义发酵
任何利用微生物来生产大量菌体或有用代谢产物或食 品饮料的一类生产方式。
狭义发酵 在无氧等外源受氢体（外源最终电子受体）条件下， 底物脱氢以后产生的还原力[H]未经过呼吸链传递而 直接交给某一内源中间代谢产物接受，以实现底物水 平磷酸化产能的生物氧化反应。 C6H12O6 →2CO2+2C2H5OH
发酵的特点
微生物部分氧化有机物获得发酵产物，释放少量能
量
氢供体与氢受体(内源性中间代谢产物)均为有机物
还原力[H]不经过呼吸链传递
产能方式：底物水平磷酸化反应
有氧呼吸、无氧呼吸与发酵的比较
呼吸类型
有氧呼吸 无氧呼吸
氧化基质 有机物 有机物
ห้องสมุดไป่ตู้发酵
有机物
最终电子受体 O2
产物 产能 CO2、H2O 多
（三） 发酵作用(fermentation)
如果电子供体是有机化合物，而最终电子受体也是有机化合物的生物氧 化过程称为发酵作用。酵母菌利用葡萄糖进行酒精发酵，其中只有 9.6×104J贮存于ATP中，其余又以热的形式丧失，反应式如下： C6H12O6+2ADP+2Pi--------→2C2H5OH+2CO2+2ATP
微生物的代谢(共86张PPT)
② 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
③ 固定二氧化碳的中介：光/化能自养微生物
③ 途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径的微生物 所能利用的碳源谱更为广泛
④ 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。
NO 2-，SO 32-，CH 4
③发酵
A、B或C
AH 2，BH 2或CH 2
（发酵产物：乙醇、乳酸等）
递氢
受氢
1.呼吸
概念：是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化。 过程：是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径：EMP,TCA循环。 特点：在好氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶
⑤ 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。
3. ED途径
发现：1952年 嗜糖假单孢菌 存在：多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）
特点：可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在 少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径
3. ED途径
ATP
真细菌：光合细菌（厌氧菌）
⑤与乙醇、乳酸等的发酵生产关系密切
2. HMP途径（hexose monophosphate pathway）
ATP
6C6
12NADPH+H+ 经呼吸链36ATP
35ATP
经一系列复杂反应后
6C5 重新合成己糖
5C6
6CO2
图5-4 HMP途径的简图
HMP途径的重要意义 ① 为核苷酸和核酸等的生物合成提供戊糖-磷酸
联，而是底物在氧化过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子
的合成提供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的 能量
③ 固定二氧化碳的中介：光/化能自养微生物
③ 途径中存在3~7碳的糖，使具有该途径的微生物 所能利用的碳源谱更为广泛
④ 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。
NO 2-，SO 32-，CH 4
③发酵
A、B或C
AH 2，BH 2或CH 2
（发酵产物：乙醇、乳酸等）
递氢
受氢
1.呼吸
概念：是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化。 过程：是最普遍、最重要的生物氧化方式。 途径：EMP,TCA循环。 特点：在好氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与氧的还原作用直接偶
⑤ 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。
3. ED途径
发现：1952年 嗜糖假单孢菌 存在：多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）
特点：可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在 少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径
3. ED途径
ATP
真细菌：光合细菌（厌氧菌）
⑤与乙醇、乳酸等的发酵生产关系密切
2. HMP途径（hexose monophosphate pathway）
ATP
6C6
12NADPH+H+ 经呼吸链36ATP
35ATP
经一系列复杂反应后
6C5 重新合成己糖
5C6
6CO2
图5-4 HMP途径的简图
HMP途径的重要意义 ① 为核苷酸和核酸等的生物合成提供戊糖-磷酸
联，而是底物在氧化过程中释放的电子先通过电子传递链（由各种电子
微生物学 第七章 微生物的代谢(共81张PPT)
特点：
a 、不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，无ATP生成，
b、产大量的NADPH+H+还原力 ； c、产各种不同长度的重要的中间物（5-磷酸核糖、4-磷酸-赤藓糖 ） d、单独HMP途径较少，一般与EMP途径同存
e、HMP途径是戊糖代谢的主要途径。
3）ED途径
——2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸裂解途径 1952年 Entner-Doudoroff ：嗜糖假单胞菌
过程： （4步反应） 1 葡萄糖 6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡糖酸
6-磷酸-葡萄糖-脱水酶
特点:
a、步骤简单 b、产能效率低：1 ATP
KDPG KDPG醛缩酶
3--磷酸--甘油醛 + 丙酮酸
c、关键中间产物 KDPG，特征酶：KDPG醛缩酶
细菌：铜绿、荧光假单胞菌,根瘤菌,固氮菌,农杆菌,运动发酵单胞 菌等。
——严格厌氧菌进行的 唯一能大规模生产的发酵产 品。（丙酮、丁醇、乙醇混合物，其比例3：6：1） ——丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyricum)
2丙酮酸
2乙酰-CoA
缩合
乙酰-乙酰 CoA
（CoA转移酶）
丙酮 +CO2 丁醇
5）氨基酸的发酵产能（stickland反应）
发酵菌体：生孢梭菌、肉毒梭菌、斯氏梭菌、双 酶梭环（TCA 循环支路）
乙酸
乙酰-CoA
（乙酰--CoA合成酶）
异柠檬酸
（异柠檬酸裂合酶）
苹果酸 （苹果酸合成酶） 琥珀酸 + 乙醛酸
Ii 丙酮酸 、PEP等化合物固定CO2的方法 Iii 厌氧、兼性厌氧微生物获得TCA 中间产物方式
------通过TCA的逆过程
a 、不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，无ATP生成，
b、产大量的NADPH+H+还原力 ； c、产各种不同长度的重要的中间物（5-磷酸核糖、4-磷酸-赤藓糖 ） d、单独HMP途径较少，一般与EMP途径同存
e、HMP途径是戊糖代谢的主要途径。
3）ED途径
——2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸裂解途径 1952年 Entner-Doudoroff ：嗜糖假单胞菌
过程： （4步反应） 1 葡萄糖 6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡糖酸
6-磷酸-葡萄糖-脱水酶
特点:
a、步骤简单 b、产能效率低：1 ATP
KDPG KDPG醛缩酶
3--磷酸--甘油醛 + 丙酮酸
c、关键中间产物 KDPG，特征酶：KDPG醛缩酶
细菌：铜绿、荧光假单胞菌,根瘤菌,固氮菌,农杆菌,运动发酵单胞 菌等。
——严格厌氧菌进行的 唯一能大规模生产的发酵产 品。（丙酮、丁醇、乙醇混合物，其比例3：6：1） ——丙酮丁醇梭菌(Clostridium acetobutyricum)
2丙酮酸
2乙酰-CoA
缩合
乙酰-乙酰 CoA
（CoA转移酶）
丙酮 +CO2 丁醇
5）氨基酸的发酵产能（stickland反应）
发酵菌体：生孢梭菌、肉毒梭菌、斯氏梭菌、双 酶梭环（TCA 循环支路）
乙酸
乙酰-CoA
（乙酰--CoA合成酶）
异柠檬酸
（异柠檬酸裂合酶）
苹果酸 （苹果酸合成酶） 琥珀酸 + 乙醛酸
Ii 丙酮酸 、PEP等化合物固定CO2的方法 Iii 厌氧、兼性厌氧微生物获得TCA 中间产物方式
------通过TCA的逆过程
微生物的代谢ppt课件
酶制剂发酵
利用微生物产生各种酶类的代谢过程 ，将酶提取后广泛应用于食品加工、 洗涤剂等领域。
微生物代谢在环境保护中应用
废水处理
利用微生物降解有机污染物的代 谢能力，将废水中的有害物质转 化为无害物质，达到废水处理的
目的。
生物脱硫脱氮
利用微生物分解有机垃圾的代谢 过程，将有机垃圾转化为稳定的 腐殖质，实现有机垃圾的资源化
也最快。
酸碱度对微生物代谢影响
酸碱度（pH值）对微生物的生长和 代谢有很大影响。
pH值通过影响微生物细胞膜的通透 性、酶的活性以及营养物质的吸收等 方式来影响微生物的代谢。
不同微生物对pH值的适应性不同， 有些微生物只能在酸性或碱性环境中 生长。
微生物在适宜的pH值范围内，其代 谢活动才能正常进行。
医疗健康
微生物代谢与人类健康密切相 关，研究微生物代谢有助于了 解疾病的发生机制并开发新的 治疗方法。
农业领域
微生物代谢在农业领域也有重 要作用，如生物肥料、生物农
药的研制和应用等。
02
微生物能量代谢
能量代谢基本概念
能量代谢
指生物体内能量的转移和转换过程， 包括能量的释放、传递、储存和利用 。
氧化还原反应
通过改变酶分子的数量来调节代谢速率，如酶合成和降解的速
率控制。
基因表达调控机制
转录水平调控
通过控制基因转录的速率来调节基因表达，如启动子和转录因子的 相互作用。
翻译水平调控
通过控制mRNA的翻译速率来调节基因表达，如核糖体结合位点和 翻译起始因子的作用。
转录后和翻译后调控
通过控制mRNA和蛋白质的修饰、加工和降解来调节基因表达，如 RNA剪接和蛋白质磷酸化。
微生物的代谢ppt课件
5微生物的代谢-PPT课件
氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP 的合成，这种产生ATP方式称底物水平 磷酸化
化学渗透偶联假说
1961年,英国,米切尔提出 电子传递过程中导致膜内外出现质子浓度 差,从而将能量蕴藏在质子势中,质子势由 膜外进入胞内,此过程中通过存在于膜上的 F1-F0ATP酶偶联ATP的形成
构象变化偶联假说
2. 生产菌种的来源 自学
3. 微生物工业发酵的一般过程
二、大规模发酵特征
1. 用于好氧菌的大型发酵罐的结构与应用 2. 厌氧菌大型发酵罐和其他生物反应器 3. 发酵过程的优化及后处理 4.发酵的逐级放大
自学
1. 用于好氧菌的大型发酵罐的结构与应用 2. 厌氧菌大型发酵罐和其他生物反应器 3. 发酵过程的优化及后处理
二、分支合成途径调节
特点： 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
第五节 微生物次级代谢与次级代谢产物
一、次级代谢与次级代谢产物 1. 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
发酵的逐级放大
(1) 小试
实验室或小型设备 得小试最佳发酵条件 评估所发酵的产物是否具有生产可能性
(2) 中试 实验工厂或车间的小规模设备 对小试最佳发酵条件进行验证并放大 基本确定发酵产物能否进行工业大规 模生产
(3) 大试 试验性生产 对中试发酵条件的参数进行验证改进 确定发酵产物能否进行工业大规模生产
转移酶类的特异性决定次序 单糖单位——核苷糖为载体
核苷糖————核苷糖-单糖
能量来源：核苷糖中高能糖-磷酸键水解
5. 氨基酸的合成
碳骨架来自糖代谢产生的中间代谢产物 氨: ①直接从外界环境获得;
化学渗透偶联假说
1961年,英国,米切尔提出 电子传递过程中导致膜内外出现质子浓度 差,从而将能量蕴藏在质子势中,质子势由 膜外进入胞内,此过程中通过存在于膜上的 F1-F0ATP酶偶联ATP的形成
构象变化偶联假说
2. 生产菌种的来源 自学
3. 微生物工业发酵的一般过程
二、大规模发酵特征
1. 用于好氧菌的大型发酵罐的结构与应用 2. 厌氧菌大型发酵罐和其他生物反应器 3. 发酵过程的优化及后处理 4.发酵的逐级放大
自学
1. 用于好氧菌的大型发酵罐的结构与应用 2. 厌氧菌大型发酵罐和其他生物反应器 3. 发酵过程的优化及后处理
二、分支合成途径调节
特点： 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
第五节 微生物次级代谢与次级代谢产物
一、次级代谢与次级代谢产物 1. 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
发酵的逐级放大
(1) 小试
实验室或小型设备 得小试最佳发酵条件 评估所发酵的产物是否具有生产可能性
(2) 中试 实验工厂或车间的小规模设备 对小试最佳发酵条件进行验证并放大 基本确定发酵产物能否进行工业大规 模生产
(3) 大试 试验性生产 对中试发酵条件的参数进行验证改进 确定发酵产物能否进行工业大规模生产
转移酶类的特异性决定次序 单糖单位——核苷糖为载体
核苷糖————核苷糖-单糖
能量来源：核苷糖中高能糖-磷酸键水解
5. 氨基酸的合成
碳骨架来自糖代谢产生的中间代谢产物 氨: ①直接从外界环境获得;
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呼吸
有氧呼吸（respiration）
定义
是指以分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程
以葡萄糖为基质的有氧呼吸分为两个阶段
第一阶段：葡萄糖经过糖酵解作用，将葡萄糖分解为2分子丙酮酸 第二阶段：在有氧的情况下，丙酮酸通过TCA循环彻底分解形成CO2 和H2O，同时生成大量ATP
产物
1葡萄糖经TCA循环可产生38个ATP, CO2和H2O
ATP
ATP
ATP
无氧呼吸(anaerobic respiration)
定义
是指在厌氧条件下，以外源无机氧化物代替分子氧为最终电子 受体的生物氧化过程 根据呼吸链末端受氢体的不同分为
无机盐呼吸：硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、硫呼 吸、铁呼吸及碳酸盐呼吸等 有机物呼吸：延胡索酸呼吸、甘氨酸呼吸及氧 化三甲胺呼吸等
丙酮酸
天冬氨酸
多种有机酸 TCA 循环 氨基酸
蛋白质
柠檬酸 谷氨酸
5、葡萄糖经不同脱氢途径后的产能效率
6、磷酸解酮酶途径
磷酸酮解酶途径
是肠膜明串株菌等分解己糖和戊糖的途径.
根据磷酸解酮酶的不同分为
PK途径：具有磷酸戊糖酮解酶的途径
特征性酶：磷酸戊糖酮解酶
分解产物：乳酸、CO2、乙醇和ATP
重要的中间产物
6-磷酸果糖：可被转变重新形成6-磷酸葡糖，
回到磷酸戊糖途径
3-磷酸甘油醛：
经EMP途径，转化成丙酮酸，进入TCA 途径
HMP途径(Hexose monophosphate Pathway)
HMP途径的特点
无ATP生成 为核苷酸和核酸的生物合成提供磷酸戌糖
产大量的NADPH+H+还原力
微生物代谢的特点
微生物代谢的特点
代谢旺盛 代谢类型多 代谢的调节即严格又灵活
第二节 微生物的产能代谢
概述 化能异养型微生物生物氧化与产能 化能自养型微生物生物氧化与产能 光能微生物的能量代谢 自养微生物对CO2的固定
一、概述
微生物代谢的核心任务是 化能异养微生物
Ⅰ型发酵的转变：巴斯德效应
将氧通到正在发酵葡萄糖的酵母悬液中，葡萄 糖的分解速度就下降，并停止发酵乙醇 丙酮酸就进入TCA循环，彻底氧化成CO2和水 当重新返回厌氧条件时,葡萄糖分解加速, 伴 随大量乙醇产生
乙醇发酵
酵母菌的乙醇发酵
Ⅱ型发酵
如果在发酵培养基中加入适量亚硫酸氢钠，则乙
100
1.EMP途径
EMP途径(Embdem-Meyerhof-Parnas pathway） 1分子葡萄糖 10 步反应
2丙酮酸 ＋ 2ATP
＋
2NADH2
绝大多数微生物共有的代谢途径，是专性厌氧微生物产能的唯一途 径 有氧：EMP途径与TCA途径连接 无氧：丙酮酸被还原产生一些代谢产物
化过程中释放的能量和ADP的磷酸化偶联起来形 成ATP
二、化能异养微生物生物氧化与产能
生物氧化
是物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分 解并释放出能量的过程 生物氧化的功能
产能（ATP）
生物氧化的功能
产还原力
H
产小分子中间代谢产物
生物氧化的过程
主要分为脱氢（或电子） 递氢（或电子） 受氢（或电子）三个阶段
EMP
HMP
ED
PK
酿酒酵母 产朊假丝酵母 灰色链霉菌 产黄青霉 大肠杆菌 枯草杆菌 藤黄八叠球菌 铜绿假单胞菌 氧化醋单胞菌 运动发酵单胞菌 嗜糖假单胞菌 肠膜明串株菌
88 66-81 97 77 72 74 70 -
12 19-34 3 23 28 26 30 29 100 -
71 100 100 -
②同型乳酸发酵
⑤2,3—丁二醇发酵
③丙酸发酵
⑥丁酸发酵
乙醇发酵
乙醇发酵
指丙酮酸直接接受糖酵解过程中脱下的H+，并使之还原成乙 醇的过程
根据微生物的种类不同又分为
酵母菌的乙醇发酵 细菌的乙醇发酵
乙醇发酵
酵母菌的乙醇发酵.
根据在不同条件下代谢产物的不同
Ⅰ型发酵 Ⅱ型发酵
Ⅲ型发酵
产生各种不同长度碳架，戊糖代谢的主要
途径
产生的4-磷酸赤藓糖可合成芳香族氨基酸 单独HMP途径较少，一般与EMP途径同存
3.ED途径
ED途径(Entner-Doudoroff Pathway)
它是少数缺乏EMP途径的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径 反应的特点
葡萄糖只经过4步反应就可获得EMP需10步反应
发酵与呼吸的根本区别
发酵与呼吸的根本区别
根本区别 发酵
是发酵与呼吸的最终电子受体不一样
微生物细胞在产能代谢中将有机物氧化释放的电子直接交给底 物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种 不同的代谢产物的过程 是从葡萄糖或其他有机物质脱下的电子或氢经过呼吸链（电子 传递），交给最终电子受体氧或其他无机物，并在传递电子过 程中产生ATP的生物化学过程
有机物
最初能源
还原态无机物
化能自养微生物
生物体通用 能源(ATP)
日光
光能自养微生物
一切生命活动都能使用的通用能源—ATP
一、概述
ATP的形成
光合磷酸化
是靠捕获光能来产生ATP的过程
氧化磷酸化
底物水平磷酸化：分解代谢产物的中间产物的
高能磷酸基团转移给ADP，形成ATP
电子传递磷酸化：通过呼吸链传递电子，将氧
（一）底物脱氢的4条途径
葡萄糖的发酵途径主要有
EMP：糖酵解途径或己糖二磷酸途径
HMP：磷酸—己糖途径或磷酸戊糖支路 ED：2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖(KDPG)裂解途径
PK：磷酸酮解酶途径
EMP、HMP、ED和PK途径的分布
EMP、HMP、ED和PK四条途径的分布
微生物 在微生物中分布的百分数(%)
微生物学与第一次世界大战
第五章 微生物的代谢
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 概述 微生物的能量代谢 微生物特有的合成代谢途径 微生物代谢的调节 微生物的次生代谢
生命的本质
生命泛指一类具有稳定的物质和能量代谢现象（能 够稳定地从外界获取物质和能量并将体内产生的废 物和多余的热量排放到外界）、能回应刺激、能进 行自我复制（繁殖）的半开放物质系统。生命个体 通常都要经历出生、成长和死亡。生命种群则在一 代代个体的更替中经过自然选择发生进化以适应环 境。 生命的本身是一个耗能过程。
才能得到的丙酮酸 产能效率低 关键产物是KDPG，关键酶是KDPG醛缩酶 在G-中广泛存在 有氧时与TCA相连，无氧时进行细菌乙醇发酵
4、TCA循环 （1）主要反应过程
TCA循环的主要反应产物:
(2)TCA循环的总反应式为：
丙酮酸+4NAD++FAD+GDP+Pi+3H2O 3CO2+4(NADH+H+)+FADH2+GTP
酵母菌的乙醇发酵
Ⅰ型发酵
利用EMP途径将葡萄糖分解为丙酮酸,然后在丙酮酸脱羧酶催化下 脱羧形成乙醛,乙醛在乙醇脱氢酶作用下被还原成乙醇
EMP 脱羧酶
1G
2丙酮酸
2乙醛＋2CO2
脱氢酶
条件: pH3.5-4.5，厌氧 菌种: 酿酒酵母
关键酶：丙酮酸脱羧酶
2乙醇＋2ATP
乙醇发酵
酵母菌的乙醇发酵
代谢之间的关系
分解代谢
复杂分子
（有机物）
合成代谢
简单小分子
ATP
[H]
分解代谢与合成代谢的功能及其相互联系
代谢的分类
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
代谢的分类
按代谢产物在机体中作用不同分
初级代谢
提供能量、前体物质、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、维生素、毒素、生物碱等
微生物的种类
厌氧菌和兼性厌氧菌
举例
1.葡糖糖发酵举例
2.微生物呼吸举例
葡萄糖的发酵类型
发酵类型
按发酵G所获得的主要产物种类,可将发酵分为
乙醇发酵 乳酸发酵 丙酮和丁醇发酵 混合酸发酵 氨基酸发酵
1. 葡糖糖发酵举例
由EMP途径中丙酮酸出发的发酵
1
①酵母型酒精发酵
④混合酸发酵
HK途径：具有磷酸己糖酮解酶的途径
特征性酶：磷酸己糖酮解酶 分解产物：2乳酸、3乙酸和5ATP
葡萄糖
磷酸戊糖酮解酶途径
ATP ADP
NAD+
6-P-葡萄糖
6-P-葡萄糖酸 5 -P-核酮糖
异构化作用
NADH+H+
NAD+ NADH+H+
5 -P-木酮糖
磷酸戊糖酮解酶
3 -P-甘油醛
NAD+ NADH+H+ 2ADP+Pi 2ATP