江南大学微生物学综合

温度较高，不必定期供氧。
• 缺点：pH5，较易染菌；细菌对乙醇耐受力低
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（四）磷酸酮解途径
• 磷酸酮解酶途径：
• 磷酸戊糖酮解途径（PK）途径 • 磷酸己糖酮解途径（HK）途径
• 存在于某些细菌如明串珠菌属和乳杆菌属中的一些细菌中。 • 进行磷酸酮解途径的微生物缺少醛缩酶，所以它不能够将磷酸己糖
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具有HMP途径的微生物
• 多数好氧菌和兼性厌氧菌 • 只有HMP途径而无EMP途径的微生物
• Acetobacter suboxydans • Gluconobacter oxydans • Acetomonas oxydans
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ED （Entner-Doudoroff Pathway）途径
合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式 的能量和还原力一起合成复杂的大分子的过程。
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分解代谢和合成代谢的关系
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能量与代谢关系示意图
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代谢的类型
按物质转化方式分：
• 分解代谢： • 合成代谢：
• 能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化 • 物质代谢：物质在体内转化的过程.
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一、底物脱氢的四条主要途径
• EMP途径 糖酵解途径(Glycolysis) 己糖二磷酸途径(Hexose diphosphate pathway)
• HMP途径 • ED途径 • PK途径
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1.底物脱氢的途径
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EMP途径
葡萄糖的 酵解作用
( 又称：Embden -Meyerhof -Parnas途径，
有机物
最 初 日光 能 源 还原态无机物
化能异养菌 光能营养菌
通用能源 （ATP）
化能自养菌
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生物氧化与普通氧化反应的区别
比较项目 步骤 条件 催化剂
产能形式 能量利用率
燃烧 一步式快速反应
激烈 无
热、光 低
生物氧化 多步式梯级反应
温和 酶 大部分为ATP 高
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生物氧化
• 生物氧化的功能
• 产能（ATP） • 产还原力[H] • 产小分子中间代谢产物
第五章 微生物的新陈代谢
本章重要内容
• 代谢概论 • 微生物的代谢 • 微生物的代谢调控与发酵生产 • 代谢调控在发酵工业中的应用
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第一节
代谢概论
新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成 代谢（anabolism）的总和。 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢
分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简 单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力的作用。
按代谢产物在机体中作用不同分：
• 初级代谢： 提供能量、前体、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、色素、激素、生物碱等
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第二节
微生物的能量代谢
能量代谢是新陈代谢中的核心问题。
源自文库
其任务，是生物体把外界环境中多种形式的最初 能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能 源—ATP
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ED途径的意义
• ED途径可不依赖于EMP与HMP而单独存在
• 少数EMP途径不完整的细菌所特有的利用葡萄糖的替代途径
• 细菌酒精发酵（运动发酵单胞菌): [ED途径]
C6H12O6+ADP
2C2H5OH+ATP+2CO2+H2O
• 优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成少，代谢副产物少，发酵
• 生物氧化过程
• 底物脱氢（或脱电子):该底物称作电子供体或供氢体 • 递氢（电子）:需中间传递体，如NAD、FAD等 • 氢受体接受氢（或电子）
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化能异养微生物的生物氧化和产能
• 底物脱氢
• EMP途径 • HMP途径 • ED途径 • TCA循环
• 递氢与受氢
• 呼吸 • 无氧呼吸 • 发酵
裂解为2个三碳糖。
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• 磷酸戊糖酮解途径的特点:
• 分解1分子葡萄糖只产生1分子ATP，相当于EMP途径的一半; • 几乎产生等量的乳酸、乙醇和CO2
• 磷酸己糖酮解途径的特点：
• 有两个磷酸酮解酶参加反应； • 在没有氧化作用和脱氢作用的参与下，2分子葡萄糖分解为3分子乙酸和2分子3
-磷酸-甘油醛， 3-磷酸-甘油醛在脱氢酶的参与下转变为乳酸；乙酰磷酸生成乙 酸的反应则与ADP生成ATP的反应相偶联； • 每分子葡萄糖产生2.5分子的ATP； • 许多微生物（如双歧杆菌）的异型乳酸发酵即采取此方式。
• ED途径结果：一分子葡萄糖经ED途径最后生成2分子丙酮酸、1分子A TP，1分子NADPH、1分NADH。
• ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。 • ED途径不如EMP途径经济：
• 1 mol ATP / 1 mol Glucose
• ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广
• Pseudomonas saccharophila • Pseudomonas aeruginosa • Pseudomonas fluorescens • Pseudomonas lindneri • Z. mobilis • Alcaligenes eutrophus
简称：EMP途径)
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EMP途径的意义
• 具有EMP途径的微生物
• 多种微生物的代谢途径，产能效率低，提供 多种中间代谢产物作为合 成原料
• EMP途径的生理功能
• ATP和还原力NADH2 • 连接其他代谢途径的桥梁：TCA、HMP、ED • 中间代谢产物 • 逆向反应进行多糖合成
• EMP途径与人类的关系
糖途径。 • HMP途径的一个循环的最终结果是一分子葡萄糖-6-磷酸转变成一分子甘
油醛-3-磷酸、3个CO2、6个NADPH。 • HMP途径的特点
• 葡萄糖不经过EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化 • 产生大量的NADPH+H+形式的还原力 • 重要中间代谢产物的形成
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HMP途径的三个阶段
• 乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇发酵
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EMP途径关键步骤
1. 葡萄糖磷酸化→1.6二磷酸果糖(耗能) 2. 1.6二磷酸果糖→2分子3-磷酸甘油醛 3. 3-磷酸甘油醛→丙酮酸
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EMP途径简图及总反应式
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HMP途径
• 戊糖磷酸途径 Hexose Monophosphate Pathway • 从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上开始降解的故称为单磷酸已