第六章 微生物的代谢 南京林业大学 微生物 周德庆版_PPT幻灯片
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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：
第 六 章微生物的代谢 133页PPT文档
反应步骤：10步
章
反应简式：耗能阶段
产能阶段 2NADH+H+
C6
2C3
2丙酮酸
微 生
2ATP
总反应式： C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
4ATP 2ATP
物 的 代
2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O
特点：基本代谢途径，产能效率低，提供多种中间代谢物作 为合成代谢原料，有氧时与TCA环连接，无氧时丙酮酸 及其进一步代谢产物乙醛被还原成各种发酵产物，与发 酵工业有密切关系。
六
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
章
物，同时释放能量并产生各种不同
的代谢产物。
微 发酵的种类有很多，可发酵的底物
生
有糖类、有机酸、氨基酸等，其中
物 的
以微生物发酵葡萄糖最为重要。
生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的 过程称为糖酵解(glycolysis)，主要分
代
为四种途径：EMP途径、HMP途径、
无氧时
2丙酮酸
进行发酵 2乙醇
微
关键反应：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸的裂解
生
催化的酶：6-磷酸脱水酶，KDPG醛缩酶
物
相关的发酵生产：细菌酒精发酵
优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成
的
少，代谢副产物少，发酵温度较高，不必定
代
期供氧。 缺点：pH5，较易染菌；细菌对乙醇耐受力低
谢
第葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分布
有氧时与TCA环连接 无氧时进行细菌发酵
第
第六章微生物的代谢128页PPT
第 六 章 微生物的代谢
• 教学目标与要求：
• 要求掌握微生物代谢的特点、微生物发酵和呼 吸的概念及其主要类型；
• 掌握微生物的生命活动过程中的物质与能量的 转换机理,进而理解微生物呼吸与发酵的实质； 重点掌握化能异养微生物的产能方式；了解细 菌的光合作用和化能自养微生物的产能方式；
• 了解微生物对有机物的分中 的应用,理解微生物的代谢调节。
2．糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。 其共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖 或葡萄糖。这类酶至少有三种：
• ① β-淀粉酶（淀粉-1.4-麦芽糖苷酶）：它是从直链 淀粉的外端（非还原端）开始作用于α-1.4糖苷键， 每次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解 成麦芽糖。因为被β-淀粉酶所打断的键发生改变， 结果是形成β-麦芽糖即麦芽糖的还原碳是β-构型的。
（二）纤维素与半纤维素的分解代谢
• 纤维素是植物细胞壁的主要成分，是世界上最丰 富的碳水化合物，它也是由葡萄糖通过糖苷键连 接而成的大分子化合物，它与淀粉不同的是，葡 萄糖通过β-1.4-糖苷键连接起来，而且分子量更 大，更不溶于水，均不能直接被人和动物消化， 但它可以被许多真菌如大型真菌和小型真菌中的 木霉、青霉、曲霉、根霉等以及放线菌与细菌中 的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维素分解 菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。
• 但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们 必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组 成它们的小分子单体后，才能被微生物吸 收利用。
一、含碳有机物（多糖）的分解代谢
• 这类有机物包括：淀粉、纤维素、半纤维素、果 胶质、木素和芳香族化合物等。
• （一）淀粉的分解代谢
• 植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直 链淀粉是由许多葡萄糖单体以α-1.4葡萄糖苷键所 聚合的大分子；支链淀粉是由α-1.6糖苷键形成侧 链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%， 支链淀粉为20%）。
• 教学目标与要求：
• 要求掌握微生物代谢的特点、微生物发酵和呼 吸的概念及其主要类型；
• 掌握微生物的生命活动过程中的物质与能量的 转换机理,进而理解微生物呼吸与发酵的实质； 重点掌握化能异养微生物的产能方式；了解细 菌的光合作用和化能自养微生物的产能方式；
• 了解微生物对有机物的分中 的应用,理解微生物的代谢调节。
2．糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。 其共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖 或葡萄糖。这类酶至少有三种：
• ① β-淀粉酶（淀粉-1.4-麦芽糖苷酶）：它是从直链 淀粉的外端（非还原端）开始作用于α-1.4糖苷键， 每次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解 成麦芽糖。因为被β-淀粉酶所打断的键发生改变， 结果是形成β-麦芽糖即麦芽糖的还原碳是β-构型的。
（二）纤维素与半纤维素的分解代谢
• 纤维素是植物细胞壁的主要成分，是世界上最丰 富的碳水化合物，它也是由葡萄糖通过糖苷键连 接而成的大分子化合物，它与淀粉不同的是，葡 萄糖通过β-1.4-糖苷键连接起来，而且分子量更 大，更不溶于水，均不能直接被人和动物消化， 但它可以被许多真菌如大型真菌和小型真菌中的 木霉、青霉、曲霉、根霉等以及放线菌与细菌中 的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维素分解 菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。
• 但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们 必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组 成它们的小分子单体后，才能被微生物吸 收利用。
一、含碳有机物（多糖）的分解代谢
• 这类有机物包括：淀粉、纤维素、半纤维素、果 胶质、木素和芳香族化合物等。
• （一）淀粉的分解代谢
• 植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直 链淀粉是由许多葡萄糖单体以α-1.4葡萄糖苷键所 聚合的大分子；支链淀粉是由α-1.6糖苷键形成侧 链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%， 支链淀粉为20%）。
第6章微生物代谢.ppt.Convertor
第六章微生物的代谢能量代谢：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。
初级代谢：提供能量、前体、结构物质等生命活动所必需的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等。
次级代谢：它们不是微生物生长所必需的代谢物质的代谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等。
第一节微生物的能量代谢有机物（化能异养菌）最初能源日光（光能自养菌）通用能源（ATP ）无机物（化能自养菌）能量代谢是新陈代谢中的核心问题。
微生物的能量代谢：微生物生命活动所需要的化学能都是由微生物对环境所提供的能量（或本身储存的能量）进行能量形式的转变而得到的，这个过程称为微生物的能量代谢。
一、化能异养菌的生物氧化和产能生物氧化（biological ）：物质在细胞内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程。
它是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。
其特点为：能源物质是有机化合物; 葡萄糖和果糖是主要碳源和能源;戊糖要经转化后进入葡萄糖降解途径；其他糖以及多糖则要经转化或降解成葡萄糖；醇、醛、有机酸、氨基酸、烃类、芳香族等有机化合物的能量代谢也是以转化后进入葡萄糖降解途径的。
故葡萄糖是化能异养型微生物进行能量代谢最基本的途径。
葡萄糖的生物氧化过程：脱氢：EMP 途径、HMP 途径、ED 途径、TCA 循环递氢：呼吸链方式传递。
受氢：氧、无机或有机氧化物等氢受体。
功能：产能（ATP）、产还原力〔H丨和小分子中间代谢物。
类型：有氧呼吸、无氧呼吸和发酵（根据电子受体的不同）。
（一）底物脱氢的途径1、E MP 途径（Embden-Meyerhof-paras pathway ）又称为糖酵解途径，分两个阶段共10 步反应。
2、HMP途径（hexose mo nophosphate pathway ）又称磷酸戊糖途径或单磷酸己糖途径、磷酸葡萄糖酸途径或WD 途径。
是产生大量NADPH2 形式的还原力和多种重要中间代谢物的代谢途径。
微生物学教程周德庆(第二版)6ppt课件
生长速率常数（R）：单位时间内细胞数目或细胞量 的变化。
ppt课件
12
影响延滞期长短的主要因素
（1）菌种
生长快的菌比生长缓慢的菌延滞期短。
（2）接种菌菌龄
采用对数生长期的菌作为接种菌可缩短延滞期。
（3）接种量
适当提高接种量可缩短延滞期。
（4）培养基成分
营养丰富，与种子培养条件接近的培养基可缩
短延滞期。
H2O2+ e- + H+
OH·+ e- + H+
H2O2 OH· H2O
O2+光+光敏色素 过氧化物酶
‥O2
ppt课件
44
有毒氧的消除：
超过氧化物岐化酶酶 superoxide dismutase
2 O2- +2H+ 过氧化氢酶 catalase
O2+H2O2
H2O2+H2O2 过氧化物酶 peroxidase
47
真菌
最适pH≤5
细菌
最适pH一般为中性 6.0—7.5
放线菌 最适pH 7.0—8.0
ppt课件
48
1. 专性嗜酸菌（obligate acidophilic bacteria） 在pH 2.0—4.0 生长，但不能在中性条件下生长。
专性嗜酸菌的细胞膜在中性pH时溶解，细胞裂解 死亡。
专性嗜酸菌包括：硫杆菌属（Thiobacillus），硫 化叶菌（Sulfolobus），嗜热支原体（Thermoplasm） 等。
（1）嗜冷菌（psychrophiles） 永久寒冷的地区。
Topt≤15℃
（2）嗜温菌（mesophiles）
Topt ≤45℃
26第六章微生物的代谢PPT课件(2024)
化能作用
一些微生物能够利用无机物氧化过程中释放的能量来合成有机物，这种过程称为化能作用 。化能作用包括硝化作用、硫化作用、氢化作用等类型，分别对应不同的无机物氧化过程 。
光合作用与化能作用的比较
光合作用和化能作用都是微生物获取能量的方式，二者在能量来源、反应条件和产物等方 面存在差异。
10
03
微生物的碳代谢
20
酶活性调节
2024/1/29
变构调节
01
代谢物与酶分子活性中心以外的部位结合，改变酶的构象，进
而影响酶的活性。
共价修饰调节
02
通过酶蛋白的共价修饰（如磷酸化、乙酰化等）来改变酶的活
性。
酶量调节
03
通过控制酶的合成与降解来调节细胞内酶的总量，进而调控代
谢过程。
21
细胞信号传导与代谢调控
01
信号分子与受体
2024/1/29
17
氮素循环与利用
01
02
03
04
氨化作用
微生物通过氨化作用将含氮有 机物转化为氨，释放到环境中 供植物和其他微生物利用。
硝化作用
硝化细菌将氨氧化为硝酸盐， 为植物提供可利用的氮源。
反硝化作用
反硝化细菌在缺氧条件下将硝 酸盐还原为氮气，实现氮素的
循环。
固氮作用
固氮微生物可将大气中的氮气 转化为氨或其他含氮化合物， 为生物圈提供可利用的氮源。
2024/1/29
18
05
微生物代谢调控机制
2024/1/29
19
基因表达调控
2024/1/29
转录水平调控
通过控制特定基因的转录速率来实现代谢调控，如原核生物的操 纵子模型。
翻译水平调控
一些微生物能够利用无机物氧化过程中释放的能量来合成有机物，这种过程称为化能作用 。化能作用包括硝化作用、硫化作用、氢化作用等类型，分别对应不同的无机物氧化过程 。
光合作用与化能作用的比较
光合作用和化能作用都是微生物获取能量的方式，二者在能量来源、反应条件和产物等方 面存在差异。
10
03
微生物的碳代谢
20
酶活性调节
2024/1/29
变构调节
01
代谢物与酶分子活性中心以外的部位结合，改变酶的构象，进
而影响酶的活性。
共价修饰调节
02
通过酶蛋白的共价修饰（如磷酸化、乙酰化等）来改变酶的活
性。
酶量调节
03
通过控制酶的合成与降解来调节细胞内酶的总量，进而调控代
谢过程。
21
细胞信号传导与代谢调控
01
信号分子与受体
2024/1/29
17
氮素循环与利用
01
02
03
04
氨化作用
微生物通过氨化作用将含氮有 机物转化为氨，释放到环境中 供植物和其他微生物利用。
硝化作用
硝化细菌将氨氧化为硝酸盐， 为植物提供可利用的氮源。
反硝化作用
反硝化细菌在缺氧条件下将硝 酸盐还原为氮气，实现氮素的
循环。
固氮作用
固氮微生物可将大气中的氮气 转化为氨或其他含氮化合物， 为生物圈提供可利用的氮源。
2024/1/29
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05
微生物代谢调控机制
2024/1/29
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基因表达调控
2024/1/29
转录水平调控
通过控制特定基因的转录速率来实现代谢调控，如原核生物的操 纵子模型。
翻译水平调控
第六章 微生物的代谢 南京林业大学 微生物 周德庆版_PPT幻灯片
4-磷酸-赤藓糖 6-磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 3-磷酸-甘油醛
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖
HMP途径
从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸己糖基础上开始降 解的故称为单磷酸己糖途径。
HMP途径与EMP途径有着密切的关系，HMP途径中的 3-磷酸-甘油醛可以进入EMP途径， — 磷酸戊糖支路。
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。
•特点是：有HMP途径的微生物细胞中往往同时 存在EMP途径。单独具有HMP途径的微生物少 见。
3 ED途径
4 又称2－酮－3脱氧－6－磷酸裂解（KDPG) 途径
ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。
ED途径过程：
葡萄糖→ → →KDPG
KDPG
醛缩酶
甘油醛-3-磷酸 丙酮酸
E→MP丙酮酸
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ATP，1分子NADPH、1分NADH。
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
复 杂 分 子 分解代谢酶系
（有机物）
简单分子 + ATP + [H]
合成代谢酶系
分解代谢（catabolism）
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。
大分子物质的降解
淀粉、脂肪、蛋白质、果胶质等
胞外酶的作用
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
（一）底物脱氢的途径 葡萄糖降解成小分子物质有四条途径
1、EMP途径 2、ED途径
3、HMP途径 4、PK途径
Ｏ２ 无Ｏ２
5.TCA循环
5-磷酸-木酮糖 3-磷酸-甘油醛
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖
HMP途径
从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸己糖基础上开始降 解的故称为单磷酸己糖途径。
HMP途径与EMP途径有着密切的关系，HMP途径中的 3-磷酸-甘油醛可以进入EMP途径， — 磷酸戊糖支路。
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。
•特点是：有HMP途径的微生物细胞中往往同时 存在EMP途径。单独具有HMP途径的微生物少 见。
3 ED途径
4 又称2－酮－3脱氧－6－磷酸裂解（KDPG) 途径
ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。
ED途径过程：
葡萄糖→ → →KDPG
KDPG
醛缩酶
甘油醛-3-磷酸 丙酮酸
E→MP丙酮酸
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ATP，1分子NADPH、1分NADH。
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
复 杂 分 子 分解代谢酶系
（有机物）
简单分子 + ATP + [H]
合成代谢酶系
分解代谢（catabolism）
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。
大分子物质的降解
淀粉、脂肪、蛋白质、果胶质等
胞外酶的作用
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
（一）底物脱氢的途径 葡萄糖降解成小分子物质有四条途径
1、EMP途径 2、ED途径
3、HMP途径 4、PK途径
Ｏ２ 无Ｏ２
5.TCA循环
2024年度《微生物的代谢》ppt课件
《微生物的代谢 》ppt课件
2024/2/2
1
目录
• 微生物代谢概述 • 微生物能量代谢 • 微生物物质代谢 • 微生物代谢调控机制 • 微生物代谢与环境因素关系 • 微生物代谢在实际应用中价值
2024/2/2
2
01
微生物代谢概述
2024/2/2
3
代谢定义与特点
2024/2/2
代谢定义
代谢是指生物体内所发生的所有 化学反应的总称，包括分解代谢 和合成代谢两个方面。
代谢特点
微生物代谢具有高效性、多样性 、适应性和可调控性等特点。
4
微生物代谢重要性
01
02
03
物质转化
微生物通过代谢作用将有 机物分解为简单无机物， 或合成复杂有机物，实现 物质的转化。
2024/2/2
能量转换
微生物通过代谢作用将化 学能转换为热能或电能， 为生命活动提供能量。
环境影响
微生物代谢对环境有重要 影响，如参与自然界的碳 、氮、硫等元素的循环。
03
温度通过影响微生物细胞膜的流动性、酶的活性和 生物大分子的稳定性等来影响微生物的代谢。
20
pH值对微生物代谢影响
pH值是影响微生物生长和代谢的另一个重要因素。
不同微生物对pH值的适应性不同，根据其最适生长pH值可分为酸性菌、中性菌和 碱性菌。
2024/2/2
pH值通过影响微生物细胞膜的通透性、酶的活性和细胞内外物质的交换等来影响微 生物的代谢。
蛋白质代谢途径
蛋白质水解、氨基 酸代谢等
13
其他元素代谢途径
磷代谢
硫代谢
铁代谢
微量元素代谢
磷的吸收、磷酸盐代谢 等
2024/2/2
2024/2/2
1
目录
• 微生物代谢概述 • 微生物能量代谢 • 微生物物质代谢 • 微生物代谢调控机制 • 微生物代谢与环境因素关系 • 微生物代谢在实际应用中价值
2024/2/2
2
01
微生物代谢概述
2024/2/2
3
代谢定义与特点
2024/2/2
代谢定义
代谢是指生物体内所发生的所有 化学反应的总称，包括分解代谢 和合成代谢两个方面。
代谢特点
微生物代谢具有高效性、多样性 、适应性和可调控性等特点。
4
微生物代谢重要性
01
02
03
物质转化
微生物通过代谢作用将有 机物分解为简单无机物， 或合成复杂有机物，实现 物质的转化。
2024/2/2
能量转换
微生物通过代谢作用将化 学能转换为热能或电能， 为生命活动提供能量。
环境影响
微生物代谢对环境有重要 影响，如参与自然界的碳 、氮、硫等元素的循环。
03
温度通过影响微生物细胞膜的流动性、酶的活性和 生物大分子的稳定性等来影响微生物的代谢。
20
pH值对微生物代谢影响
pH值是影响微生物生长和代谢的另一个重要因素。
不同微生物对pH值的适应性不同，根据其最适生长pH值可分为酸性菌、中性菌和 碱性菌。
2024/2/2
pH值通过影响微生物细胞膜的通透性、酶的活性和细胞内外物质的交换等来影响微 生物的代谢。
蛋白质代谢途径
蛋白质水解、氨基 酸代谢等
13
其他元素代谢途径
磷代谢
硫代谢
铁代谢
微量元素代谢
磷的吸收、磷酸盐代谢 等
2024/2/2
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各种类型的微生物细胞，通过单纯扩散、促 进扩散（易化扩散）、主动运输和基团转位 等方式，将各种营养物质由外界环境摄入微 生物细胞中。当营养物质进入微生物细胞后， 要面临着一系列的化学变化。
微生物细胞将要面临的这一系列的化学 变化即为：微生物的代谢。
代谢(metabolism) 是细胞内发生的各种化学反应的总称。
2、HMP途径--磷酸戊糖途径（旁路）为循环途径
CH2OH
CH2OP
NADH+H+ CH2OP
NADH+H+ CH2OH
o ATP ADP
o NAD(P)+
o
NAD(P)+
C=O
OH
OH
OH COOH
H-C-OH
OH HO OH
HO
OH
OH
HO OH
H-C-OH D CH2OP
葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖 6-磷酸-葡糖酸 5-磷酸-核酮糖
6：有关酶系在细胞质中
•EMP途径的生理功能：
1、为微生物的生理活动提供ATP、 NADH
2、中间产物为菌体合成提供碳架
3、在一定条件下，可沿EMP途径逆转合成多糖
•反应中所生成的NADH2不能积存，必须被重氧化为NAD 后，才能继续不断地推动全部反应。NADH2被重氧化的 方式，因不同微生物和条件而异。在无氧条件下， NADH2的受氢体可以是丙酮酸本身（乳酸菌的乳酸发 酵）；可以是丙酮酸的降解产物，如乙醛（酵母菌的酒 精发酵）；也可以是无机的NO3－（脱氮小球菌的无氧呼 吸）等。在有氧条件下，NADH2即经呼吸链氧化，同时 由电子传递链磷酸化生成ATP；丙酮酸则进入三羧酸循 环被彻底氧化成CO2和水，并生成大量的ATP。
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
（一）底物脱氢的途径 葡萄糖降解成小分子物质有四条途径
1、EMP途径 2、ED途径
3、HMP途径 4、PK途径
Ｏ２ 无Ｏ２
5.TCA循环
无氧呼吸 发酵
葡萄糖降解的四种途径 1、EMP途径（糖酵解）
总反应式：Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋２ＮＡＤ＋２Ｐｉ＋２ＡＤＰ →２ＣＨ３ＣＯＣＯＯＨ＋２ＮＡＤＨ２＋２ＡＴＰ
•特点是：有HMP途径的微生物细胞中往往同时 存在EMP途径。单独具有HMP途径的微生物少 见。
3 ED途径
4 又称2－酮－3脱氧－6－磷酸裂解（KDPG) 途径
ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。
ED途径过程：
葡萄糖→ → →KDPG
KDPG
醛缩酶
甘油醛-3-磷酸 丙酮酸
E→MP丙酮酸
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ATP，1分子NADPH、1分NADH。
有氧呼吸 生物氧化的类型： 无氧呼吸
发酵
异养微生物利用有机物，自养微生物则利用 无机物，通过生物氧化来进行产能代谢。
在产能代谢中，微生物能以各种有机的和无机的氧化物 作为生物氧化的基质。而其中以葡萄糖最为重要。它是 异养微生物的主要碳源和能源，可直接进入糖代谢途径 被降解成小分子物质---丙酮酸（降解途径有四条）.
4-磷酸-赤藓糖 6-磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 3-磷酸-甘油醛
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖
HMP途径
从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸己糖基础上开始降 解的故称为单磷酸己糖途径。
HMP途径与EMP途径有着密切的关系，HMP途径中的 3-磷酸-甘油醛可以进入EMP途径， — 磷酸戊糖支路。
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。
一般认为HMP途径不是产能途径，而是为生物合成提供 大量还原力（NADPH）和中间代谢产物。
•生理功能： HMP途径主要是提供生物合成所需 要的大量还原力（NADPH＋H+）和各种不同长 度的碳架原料。如5-磷酸核（酮）糖、4-磷酸赤 鲜糖等。该途径还与光能和化能自养微生物的合 成代谢密切联系，途径中的5-磷酸核酮糖可以转 化为固定CO2时的CO2受体---1,5-二磷酸核酮糖.
ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广 ED途径可不依赖于EMP与HMP而单独存在 ED途径不如EMP途径经济。
ED 途径特点：
（1）仅在细菌中（假单胞菌属）被发现；
（2）葡萄糖经转化成2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后， 经脱氧酮酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-P甘油醛。 后者再经过EMP一样，都自每分子葡萄糖产生两分子丙酮酸； 但2个丙酮酸的来历不同
• EMP途径特点
1：葡萄糖经转化为1，6—二磷酸果糖后，在醛缩酶催 化下，裂解成两个3C化合物，由此再转化成2分子丙酮 酸。这条途径是生物界所共有。 2: 一、三和十步反应不可逆; 3: 不消耗氧
4: 对专性厌氧（无氧呼吸）微生物来说EMP途经是产能 的唯一途径 5：两个ATP是通过基质（底物）水平磷酸化的方式产生 (1,3--二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸和磷酸烯醇式 丙酮酸转变成丙酮酸时)，所谓基质水平磷酸化是指基 质在氧化过程中产生某些含有比ATP水解时，放出更多 自由能的高能化合物中间体，这种高能物质可以直接将 键能交给ADP使之磷酸化，生成ATP。
HMP 途径
CH2OH
C=O
HO-C-H H-C-OH H-C-OP
H
5-磷酸-木酮糖
CH2OH
C=O
H-C-OH H-C-OH H-C-OP
H
5-磷酸-核酮糖
H- C=O
H-C-OH H-C-OH H-C-OH
CH2OP
5-磷酸-核糖
5-磷酸-木酮糖 6-磷酸-景天庚酮糖
6-磷酸-果糖
5-磷酸-核糖 3-磷酸-甘油醛
葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等
微生物代谢所需能量，绝大多数是通过生物氧化作用 而获得的。
所谓生物氧化就是发生在活细胞内的一系列产能性氧 化反应。
产能（ATP） 生物氧化的功能：产还原力[H]
产小分子中间代谢物
生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢和失去电 子3种
生物氧化的过程有脱氢（或电子）、递氢（或电子）、 和受氢（或电子）3个阶段。
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
复 杂 分 子 分解代谢酶系
（有机物）
简单分子 + ATP + [H]
合成代谢酶系
分解代谢（catabolism）
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。
大分子物质的降解
淀粉、脂肪、蛋白质、果胶质等
胞外酶的作用
微生物细胞将要面临的这一系列的化学 变化即为：微生物的代谢。
代谢(metabolism) 是细胞内发生的各种化学反应的总称。
2、HMP途径--磷酸戊糖途径（旁路）为循环途径
CH2OH
CH2OP
NADH+H+ CH2OP
NADH+H+ CH2OH
o ATP ADP
o NAD(P)+
o
NAD(P)+
C=O
OH
OH
OH COOH
H-C-OH
OH HO OH
HO
OH
OH
HO OH
H-C-OH D CH2OP
葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖 6-磷酸-葡糖酸 5-磷酸-核酮糖
6：有关酶系在细胞质中
•EMP途径的生理功能：
1、为微生物的生理活动提供ATP、 NADH
2、中间产物为菌体合成提供碳架
3、在一定条件下，可沿EMP途径逆转合成多糖
•反应中所生成的NADH2不能积存，必须被重氧化为NAD 后，才能继续不断地推动全部反应。NADH2被重氧化的 方式，因不同微生物和条件而异。在无氧条件下， NADH2的受氢体可以是丙酮酸本身（乳酸菌的乳酸发 酵）；可以是丙酮酸的降解产物，如乙醛（酵母菌的酒 精发酵）；也可以是无机的NO3－（脱氮小球菌的无氧呼 吸）等。在有氧条件下，NADH2即经呼吸链氧化，同时 由电子传递链磷酸化生成ATP；丙酮酸则进入三羧酸循 环被彻底氧化成CO2和水，并生成大量的ATP。
一、化能异养微生物的生物氧化和产能
（一）底物脱氢的途径 葡萄糖降解成小分子物质有四条途径
1、EMP途径 2、ED途径
3、HMP途径 4、PK途径
Ｏ２ 无Ｏ２
5.TCA循环
无氧呼吸 发酵
葡萄糖降解的四种途径 1、EMP途径（糖酵解）
总反应式：Ｃ６Ｈ１２Ｏ６＋２ＮＡＤ＋２Ｐｉ＋２ＡＤＰ →２ＣＨ３ＣＯＣＯＯＨ＋２ＮＡＤＨ２＋２ＡＴＰ
•特点是：有HMP途径的微生物细胞中往往同时 存在EMP途径。单独具有HMP途径的微生物少 见。
3 ED途径
4 又称2－酮－3脱氧－6－磷酸裂解（KDPG) 途径
ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。
ED途径过程：
葡萄糖→ → →KDPG
KDPG
醛缩酶
甘油醛-3-磷酸 丙酮酸
E→MP丙酮酸
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ATP，1分子NADPH、1分NADH。
有氧呼吸 生物氧化的类型： 无氧呼吸
发酵
异养微生物利用有机物，自养微生物则利用 无机物，通过生物氧化来进行产能代谢。
在产能代谢中，微生物能以各种有机的和无机的氧化物 作为生物氧化的基质。而其中以葡萄糖最为重要。它是 异养微生物的主要碳源和能源，可直接进入糖代谢途径 被降解成小分子物质---丙酮酸（降解途径有四条）.
4-磷酸-赤藓糖 6-磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 3-磷酸-甘油醛
6-磷酸-葡萄糖
6-磷酸-葡萄糖
HMP途径
从6-磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸己糖基础上开始降 解的故称为单磷酸己糖途径。
HMP途径与EMP途径有着密切的关系，HMP途径中的 3-磷酸-甘油醛可以进入EMP途径， — 磷酸戊糖支路。
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。
一般认为HMP途径不是产能途径，而是为生物合成提供 大量还原力（NADPH）和中间代谢产物。
•生理功能： HMP途径主要是提供生物合成所需 要的大量还原力（NADPH＋H+）和各种不同长 度的碳架原料。如5-磷酸核（酮）糖、4-磷酸赤 鲜糖等。该途径还与光能和化能自养微生物的合 成代谢密切联系，途径中的5-磷酸核酮糖可以转 化为固定CO2时的CO2受体---1,5-二磷酸核酮糖.
ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广 ED途径可不依赖于EMP与HMP而单独存在 ED途径不如EMP途径经济。
ED 途径特点：
（1）仅在细菌中（假单胞菌属）被发现；
（2）葡萄糖经转化成2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后， 经脱氧酮酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-P甘油醛。 后者再经过EMP一样，都自每分子葡萄糖产生两分子丙酮酸； 但2个丙酮酸的来历不同
• EMP途径特点
1：葡萄糖经转化为1，6—二磷酸果糖后，在醛缩酶催 化下，裂解成两个3C化合物，由此再转化成2分子丙酮 酸。这条途径是生物界所共有。 2: 一、三和十步反应不可逆; 3: 不消耗氧
4: 对专性厌氧（无氧呼吸）微生物来说EMP途经是产能 的唯一途径 5：两个ATP是通过基质（底物）水平磷酸化的方式产生 (1,3--二磷酸甘油酸转变成3-磷酸甘油酸和磷酸烯醇式 丙酮酸转变成丙酮酸时)，所谓基质水平磷酸化是指基 质在氧化过程中产生某些含有比ATP水解时，放出更多 自由能的高能化合物中间体，这种高能物质可以直接将 键能交给ADP使之磷酸化，生成ATP。
HMP 途径
CH2OH
C=O
HO-C-H H-C-OH H-C-OP
H
5-磷酸-木酮糖
CH2OH
C=O
H-C-OH H-C-OH H-C-OP
H
5-磷酸-核酮糖
H- C=O
H-C-OH H-C-OH H-C-OH
CH2OP
5-磷酸-核糖
5-磷酸-木酮糖 6-磷酸-景天庚酮糖
6-磷酸-果糖
5-磷酸-核糖 3-磷酸-甘油醛
葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等
微生物代谢所需能量，绝大多数是通过生物氧化作用 而获得的。
所谓生物氧化就是发生在活细胞内的一系列产能性氧 化反应。
产能（ATP） 生物氧化的功能：产还原力[H]
产小分子中间代谢物
生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢和失去电 子3种
生物氧化的过程有脱氢（或电子）、递氢（或电子）、 和受氢（或电子）3个阶段。
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
复 杂 分 子 分解代谢酶系
（有机物）
简单分子 + ATP + [H]
合成代谢酶系
分解代谢（catabolism）
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。
大分子物质的降解
淀粉、脂肪、蛋白质、果胶质等
胞外酶的作用