微生物的代谢ppt课件

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2、HMP途径
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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。 •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。
•途径中的赤藓糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、 碱基合成、及多糖合成。
•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。如核苷酸、若干 氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸发酵）等。
•HMP途径在总的能量代谢中占一定比例，且与细胞代谢活 动对其中间产物的需要量相关。
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3、ED途径
又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。 1952年在Pseudomonas saccharophila中发现，后来 证明存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较 广）。 ED途径可不依赖于EMP和HMP途径而单 独存在，是少数缺乏完整EMP途径的微生物的一 种替代途径，未发现存在于其它生物中。
工业发酵产物：柠檬酸、苹果酸、延胡索酸、琥珀酸和谷氨 酸
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TCA循环的重要特点
1、循环一次的结果是乙酰CoA的乙酰基被氧化为2分子CO2, 并重新生成1分子草酰乙酸； 2、整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将NAD+ 还原为NADH+H+，另一步为FAD还原； 3、为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。 4、循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体； 5、生物体提供能量的主要形式； 6、为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。 如
柠檬酸发酵；Glu发酵等。
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二、递氢、受氢和ATP的产生
★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.
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ED途径
ATP
葡萄糖
ADP
NADP+
6-磷酸-葡萄糖
NADPH2
6-磷酸-葡萄酸
~~激酶
（与EMP途径连接） ~~氧化酶
(与HMP途径连接)
EMP途径 3-磷酸-甘油醛
~~脱水酶
2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸
EMP途径
丙酮酸 ~~醛缩酶
Baidu Nhomakorabea
有氧时与TCA环连接 无氧时进行细菌发酵
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（又称五4T、）CA三循T羧环C、酸AK循循reb环环s循环或柠檬酸循环。在绝大多数异养
微生物的呼吸代谢中起关键作用。其中大多数酶在真核生 物中存在于线粒体基质中，在细菌中存在于细胞质中；只 有琥珀酸脱氢酶是结合于细胞膜或线粒体膜上。
主要产物： C3 CH3CO~CoA
呼吸链
4NADH+4H+呼吸链 12ATP
FADH2
2ATP
GTP（底物水平） ATP
3CO2 在物质代谢中的地位：枢纽位置
发酵作用：没有任何外援的最终氢受体的生物氧化； 呼吸作用：有外援的最终氢受体的生物氧化模式； ★呼吸作用又可分为两类：
有氧呼吸——最终电子受体是分子氧O2; 无氧呼吸——最终电子受体是O2以外的
无机氧化物，如NO3-、SO42-等. 17
呼吸、无氧呼吸和发酵示意图
C6H12O6 [H]
A [H]
化型化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。 有氧呼吸（aerobic respiration） 无氧呼吸（anaerobic respiration）
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自EMP
氧还
2NADH2
NAD FADH2 化 态
原 态
自乙酰CoA
2NADH2
脱 氢
FP Fe-S 醌
自TCA
酶
6NADH2
还氧
自TCA
NADH2 FAD
B [H]
C [H]
CO2 脱氢
经呼吸链 [H]
①呼吸
②无氧 呼吸
1/2O2
H2O NO3-，SO42-，CO2
NO2-，SO32-，CH4
③发酵 A、B或C
递氢
AH2，BH2或CH2 （发酵产物：乙醇、
乳酸等）
受氢
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1、呼吸（respiration）
——从葡萄糖或其他有机物质脱下的电子或氢 经过系列载体最终传递给外源O2或其他氧
分解代谢
复杂分子
简单小分子 ATP [H]
（有机物）
合成代谢
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第一节 微生物的产能代谢
——将最初能源转换成通用的ATP过程
一、化能异养微生物的生物氧化与产能
过程：脱氢（或电子） 递氢（或电子） 受氢（或电子） 功能：产能（ATP）、还原力、小分子代谢产物等。
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生物氧化的形式：某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种
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1.EMP途径
反应步骤：10步 反应简式：耗能阶段
C6
2C3
2ATP
产能阶段
2NADH+H+ 2丙酮酸 4ATP 2ATP
总反应式： C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
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。
第五章 微生物新陈代谢
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第五章 微生物的代谢
第一节 微生物的能量代谢 第二节 分解代谢和合成代谢的联系 第三节 微生物特有的合成代谢途径 第四节 微生物次级代谢与次级代谢产物 第五节 微生物代谢与生产实践
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代谢概论
代谢（metabolism）：
细胞内发生的各种化学反应的总称
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
生物氧化的功能为：
产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
微生物直接利用
生物 氧化
能量 储存在高能化合物（如ATP）中
以热的形式被释放到环境中
自养微生物利用无机物
异养微生物利用有机物
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（一）底物脱氢的途径
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（一）EMP途径
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EMP途径特点：
葡萄糖分子经转化成1，6—二磷酸果糖后，在醛缩酶的催 化下，裂解成两个三碳化合物分子，即磷酸二羟丙酮和3磷酸甘油醛。 3-磷酸甘油醛被进一步氧化生成2分子丙酮 酸， 1分子葡萄糖可降解成2分子3-磷酸甘油醛，并消耗2分子 ATP。2分子3-磷酸甘油醛被氧化生成2分子丙酮酸，2分子 NADH2和4分子ATP。