微生物学微生物的新陈代谢
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能量代谢：生物体与内外环境间进行的能量转换。 （耗能、贮能、产能）
物质代谢与能量代谢的关系：在物质代谢的过程中伴随着能量 代谢的进行，在物质的分解过程中，伴随着能量的释放，这些能量 一部分以热的形式散失，一部分以高能磷酸键的形式贮存在三磷酸 腺苷（ATP）中，用于维持微生物的生理活动或供合成代谢需要。
3 2021/2/27
第五章 微生物的新陈代谢
合成代谢与分解代谢的关系：合成代谢与分解代谢在生物体中偶 联进行，它们之间既有明显差别，但又紧密相关。分解代谢为合成 代谢提供所需要的能量和原料，而合成代谢则是分解代谢的基础。
4 2021/2/27
第五章 微生物的新陈代谢
二、物质代谢和能量代谢
物质代谢：生物体与内外环境间进行的物质转变与交换。 （合成、分解）
2、生物氧化与燃烧的比较
相同点：都是通过底物ຫໍສະໝຸດ Baidu氧化反应而释放出其中的化学潜能。 不同点：生物氧化在活细胞内进行，需要酶的参与，反应条件温和（常温、PH 值中性），为多步式梯级反应，产生的能量大部分为ATP，且能量利用率高；而燃 烧则不需要酶的参与，反应条件激烈，为一步式快速反应，其产能形式为发光、发 热，能量利用率低。
16 2021/2/27
（6）EMP途径的意义
① 生理意义
a、供应ATP形式的能量 和NADH2形式的还原力 。
b、是连接其它几个重 要代谢途径的桥梁，包括 TCA、HMP和ED途径等。
c、为生物合成提供多 种中间代谢物。（130页）
d、通过逆向反应可进 行多糖合成。
② 实践意义
用于多种发酵产品的生 产，如乙醇、乳酸等。
② NADH＋H+ （2个）
a、有氧时：经呼吸链的氧化磷酸化反应产生6个ATP。
b、无氧时：其受氢体是丙酮酸，被还原成乳酸：
丙酮酸
NADH2
NAD+
乳酸
或把丙酮酸的脱羧产物乙醛还原成乙醇（酵母菌酒精发酵）：
丙酮酸
CO2
NADH2
乙醛
NAD+ 乙醇
③ 丙酮酸（2分子）
有氧时进入TCA循环彻底氧化成CO2和H2O，并产生大量能量； 无氧时，进行发酵，生成不同的产物，如乳酸 、乙醇。
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第五章 微生物的新陈代谢
教学要求（10学时）
1、了解微生物物质代谢与能量代谢、合成代谢与分解代
谢、初生代谢与次生代谢之间的相互区别和联系。
2、掌握微生物能量代谢的基本内容、特点、意义。
3、了解微生物分解代谢的基本内容。
4、掌握分解代谢与合成代谢的联系。
5、了解微生物独特的合成代谢途径。
把外界环境中多种形式的最初能源逐步转换成对一切生命活
动都能利用的通用能源——ATP的过程。
8
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第五章 微生物的新陈代谢
第一节 微生物的能量代谢
一、化能异养微生物产ATP和还原力 二、化能、光能自养微生物产ATP和还原力
9 2021/2/27
第五章 微生物的新陈代谢 能量代谢 分解代谢 合成代谢 代谢调节
11 2021/2/27
（一）生物氧化
（二）底物脱氢的 四条途径
3、形式
某物质与氧结合、脱氢或失 去电子。
4、过程
分为脱氢（或电子）、递氢 （或电子）、受氢（或电子） 三阶段。
5、功能
产能（ATP）、产还原力[H]、 产小分子中间代谢物。
6、类型
有氧呼吸（呼吸）、无氧呼 吸、发酵。
（三）递氢和受氢
第
一、化能异养微生物产ATP和还原力
一
节
二、自养微生物产ATP和还原力
微 （一）生物氧化 生
物
的
能 （二）底物脱氢的
量
四条途径
代
谢
（一）生物氧化
1、概念
是指发生在活细胞中的一系列产 能性氧化还原反应（即参与反应的 物质之间的电子转移和氢的转递过 程）的总称。（实质：产能）
（三）递氢和受氢
10 2021/2/27
12 2021/2/27
（一）生物氧化
（二）底物脱氢的 四条途径
（二）底物脱氢的四条
途径（以葡萄糖为例讲述H
如何脱出）
1、EMP途径（糖酵解途
径、己糖二磷酸途径）
（1） 过程（两个阶段）
① 1分子葡萄糖转化成1分子 1.6-二磷酸果糖后，在果糖二磷 酸醛缩酶作用下，裂解为2 分 子 3-磷酸甘油醛。
（耗2分子 ATP） ② 2 分子3-磷酸甘油醛再转 化为2分子丙酮酸。
（产4分子 ATP）
（三）递氢和受氢
13 2021/2/27
（2）总反应途径、特点 两个阶段（耗能、产能） 10步反应 三种产物
净产8个ATP
14 2021/2/27
（3）总反应式（细胞质基质中进行）
C6H12O6 + 2NAD + 2(ADP+Pi)
6、掌握微生物的代谢调节及其在发酵工业中的应用。
6
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第五章 微生物的新陈代谢
第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物的分解代谢 第三节 微生物的合成代谢 第四节 微生物的代谢调节与发酵生产
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第五章 微生物的新陈代谢
第一节 微生物的能量代谢
研究能量代谢的根本目的，其实质就是追踪生物体如何
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第五章 微生物的新陈代谢
新陈代谢：广义是指生物体与外界环境之间物质和 能量的交换以及生物体内物质和能量的转换。狭义是指 发生在活细胞中的各种分解代谢与合成代谢的总和。
新陈代谢是由合成代谢和分解代谢两个同时进行的 过程组成，无论是合成代谢还是分解代谢都包括物质代 谢和能量代谢两个方面的内容。
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第五章 微生物的新陈代谢
一、合成代谢和分解代谢
合成代谢：在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子物质、ATP 形式的能量、[H]形式的还原力合成自己新的有机物（糖类、脂类、 蛋白质、核酸等），并贮存能量的过程。（耗能、贮能）。
分解代谢：生物体内的有机物（原有的有机物）通过分解代谢酶 系的催化，分解成水、二氧化碳等简单小分子物质，同时释放能量 ATP和还原力[H]。（耗能、产能）。
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（一）生物氧化
（二）底物脱氢的 四条途径
（三）递氢和受氢
2、HMP途径（己糖一磷酸途径、
（4）特征酶和特征反应
2CH3COCOOH + 2ATP + 2NADH2 + 2H2O
1,6-二磷酸果糖
醛缩酶
2分子 3-磷酸甘油醛
（5）产物及去向
① ATP（2个）
第二阶段（第七、第十步反应）
共产生4个ATP，但第一阶段（第一、
第三步反应）用掉2个，净剩2个，用
于细胞生长。
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物质代谢与能量代谢的关系：在物质代谢的过程中伴随着能量 代谢的进行，在物质的分解过程中，伴随着能量的释放，这些能量 一部分以热的形式散失，一部分以高能磷酸键的形式贮存在三磷酸 腺苷（ATP）中，用于维持微生物的生理活动或供合成代谢需要。
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第五章 微生物的新陈代谢
合成代谢与分解代谢的关系：合成代谢与分解代谢在生物体中偶 联进行，它们之间既有明显差别，但又紧密相关。分解代谢为合成 代谢提供所需要的能量和原料，而合成代谢则是分解代谢的基础。
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第五章 微生物的新陈代谢
二、物质代谢和能量代谢
物质代谢：生物体与内外环境间进行的物质转变与交换。 （合成、分解）
2、生物氧化与燃烧的比较
相同点：都是通过底物ຫໍສະໝຸດ Baidu氧化反应而释放出其中的化学潜能。 不同点：生物氧化在活细胞内进行，需要酶的参与，反应条件温和（常温、PH 值中性），为多步式梯级反应，产生的能量大部分为ATP，且能量利用率高；而燃 烧则不需要酶的参与，反应条件激烈，为一步式快速反应，其产能形式为发光、发 热，能量利用率低。
16 2021/2/27
（6）EMP途径的意义
① 生理意义
a、供应ATP形式的能量 和NADH2形式的还原力 。
b、是连接其它几个重 要代谢途径的桥梁，包括 TCA、HMP和ED途径等。
c、为生物合成提供多 种中间代谢物。（130页）
d、通过逆向反应可进 行多糖合成。
② 实践意义
用于多种发酵产品的生 产，如乙醇、乳酸等。
② NADH＋H+ （2个）
a、有氧时：经呼吸链的氧化磷酸化反应产生6个ATP。
b、无氧时：其受氢体是丙酮酸，被还原成乳酸：
丙酮酸
NADH2
NAD+
乳酸
或把丙酮酸的脱羧产物乙醛还原成乙醇（酵母菌酒精发酵）：
丙酮酸
CO2
NADH2
乙醛
NAD+ 乙醇
③ 丙酮酸（2分子）
有氧时进入TCA循环彻底氧化成CO2和H2O，并产生大量能量； 无氧时，进行发酵，生成不同的产物，如乳酸 、乙醇。
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第五章 微生物的新陈代谢
教学要求（10学时）
1、了解微生物物质代谢与能量代谢、合成代谢与分解代
谢、初生代谢与次生代谢之间的相互区别和联系。
2、掌握微生物能量代谢的基本内容、特点、意义。
3、了解微生物分解代谢的基本内容。
4、掌握分解代谢与合成代谢的联系。
5、了解微生物独特的合成代谢途径。
把外界环境中多种形式的最初能源逐步转换成对一切生命活
动都能利用的通用能源——ATP的过程。
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第五章 微生物的新陈代谢
第一节 微生物的能量代谢
一、化能异养微生物产ATP和还原力 二、化能、光能自养微生物产ATP和还原力
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第五章 微生物的新陈代谢 能量代谢 分解代谢 合成代谢 代谢调节
11 2021/2/27
（一）生物氧化
（二）底物脱氢的 四条途径
3、形式
某物质与氧结合、脱氢或失 去电子。
4、过程
分为脱氢（或电子）、递氢 （或电子）、受氢（或电子） 三阶段。
5、功能
产能（ATP）、产还原力[H]、 产小分子中间代谢物。
6、类型
有氧呼吸（呼吸）、无氧呼 吸、发酵。
（三）递氢和受氢
第
一、化能异养微生物产ATP和还原力
一
节
二、自养微生物产ATP和还原力
微 （一）生物氧化 生
物
的
能 （二）底物脱氢的
量
四条途径
代
谢
（一）生物氧化
1、概念
是指发生在活细胞中的一系列产 能性氧化还原反应（即参与反应的 物质之间的电子转移和氢的转递过 程）的总称。（实质：产能）
（三）递氢和受氢
10 2021/2/27
12 2021/2/27
（一）生物氧化
（二）底物脱氢的 四条途径
（二）底物脱氢的四条
途径（以葡萄糖为例讲述H
如何脱出）
1、EMP途径（糖酵解途
径、己糖二磷酸途径）
（1） 过程（两个阶段）
① 1分子葡萄糖转化成1分子 1.6-二磷酸果糖后，在果糖二磷 酸醛缩酶作用下，裂解为2 分 子 3-磷酸甘油醛。
（耗2分子 ATP） ② 2 分子3-磷酸甘油醛再转 化为2分子丙酮酸。
（产4分子 ATP）
（三）递氢和受氢
13 2021/2/27
（2）总反应途径、特点 两个阶段（耗能、产能） 10步反应 三种产物
净产8个ATP
14 2021/2/27
（3）总反应式（细胞质基质中进行）
C6H12O6 + 2NAD + 2(ADP+Pi)
6、掌握微生物的代谢调节及其在发酵工业中的应用。
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2021/2/27
第五章 微生物的新陈代谢
第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物的分解代谢 第三节 微生物的合成代谢 第四节 微生物的代谢调节与发酵生产
7 2021/2/27
第五章 微生物的新陈代谢
第一节 微生物的能量代谢
研究能量代谢的根本目的，其实质就是追踪生物体如何
1 2021/2/27
第五章 微生物的新陈代谢
新陈代谢：广义是指生物体与外界环境之间物质和 能量的交换以及生物体内物质和能量的转换。狭义是指 发生在活细胞中的各种分解代谢与合成代谢的总和。
新陈代谢是由合成代谢和分解代谢两个同时进行的 过程组成，无论是合成代谢还是分解代谢都包括物质代 谢和能量代谢两个方面的内容。
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第五章 微生物的新陈代谢
一、合成代谢和分解代谢
合成代谢：在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子物质、ATP 形式的能量、[H]形式的还原力合成自己新的有机物（糖类、脂类、 蛋白质、核酸等），并贮存能量的过程。（耗能、贮能）。
分解代谢：生物体内的有机物（原有的有机物）通过分解代谢酶 系的催化，分解成水、二氧化碳等简单小分子物质，同时释放能量 ATP和还原力[H]。（耗能、产能）。
17 2021/2/27
（一）生物氧化
（二）底物脱氢的 四条途径
（三）递氢和受氢
2、HMP途径（己糖一磷酸途径、
（4）特征酶和特征反应
2CH3COCOOH + 2ATP + 2NADH2 + 2H2O
1,6-二磷酸果糖
醛缩酶
2分子 3-磷酸甘油醛
（5）产物及去向
① ATP（2个）
第二阶段（第七、第十步反应）
共产生4个ATP，但第一阶段（第一、
第三步反应）用掉2个，净剩2个，用
于细胞生长。
15 2021/2/27