第五章 微生物的新陈代谢(5个学时)
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Gluconobacter oxydans（氧化葡糖杆菌）、 Acetomonas oxydans（氧化醋单胞菌）
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway) HMP途径在微生物生命活动中意义重大，主要有： ①供应合成原料：为核酸、核苷酸、NAD(P)+、
FAD(FMN)和CoA等的生物合成提供戊糖-磷酸；途 径中的赤藓糖-4-磷酸是合成芳香族、杂环族氨基酸( 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸)的原料。 ②产还原力：产生大量NADPH2形式的还原力，不仅 可供脂肪酸、固醇等生物合成之需，还可供通过呼 吸链产生大量能量之需。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
一、化能异养微生物的生物氧化和产能 • 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； • 生物氧化的过程可分为脱氢(或电子)、递氢(或电
子)和受氢(或电子)3个阶段； • 生物氧化的功能有产能（ATP）、产还原力[H]和
产小分子中间代谢物3种； • 生物氧化的类型则包括了呼吸、无氧呼吸和发酵3
（一）底物脱氢的4条途径
1．EMP途径意义 EMP途径是多种微生物所具有的代谢途径，其产能
效率虽低（2ATP），但生理功能极其重要： ①供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力；②
是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧 酸循环(丙酮酸)、HMP途径（1,6-二磷酸-果糖和 三磷酸甘油醛）和ED途径（6-磷酸-葡萄糖）等 ；③为生物合成提供多种中间代谢物；④通过逆 向反应可进行多糖合成。
（一）底物脱氢的4条途径 1．EMP途径(Embden-Meyerhof-Parnas pathway) 在其终产物中，2NADH+H+在有氧条件下可经呼吸
链的氧化磷酸化反应产生6ATP，而在无氧条件 下，则可把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵），或 把丙酮酸的脱羧产物-乙醛还原成乙醇（酒精发 酵）。
2020/11/11
pathway) 又称糖酵解途径(gIycolysis)或己糖二磷酸途径
(hexose diphosphate pathway)，是绝大多数 生物所共有的一条主流代谢途径。它以1分子 葡萄糖为底物，约经10步反应而产生2分子丙 酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP的过程。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
种。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
（一）底物脱氢的4条途径 这里以葡萄糖作为生物氧化的典型底物，它在
生物氧化的脱氢阶段中，可通过4条代谢途 径完成其脱氢反应，并伴随还原力[H]和能量 的产生。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
（一）底物脱氢的4条途径 1．EMP途径(Embden-Meyerhof-Parnas
若从人类的生产实践来说，通过HMP这择可提 供许多重要的发酵产物，如核苷酸、氨基酸 、辅酶和乳酸（通过异型发酵）等。
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
在多数好氧菌和兼性厌氧菌中都HMP途径，而 且通 Acetobacter suboxydans（弱氧化醋杆菌）、
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
2．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
又称己糖-磷酸途径、己糖-磷酸支路、戊糖磷酸 途径（pentose phosphate pathway）、磷酸 葡萄糖途径（phosphogluconate pathway） 或WD途径（Warburg-Dickens pathway）。 其特点是葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而 得到彻底氧化，并能产生大量NADH+H+形式 的还原力以及多种重要中间代谢产物。
第五章 微生物的新陈代谢（5个学时 ）
• 教学目的：通过本章的课堂教学，使学生了 解微生物代谢类型的特点及多样 。（第二节 分解代谢和合成代谢的联系和第四节微生物 的代谢调节与发酵生产不做要求。）
• 教学内容：微生物的能量代谢、自养微生物 的生物氧化和产能化能、微生物独特代谢途 径举例
• 教学提示：重点发酵、生物固氮、肽聚糖的 生物合成
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
一、化能异养微生物的生物氧化和产能 生物氧化(biological oxidation)就是发生在活细
胞内的一系列产能性氧化反应的总称。 生物氧化与有机物的非生物氧化即燃烧有着若
干相同点和不同点，相同点是两者的总效应 都是通过底物的氧化反应而释放其中的化学 潜能，不同点很多，见表5-1。
2020/11/11
第五章 微生物的新陈代谢
• 新陈代谢（metabolism）简称代谢，是推 动生物一切生命活动的动力源。通常泛指 发生在活细胞中的各种分解代谢 (catabolism)和合成代谢(anabolism)的总和 。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
• 对微生物而言，它们可利用的能源不外乎 是有机物、日光辐射能和还原态无机物三 大类，因此，研究其能量代谢机制，实质 上就是追踪这三大类最初能源是如何一步 步地转化并释放出ATP的具体生化反应过程 ，即：
④扩大碳源利用范围：为微生物利用C3-C7多种 碳源提供了必要的代谢途径。
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
⑤连接EMP途径：通过与EMP途径的连接(在果 糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处)，可为生 物合成提供更多的戊糖。
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
③作为固定CO2的中介：是光能自养微生物和 化能自养微生物固定CO2的重要中介(HMP途 径中的核酮糖-5-磷酸在磷酸核酮糖激酶的催 化下可形成核酮糖-1,5-二磷酸并固定CO2。详 见后面Calvin循环)。
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway) HMP途径在微生物生命活动中意义重大，主要有： ①供应合成原料：为核酸、核苷酸、NAD(P)+、
FAD(FMN)和CoA等的生物合成提供戊糖-磷酸；途 径中的赤藓糖-4-磷酸是合成芳香族、杂环族氨基酸( 苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和组氨酸)的原料。 ②产还原力：产生大量NADPH2形式的还原力，不仅 可供脂肪酸、固醇等生物合成之需，还可供通过呼 吸链产生大量能量之需。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
一、化能异养微生物的生物氧化和产能 • 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； • 生物氧化的过程可分为脱氢(或电子)、递氢(或电
子)和受氢(或电子)3个阶段； • 生物氧化的功能有产能（ATP）、产还原力[H]和
产小分子中间代谢物3种； • 生物氧化的类型则包括了呼吸、无氧呼吸和发酵3
（一）底物脱氢的4条途径
1．EMP途径意义 EMP途径是多种微生物所具有的代谢途径，其产能
效率虽低（2ATP），但生理功能极其重要： ①供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力；②
是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧 酸循环(丙酮酸)、HMP途径（1,6-二磷酸-果糖和 三磷酸甘油醛）和ED途径（6-磷酸-葡萄糖）等 ；③为生物合成提供多种中间代谢物；④通过逆 向反应可进行多糖合成。
（一）底物脱氢的4条途径 1．EMP途径(Embden-Meyerhof-Parnas pathway) 在其终产物中，2NADH+H+在有氧条件下可经呼吸
链的氧化磷酸化反应产生6ATP，而在无氧条件 下，则可把丙酮酸还原成乳酸（乳酸发酵），或 把丙酮酸的脱羧产物-乙醛还原成乙醇（酒精发 酵）。
2020/11/11
pathway) 又称糖酵解途径(gIycolysis)或己糖二磷酸途径
(hexose diphosphate pathway)，是绝大多数 生物所共有的一条主流代谢途径。它以1分子 葡萄糖为底物，约经10步反应而产生2分子丙 酮酸、2分子NADH+H+和2分子ATP的过程。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
种。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
（一）底物脱氢的4条途径 这里以葡萄糖作为生物氧化的典型底物，它在
生物氧化的脱氢阶段中，可通过4条代谢途 径完成其脱氢反应，并伴随还原力[H]和能量 的产生。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
（一）底物脱氢的4条途径 1．EMP途径(Embden-Meyerhof-Parnas
若从人类的生产实践来说，通过HMP这择可提 供许多重要的发酵产物，如核苷酸、氨基酸 、辅酶和乳酸（通过异型发酵）等。
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
在多数好氧菌和兼性厌氧菌中都HMP途径，而 且通 Acetobacter suboxydans（弱氧化醋杆菌）、
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
2．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
又称己糖-磷酸途径、己糖-磷酸支路、戊糖磷酸 途径（pentose phosphate pathway）、磷酸 葡萄糖途径（phosphogluconate pathway） 或WD途径（Warburg-Dickens pathway）。 其特点是葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而 得到彻底氧化，并能产生大量NADH+H+形式 的还原力以及多种重要中间代谢产物。
第五章 微生物的新陈代谢（5个学时 ）
• 教学目的：通过本章的课堂教学，使学生了 解微生物代谢类型的特点及多样 。（第二节 分解代谢和合成代谢的联系和第四节微生物 的代谢调节与发酵生产不做要求。）
• 教学内容：微生物的能量代谢、自养微生物 的生物氧化和产能化能、微生物独特代谢途 径举例
• 教学提示：重点发酵、生物固氮、肽聚糖的 生物合成
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
一、化能异养微生物的生物氧化和产能 生物氧化(biological oxidation)就是发生在活细
胞内的一系列产能性氧化反应的总称。 生物氧化与有机物的非生物氧化即燃烧有着若
干相同点和不同点，相同点是两者的总效应 都是通过底物的氧化反应而释放其中的化学 潜能，不同点很多，见表5-1。
2020/11/11
第五章 微生物的新陈代谢
• 新陈代谢（metabolism）简称代谢，是推 动生物一切生命活动的动力源。通常泛指 发生在活细胞中的各种分解代谢 (catabolism)和合成代谢(anabolism)的总和 。
2020/11/11
第一节 微生物的能量代谢
• 对微生物而言，它们可利用的能源不外乎 是有机物、日光辐射能和还原态无机物三 大类，因此，研究其能量代谢机制，实质 上就是追踪这三大类最初能源是如何一步 步地转化并释放出ATP的具体生化反应过程 ，即：
④扩大碳源利用范围：为微生物利用C3-C7多种 碳源提供了必要的代谢途径。
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
⑤连接EMP途径：通过与EMP途径的连接(在果 糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处)，可为生 物合成提供更多的戊糖。
2020/11/11
（一）底物脱氢的4条途径
1．HMP途径(hexose monophosphate pathway)
③作为固定CO2的中介：是光能自养微生物和 化能自养微生物固定CO2的重要中介(HMP途 径中的核酮糖-5-磷酸在磷酸核酮糖激酶的催 化下可形成核酮糖-1,5-二磷酸并固定CO2。详 见后面Calvin循环)。