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1、代谢(metabolism)：指细胞内发生的各种化学反应的总称，由分解代谢和合成代谢组成第五章微生物的代谢第一节代谢概论分解代谢(catabolism)是将大分子物质分解成小分子物质，并在此过程中放出能量合成代谢(anabolism)是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程，此过程吸收能量分类按物质转化方式分：物质代谢：物质在体内转化的过程能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化第二节微生物产能代谢一、生物氧化物质在生物体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，是一代谢产能过程二
2、、异养微生物的生物氧化1.发酵Fermentation指微生物细胞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物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物特点(1)有机物部分被氧化，仅释放小部分能量(2)与有机物的还原偶联在一起(3)不需外界提供电子糖酵解的四个过程：⑴EMP途径生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程⑵HMP⑶ED途径⑷磷酸解酮酶途径(PK)⑷磷酸解酮酶途径(HK)同型乳酸发酵异型乳酸发酵双歧发酵发酵的两个缺点1.底物仅被部分氧化2.初始电子供体和最终电子受体还原电势相差不大2.呼吸作用
3、呼吸作用:微生物在降解底物的过程中,将释放出来的电子交给NAD(P)+、FAD或FMＮ等电子载体,再经电子传递系统传给外源电子受体,从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程有氧呼吸:以分子氧作为最终电子受体无氧呼吸:以氧化型化合物作为最终电了受体呼吸作用与发酵的区别:电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物,而是交给电子传递系统,逐步释放出能量后再交给最终电子受体⑴有氧呼吸TCA电子传递系统①NADH脱氢酶②黄素蛋白③铁硫蛋白④细胞色素⑤醌及其衍生物⑵无氧呼吸电子传递系统的功能:1.传递电子2.以AT
4、P贮藏部分能量电子受体是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等外源受体三、自养微生物的生物氧化1.氨的氧化HNO3亚硝化细菌NH32.硫的氧化S-SSO32-硝化细菌HNO2SO42-磷酸腺苷酸途径3.铁的氧化氧化亚铁硫杆菌含铜蛋白质,亚铁到高铁4.氢的氧化(1)不需要NAD+的颗粒状氧化酶(2)可溶性氢化酶，需NAD+四、能量转换1.底物水平磷酸化substratelevelphosphorylation物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP，
5、这种产生ATP等高能分子的方式称底物水平磷酸化2.氧化磷酸化oxidativephosphorylation物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH2可通过位于线粒体内膜和细菌质膜上的电子传递系统传递给氧或其他氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP的合成，这种产生ATP方式称底物水平磷酸化化学渗透偶联假说1961年,英国,米切尔提出电子传递过程中导致膜内外出现质子浓度差,从而将能量蕴藏在质子势中,质子势由膜外进入胞内,此过程中通过存在于膜上的F1-F0ATP酶偶联ATP的形成构象变化偶联假说美国,博耶质子势推
6、动的质子跨膜运输启动并驱使F1-F0ATP酶构象发生变化,这种构象变化导致该酶催化部位对ADP和Pi的亲和力发生改变,并促进ATP的生成和释放化学渗透偶联假说构象变化偶联假说3.光合磷酸化photophosphorylation通过光合磷酸化将光能转变为化学能，以用于从CO2合成细胞物质⑴光合色素光合生物所特有，将光能转化为化学能的关键物质三类：叶绿素或细菌叶绿素，类胡萝卜素和藻胆素⑵光合单位光合色素分布的两个系统各为一个光合单位,一个光合单位由一个光捕获复合体和一个反应中心复合体组成(3).光合磷酸化指光能转
7、变为化学能的过程原理:当一个叶绿素分子吸收光量子时,叶绿素性质上即被激活,导致叶绿素释放一个电子而被氧化,释放出的电子在电子传递系统传递过程中逐步释放能量①环式光合磷酸化NADP+nPinATPBchlhv光合细菌②非环式光合磷酸化两个光合系统一个光合系统第三节耗能代谢一、细胞物质的合成合成代谢:微生物利用能量代谢所产生的能量、中间产物以及从外界吸收的小分子，合成复杂的细胞物质的过程1.CO2的固定将空气中的CO2同化成细胞物质的过程称为CO2的固定作用微生物同化CO2的方式自养式:CO2能合成糖并重新生成受体
8、异养式:CO2被固定在有机酸上,不能转化成有机物自养微生物同化CO2所需要的能量来自光能或无机物氧化所得的化学能自养微生物固定CO2的途径:⑴卡尔文循环⑵还原性三羧酸循环固定CO2⑶还原的单羧酸环2.生物固氮微生物将氮还原为氨的过程氮体系厌氧自生固氮菌－巴氏固氧梭菌共生固根瘤菌－豆科自生固好氧自生固氮菌－固氧菌属氮体系弗兰克氏菌－非豆科联合固氮体系雀稗固氮菌3.二碳化合物的同化回补途径
