微生物教程yyd第六章微生物代谢

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1、第六章微生物代谢新陈代谢（metabolism）简称代谢。它包括分解与合成代谢。第一节微生物的能量代谢第二节分解代谢与合成代谢间的联系（自学）第三节微生物独特合成代谢途径举例第四节微生物的代谢调控与发酵生产（自学）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包括某些物质与氧结合，脱氢或失去电子三种形式;其过程可分为脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三段;功能为产能（ATP）、产还原力（H）和产小分子中间代谢物。（一）底物脱氢的四条主要途径1.EMP（Embdem-Meyerhof-ParnasPathway）即糖酵解途

2、径或己糖二磷酸途径。它是以一分子葡萄糖为底物经10步反应产生2分子丙酮酸和2分子ATP的过程。2.HMP（Hexosemonophosphatepathway）即己糖一磷酸途径或戊糖磷酸途径、Warburg-Dickens途径、磷酸葡萄糖酸途径。这是一条葡萄糖不经EMP和TCA途径的彻底氧化并产生大量NADPH+H+的还原力及多种中间代谢产物的途径。3.ED途径（Entner-Doudoroffpathway）又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。它是存在于少数缺乏完整的EMP途径微生物中的替代途径，其他生物尚未发现。其特点是葡萄糖

3、只经四步反应即可生成丙酮酸、产能效力低（1分子葡萄糖只产生1分子ATP）、且可以和EMP、HMP和TCA等相连接，可以相互协调。4.TCA（tricarboxylicacidcycle）又称Krebs循环或柠檬酸循环。在绝大多数异养微生物的氧化（呼吸）中起关键作用。它关系到一切分解代谢和合成代谢，也用于工业产生柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和谷氨酸等密切相关EMP途径HMP途径ED途径与其他代谢途径的关系TCA循环(二)递氢和受氢根据生物氧化递氢、特别是受氢体的性质分为有氧呼吸、无氧呼吸和发酵三种类型。1.有氧呼吸（respiration）一种最普通和最重要的

4、生物氧化方式。特点是底物按常规脱氢后，经完整的呼吸链递氢，最终由分子氧受氢并生成水和释放能量(ATP).2.无氧呼吸(anaerobicrespiration)又称厌氧呼吸。是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物（个别为有机物延胡索酸）的生物氧化。在无氧条件产能少的特殊呼吸。特点是底物按常规脱氢后，经部分呼吸链最终由氧化态无机物（个别有机物）受氢，这种呼吸分硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、硫呼吸、碳酸盐呼吸和延胡索酸呼吸等。3.发酵（fermentation）在工业上是指任何好氧或厌氧微生物生产有用代谢产物的一类生产方式。在生物氧化中，系指在无氧条件、底物脱

5、氢后所产生的还原力[H]不经呼吸链而直接交给某些内源氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。发酵类型很多。(1)由EMP途径中丙酮酸出发的发酵在不同的微生物进行多种发酵，如酵母的酒精发酵;德氏乳杆菌的同型乳酸发酵;谢氏丙酸杆菌的丙酸发酵;产气肠杆菌的丁二醇发酵;Ecoli的混合酸发酵;各种厌氧梭菌的丁酸型发酵；人类在工业生产中可以此获得这类代谢产物。(2)由HMP途径的发酵—异型乳酸发酵凡葡萄糖分解后产生乳酸、乙醇和CO2等多种产物的发酵称异型乳酸发酵;而相对只产生2分子乳酸的发酵叫同型乳酸发酵。(3)通过ED途径进行的发酵又称细菌的同型酒精发酵。它与E

6、MP一样，每分子葡萄糖可产生2分子乙醇。而HMP发酵一分子葡萄糖是产生一分子乙醇和一分子乳酸，所以又称异型酒精发酵。(4)氨基酸发酵产能又称Stickland反应。是发现于少数厌氧梭菌中的部分氨基酸(如丙氨酸等)的氧化与另一部分氨基酸（如甘氨酸等）的还原相偶联的发酵方式，每分子氨基酸只产一分子ATP。(5)发酵中的产能反应专性厌氧和兼性厌氧菌除由发酵途径底物水平磷酸化产能外，尚可由不同的方式生成乙酰磷酸，然后由乙酰激酶催化完成底物磷酸化产能。具体的有丙酮酸、乙酰CoA、5-磷酸木酮糖和6-磷酸果糖等。（一）生物氧化和产能1.化能自养型需ATP和还原力[

7、H]还原CO2，而ATP和[H]是通过氧化无机物（NH4+、NO2-、、H2S、H2和Fe3+）来实现的。其产能途径也主要是呼吸链的氧化磷酸化。因此，化能自养菌多数是需氧的。少数厌氧生活的、也是以硝酸盐和碳酸盐代替氧的无氧呼吸。二、自养微生物的生物氧化产能和固定CO22.光能自养型光合细菌均为原核微生物，归纳为红螺菌目。不利用H2O为供氧体去还原CO2，只能利用还原态的H2S或H2或有机物为供氢体，故进行着不产氧的光合作用。(1）循环光合磷酸化（cyclicphotophosphorylation）存在于厌氧光合细菌中利用光能产生ATP的磷酸化反应，还

8、原力来自H2S等无机物、不产氧。(2)非循环光合磷酸化(noncyclicphotophosp