《微生物的生理I》PPT课件

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1、第四章微生物的生理本章重点为微生物的营养和产能代谢本章难点为微生物的产能代谢理解酶的物质基础与结构特点理解营养物质进入细胞的方式掌握微生物的营养类型和培养基理解微生物的产能形式理解化能自养微生物的合成代谢微生物的营养和代谢需在酶的作用下才能正常进行。第一节微生物的酶酶的概念酶是由细胞产生的、能在体内或体外起催化作用的一类有活性中心和特殊构象的生物大分子，包括蛋白质类酶和核酸类酶。酶是生物催化剂生物体内一切生化反应都需要酶的催化才能进行性能远远超过人造催化剂绝大多数的酶是蛋白质酶的种类繁多一、酶的组成根据酶的组成情况，可以将酶分为两大类：单成分酶：它们

2、的组成为单一蛋白质。全酶：某些酶分子中除了蛋白质外，还含有非蛋白组分。全酶的蛋白质部分称为酶蛋白，非蛋白质部分包括辅酶及金属离子(或辅助因子cofactor)。酶蛋白与辅助因子组成的完整分子称为全酶。单纯的酶蛋白无催化功能。全酶有三种形式酶蛋白+非蛋白质小分子有机物：多种脱氢酶类酶蛋白+非蛋白质小分子有机物+金属离子：丙酮酸脱氢酶酶蛋白+金属离子：细胞色素氧化物全酶各组分的功能酶蛋白：催化生物化学反应加速进行非蛋白质成分（辅基和辅酶）：传递电子、原子和化学基团金属离子：传递电子；激活剂某些小分子物质与酶蛋白结合在一起并协同实施催化作用，这类分子被称为

3、辅助因子。辅助因子包括辅酶、辅基和金属离子。辅酶：某些为催化活性所必需的，与酶蛋白疏松结合的小分子量的有机物质，用透析和其它方法很易将它们与酶分开。许多辅酶是或维生素的衍生物。辅基：是与酶蛋白共价结合的金属离子或一类有机化合物，用透析法不能除去。辅基在整个酶促反应过程中始终与酶的特定部位结合。如细胞色素氧化酶的铁卟啉。辅助因子(1)辅酶A(CoA)辅酶A是生物体内代谢反应中乙酰化酶的辅酶。功能：传递酰基，是形成代谢中间产物的重要辅酶。(2)NAD+和NADP+NAD+(烟酰胺-腺嘌呤二核苷酸，又称辅酶I)和NADP+(烟酰胺-腺嘌呤磷酸二核苷酸,又称

4、辅酶II)功能：是多种重要脱氢酶的辅酶。(3)FAD和FMNFAD(黄素-腺嘌呤二核苷酸)和FMN(黄素单核苷酸)。功能：在脱氢酶催化的氧化-还原反应中，起着电子和质子的传递体作用(4)辅酶Q(CoQ)辅酶Q又称为泛醌，其结构为：辅酶Q的活性部分是它的醌环结构，主要功能是作为线粒体呼吸链氧化-还原酶的辅酶，在酶与底物分子之间传递电子。（5）硫辛酸硫辛酸是少数不属于维生素的辅酶。硫辛酸是6,8-二硫辛酸，有两种形式，即硫辛酸（氧化型）和二氢硫辛酸（还原型）。功能：参与丙酮酸和α-酮戊二酸的氧化脱羧反应，起传递酰基和氢的作用(6)焦磷酸硫胺素(TPP)焦

5、磷酸硫胺素是脱羧酶的辅酶。功能：催化酮酸的脱羧反应(7)磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。磷酸吡多素是转氨酶的辅酶，转氨酶通过磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互转换，起转移氨基的作用。(8)生物素生物素是羧化酶的辅酶。生物素的功能是作为CO2的递体，在生物合成中起传递和固定CO2的作用。(9)四氢叶酸(FH4或THFA)四氢叶酸是合成酶的辅酶，其前体是叶酸(又称为蝶酰谷氨酸，维生素B11)。四氢叶酸的主要作用是作为一碳基团，如-CH3,-CH2-,-CHO等的载体，参与多种生物合成过程。二、酶蛋白的结构大多数酶是蛋白质，具有蛋白质的一切特性。酶

6、蛋白由20种氨基酸组成，有一、二、三、四级结构。变性、复性三、酶的活性中心酶蛋白肽链中由少数几个氨基酸残基组成的、具有一定空间构象的与催化作用密切相关的区域。酶的活性中心分二个功能部位：结合部位和催化部位。缬天天天天赖异甘组SS丝缬SS活性中心胰蛋白酶活性中心活性部位四、酶的分类与命名1.酶的分类根据酶所催化的反应类型，把酶划分为6类：水解酶类、氧化-还原酶类、转移酶类、裂解酶类、异构酶类和合成酶类水解酶催化底物的加水分解反应。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化脂的水解反应：(1)水解酶hydrolase氧化-还

7、原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。(2)氧化-还原酶OxidoreductaseCH3CHCOOHOHNAD+H+CH3CCOOHONADH转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。(3)转移酶TransferaseCH3CHCOOHNH2HOOCCH2CH2CCOOHOHOOCCH2CH2CHCOOHNH2CH3CCOOHO裂解酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形

8、成双键的反应及逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，醛缩酶催化的反应果糖-1，6-二磷酸磷酸二羟丙