微生物的新陈代谢-8学时

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1、上章教学回顾第四章微生物的营养和培养基§4-1微生物的6类营养要素§4-2微生物的营养类型§4-3营养物质进入细胞的方式§4-4培养基碳源氮源能源无机盐生长因子水光能自养光能异养化能自养化能异养单纯扩散促进扩散主动运送基团移位选用和设计培养基的原则和方法培养基的种类第五章微生物的新陈代谢一、教学目的与要求了解和掌握微生物的能量代谢和合成代谢，理解代谢调节机制二、 教学内容：1、微生物的能量代谢(★)2、分解代谢和合成代谢的联系3、微生物独特合成代谢途径举例(★)4、微生物的代谢调节与发酵生产(☆)第五章微生物的新陈代谢新

2、陈代谢（代谢）物质代谢能量代谢分解代谢（异化作用）合成代谢（同化作用）产能代谢耗能代谢复杂分子（有机物）分解代谢酶系合成代谢酶系简单分子＋ATP[H]＋第一节微生物的能量代谢目的：最初能源通用能源？最初能源有机物日光还原态无机物化能自养菌光能营养菌化能异养菌通用能源(ATP)生物能量转移的中心一、化能异养微生物的生物氧化和产能生物氧化：概念：发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。形式某物质与氧结合、脱氢和失去电子过程：脱氢(或电子)、递氢(或电子)和受氢(或电子)功能：产ATP、产还原力[H]和产小分子中间代谢物

3、类型：呼吸、无氧呼吸和发酵ATP生成的具体方式：底物（基质）水平磷酸化：厌氧和兼氧微生物在基质氧化过程中，产生一种高含能的中间体，这一中间体将高能键交给ADP，使ADP磷酸化生成ATP。电子水平磷酸化：在电子传递过程中产生高能传递给ADP生成ATP的过程。包括氧化磷酸化和光合磷酸化。产能性生物氧化反应ADP是能量的载体；ATP---生物能量转移的中心和能量库，是短期的贮能物质。生物氧化的形式①和氧的直接化合：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O③失去电子：Fe2+→Fe3++e-②化合物脱氢CH3-CH2-OHCH

4、3-CHONADNADH2TPP（焦磷酸硫胺素）:由VB1转化FMN（黄素单核苷酸）:由VB2转化FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）:由VB2转化NAD（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸）:由Vpp转化NADP（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）:由Vpp转化一)底物脱氢的4条途径EMP途径、HMP途径、ED途径、TCA循环1、EMP途径概念又称糖酵解途径或已糖二磷酸途径。是绝大多数微生物共有的一条基本代谢途径。对专性厌氧(无氧呼吸)的微生物，EMP途径是唯一的途径。特点葡萄糖所含C原子只有部分氧化，产能较少1分子葡萄糖约经10步反应转变成2分子

5、丙酮酸、2分子ATP和2分子的NADH+H+，能量利用率26%，74%为热能。底物水平磷酸化底物水平磷酸化ATPATP丙酮酸耗能过程（C6——C3）关键步骤产能过程（C3——C3）EMP途径的总反应式总反应式：葡萄糖+2NAD+2ADP+2Pi→2丙酮酸+2NADH2+2ATP+2H2OCoA↓丙酮酸脱氢酶乙酰CoA，进入TCA生理功能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⑤与乙醇、乳酸、甘油和丁醇等的发酵生产关系密切2、

6、HMP途径概念又称已糖一磷酸途径(支路)、戊糖磷酸途径、磷酸葡萄糖酸途径或WD途径。特点6分子葡萄糖以6-磷酸葡萄糖的形式参与不经EMP途径和TCA循环途径而得到彻底氧化，并能产生大量的NADH+H+形式的还原力和多种重要中间代谢产物(如核苷酸、氨基酸、辅酶和乳酸(异型乳酸发酵)等)。有HMP途径的微生物中往往同时存在EMP途径，单独具有HMP途径的微生物少见。凡葡萄糖经发酵后除产生乳酸外，还产生乙醇、乙醛和CO2等多种产物的发酵。2、HMP途径HMP途径降解葡萄糖的三个阶段1.葡萄糖经过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷酸

7、和CO22.核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表型异构化而分别产生核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸3.上述各戊糖磷酸在无氧参与的情况下发生碳架重排，产生己糖磷酸和丙糖磷酸6-磷酸果糖3-磷酸甘油醛EMP途径HMP途径的总反应式6葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2OHMP途径在微生物生命活动中意义重大：①供应合成原料5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi③作为固定CO2的中介②产大量还原力④扩大碳源利用范围⑤连接EMP途径可提供许多重要的发酵产物。概念又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸(KDP

8、G)裂解途径。是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生物中的一种替代途径，为微生物所特有。特点1分子葡萄糖只经过4步即可快速获得由EMP途径须10步反应才能形成的2分子丙酮酸，但只产1分子的ATP。3、ED途径3、ED途径ED途径(关键步骤)KDPG：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸KDPG醛缩酶特征酶6-PG(6-磷酸