第六章 微生物的新陈代谢1

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1、微生物学太原科技大学生物技术系李增波第六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，即：新陈代谢＝分解代谢＋合成代谢分解代谢又称异化作用，是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化产生简单分子、能量（一般以腺苷三磷酸即ATP形式存在）和还原力（reducingpower，或称还原当量，一般用[H]来表示）的作用。合成代谢又称同化作用，是指在合成酶系的催化下，由简单分子、ATP形式的能量和

2、还原力一起，共同合成复杂的生物大分子的过程。复杂分子（有机物）分解代谢合成代谢简单小分子ATP[H]一切生物，在其新陈代谢的本质上具有高度的统一性和明显的多样性。根据代谢过程中产生的代谢产物对生物体的作用不同，可分为：初级代谢次级代谢初级代谢：把营养物质转变成细胞的结构物质，或对机体具生理活性的物质，或为机体生长提供能量的物质的一类代谢类型。初级代谢对生命活动是必须的，它存在于一切生物体内。①供机体进行生物合成的各种小分子前体物、单体和多聚体物质，例如丙酮酸、各种氨基酸、核苷酸等。②在能量代谢和代谢调节中起作用的各种物质，例如ATP

3、。初级代谢的产物称为初级代谢产物，具体包括：次级代谢：微生物在一定的生长时期（一般是稳定生长时期），以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动没有明确功能的物质的过程。次级代谢并不普遍存在于生物界，也不存在于整个生长时期，即次级代谢并非生命活动所必须的。但次级代谢产物对人类是很重要的，例如抗生素、生长刺激素、色素、生物碱等。第一节微生物的能量代谢一切生命活动都是耗能反应，能量代谢就成了新陈代谢中的核心问题。研究能量代谢的根本目的，是追踪生物体如何把外界环境中的多种形式的最初能源（primaryenergysources）转换成

4、对一切生命活动都能利用的通用能源（universalenergysource）------ATP。最初能源有机物还原态无机物日光化能异养微生物化能自养微生物光能营养微生物通用能源（ATP）一、化能异养微生物的生物氧化和产能生物氧化（biologicaloxidation）：就是发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。生物氧化与燃烧的比较生物氧化的形式脱氢失去电子某物质与氧结合生物氧化的过程递氢（或电子）受氢（或电子）脱氢（或电子）生物氧化的类型无氧呼吸发酵呼吸生物氧化的功能产还原力［H］产小分子中间代谢物产能（ATP）（一）底物

5、脱氢的四条途径以葡萄糖作为生物氧化的典型底物，它在脱氢阶段主要可通过4条途径完成其脱氢反应，并伴随还原力[H]和能量的产生。底物脱氢的四条途径EMP途径HMP途径ED途径TCA循环link1（二）递氢和受氢贮存在生物体内葡萄糖等有机物中的化学能，经上述的4条途径脱氢后，经过呼吸链（或称电子传递链）等方式传递，最终与氧、无机或有机氧化物等氢受体（hydrogenacceptor或receptor）相结合而释放出其中的能量。发酵根据递氢特点尤其是氢受体性质的不同，可把生物氧化区分成3种类型。呼吸无氧呼吸生物氧化有氧呼吸1.呼吸作用（re

6、spiration）微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给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，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。以氧化型化合物作为最终电子受体有氧呼吸（aerobicrespiration）：无氧呼吸（anaerobicrespiration）：以分子氧作为最终电子受体是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特点是底物按常规方式脱氢后，脱下的氢（常以还原力[H]形式存在）经完整的呼吸链传递，最终被外源分子氧接受，产生了水并释放出ATP形式的能

7、量。这是一种递氢和受氢都必须在有氧条件下完成的生物氧化作用，是一种高效产能方式。（1）好氧呼吸（aerobicrespiration）（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（少数为有机氧化物）的生物氧化。特点是底物按常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。这是一类在无氧条件下进行的、产能效率较低的特殊呼吸。根据呼吸链末端氢受体的不同，可把无氧呼吸分为下列几种类型：①硝酸盐呼吸（nitraterespirat

8、ion）又称反硝化作用（denitrification）②硫酸盐呼吸（sulfaterespiration）③硫呼吸（sulphurrespiration）④铁呼吸（ironrespiration）⑤碳酸盐呼吸（carbonatere