微生物的代谢-工业微生物学课件-06.ppt

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1、第六章微生物的代谢本章内容第一节代谢概论第二节糖代谢第三节氨基酸和蛋白质代谢第四节脂类代谢第五节微生物的代谢调控与发酵生产第一节代谢概论简称代谢（metabolism），是营养物质在生物体内所经历的一切化学变化的总称代谢分解代谢(catabolism)合成代谢(anabolism)复杂分子（有机物）分解代谢合成代谢简单小分子ATP[H]一、新陈代谢能量是使自然界中各种活动得以进行的一种能力，所有的物理和化学过程都是能量应用或转移的结果。二、能量微生物代谢过程中的能量来源主要为有机物的氧化（分解代谢）、无机物的氧化、光。能

2、量代谢是一切生物代谢的核心问题。能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源------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）光有机物氧化无机物氧化氧化还原反应是电子从一个供体（还原剂）转移至一个电子受体（氧化剂）的反应。在生物化学中，氧化还原通常不仅仅只是转移电子，有时也转移氢原子，因为在细胞氧化中，电子和质子可以同时失去，这就相当于失去氢原子。三、氧化还原反应氧化还原对E0´（氧化还原电势）2H+＋2

3、e－——→H2Fe3+＋e－——→Fe2+NAD(P)+＋H+＋e－——→NAD(P)HS＋2H+＋2e－——→H2SFAD＋2H+＋2e－——→FADH2Cytb(Fe3+)＋e－——→Cytb(Fe2+)Cytc(Fe3+)＋e－——→Cytb(Fe2+)NO3－＋2H+＋2e－——→NO2－＋H2ONO2－＋8H+＋6e－——→NH4＋2H2OFe3+＋e－——→Fe2+O2＋4H+＋4e－——→4H2O－0.42－0.42－0.32－0.274－0.180.0750.2540.4210.440.7710.815三

4、磷酸腺苷（ATP）在细胞代谢的能量流通中扮演着“能量货币”的重要角色，它作为能量的载体参与代谢途径中能量的储存、释放和转移。四、ATP及产生ATP的三种磷酸化反应生物体具有三种磷酸化方式产生ATP：1底物水平磷酸化高能磷酸基团直接从磷酸化合物（底物）转移到ADP而形成ATP。2氧化磷酸化电子通过一系列电子载体（NAD+等）被转给分子氧或其他有机分子时发生磷酸化而产生ATP。3光合磷酸化光合磷酸化只存在于能进行光合作用的细胞中。把所捕获到的光能通过电子传递链转化为以ATP和NADH形式储存的化学能。第二节糖代谢多糖和二糖不

5、能直接透过微生物的细胞膜进入细胞。一般需要微生物分泌胞外酶将其水解成单糖才能进入细胞被利用。一、糖的分解代谢和产能1.多糖和二糖的分解(1)淀粉的分解：淀粉酶、糖化酶、普鲁兰酶等(2)纤维素和半纤维素的分解天然纤维素C1酶短链纤维素Cx酶纤维寡糖纤维二糖葡萄糖β-葡萄糖糖苷酶葡萄糖半纤维素可以通过木聚糖酶等复合酶水解成单糖。(3)果胶的分解果胶由半乳糖醛酸以α-1,4糖苷键形成的直链状高分子化合物。果胶酶主要有三种：果胶裂解酶、果胶甲酯水解酶和果胶聚半乳糖醛酸酶。(4)二糖的分解蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖等能被微生物分

6、解利用。微生物分解利用二糖有两种方式：一是水解酶将其水解为单糖;另一种是由相应的磷酸化酶将其分解。1）蔗糖的分解许多微生物细胞能够分泌蔗糖水解酶：蔗糖+H2O蔗糖水解酶葡萄糖＋果糖在嗜糖假单胞菌中由蔗糖磷酸化酶催化蔗糖磷酸化反应：蔗糖+H3PO4蔗糖磷酸化酶葡萄糖-1-磷酸＋果糖2）麦芽糖的分解麦芽糖+H2O麦芽糖水解酶2葡萄糖麦芽糖+H3PO4麦芽糖磷酸化酶葡萄糖-1-磷酸＋葡萄糖3）乳糖的分解乳糖+H2Oβ-半乳糖苷酶葡萄糖+半乳糖4）纤维二糖的分解纤维二糖是在纤维二糖磷酸化酶的催化下分解的。纤维二糖+H3PO4纤维

7、二糖磷酸化酶葡萄糖-1-磷酸＋葡萄糖2.单糖的分解和产能葡萄糖作为典型的生物氧化底物其分解的主要途径包括：EMP途径、ED途径、TCA循环、HMP途径。每条途径既有产生多种形式小分子中间代谢物以供合成反应作原料的功能，又有脱氢、产能的功能。(1)葡萄糖的分解和产能(2)呼吸和发酵在生物体中，葡萄糖经上述的多种途径分解后，产生NAD(P)H+H+经过呼吸链（或称电子传递链）等方式进行递氢，最终与受氢体（氧、无机或有机氧化物）结合，以释放其化学潜能。根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同，可以把生物氧化区分成有氧呼吸、无氧

8、呼吸和发酵三种类型。有氧呼吸：底物分解产生的氢，经完整的呼吸链（RCrespirarorychain，又称电子传递链ETCelectrontransportchain）递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量（ATP）的过程。无氧呼吸：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