微生物合成代谢与分解代谢的联系.ppt

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1、第五章微生物的代谢和发酵新陈代谢（metabolism）简称代谢，是指发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和分解代谢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、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力（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,与分解代谢相反,是指在合成酶的催化下,由简单小分子、ATP形式的能量和[H]形式的还原力共同合成复杂的生物大分子的过程。新陈代谢=分解代谢+合成代谢微生物的能量代谢新陈代谢中的核心问题就是能量代谢化能异养微生物的生物氧化和产能生物氧化的形式包括某物

2、质与氧结合、脱氢或失去电子三种生物氧化的过程可分脱氢（或电子）、递氢（或电子）和受氢（或电子）三个阶段生物氧化的功能则有产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物三种化能异养微生物的生物氧化和产能底物脱氢的四条主要途径每条途径既有脱氢、产能的功能，又有产多种形式小分子中间代谢物以供合成反应作原料的功能HMPEMP途径（Embdem-Meyerhof-ParnasPathway）EMP途径又称糖酵解途径（glycolysis）或己糖二磷酸途径（hexosediphosphatepathway）可概括成两个阶段（耗能和产能）、三种产物（NADH＋H+、丙酮酸和ATP）

3、和10个反应步骤己糖激酶磷酸己糖异构酶磷酸果糖激酶果糖二磷酸醛缩酶丙糖磷酸异构酶甘油醛-3-磷酸脱氢酶磷酸甘油酸激酶磷酸甘油酸变位酶烯醇酶丙酮酸激酶磷酸二羟丙酮EMP途径2NADH＋H+在有氧条件下可经呼吸链的氧化磷酸化反应产生6ATP，在无氧条件下，则可还原丙酮酸产生乳酸或还原丙酮酸的脱羧产物——乙醛而产生乙醇EMP途径以1分子葡萄糖为底物约经过10步反应产生2分子丙酮酸和2分子ATP的过程在其总反应中，可概括成两个阶段（耗能和产能）三种产物（NADH＋H+、丙酮酸和ATP）10个反应步骤生理功能供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力连接其他几个重要代谢途径的桥梁

4、为生物合成提供多种中间代谢物通过逆向反应可进行多糖合成整个EMP途径的产能效率是很低的，即每一个葡萄糖分子仅净产2个ATP，但其产生的多种中间代谢物不仅可为合成反应提供原材料，而且起着连接许多有关代谢途径的作用HMP途径(hexosemonophosphatepathway)已糖一磷酸途径，有时也称戊糖磷酸途径.(碳架重排途径)这是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA途径而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH＋H+形式的还原力和多种重要中间代谢物的代谢途径。无氧参与HMP途径其净效应为：总式为：产生的戊糖磷酸与还原力（NADPH＋H+）的比率为1∶26HMP途径的重要意义为核

5、苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸产生大量的NADPH2形式的还原剂通过EMP途径与本途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处的连接来加以调剂对戊糖的需要作为自养微生物固定CO2的中介（Calvin循环）由于在反应中存在着C3～C7的各种糖，使具有HMP途径的微生物的碳源利用范围更广通过本途径而产生的重要发酵产物很多，例如核苷酸、若干氨基酸ED途径（Entner-Doudoroffpathway）ED途径是少数缺乏完整EMP途径的微生物所具有的一种替代途径，在其他生物中还没有发现特点是葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步才能获得的丙酮酸在ED途径

6、中的关键反应是2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸的裂解ED途径利用葡萄糖的反应步骤简单，产能效率低（1分子葡萄糖仅产1分子ATP，仅为EMP途径之半），反应中有一个6碳的关键中间代谢物——KDPG（2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸），两分子丙酮酸来源不同。所产生的丙酮酸对微好氧菌可脱羧成乙醛，乙醛进一步被NADH2还原为乙醇，称作细菌酒精发酵ED途径三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）又称TCA循环它在绝大多数异养微生物的氧化性（呼吸）代谢中起着关键性的作用在原核生物例如细菌中，大多数TCA循环酶都存在于细胞质内。（二）递氢和受氢生物氧化可分为呼

7、吸、无氧呼吸和发酵3种类型1、呼吸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，脱下的氢经完整呼吸链（电子传递链）传递，最终被外源分子氧接受，产生了水并释放出ATP形式的能量。呼吸链：是指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的、由一系列氧化还原势呈梯度差的、链状排列的氢（或电子）传递体。功能：（1）把氢或电子从低氧化还原势的化合物处传递到高氧化还原势的分子氧或其他无机、有机氧化物，并使它们还原。（2）通过与氧化磷酸化反应相偶联，就可产生ATP形式的能量。氧化磷酸化（电子传递磷酸化）：是指呼吸链的递