第五章-微生物的新陈代谢ppt课件.ppt

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1、第五章微生物的新陈代谢（Microbialmetabolism）第一节能量代谢第二节分解代谢和合成代谢的联系第三节微生物独特的合成代谢第四节微生物的代谢调节与发酵生产第一节微生物能量代谢新陈代谢:生物体与外界环境之间的物质和能量交换以及生物体内物质和能量的过程。是生物体生命活动的基本特征之一。由物质代谢和能量代谢组成。三大营养物质代谢途径及其联系新陈代谢的特点在温和条件下进行(由酶催化)；反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此协调，且逐步进行，具有严格的顺序性；微生物的代谢的特点是代谢旺盛，代谢类型多样，从而使微生物在自然界物质循环和生态系统中起

2、着十分重要的作用。微生物的产能——能量代谢的中心任务有机物日光还原态无机物通用能源ATP化能异养菌光能营养菌化能自养菌一、化能异养微生物的生物氧化和产能微生物细胞内的产能与能量储存、转换和利用主要依赖于氧化还原反应。发生在生物细胞内的氧化还原反应通常被称为生物氧化。生物氧化的形式：包括底物与氧结合、脱氢及失去电子3种;生物氧化的过程：脱氢(或电子)、递氢(或电子)和受氢(或电子)3种;生物氧化的功能：产能(ATP)、形成还原力NAD(P)H2和合成小分子中间代谢产物。生物氧化的类型：包括有氧呼吸、无氧呼吸和发酵。生物氧化的功能：NAD+和NADP+：即

3、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（辅酶Ⅰ）和烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸（辅酶Ⅱ），二者是各种不需氧脱氢酶的辅酶，在酶促反应中起递氢体的作用；它们可以接受2个[H]而还原为NADH2或NADPH2。NADH2在细胞内，一是通过呼吸链最终将氢传递给受体，释放能量合成ATP；另一是作为生物合成还原剂；NADPH2通常只作为生物合成的还原剂，并不能直接进入呼吸链接受氧化。只是在特殊的酶的作用下，NADPH2上的H被转移到NAD+上，然后由NADH进入呼吸链。NADPH2是细胞内重要的还原剂。氢的传递体——NAD+和NADP+辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ的氧化、还原型FMN即黄素腺嘌呤单核苷

4、酸、FAD即黄素腺嘌呤二核苷酸，是黄素蛋白的辅基，它们可以接受2个[H]而还原为FMNH2或FADH2。FMN是呼吸链的重要的[H]和电子传递体；FAD主要参与有机物如脂肪酸等的氧化脱氢。FADH2可将[H]通过呼吸链传递至氧生成水，释放能量用于ATP的合成。氢的传递体——FMN和FADFMN和FAD的分子结构FAD和FMN的氧化、还原型（一）底物脱氢的途径1、EMP途径2、HMP途径3、ED途径4、TCA循环1.EMP途径或糖酵解途径分解葡萄糖最普遍的途径。该途径中葡萄糖转化为1，6-二磷酸果糖后开始降解，又称为二磷酸己糖途径。EMP途径路障TCA循

5、环EMP途径的简图2ATP2NADH+H+2丙酮酸4ATP2ATP耗能阶段产能阶段C6为葡萄糖，C3为3-磷酸-甘油醛C6C3EMP途径的生理功能：（1）供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力。（2）连接其他几个重要代谢途径（TCA，HMP，ED）的桥梁。（3）为生物合成提供多种中间代谢物，如6-磷酸葡萄糖，磷酸三碳糖，磷酸烯醇式丙酮酸和丙酮酸。（4）通过逆向反应合成单糖和多糖。2.HMP途径又称戊糖磷酸途径、磷酸葡萄糖酸途径葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH2（还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）形式的还原力及

6、许多种重要的中间代谢产物。HMP途径HMP途径的简图12NADPH+H+6C55C6结构重排C6为己糖，C5为5-磷酸-核酮糖6C66CO2HMP途径在微生物生命活动中的意义：（1）供应合成核酸、核苷酸、某些辅酶、芳香族及杂环组氨基酸的原料。（2）HMP产生大量的NADPH2，为细胞的各种物质合成反应提供主要的还原力（主要目的不是供能），合成脂肪酸、固醇、四氢叶酸等。（3）是光能自养型和化能自养型微生物固定二氧化碳的中介。（4）扩大碳源利用范围（为微生物利用三碳糖-七碳糖提供必要的代谢途径)。（5）通过与EMP途径的连接（在1，6-二磷酸果糖和3-磷酸

7、甘油醛处），可为微生物提供更多的戊糖。HMP途径与EMP途径的分布关系在好氧菌和兼性厌氧菌中都存在HMP途径，通常与EMP途径同时存在。只有HMP途径而无EMP途径的微生物很少。如弱氧化醋杆菌、氧化葡糖杆菌等。3.ED途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）途径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。其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。ED途径2ATPNADH+H+NADPH+H+2丙酮酸ATPC6H12O6KDPGED途径的总反应ATPED途径的特点和意义1、2分子丙酮酸来

8、历不同。2、ED途径的特征酶是KDPG醛缩酶。ED途径的特征反应是关键中间代谢物2-酮-3-脱