第五章 微生物的代谢
第五章 微生物的代谢
第一节代谢概论 代谢( metabolisn): 细胞内发生的各种化学反应的总称 分解代谢( atabolis) 代谢 合成代谢( anabolism) 分解代谢 复杂分子 简单小分子ATPe[H (有机物) 合成代谢
第一节 代谢概论 代谢（metabolism）： 细胞内发生的各种化学反应的总称 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]
第二节微生物产能代谢 切生命活动都是耗能反应,因此,能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。 这就是产能代谢。 化能异养微生物 有机物 最初 化能自养微生物 能源还原态无机物 通用能源 (ATP) 光能营养微生物 日光
第二节 微生物产能代谢 一切生命活动都是耗能反应，因此，能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。 这就是产能代谢。 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）
生物氧化就是发生在或细胞内的一切产能性氧化反应的总称 生物氧化与燃烧的比较 比较项目 燃烧 生物氧化 反应步骤 步式快速反应顺序严格的系列反应 条件 激烈 由酶催化,条件温和 产能形式 热、光 大部分为ATP 能量利用率
生物氧化就是发生在或细胞内的一切产能性氧化反应的总称 生物氧化与燃烧的比较
第二节微生物产能代谢 生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种 生物氧化的功能为: 产能(ATP)、产还原力[H和产小分子中间代谢物 分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列连续的氧化 还原反应,逐步分解并释放能量的过程,这个过程就是 生物氧化,是一个产能代谢过程。(参见P98) 在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直接利用,也可通过 能量转换储存在高能化合物(如ATP)中,以便逐步被利用, 还有部分能量以热的形式被释放到环境中。 异养微生物利用有机物,自养微生物则利用无机物, 通过生物氧化来进行产能代谢
第二节 微生物产能代谢 生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种 生物氧化的功能为： 产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物 分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列连续的氧化 还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程就是 生物氧化，是一个产能代谢过程。（参见P98） 在生物氧化过程中释放的能量可被微生物直接利用，也可通过 能量转换储存在高能化合物（如ATP）中，以便逐步被利用， 还有部分能量以热的形式被释放到环境中。 异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物， 通过生物氧化来进行产能代谢
(参见P98) 异养微生物的生物氧化 发酵 生物氧化反应 有氧呼吸 呼吸 厌氧呼吸 1.发酵 fermentation 有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物, 同时释放能量并产生各种不同的代谢产物 有机化合物只是部分地被氧化,因此,只释放出一小部分的能量。 发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物 来自于初始发酵的分解代谢,即不需要外界提供电子受体
二、异养微生物的生物氧化 生物氧化反应 发酵 呼吸 有氧呼吸 厌氧呼吸 1. 发酵(fermentation) 有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物， 同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。 有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。 发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机物 来自于初始发酵的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。 （参见P98）
(参见P98) 发酵的种类有很多,可发酵的底物有碳水化合物、有机酸 氨基酸等,其中以微生物发酵葡萄糖最为重要 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解( glycolysis) 糖酵解是发酵的基础 主要有四种途径: EMP途径、IMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径
发酵的种类有很多，可发酵的底物有碳水化合物、有机酸、 氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。 （参见P98） 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解（glycolysis） 糖酵解是发酵的基础 主要有四种途径： EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径
(1)EMP途径( Embden-Meyerhof pathway)(参见P99) igure 5.17 Fermentation. Glycolysis The inset indicates the relationship of fermentation to the overal Glucose nergy-producing processes (a) An overview of fermentation The first step is glycolysis, the con mersion of glucose to pyruvic acid 2 NAD+ 2 ADP the second step, the e reduce enzymes from glycolysis or its 2(NADH 25 termatives(NADH, NADPH) onate their electrons and hydro gen ions to pyruvic acid or a derivative to form a fermentation RESPIRATION 2 Pyruvic acid end-product. (b) End-products of warious microbial fermentations NADH In fermentation, ATP is gener ated only during glycolysis Krebs cycle Pyruvic acid 2(NADH (or derivative) 2 NAD ATP Formation of fermentation Electron end-products transport chain and
(1)EMP途径（Embden-Meyerhof pathway） （参见P99）
参见P101,酵母菌的一型和二型发酵 德国: Carl Neuberg) 3%的亚硫酸氢钠(pH7) COe NADH NAD+ 丙酮酸 乙醛 乙醇 (磺化羟基乙醛) NADH NAD+ 磷酸二羟基丙酮 磷酸甘油 Saccharomyces cerevisiae厌氧发酵 微生物学与第一次世界大战 甘油
二、异养微生物的生物氧化 微生物学与第一次世界大战 德国： （Carl Neuberg） 丙酮酸 CO2 乙醛 NADH NAD+ 乙醇 磷酸二羟基丙酮 NADH NAD+ 磷酸甘油 甘油 3%的亚硫酸氢钠（pH7） Saccharomyces cerevisiae厌氧发酵 参见P101，酵母菌的一型和二型发酵 （磺化羟基乙醛）
第一次世界打战期间德国主要用这种方法生产甘油 产量:1000吨/月 目前的甘油生产方法: 使用的微生物: Dunaliella aslin(一种嗜盐藻类) 生活在盐湖及海边的岩池等盐浓度很髙环境 胞内积累高浓度的甘油从而使细胞的渗透压保持平衡
第一次世界打战期间德国主要用这种方法生产甘油 产量：1000吨/月 目前的甘油生产方法： 使用的微生物： Dunaliella aslina（一种嗜盐藻类） 胞内积累高浓度的甘油从而使细胞的渗透压保持平衡 生活在盐湖及海边的岩池等盐浓度很高环境