第 六 章 微生物的代谢 山东教育学院生物科学与技术系 微生物学课程组
第 六 章 微生物的代谢 山东教育学院生物科学与技术系 微生物学课程组
第 六 章 微生物的代谢 • 教学目标与要求： • 要求掌握微生物代谢的特点、微生物发酵和呼 吸的概念及其主要类型； • 掌握微生物的生命活动过程中的物质与能量的 转换机理,进而理解微生物呼吸与发酵的实质； 重点掌握化能异养微生物的产能方式；了解细 菌的光合作用和化能自养微生物的产能方式； • 了解微生物对有机物的分解代谢、了解生物固 氮作用和生物的代谢活动在人类生活及生产中 的应用,理解微生物的代谢调节。 微生物的生命活动过程中的物质与能量的转换机理和 微生物特有的合成代谢途径是本章的难点
第 六 章 微生物的代谢 • 教学目标与要求： • 要求掌握微生物代谢的特点、微生物发酵和呼 吸的概念及其主要类型； • 掌握微生物的生命活动过程中的物质与能量的 转换机理,进而理解微生物呼吸与发酵的实质； 重点掌握化能异养微生物的产能方式；了解细 菌的光合作用和化能自养微生物的产能方式； • 了解微生物对有机物的分解代谢、了解生物固 氮作用和生物的代谢活动在人类生活及生产中 的应用,理解微生物的代谢调节。 微生物的生命活动过程中的物质与能量的转换机理和 微生物特有的合成代谢途径是本章的难点
各种类型的微生物细胞，通过单纯扩散、促 进扩散（易化扩散）、主动运输和基团转位 等方式，将各种营养物质由外界环境摄入微 生物细胞中。当营养物质进入微生物细胞后， 要面临着一系列的化学变化。 微生物细胞将要面临的这一系列的化学 变化即为：微生物的代谢
各种类型的微生物细胞，通过单纯扩散、促 进扩散（易化扩散）、主动运输和基团转位 等方式，将各种营养物质由外界环境摄入微 生物细胞中。当营养物质进入微生物细胞后， 要面临着一系列的化学变化。 微生物细胞将要面临的这一系列的化学 变化即为：微生物的代谢
代谢(metabolism) 是细胞内发生的各种化学反应的总称。 分解代谢酶系 复 杂 分 子 （有机物） 简单分子 + ATP + [H] 合成代谢酶系 代谢 分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
代谢(metabolism) 是细胞内发生的各种化学反应的总称。 分解代谢酶系 复 杂 分 子 （有机物） 简单分子 + ATP + [H] 合成代谢酶系 代谢 分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
第六章 微生物的代谢 分解代谢 物质代谢 合成代谢 微生物代谢 产能代谢 能量代谢 耗能代谢
第六章 微生物的代谢 分解代谢 物质代谢 合成代谢 微生物代谢 产能代谢 能量代谢 耗能代谢
大分子物质的降解 淀粉、脂肪、蛋白质、果胶质等 胞外酶的作用 葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等 分解代谢（catabolism） 分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质， 并在这个过程中产生能量
大分子物质的降解 淀粉、脂肪、蛋白质、果胶质等 胞外酶的作用 葡萄糖、氨基酸、脂肪酸等 分解代谢（catabolism） 分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质， 并在这个过程中产生能量
合成代谢（anabolism） • 合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的 过程，并在这个过程中消耗能量。 • 合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程 中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。 • 在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用） 产生化学能。 • 这些能量用于： • 1 合成代谢 2 微生物的运动和运输 3 热和光 • 无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一 系列连续的酶反应构成的，前一部反应的产物是后 续反应的底物
合成代谢（anabolism） • 合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的 过程，并在这个过程中消耗能量。 • 合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程 中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。 • 在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用） 产生化学能。 • 这些能量用于： • 1 合成代谢 2 微生物的运动和运输 3 热和光 • 无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一 系列连续的酶反应构成的，前一部反应的产物是后 续反应的底物
第一节 微生物对有机物的分解代谢 • 有机化合物是异养微生物的供氢体。许多 有机化合物包括大分子的多糖、蛋白质、 核酸、类脂以及碳氢化合物、芳香族化合 物等，都可被不同类型的异养微生物所分 解利用。 • 但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们 必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组 成它们的小分子单体后，才能被微生物吸 收利用
第一节 微生物对有机物的分解代谢 • 有机化合物是异养微生物的供氢体。许多 有机化合物包括大分子的多糖、蛋白质、 核酸、类脂以及碳氢化合物、芳香族化合 物等，都可被不同类型的异养微生物所分 解利用。 • 但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们 必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组 成它们的小分子单体后，才能被微生物吸 收利用
一、含碳有机物（多糖）的分解代谢 • 这类有机物包括：淀粉、纤维素、半纤维素、果 胶质、木素和芳香族化合物等。 • （一）淀粉的分解代谢 • 植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直 链淀粉是由许多葡萄糖单体以α-1.4葡萄糖苷键所 聚合的大分子；支链淀粉是由α-1.6糖苷键形成侧 链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%， 支链淀粉为20%）。 淀粉能被多种微生物分解，微生物分解淀粉的酶类很 多，作用方式各异，作用后的产物也不同。 主要的淀粉酶有以下几类：
一、含碳有机物（多糖）的分解代谢 • 这类有机物包括：淀粉、纤维素、半纤维素、果 胶质、木素和芳香族化合物等。 • （一）淀粉的分解代谢 • 植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直 链淀粉是由许多葡萄糖单体以α-1.4葡萄糖苷键所 聚合的大分子；支链淀粉是由α-1.6糖苷键形成侧 链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%， 支链淀粉为20%）。 淀粉能被多种微生物分解，微生物分解淀粉的酶类很 多，作用方式各异，作用后的产物也不同。 主要的淀粉酶有以下几类：
1. α-淀粉酶（液化型淀粉酶）： • 它可以从直链淀粉的内部任意切割α-1.4糖苷键， 最终的产物是麦芽糖和少量的葡萄糖，二者的比 例约为6：1。α-淀粉酶不能水解α-1.6糖苷键， 以及靠近α-1.6糖苷键的α-1.4糖苷键，但可越过 此键，在分支点的较远位直链内部水解α-1.4糖苷 键，因此淀粉水解的产物是麦芽糖、含有6个葡萄 糖单位的寡糖和带有α-1.6糖苷键的小分子糊精 （寡糖）。由于α-淀粉酶可在淀粉的内部任意切 割，所以使淀粉的粘滞度很快降低，表现为液化， 故称为液化酶。一些细菌（枯草）、放线菌、霉 菌均能产生α-淀粉酶。此外，发芽的种子、动物 的胰脏、唾液中都含有此酶
1. α-淀粉酶（液化型淀粉酶）： • 它可以从直链淀粉的内部任意切割α-1.4糖苷键， 最终的产物是麦芽糖和少量的葡萄糖，二者的比 例约为6：1。α-淀粉酶不能水解α-1.6糖苷键， 以及靠近α-1.6糖苷键的α-1.4糖苷键，但可越过 此键，在分支点的较远位直链内部水解α-1.4糖苷 键，因此淀粉水解的产物是麦芽糖、含有6个葡萄 糖单位的寡糖和带有α-1.6糖苷键的小分子糊精 （寡糖）。由于α-淀粉酶可在淀粉的内部任意切 割，所以使淀粉的粘滞度很快降低，表现为液化， 故称为液化酶。一些细菌（枯草）、放线菌、霉 菌均能产生α-淀粉酶。此外，发芽的种子、动物 的胰脏、唾液中都含有此酶