第四章 微生物的代谢 本章要点: 1.了解微生物新陈代谢与酶促反应之间、物质 代谢与能量之间、合成代谢与分解代谢之间 的相互区别和联系； 2.掌握微生物的能量代谢和生物氧化类型； 3.掌握微生物的分解代谢途径及特点; 4.掌握微生物的各种发酵途径及在发酵工业中 的应用
第四章 微生物的代谢 本章要点: 1.了解微生物新陈代谢与酶促反应之间、物质 代谢与能量之间、合成代谢与分解代谢之间 的相互区别和联系； 2.掌握微生物的能量代谢和生物氧化类型； 3.掌握微生物的分解代谢途径及特点; 4.掌握微生物的各种发酵途径及在发酵工业中 的应用
新陈代谢（Metabolism） 一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。 生物小分子合成生物大分子 合成代谢 （同化） 耗能 新陈代谢 能量代谢 物质 代 谢 产能 分解代谢 （异化） 生物大分子分解为生物小分子
新陈代谢（Metabolism） 一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。 生物小分子合成生物大分子 合成代谢 （同化） 耗能 新陈代谢 能量代谢 物质 代 谢 产能 分解代谢 （异化） 生物大分子分解为生物小分子
第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物的分解代谢 第三节 微生物发酵的代谢途径 第四节 微生物独特的合成代谢
第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物的分解代谢 第三节 微生物发酵的代谢途径 第四节 微生物独特的合成代谢
第一节 微生物的能量代谢 有机物（化能异养菌） 最初能源 日 光（光能自养菌） 通用能源 无机物（化能自养菌）
第一节 微生物的能量代谢 有机物（化能异养菌） 最初能源 日 光（光能自养菌） 通用能源 无机物（化能自养菌）
一、微生物的呼吸（生物氧化）类型 根据在底物进行氧化时，脱下的氢和电子受体的不同，微生物的呼 吸可以分为三个类型，即：好氧呼吸、厌氧呼吸、发酵。 （一） 好氧呼吸(aerobic respiration) 以分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程，称为好氧呼吸。 C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi-→6CO2+6H2O+38ATP （二） 厌氧呼吸(anaerobic respiration) 以无机氧化物作为最终电子受体的生物氧化过程，称为厌氧呼吸。例如 脱氮小球菌利用葡萄糖氧化成二氧化碳和水，而把硝酸盐还原成亚硝酸 盐（故称反硝化作用），反应式如下： C6H12O6+12NO3 –-→6CO2+6H2O+12NO2 –+429000卡 （三） 发酵作用(fermentation) 如果电子供体是有机化合物，而最终电子受体也是有机化合物的生物氧 化过程称为发酵作用。酵母菌利用葡萄糖进行酒精发酵，其中只有 9.6×104J贮存于ATP中，其余又以热的形式丧失，反应式如下： C6H12O6+2ADP+2Pi-→2C2H5OH+2CO2+2ATP
一、微生物的呼吸（生物氧化）类型 根据在底物进行氧化时，脱下的氢和电子受体的不同，微生物的呼 吸可以分为三个类型，即：好氧呼吸、厌氧呼吸、发酵。 （一） 好氧呼吸(aerobic respiration) 以分子氧作为最终电子受体的生物氧化过程，称为好氧呼吸。 C6H12O6+6O2+38ADP+38Pi-→6CO2+6H2O+38ATP （二） 厌氧呼吸(anaerobic respiration) 以无机氧化物作为最终电子受体的生物氧化过程，称为厌氧呼吸。例如 脱氮小球菌利用葡萄糖氧化成二氧化碳和水，而把硝酸盐还原成亚硝酸 盐（故称反硝化作用），反应式如下： C6H12O6+12NO3 –-→6CO2+6H2O+12NO2 –+429000卡 （三） 发酵作用(fermentation) 如果电子供体是有机化合物，而最终电子受体也是有机化合物的生物氧 化过程称为发酵作用。酵母菌利用葡萄糖进行酒精发酵，其中只有 9.6×104J贮存于ATP中，其余又以热的形式丧失，反应式如下： C6H12O6+2ADP+2Pi-→2C2H5OH+2CO2+2ATP
二、生物氧化链 微生物从呼吸底物脱下的氢和电子向最终电子 受体的传递过程中，要经过一系列的中间传递 体，并有顺序地进行，它们相互“连控”如同 链条一样，故称为呼吸链（生物氧化链）。它 主要由脱氢酶、辅酶Q和细胞色素等组分组成
二、生物氧化链 微生物从呼吸底物脱下的氢和电子向最终电子 受体的传递过程中，要经过一系列的中间传递 体，并有顺序地进行，它们相互“连控”如同 链条一样，故称为呼吸链（生物氧化链）。它 主要由脱氢酶、辅酶Q和细胞色素等组分组成
三、ATP的产生 利用光能合成ATP的反应，称为光合磷酸化。利用生物氧 化过程中释放的能量，合成ATP的反应，称为氧化磷酸化， 微生物通过氧化磷酸化生成ATP的方式有两种： （一）底物水平磷酸化 在底物水平磷酸化中，异化作用的中间产物的高能磷酸 转移给ADP，形成ATP，如下述反应： 磷酸烯醇丙酮酸 + ADP -→丙酮酸 + ATP （二）电子传递磷酸化
三、ATP的产生 利用光能合成ATP的反应，称为光合磷酸化。利用生物氧 化过程中释放的能量，合成ATP的反应，称为氧化磷酸化， 微生物通过氧化磷酸化生成ATP的方式有两种： （一）底物水平磷酸化 在底物水平磷酸化中，异化作用的中间产物的高能磷酸 转移给ADP，形成ATP，如下述反应： 磷酸烯醇丙酮酸 + ADP -→丙酮酸 + ATP （二）电子传递磷酸化
第二节 微生物的分解代谢 ❖ EMP途径，又称糖酵解途径 ❖ HMP途径，又称己糖-磷酸途径 ❖ ED途径，又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂 解途径 ❖ TCA循环，即三羧酸循环 一、糖代谢的主要途径
第二节 微生物的分解代谢 ❖ EMP途径，又称糖酵解途径 ❖ HMP途径，又称己糖-磷酸途径 ❖ ED途径，又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂 解途径 ❖ TCA循环，即三羧酸循环 一、糖代谢的主要途径
(己糖激酶) ⑴ 葡萄糖 + ATP-→6-磷酸葡萄糖+ ADP （磷酸己糖异构酶） ⑵ 6-磷酸葡萄糖 -→ 6-磷酸果糖 (磷酸己糖激酶) ⑶ 6-磷酸果糖+ ATP -→ 1,6- 磷酸果糖 + ADP （醛缩酶） ⑷ 1,6-二磷酸果糖-→磷酸二羟丙酮+ 3-磷酸甘油醛 （磷酸丙糖异构酶） ⑸ 磷酸二羟丙酮-→ 3-磷酸甘油醛 1.葡萄糖的酵解作用(EMP途径)
(己糖激酶) ⑴ 葡萄糖 + ATP-→6-磷酸葡萄糖+ ADP （磷酸己糖异构酶） ⑵ 6-磷酸葡萄糖 -→ 6-磷酸果糖 (磷酸己糖激酶) ⑶ 6-磷酸果糖+ ATP -→ 1,6- 磷酸果糖 + ADP （醛缩酶） ⑷ 1,6-二磷酸果糖-→磷酸二羟丙酮+ 3-磷酸甘油醛 （磷酸丙糖异构酶） ⑸ 磷酸二羟丙酮-→ 3-磷酸甘油醛 1.葡萄糖的酵解作用(EMP途径)
（3-磷酸甘油醛脱氢酶） ⑹ 3-磷酸甘油醛 + NAD + H3PO4 -→ 1,3-二磷酸甘油酸 + NADH （3-磷酸甘油酸激酶） ⑺ 1,3-二磷酸甘油酸 + ADP -→ 3- 磷酸甘油酸 + ATP （磷酸甘油酸变位酶） ⑻ 3-磷酸甘油酸 -→ 2-磷酸甘油酸 （烯醇化酶） ⑼ 2-磷酸甘油酸-→磷酸烯醇式丙酮酸 + H2O (丙酮酸激酶) ⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸 +ADP -→丙酮酸 + ATP 总反应式为： C6H12O6＋2NAD+2(ADP+Pi)-→2CH3COCOOH+2ATP+2NADH2
（3-磷酸甘油醛脱氢酶） ⑹ 3-磷酸甘油醛 + NAD + H3PO4 -→ 1,3-二磷酸甘油酸 + NADH （3-磷酸甘油酸激酶） ⑺ 1,3-二磷酸甘油酸 + ADP -→ 3- 磷酸甘油酸 + ATP （磷酸甘油酸变位酶） ⑻ 3-磷酸甘油酸 -→ 2-磷酸甘油酸 （烯醇化酶） ⑼ 2-磷酸甘油酸-→磷酸烯醇式丙酮酸 + H2O (丙酮酸激酶) ⑽ 磷酸烯醇式丙酮酸 +ADP -→丙酮酸 + ATP 总反应式为： C6H12O6＋2NAD+2(ADP+Pi)-→2CH3COCOOH+2ATP+2NADH2