第五章 微生物的新陈代谢
第 五 章 微生物的新陈代谢
教学提示： ·微生物新成代谢的过程是很复杂的。教材将常见微生物的代谢 过程分成脱氢、递氢、受氢等几个阶段来描述，把各种微生物 中趋于共性的问题做了高度概括和阐述。脉络清楚，层次分明 ●学习中要学会理清思路，能从微生物生物氧化的类型入手，特 别要分清异养微生物的有氧呼吸、无氧呼吸和发酵3种代谢类 型的区别和联系。 ·着重掌握微生物的几种典型发酵类型如乳酸发酵、酒精发酵等 的途径、关键酶、产物、产能和代表菌。 ·代谢调节部分是要在充分复习《生物化学》中代谢调节模式的 基础上，理解诱变选育策略在实现工业发酵的代谢调控方面 的应用原理及作用。“如何利用微生物的代谢调控规律提高发 酵产物的产量和质量”具有非常重要的现实意义
教学提示： ⚫ 微生物新成代谢的过程是很复杂的。教材将常见微生物的代谢 过程分成脱氢、递氢、受氢等几个阶段来描述，把各种微生物 中趋于共性的问题做了高度概括和阐述。脉络清楚，层次分明. ⚫ 学习中要学会理清思路，能从微生物生物氧化的类型入手，特 别要分清异养微生物的有氧呼吸、无氧呼吸和发酵3种代谢类 型的区别和联系。 ⚫ 着重掌握微生物的几种典型发酵类型如乳酸发酵、酒精发酵等 的途径、关键酶、产物、产能和代表菌。 ⚫ 代谢调节部分是要在充分复习《生物化学》中代谢调节模式的 基础上，理解诱变选育策略在实现工业发酵的代谢调控方面 的应用原理及作用。“如何利用微生物的代谢调控规律提高发 酵产物的产量和质量”具有非常重要的现实意义
代谢概述 新陈代谢（metabolism):发生在活细胞中的各种分 解代谢(catabolism)和合成代谢（anabolism)的总和。 (新陈代谢=分解代谢+合成代谢) 分解代谢：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、能量（ATP)和还原力的作用。 合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分 子、ATP和还原力一起合成复杂的大分子的过程。 分解代谢 复杂分子 简单小分子ATP H (有机物) 合成代谢
新陈代谢（metabolism）：发生在活细胞中的各种分 解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。 ( 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢) 分解代谢：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、能量（ATP）和还原力的作用。 合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分 子、ATP和还原力一起合成复杂的大分子的过程。 复杂分子 （有机物） 分解代谢 合成代谢 简单小分子 ATP [H] 代谢概述
代谢的类型 按代谢过程考察的角度不同分： *物质代谢：物质在生物体内转化的过程， *能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式的相互转化 按物质转化方式分： 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：是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分 子的过程。在这个过程中要消耗能量。 按代谢产物在机体中作用不同分： ·初级代谢：提供能量、前体物、结构物质等生命活动所必须的代 谢物的一类代谢类型；其产物：氨基酸、核苷酸等. •次级代谢：只在一定生理阶段出现的、非生命活动所必需的一类 代谢类型；其产物：抗生素、色素、激素、生物碱等
按代谢产物在机体中作用不同分： •初级代谢：提供能量、前体物、结构物质等生命活动所必须的代 谢物的一类代谢类型；其产物：氨基酸、核苷酸等. •次级代谢：只在一定生理阶段出现的、非生命活动所必需的一类 代谢类型；其产物：抗生素、色素、激素、生物碱等. 按物质转化方式分： 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：是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分 子的过程。在这个过程中要消耗能量。 按代谢过程考察的角度不同分： * 物质代谢：物质在生物体内转化的过程. * 能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式的相互转化 代谢的类型
Waste products (fermentation products;acids, alcohols,CO2,and so on;reduced electron acceptors) Nutrients for biosynthesis Energy for biosynthesis Energy for motility. Anabolism transport biosynthesis】 of nutrients and so on Precursors for biosynthesis Macromolecules and other Catabolism cell components Chemicals,light (energy source) FIGURE 4.1 A simplified view of cell metabolism.Note the coupling between catabolic and anabolic processes
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一ATP。 这就是产能代谢的研究内容。 化能异养微生物 有机物 最初 化能自养微生物 通用能源 能源 还原态无机物 (ATP) 光能营养型微生物 日光
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。 这就是产能代谢的研究内容。 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 光能营养型微生物 通用能源 （ATP）
第一节微生物的能量代谢 生物氧化的概念 生物氧化是发生在活细胞内的一切产能性氧 化反应的总称。 这种氧化反应过程能产生大量的能量，以 高能磷酸键的形式贮藏在ATP分子内，供需 要时使用。 并且，能量是分段释放的
生物氧化的概念 生物氧化是发生在活细胞内的一切产能性氧 化反应的总称。 这种氧化反应过程能产生大量的能量，以 高能磷酸键的形式贮藏在ATP分子内，供需 要时使用。 并且，能量是分段释放的。 第一节 微生物的能量代谢
生物氧化的方式： ①和氧的直接化合：C6H1206+602→6C02+6H20 ②失去电子： Fe2+→Fe3++e ③化合物脱氢及氢的传递：CH3-CH2-OH一CH3-CHO NAD NADH2 生物氧化的类型： 呼吸 无氧呼吸 发酵
生物氧化的类型： 呼吸 无氧呼吸 发酵 生物氧化的方式： ①和氧的直接化合： C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O ② 失去电子： Fe2+ → Fe3+ + e - ③化合物脱氢及氢的传递: CH3 -CH2 -OH CH3 -CHO NAD NADH2
生物氧化的功能： 产能(ATP) 产还原力【H】 小分子中间代谢物 NAD NADH +H A B Starting material ADP+® ATP CO2 H2O End-product
生物氧化的功能： 产能(ATP) 产还原力【H】 小分子中间代谢物
生物氧化的过程 一般包括三个环节： ①底物脱氢（或脱电子)作用（该底物称作电子供体或供氢体) ②氢（或电子)的传递（需中间传递体，如NAD、FAD等） ③最后氢受体接受氢（或电子）（最终电子受体或最终氢受体) 底物脱氢的途径 (1)、EMP途径 (2)、HMP途径 (3)、ED途径 (4)、TCA循环
生物氧化的过程 一般包括三个环节： ①底物脱氢（或脱电子）作用（该底物称作电子供体或供氢体） ②氢（或电子）的传递（需中间传递体，如NAD、FAD等） ③最后氢受体接受氢（或电子）（最终电子受体或最终氢受体） 底物脱氢的途径 (1)、EMP途径 (2)、HMP途径 (3)、ED途径 (4)、TCA循环