第五章 微生物的代谢 器点生物工程学院 车振明
第五章 微生物的代谢 生物工程学院 车振明
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( catabolism) 代谢 合成代谢( anabolism) 复杂公子分解代谢 (有机物) 简单小分子"ATP叫H 合成代謝
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]
第三节微生物产能代謝 生物氧化 生物氧化的形式包抬某物质与氧结合、脱 氨或脱电子三种 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 Organic molecule NAD coenzyme that includes two Oxidized organic (electron carrier) NADH+H*(proton) hydrogen atoms molecule (reduced electron carrier Oxidation Figure 5.9 Representative biological oxidation. Two electrons and two proton (altogether equivalent to two hydrogen atoms)are transferred from an organic substrate molecule to a coenzyme, NAD. NAD actually receives one hydrogen atom and one electron, and one proton is released into the medium. NAD+ is reduced to NADH, which is a more energy-rich molecule
第二节 微生物产能代谢 一． 生物氧化 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
第一节代謝概论(参见P98) Waste products Nutrients for biosynthesis acids, alcohols, CO2 and so on, reduced electron acceptors Energy for biosynthesis Energy m (biosynthesis) o on Catabolism Macromolecules and other cell components Chemicals, light (energy source) figure 4.I A simplified view of cell metabolism
第一节 代谢概论 （参见P98）
第三节微生物产能代谢 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录初能源转换成对一 切生命活动都能使用的通用能源--ATP 这就是产能代谢。 有机物 化能异养微生物 最初还原态无机物化能自养傲生物遁用能娠 能娠 CATP) 日光 光能营养微生物
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）
第二节微生物产能代谢 生物氧化 生物氧化就是发生在或细胞内的一切产能 性氧化反应的恿称 生物氧化与燃烧的比较 比较项 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 低
第二节 微生物产能代谢 一． 生物氧化 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. 比较项目 燃烧 生物氧化 反应步骤 一步式快速反应 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 低 高 生物氧化与燃烧的比较
生物氧化 生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱 氨或脱电子三种 生物氧化的功能为:产能(ATP)、产还 原力[和产小分子中间代谢物 物项在 内 ●H 4异养微生物利用有机物, 旬养微生物则利用无机物, 通过生物氧化来进行产能代谢。 and one proton is released in o the medium. NAD+ is reduc d to NADH.more ene te-nicL mc ect e. Organisms use oxidation-reduction reactions in catabolism to extract er argy from nutri mox 'ess trh ac luccy
一． 生物氧化 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
第二节傲生物产能代謝 异养微生物的生物氧化 生物氧化反应发酵 (参见P98) 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金全 氧化的某种中间产物,同射释放能量产生各 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畤的 分解代谢,即不需要外界提供电子受体
第二节 微生物产能代谢 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）
异养微生物的生物氧化 1.发酵( fermentation) (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遼径、HMP途桎、ED途極、婥酸解 酮酶途径
二、异养微生物的生物氧化 1. 发酵(fermentation) 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.发酵( fermentation) (参见P99) (1)EMP途径( Embden- Meyerhof pathway) figure 5.17 Fermentation Glycolysis The inset indicates the relationship of fermentation to the overall Glucose nergy-producing processes(a) An overview of fermentation, The irst step is glycolysis, the con- version of glucose to pyruvic acid 2 NAD+ 2 ADP In the second step, the reduced coenzymes from glycolysis or its NADH natives(NADH. NADPh nate their electrons and hydro- gen ions to pyruvic acid or a derivative to form a fermentation 2 Pyruvic acid d-product.(b)End-products of various microbial fermentation fermentation, ATP is gener- ated only during glycolysis 2( NADH Pyruvic acid (or derivative) 2 NAD Formation of fermentation Electron transport chain and end-products chemiosmosis (a)
1. 发酵(fermentation) (1)EMP途径（Embden-Meyerhof pathway） （参见P99）