第六章微生物的代谢和发酵 新陈代谢=分解代谢+合成代谢 复杂分子坌代谢系简单分子+ATP+间叫 (有机物) 合成代谢酶系 NAD爬H 能量 营养 大分子 小分子 物质 化合物 AT 前体物 合成代谢
第六章 微生物的代谢和发酵 新陈代谢=分解代谢+合成代谢 分解代谢酶系 (有机物) 合成代谢酶系 复杂分子 简单分子 +ATP + [H]
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 光能营养菌 化能自养菌 通用能源 还原态无机物 (ATP) 相当于货币、电力一样 一化能异养菌的生物氧化 1生物氧化: 302 CH12O-→6H20 C6H12O6…→6H2O (电子流 碳 6c0 6C0
第一节 微生物的能量代谢 有机物 最初能源 日 光 通用能源 还原态无机物 化能异养菌 光能营养菌 化能自养菌 (ATP) 相当于货币、电力一样 一 化能异养菌的生物氧化 1 生物氧化：
2生物氧化的“三、三” 与氧化合H2+1202H2O 口三个形式{失去电子Fe Fe3++e (被氧化的形式)脱氢 CH: CHOHCOOH- CH:COCOOH+2H++2e 基质底物脱氢 口三个阶段递氢 (形成能量阶段)(受体受氢 口三个产物「产能 产田 生物合成三要素 (生物氧化功能)产小分子中间代谢物
三个形式 (被氧化的形式) 2 生物氧化的“三、三” 与氧化合 失去电子 脱氢 基质底物脱氢 递氢 受体受氢 产能 产[H] 产小分子中间代谢物 H2 + 1/2 O2 H2O CH3CHOHCOOH CH3COCOOH + 2H+ +2e Fe2+ Fe3+ + e 三个阶段 (形成能量阶段) 三个产物 (生物氧化功能) 生物合成三要素
3异养微生物的产能代谢(从阶段上看) 脱氢 递氢——受氢 CH1,O ED EMP HMP 途社途径径Nm,CB 或有机、无机氧化物 ADP ATP H2O(或有机,无机还原物) TCA 循环 cO
3 异养微生物的产能代谢(从阶段上看)
(1)EMP途径 ATPj率 CH, OH ATP ADP CH:o画 (mol/mo葡萄糖 H 6-磷酸一龀糖 酵解 純萄糖 在细胞内 C,Hoe 在胞内 磷酸己糖 下细胞 H0⑥ A 在细液中 耗能阶段 产能阶段 2NADH +H- 2C 2丙酮酸 ATP 4ATP→{2ATP 璘酸甘油酸 nATp 在孢内 H4@+c04⑨ F细胞液 是o 丙酮酸 COOH 总和 C3H,03+C:H403 至克需 磷酸燔醇丙酮酸 布斯循环 6H:2°+24TP+4ADP+2H2(+2 HC3+44.TP+2ApP+cH c 输出) 2NADH-+2H+ 净严+2ATP
(1) EMP途径
口根据主要代谢产物的不同,将微生物通过 EMP途径发酵分为下列六种类型 酵母的乙醇发酵 同型乳酸发酵 丙酸发酵 丁三醇发酵 混合酸发酵 丁酸发酵 丁酸型发酵丙酮-丁醇发酵 丁醇异丙酮发酵 口丙酮酸的主要去路 厌氧:乙醇发酵、乳酸发酵 有氧:2分子丙酮酸加入三羧酸循环
根据主要代谢产物的不同，将微生物通过 EMP途径发酵分为下列六种类型 酵母的乙醇发酵 同型乳酸发酵 丙酸发酵 丁二醇发酵 混合酸发酵 丁酸发酵 丁酸型发酵 丙酮-丁醇发酵 丁醇-异丙酮发酵 丙酮酸的主要去路 厌氧：乙醇发酵、乳酸发酵 有氧：2分子丙酮酸加入三羧酸循环
2HMP途径 CH, OH H 酸-核酮擱 ATP 12 NADPH+H1经呼吸链 36ATP -v-35ATP CH,OH H-c=0 经一系列复杂反应后 H-C-O H-C-OH 重新合成己糖 5-碑酸-核隅糖 5弹酸-核糖 作用重新合成六碳糖 5-萨酸 -磷酸-核糖 辨酸-木酮进 戊糖磷酸支路的生物学意义 3-磷酸甘油症 是直接由葡萄糖起始的、完整的单进行的途径, 可以和EMP途径相互补充,增体的力一要 经此途径,糖被彻底分解,故可与三羧幔循环等氧化 途径相配合。 是还原辅酶I( NADPH2)的提供者,还原型辅酶Ⅱ是许 多生化反应所必不可少的 它的产物是许多重要合成的必要底物
(2)HMP途径 可分为两个阶段： 葡萄糖经磷酸化脱氢、 脱羧，形成五碳糖 五碳糖经转酮、转醛 作用重新合成六碳糖 戊糖磷酸支路的生物学意义 是直接由葡萄糖起始的、完整的、可单独进行的途径， 可以和EMP途径相互补充，增加机体的适应能力。 经此途径，糖被彻底分解，故可与三羧酸循环等氧化 途径相配合。 是还原辅酶II(NADPH2 )的提供者，还原型辅酶II是许 多生化反应所必不可少的。 它的产物是许多重要合成的必要底物
COOH COoH COoH H-C-OH C=0 特点 6-PG脱水酶 KDPG H-C-OH H-C-OH 醛缩酶 代谢速度快 H→C=0 H-C-OH H-C"-OH 转化率高 CH,OPOS CH-OPO3- CH OPO- 菌体生存少 6-磷酸一葡糖酸 KDPG 丙酮酸,3-磷酸一甘油酩 发酵温度高 2-酮-3-脱氧-6-磷酸亻 6-磷酸-葡萄糖——与EMP相连接 NADPH -PG脱水酶 +H 是少数缺乏完整EM 6-磷酸—葡糖酸—与HMP相连接 径的微生物的替代浏 H20 6-FG脱水酶 KDPG KDPG醛缩酶 有氧时与TcA循环相连接 3-磷酸甘油醛 (如 Pset:8spn,) 丙酮酸 无氧时进行细菌洒精发酵 〔郊2 canorUS spp.) 2AT ATP ATP NADH+H1有氧时经呼吸链6ATP aTP CeH1zoe KDPG- NADPH+H+ 无氧时 进行发酵 L-2丙酮酸 2乙醇 EMP 径
(3)ED途径 是少数缺乏完整EMP途 径的微生物的替代途径。 Enter-Doudoroff途径 2-keto-3-deoxy-8-phosphe-gluconic acid 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸裂解途径(KDPG途径) 特点 •代谢速度快 •转化率高 •菌体生存少 •发酵温度高
三羧酸循环 一NADH+4H呼吸链 12ATP FADH, 呼吸链 ZATP COCH NAD' C,--CH, CO-CoA-- TP(底物水平) ATP C=O Acetyl-CoA Malone HOOC-C-H Fumoro NAD+ H H一coO料 Succinate o=c-cod HIC OEC-SCnA
三羧酸循环
Ribose Glucose Phosphoglycerate Amino Phe Lipids Proteins Nucleic acids Fatty acids Pyrimidines Oxaloacetate m今 a-Ket Ami Purines acids