第六章微生物的代谢和发酵 新陈代谢=分解代谢+合成代谢 复杂分子岔解代谢睡系简单分子+ATP+ (有机物)合成代谢酶系 個( ADP 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 有机物一化能异养菌 最初能源{日光能营养 通用能源 还原态无机物目养菌 (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: 302 CeH12O8-→6H20 C6H12O6…→ 6H2O (电子流) 碳130 6CO 6C
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” 三个形式与氧化合H2+1202H2O 失去电子Fe2 →Fe3++e (被氧化的形式)脱氢 COOH 基质底物脱氢 CH COCOOH+2H++2e 口三个阶段递氢 (形成能量阶段)受体受氢 产能 0三个产物产田 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 CsH 」2 ED EMP HMP 途径途径透社[H]_HDH20或有机、无机氧化物 H][h] ADP ATP HO(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)
ATP (1)EMP途径 HO. ATP ADP,(HQ色 (mo/mol葡萄糖) 酸一萄糖 HILOH 糖酵解 倆萄糖 C5H22 在细胞内 磷酸己糖 F细胞 ADP ATP}十 [A門 在细液中 耗能阶段 产能阶段 ADh +H 2C 丙酮酸 ATP AATP-2ATP 璘酸甘油酸 TP 在细孢内 cH404回+C△04 罕细胞液 丙酸 COOH 总和 CaH,O3+ C:HsO3 至克 磷酸烯醇丙酮駮 布斯循环 t2+24TP+4DP+20一2c91C3+4TP+2AP+21,0 输出 CHs COOH 2NADH-+2H 净产+2AP
(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
NAD(P)H+H+ D(P)H+H+ NADO CH, OH 2HMP途径 于在 co, H-C-OH 5-磷瓞-核酮 ATP 压12 NADPH+7经呼吸链36ATP--35ATP CH,OH H-C=0 经一系列复杂反应后 重新合成已糖C ① 6cO, 作用重新合成六碳糖 5-酸-木酮糖 核糖 酸一木酮糖 戊糖磷酸支路的生物学意义 磷酸一甘油醛 庚酮 是直接由葡萄糖起始的、完整的、单独进行单途径, 可以和EMP途径相互补充,增燃桃体的适擊能力 3-取一甘油 经此途径,糖被彻底分解,散可"与三羧循环等氧化 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 C=0 Ho-C-H 特点 6-PG脱水 KDPG H-C-OH 醛缩酶 代谢速度快 H-C=O H-C-OH H-C"-OH H-C-OH 转化率高 CH,OPOS CHzOPO3 CH2OPO3 图体生存少 6-磷酸-葡糖酸 KDPG 丙酬酸3-磷酸一甘油醛 发酵温度高 2酮-3-脱氧-6-磷酸 6-磷酸一葡萄糖 与EMP相连接 是少数缺乏完整EM 6-磷酸一葡糖酸—与HMP相连接 径的微生物的替代 6-PG脱水酶 H2O→ KDPG KDPG醛缩酶 有氧时与TcA循环相连接 3磷酸甘油醛 (如 PpeduanuRas spp,) 丙酮酸 无氧时进行细菌洒精发酵 〔如 Zymomonas spp.) ATP ATP ATP aTP +NADH+H 有氧时经呼吸链 aTP ChIgoS .KDPG NADPR+H 无氧时 进行发酵 丙酮酸 2乙前 EM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 Pyruvate INADH-+4H* 呼吸链一12Am回 CoASH FADH, 呼吸链 2ATP NAD. C,--CH, COCoA GTP(底物水平) ATP C=o Acetyl-CoA OoH H.C-COCH HaC-COOH NADH C-COOH NAD' H-C-COOH CooH Molote Cis-Aconitate 一CooH HO-C Fumarate H-C-COCH Oxalosuccinate「H COOH Succinate oac Succinyl- COASH OBC-COOH H OEC-5CoA
三羧酸循环
Ribo Amino Lipids Amino Protein Nudeic acids Acetyl-CoA* Fatty acids Oxalooceta Pyramidic a-Ketoglutarate Ami Purines