第五章 微生物的代谢
第五章 微生物的代谢
葡萄辣 核苷 脂类 面萄糖一6磷酸 碎酸核糖一赤酵糖一4一磷酸 磷酸甘油一一两酸丙糖 分支酸 预苯酸 苯丙氨酸酪氨酸 甘油酸 -3-海酸 丝氨酸 色买酸 一甘氨酸 合 半光氨酸 组氨驶 两酸烯享丙明酸 丙酮酸 异亮氨酸 脂类 乙酰铺酶A 陆啶 天冬酰胺一一草酰乙酸 柠檬酸 天冬酰胺 苏氨酸 异亮氨酸 琥珀酸 张致服 异柠檬酸 现铂酰铺酶A CO 叶啉C○。一酮戊二酸 谷蒸酸 谷氨酰胺 辅区酸 精氨酸 图5-2 合成代谢示意图
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] 分解代谢是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 。一般可将分解代谢分为三个阶段 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。合成代谢所利用的小分 子物质来源于分解代谢过程中产生的中 间产物（图5-2）或环境中的小分子营 养物质
第一节代谢概论 Waste products (fermentation products; Nutrients for biosynthesis acids,alcohols,CO. and so on:reduced electron acceptors Energy Energy for motility transport of nutrients.and so on Macromolecules and Catabolism other cell components Chemicals,light (energy source】 Figure 4.1 A simplified view of cell metabolism
第一节 代谢概论
第二节微生物产能代谢 切生命话动都是耗能反应，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，是生物体知何把外界 环境中的多种形式的景初能源转换成对一 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 景初还原态无机物 化能自养微生物 通用能源 能源 (ATP) 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细胞内的一切产能 性氧化反应的总称。 生物氧化与燃烧的比较 比较项目 然烧 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 高
第二节 微生物产能代谢 一． 生物氧化 生物氧化就是发生在细胞内的一切产能 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H山和产小分子中间代谢物. 分臀代谢实际上是物质在物体内绝过 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。 nacne creccc T and one proton is released in'o the medium.NAD'is reduc d to NIDH whichmore en-ric mc ecte. Organisms use oxidation-reduction reactions in catabolism to extact er ergy from nutri- moesh acsiuce2
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。 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
第二节徽生物产能代谢 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 氧化的某种中问产物，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
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
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 酵葡萄糖录为重要。 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途径、HMP途径、ED途径、磷酸解 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。 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
萄萄唐 1.发酵(fermenta ATP ADP 面塘6-改酸 EMP途径可为傲生物的生理话动提供 ATP和NADH,其中间产物又可为微生 物的合成代谢提供碳骨架，并在一定条 件下可逆转合成多糖。 en ions to pyruvic acid or a lerivative to form a fermentation RESPIRATION ATP nd-product.(b)End-products of 3-酸甘油酸 arious microbial fermentations NADH In fermentation,ATP is gener- 2-磷酸甘油酸 ted only during glycolysis. ADH 效酸烯醇式丙酮酸 D ADP ATP 丙酮酸 图5-一4EP途径 a.预备性反应，消耗AP,生成甘油醛一3一磷酸 Electron transport chain b.氧化还原反应，形成A过P和产生发醇产物， chemlosmosis 一分子葡萄糖净产生两分子ATP
1. 发酵(fermentation) (1)EMP途径（Embden-Meyerhof pathway） EMP途径可为微生物的生理活动提供 ATP和NADH，其中间产物又可为微生 物的合成代谢提供碳骨架，并在一定条 件下可逆转合成多糖
Glucose Glyceraldehyde-3-⊙ NAD' NAD' NADH +H' NADH+H' 1.3-bisphosphoglycerate 日本人肠内酵母感染 Pyruvate 导致醉酒 NADH+H' NAD Lactate NADH+H' NAD' Pyruvic Acld Streptococcus, Saccharomyces Clostridium Escherichia, Enterobacter Organism Lactobacillus, (yeast) Salmonella Bacillus Lactic acid Ethanol Propionic acid, Butyric acid, Ethanol, Ethanol,lactic Fermentation and CO2 acetic acid. butanol.acetone, lactic acid. acid,formic acid, End-Product(a) CO2,and H2 isopropyl alcohol. succinic acid, butanediol,acetoin, and CO2 acetic acid. CO2.and H2 CO2,and H2
日本人肠内酵母感染 导致醉酒