微生物代谢28页文档.pptx
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1、第第 六六 章章 微生物代谢微生物代谢 新陈代谢(metabolism)简称代谢。它包括分解与合成代谢。第一节第一节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢第二节第二节 分解代谢与合成代谢间的联系(自学)分解代谢与合成代谢间的联系(自学)第三节第三节 微生物独特合成代谢途径举例微生物独特合成代谢途径举例第四节第四节第四节第四节 微生物的代谢调控与发酵生产(自学)微生物的代谢调控与发酵生产(自学)微生物的代谢调控与发酵生产(自学)微生物的代谢调控与发酵生产(自学)第一节第一节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢一、化能异养微生物的生物氧化和产能l l 生物氧化包括某些物质与氧结合,脱氢或失去电子三种形式
2、;其过程可分为脱氢(或电子)、递氢(或电子)和受氢(或电子)三段;功能为产能(ATP)、产还原力(H)和产小分子中间代谢物。(一)底物脱氢的四条主要途径l l 1.EMP1.EMP(Embdem-Meyerhof-Parnas Embdem-Meyerhof-Parnas PathwayPathway)即即糖糖酵酵解解途途径径或或己己糖糖二二磷磷酸酸途途径径。它它是是以以一一分分子子葡葡萄萄糖糖为为底底物物经经1010步步反反应应产产生生2 2分分子子丙丙酮酮酸酸和和2 2分分子子ATPATP的过程。的过程。l l 2.HMP2.HMP(Hexose Hexose monophosphate
3、monophosphate pathwaypathway)即即己己 糖糖 一一 磷磷 酸酸 途途 径径 或或 戊戊 糖糖 磷磷 酸酸 途途 径径、Warburg-Warburg-DickensDickens途途径径、磷磷酸酸葡葡萄萄糖糖酸酸途途径径。这这是是一一条条葡葡萄萄糖糖 不不 经经 EMPEMP和和 TCATCA途途 径径 的的 彻彻 底底 氧氧 化化 并并 产产 生生 大大 量量NADPH+HNADPH+H+的还原力及多种中间代谢产物的途径。的还原力及多种中间代谢产物的途径。l l 3.ED3.ED途途径径(Entner-Doudoroff Entner-Doudoroff path
4、waypathway)又又称称2-2-酮酮-3-3-脱脱氧氧-6-6-磷磷酸酸葡葡糖糖酸酸(KDPGKDPG)裂裂解解途途径径。它它是是存存在在于于少少数数缺缺乏乏完完整整的的EMPEMP途途径径微微生生物物中中的的替替代代途途径径,其其他他生生物物尚尚未未发发现现。其其特特点点是是葡葡萄萄糖糖只只经经四四步步反反应应即即可可生生成成丙丙酮酮酸酸、产产能能效效力力低低(1 1分分子子葡葡萄萄糖糖只只产产生生1 1分分子子ATPATP)、且且可可以以和和EMPEMP、HMPHMP和和TCATCA等相连接,可以相互协调。等相连接,可以相互协调。l l 4.TCA4.TCA(tricarboxyli
5、c acid cycletricarboxylic acid cycle)又称又称KrebsKrebs循环或柠檬酸循环。在绝大多数异养微生物循环或柠檬酸循环。在绝大多数异养微生物的氧化(呼吸)中起关键作用。它关系到一切分的氧化(呼吸)中起关键作用。它关系到一切分解代谢和合成代谢,也用于工业产生柠檬酸、苹解代谢和合成代谢,也用于工业产生柠檬酸、苹果酸、琥珀酸和谷氨酸等密切相关果酸、琥珀酸和谷氨酸等密切相关 EMP途径HMP途径ED途径与其他代谢途径的关系TCA循环(二)递氢和受氢l l 根根据据生生物物氧氧化化递递氢氢、特特别别是是受受氢氢体体的的性性质质分分为为有有氧氧呼吸、无氧呼吸和发酵三种
6、类型。呼吸、无氧呼吸和发酵三种类型。l l 1.1.有有氧氧呼呼吸吸(respirationrespiration)一一种种最最普普通通和和最最重重要要的的生生物物氧氧化化方方式式。特特点点是是底底物物按按常常规规脱脱氢氢后后,经经完完整整的的呼呼吸吸链链递递氢氢,最最终终由由分分子子氧氧受受氢氢并并生生成成水水和和释释放放能能量量(ATP).(ATP).l l 2.2.无氧呼吸无氧呼吸(anaerobic respiration)(anaerobic respiration)又称又称厌氧呼吸。是一类呼吸链末端的氢受体为外源无厌氧呼吸。是一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物(个别为有机物延胡
7、索酸)的生物氧化。机氧化物(个别为有机物延胡索酸)的生物氧化。在无氧条件产能少的特殊呼吸。特点是底物按常在无氧条件产能少的特殊呼吸。特点是底物按常规脱氢后,经部分呼吸链最终由氧化态无机物规脱氢后,经部分呼吸链最终由氧化态无机物(个别有机物)受氢,这种呼吸分硝酸盐呼吸、(个别有机物)受氢,这种呼吸分硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、硫呼吸、碳酸盐呼吸和延胡索酸呼硫酸盐呼吸、硫呼吸、碳酸盐呼吸和延胡索酸呼吸等。吸等。l l 3.3.发发酵酵(fermentationfermentation)在在工工业业上上是是指指任任何何好好氧氧或或厌厌氧氧微微生生物物生生产产有有用用代代谢谢产产物物的的一一类类生生产产方
8、方式式。在在生生物物氧氧化化中中,系系指指在在无无氧氧条条件件、底底物物脱脱氢氢后后所所产产生生的的还还原原力力HH不不经经呼呼吸吸链链而而直直接接交交给给某某些些内内源源氧氧化化性性中中间代谢产物的一类低效产能反应。发酵类型很多。间代谢产物的一类低效产能反应。发酵类型很多。l l (1)(1)由由EMPEMP途途径径中中丙丙酮酮酸酸出出发发的的发发酵酵 在在不不同同的的微微生生物物进进行行多多种种发发酵酵,如如酵酵母母的的酒酒精精发发酵酵;德德氏氏乳乳杆杆菌菌的的同同型型乳乳酸酸发发酵酵;谢谢氏氏丙丙酸酸杆杆菌菌的的丙丙酸酸发发酵酵;产产气气肠肠杆杆菌菌的的丁丁二二醇醇发发酵酵;Ecoli;
9、Ecoli的的混混合合酸酸发发酵酵;各各种种厌厌氧氧梭梭菌菌的的丁丁酸酸型型发发酵酵;人人类类在在工工业业生生产产中中可可以以此此获获得得这这类类代代谢谢产物。产物。l l (2)(2)由由HMPHMP途途径径的的发发酵酵异异型型乳乳酸酸发发酵酵 凡凡葡葡萄萄糖糖分分解解后后产产生生乳乳酸酸、乙乙醇醇和和COCO2 2等等多多种种产产物物的的发发酵酵称称异异型型乳乳酸酸发发酵酵;而而相相对对只只产产生生2 2分分子子乳乳酸酸的发酵叫同型乳酸发酵。的发酵叫同型乳酸发酵。l l (3)(3)通过通过EDED途径进行的发酵途径进行的发酵 又称细菌的同型又称细菌的同型酒精发酵。它与酒精发酵。它与EMP
10、EMP一样,每分子葡萄糖可产生一样,每分子葡萄糖可产生2 2分子乙醇。而分子乙醇。而HMPHMP发酵一分子葡萄糖是产生一发酵一分子葡萄糖是产生一分子乙醇和一分子乳酸,所以又称异型酒精发分子乙醇和一分子乳酸,所以又称异型酒精发酵。酵。l l (4)(4)氨氨基基酸酸发发酵酵产产能能 又又称称SticklandStickland反反应应。是是发发现现于于少少数数厌厌氧氧梭梭菌菌中中的的部部分分氨氨基基酸酸(如如丙丙氨氨酸酸等等)的的氧氧化化与与另另一一部部分分氨氨基基酸酸(如如甘甘氨氨酸酸等等)的的还还原原相相偶偶联的发酵方式,每分子氨基酸只产一分子联的发酵方式,每分子氨基酸只产一分子ATPATP
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