第五章 微生物 沈萍.pdf

第五章：微生物代谢 1.概念 代谢：代谢是生命存在的基本特征，是生物体内所进行的全部生化反应的总称。 代谢分为分解代谢和合成代谢。 分解代谢：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。 （异化作用） 合成代谢：指细胞利用简单的小分子合成复杂的大分子，在这个过程中消耗能量。 （同化作用） 2.微生物产能代谢 微生物的产能代谢是指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，又称为生物氧化，过程产生的能量可被直接利用，也可产生 ATP贮存还产生还原力的H ，产生小分子的中间代谢产物，和一部分热。 A ．异养微生物的生物氧化 微生物细胞内发生的生物氧化可分为发酵和呼吸，呼吸可分为有氧呼吸和无氧呼吸。 1. 发酵： 指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物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的过程。 （底物水平的磷酸化，提供 少量能量） 发酵过程只释放一部分的能量，发酵过程的氧化与有机物的还原相偶联，被还原的 有机物来自于初始发酵的分解产物即不需要外界提供电子供体。 生物体内发酵主要是葡萄糖降解为丙酮酸 （糖酵解）：分为EMP ;HM ;ED ;磷酸解酮 酶途径 发酵使微生物在氧气供应不足，环境中很少或没有电子受体的情况下，厌氧降解 有机物，获得生长所需的能量，使氧化还原保持平衡，产生氢去除多余的电子。 EMP途径：分为2个阶段第一阶段可认为是不涉及氧化还原反应及能量释放的准备 阶段，只生成2分子的主要中间代谢产物：甘油醛-3-磷酸。第二阶段发生氧化还 原反应，合成ATP并形成2分子的丙酮酸。 一分子葡萄糖净生成2分子ATP。 HM途径：葡萄糖-6-磷酸开始降解，最后生成1分子甘油-3-磷酸，3分子CO2,6分子 NADPH，不是产能途径但是提供大量的还原力 （NADPH）和中间产物。产生的甘 油-3-磷酸可以进入EMP故又称为磷酸戊糖支路。 ED途径：葡萄糖-6-磷酸脱氢产生葡糖酸-6-磷酸，之后脱水生成1分子甘油酸-3- 磷酸和1分子丙酮酸。然后进入EMP，最后生成2分子丙酮酸，1分子ATP，1分子 NADPH和NADH.ED途径可不依赖于EMP和HM单独存在. 磷酸解酮酶途径：是明串珠菌在进行异形乳酸发酵过程中分解己糖和戊糖的途 径。特征酶是磷酸解酮酶。 磷酸戊糖解酮酶称为PK途径，磷酸戊糖解酮酶称为HK途径。 糖酵解中第一个氧化还原反应是甘油-3-磷酸脱氢氧化为2分子甘油-1，3-二磷 酸，获得能量，并将能量转移至ATP的合成。第二个反应为丙酮酸进一步还原，使 + NADPH重新氧化成为NAD ,使交接过程产能反应得以进行。丙酮酸进一步还原生成乙 醇，乳酸或乙酸等发酵产物。 发酵可应用于鉴定不同的微生物，因为不同的生物发酵产物不同：V.P实验，甲基 红实验。 2. 呼吸作用： 微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD (P)+、FAD或FMN等电子载 体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放出 能量的过程。以分子氧作为最终电子受体的称为有氧呼吸，以氧化型化合物作为最 终电子受体的称为无氧呼吸。 呼吸作用和发酵作用的根本区别在于电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中 间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放能量后再交给最终的电子受体。 有氧呼吸：在有氧呼吸过程中丙酮酸进入三羧酸循环，被彻底氧化成CO2和水，同 时释放大量的能量。 电子传递系统： 在糖酵解和三羧酸循环过程中生成的NADH和FADH2通过电子传递系统被氧化，最终 形成ATP为微生物的生命活动提供能量。电子传递系统是由一系列氢和电子传递体 组成的多氧化酶还原体系，通过质子和电子的定向传递。其组成酶系是定向有序 的，又是不对称地排列在原核生物的细胞膜上或真核生物的线粒体内膜上。 功能：电子供体接受电子传递给电子受体；通过合成ATP保存传递过程中释放的能 量。