微生物学第六章 微生物代谢.pptx

第六章 微生物代谢;一、代谢概论; 代谢途径（metabolic pathway）：也称（chemical pathways of metabolism）代谢的化学途径，指某一物质代谢反应过程。 代谢物（metabolite）：指代谢反应中任一反应物、中间物或产物。 初级代谢(Primary Metabolism)：通过分解和合成代谢，生成维持生命活动物质和能量的过程。 次级代谢(Secondary Metabolism)：以初级代谢产物为前体，合成一些对生命活动无明确功能的物质过程。 代谢工程（Metabolism Engineering）：通过基因工程技术操作生物的代谢途径，提高二级代谢产物的产量和增加品种。 代谢调控：利用遗传学方法或其它生物学方法，人为地改变和控制生物的代谢途径，生产有用物质或进行有益服务。;二、微生物产能代谢; 工业发酵：利用微生物的代谢作用，把底物转化成中间产物，获得某种工业产品或进行有益的过程。 底物脱氢的四种途径：EMP、HMP、ED、磷酸解酮酶途径。;EMP途径 关键酶：己糖激酶，6-磷酸果糖基酶，丙酮酸激酶； 提供ATP、NADH，中间碳骨架代谢物。 酵母一型发酵：产物为乙醇； 酵母二型发酵：甘油发酵（磷酸二羟丙酮）； 酵母三型发酵；乙醇、乙酸（歧化反应）、甘油。 HMP途径 关键酶：己糖激酶，磷酸葡萄糖脱氢酶，磷酸葡萄糖酸脱氢酶； 非产能途径，提供NADPH和中间代谢产物。;ED途径 关键酶：己糖激酶，磷酸葡萄糖脱氢酶，磷酸葡萄糖脱水酶，丙酮酸激酶； 提供ATP、NAD（P）H，中间碳骨架代谢物；细菌酒精发酵。 磷酸解酮酶途径：乳酸发酵 磷酸戊糖解酮酶途径（PK） 磷酸己糖解酮酶途径（HK） 同型乳酸发酵：EMP途径，产物只有乳酸； 异型乳酸发酵：己糖，HMP途径， HK途径产生3-磷酸甘油醛、乙酰磷酸，终产物乙酸、乳酸；戊糖， HMP途径， PK途径产生3-磷酸甘油醛、乙酰磷酸。 双歧发酵：HK、PK共有途径。; （2）呼吸作用 有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧为最终电子受体的生物氧化过程。 无氧呼吸（anaerobic respiration ）：以无机物为最终电子受体的生物氧化过程。 2、自养微生物的生物氧化 （1）硫的氧化 还原态硫化物被氧化，与电子传递链偶联，产生ATP。 （2）铁氧化 氧化亚铁硫杆菌氧化亚铁态，产生能量。 （3）氢氧化 氧化分子态氢，与电子传递链偶联，产生ATP。;（4）硝酸盐呼吸（反硝化作用）;3、能量转换 （1）底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)：物质在生物氧化过程中，生成一些含有高能键的化合物直接偶联ATP或GTP的合成；存在与发酵过程中及呼吸过程中。 （2）氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）： 生物氧化过程与电子传递链偶联产生ATP的过程。 （3）光合磷酸化 环式光合磷酸化：只有一个光反应系统，有光反应和暗反应；不放氧；产生ATP不产还原剂NADH2，固定CO2所需NADH2来自电子传递。;;;紫膜光合磷酸化 （photophosphorylation by purple membrance）;紫膜光合磷酸化;三、微生物耗能代谢; ③还原单酸循环 不消耗能量，Fd由H2或NADH2提供电子，由乙酰CoA 丙酮酸 草酰乙酸 乙酸 2、生物固氮 固氮微生物(nitrogen –fixing organisms, diazotrophs） 自生固氮菌：好氧自生固氮菌（固氮菌属）；兼性厌氧自生固氮菌；厌氧自生固氮菌（巴氏芽孢梭菌）。 共生固氮菌：根瘤（豆科植物）；植物（地衣，满江红，鱼腥藻） 联合固氮菌：根际、叶面、动物肠道等处的固氮微生物。;植物;18;19;; 3、CO2同化 ①乙醛酸循环 ②丙酮酸羧化支路 ③甘油酸途径：乙醇酸、草酸、甘氨酸底物，转化为乙醛酸，缩合成羟基丙酮酸半醛，还原成甘油酸进入EMP途径。 4、糖类的合成 单糖的合成；多糖的合成。 5、氨基酸的合成 氨基化作用；转氨基作用；前体碳骨架合成。 6、核苷酸合成 7、其它耗能反应：运动