微生物的代谢专题知识宣讲.ppt

新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总新陈代谢=分解代谢+合成代谢分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能量和还原力的作用。合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂的大分子的过程。物质代谢：物质在体内转化的过程.能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化.按代谢产物在机体中作用不同分：初级代谢：提供能量、前体、结构物质等生命活动所必须的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等.次级代谢：在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等第一节微生物的能量代谢一、微生物氧化的形式异氧微生物的生物氧化途径：葡萄糖的酵解作用(简称：EMP途径)HMP途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。1952年在Pseudomonassaccharophila中发现，后来证明存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）。ED途径可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数缺乏完整EMP途径的微生物的一种替代途径，未发现存在于其它生物中。ED途径磷酸酮解途径（五）TCA循环TCA循环的重要特点异氧微生物的生物氧化方式：☆概念：以有机物作为电子供体和最终电子受体的生物氧化作用。在发酵工业上，发酵是指任何利用厌氧或好氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产方式。☆发酵途径：葡萄糖在厌氧条件下分解葡萄糖的产能途径主要有EMP、HMP、ED和PK途径。☆特点：①氧化不彻底②放能少③电子不经电子传递链的传递，与底物水平磷酸化相偶联，部分能量可被微生物加以利用。④各种微生物都能进行发酵。①乙醇发酵②乳酸发酵③丙酸发酵④混合酸发酵⑤2,3—丁二醇发酵⑥丁酸发酵C6H12O62CH3COCOOH2CH3CHO2CH3CH2OH★当发酵液处在碱性条件下，酵母的乙醇发酵会改为甘油发酵。原因：该条件下产生的乙醛不能作为正常受氢体，结果2分子乙醛间发生歧化反应，生成1分子乙醇和1分子乙酸；②细菌的乙醇发酵☆酵母菌（在pH3.5-4.5时）的乙醇发酵~脱羧酶~脱氢酶丙酮酸乙醛乙醇通过EMP途径产生乙醇，总反应式为：C6H12O6+2ADP+2Pi2C2H5OH+2CO2+2ATP☆细菌(Zymomonasmobilis)的乙醇发酵通过ED途径产生乙醇，总反应如下：葡萄糖+ADP+Pi2乙醇+2CO2+ATP☆细菌(Leuconostocmesenteroides)的乙醇发酵通过HMP途径产生乙醇、乳酸等，总反应如下：葡萄糖+ADP+Pi乳酸+乙醇+CO2+ATP2、乳酸发酵葡萄糖②异型乳酸发酵：3、混合酸发酵4、2,3-丁二醇发酵鉴别肠道细菌的V.P.试验鉴别肠道细菌的产酸产气、甲基红（M.R）试验IMViC试验：概念:是以分子氧作为最终电子(或氢)受体的氧化过程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。途径：EMP,TCA循环特点：①以分子氧作为最终电子受体的氧化作用②底物氧化彻底③底物在氧化过程中脱下的氢和电子经电子传递链的传递最终交给氧，并在传递的过程中与磷酸化相偶联产生ATP。④产能多，约40%的能量被微生物利用，60%以热的形式释放。⑤是好氧或兼性好氧微生物在有分子氧存在的条件下进行的氧化方式。电子传递与氧化呼吸链呼吸链的功能：一是传递电子；二是将电子传递过程中释放的能量合成ATP——这就是电子传递磷酸化作用（或称氧化磷酸化作用）。ATP的结构和生成乙醛酸循环乙醛酸循环柠檬酸发酵谷氨酸发酵概念：以无机氧化物中的氧作为最终电子（和氢）受体的氧化作用。一些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸.无机氧化物：如NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-等。在无氧呼吸过程中，电子供体和受体之间也需要细胞色素等中间电子递体，并伴随有磷酸化作用，底物可被彻底氧化，可产生较多能量，但不如有氧呼吸产生的能量多。如：以硝酸钾为电子受体进行无氧呼吸时，可释放出1796.14KJ自由能。二、自养微生物的生物氧化第二节微生物的代谢调控与发酵生产微生物代谢过程中的自我调节☆微生物自我调节代谢的方式1.控制营养物质透过细胞膜进入细胞如：只有当速效碳源或氮源耗尽时，微生物才合成迟效碳源或氮源的运输系统与分解该物质的酶系统。2.通过酶的定位控制酶与底物的接触1）真核微生物酶定位在相应细胞器上；细胞器各自行使某种特异的功能；2）原核微生物在细胞内划分区域集中某类酶行使功能：与呼吸产能代谢有关的酶位于膜上；蛋白质合成酶和移位酶位于核糖体上；同核苷酸吸收有关的酶在G-菌的周质区。3.控制代谢物流向：(通过酶促反应速度来调节)1)可逆反应途径由同种酶催化，可由不同辅基或辅酶控制代谢物流向：如: