微生物的新陈代谢专题知识讲座.pptx

新陈代谢：发生在活细胞中各种分解代谢（catabolism）和合成代谢（anabolism）总和。
新陈代谢=分解代谢+合成代谢
分解代谢：指复杂有机物分子经过分解代谢酶系催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式能量和还原力作用。
合成代谢：指在合成代谢酶系催化下，由简单小分子、ATP形式能量和还原力一起合成复杂大分子过程。讲授内容第一节微生物能量代谢一、化能异养微生物生物氧化微生物氧化形式生物氧化过程一、化能异养微生物生物氧化（一）底物脱氢4条路径EMP路径是绝大多数生物所共有基本代谢路径，因而也是酵母菌、真菌和多数细菌所含有代谢路径。在有氧条件下，EMP路径与TCA路径连接，并经过后者把丙酮酸彻底氧化成CO2和H20。在无氧条件下，丙酮酸或其深入代谢后所产生乙醛等产物被还原，从而形成乳酸或乙醇等发酵产物。HMP路径（hexosemonophosphatepathway）:已糖磷酸路径、戊糖磷酸路径、Warburg-Dickens路径或磷酸葡萄糖酸路径。这是一条葡萄糖不经EMP路径和TCA路径而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH＋H+形式还原力和各种主要中间代谢物代谢路径。HMP路径可概括成三个阶段：
①葡萄糖分子经过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷酸和CO2；
②核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表异构化（epimerization）而分别产生核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸；
③上述各种戊糖磷酸在没有氧参加条件下发生碳架重排，产生了己糖磷酸和丙糖磷酸，然后丙糖磷酸可经过以下两种方式深入代谢：其一为经过EMP路径转化成丙酮酸再进入TCA循环进行彻底氧化，另一为经过果糖二磷酸醛缩酶和果糖二磷酸酶作用而转化为己糖磷酸。6葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O

5葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+Pi
HMP路径主要意义3.ED路径(KDPG路径)-----4步反应ED路径是少数EMP路径不完整细菌比如PseudomonasZymomonas等所特有利用葡萄糖替换路径，其特点是利用葡萄糖反应步骤简单，产能效率低（1分子葡萄糖仅产1分子ATP，为EMP路径之半），反应中有一个6碳关键中间代谢物——KDPG。ED路径特点由表可见，在微生物细胞中，有同时存在多条路径来降解葡萄糖，有只有一个。在某一详细条件下，拥有多条路径某种微生物终究经何种路径代谢，对发酵产物影响很大。4.TCA循环-----分解代谢和合成代谢枢纽TCA循环主要特点一、化能异养微生物生物氧化1.呼吸-------完全电子呼吸链电子传递与氧化呼吸链MH2→→→NAD FMN C0Q b
(-0.32v) (0.0v)
C1 C a a3 O2 H2O
(+0.26)(+0.28)(+0.82v)
呼吸链中NAD+/NADHE0’值最小，而O2/H2OE0’值最大，所以，电子传递方向是：NADH O2

上式表明还原型辅酶氧化，氧消耗，水生成。NADH+H+和FADH2氧化，都有大量自由能释放。证实它们均带电子对，都含有高转移势能，它推进电子从还原型辅酶顺坡而下，直至转移到分子氧。
电子传递伴随ADP磷酸化成ATP全过程，故又称为氧化呼吸链。呼吸链功效：
一是传递电子；二是将电子传递过程中释放能量合成ATP——这就是电子产能磷酸化作用（或称氧化磷酸化作用）。ATP结构和生成光合磷酸化:利用光能合成ATP反应.
光合磷酸化作用将光能转变成化学能,以用于从二氧化碳合成细胞物质.主要是光合微生物。
光合微生物:藻类、蓝细菌、光合细菌（包含紫色细菌、绿色细菌和嗜盐菌等）。
细菌光合作用与高等植物不一样是，除蓝细菌含有叶绿素、能进行水裂解进行产氧光合作用外，其它细菌没有叶绿素，只有菌绿素或其它光合色素，只能裂解无机物（如H2、H2S等）或简单有机物，进行不产氧光合作用。
氧化磷酸化：利用化合物氧化过程中释放能量生成ATP反应。
氧化磷酸化生成ATP方式有两种：
底物水平磷酸化——不需氧
电子传递磷酸化——需氧
底物水平磷酸化：
底物水平磷酸化是在某种化合物氧化过程中可生成一个含高能磷酸键化合物，这个化合物经过对应酶作用把高能键磷酸根转移给ADP，使其生成ATP。
这种类型氧化磷酸化方式在生物代谢过程中较为普遍。催化底物水平磷酸化酶存在于细胞质内底物水平磷酸化举例：在电子传递磷酸化中，经过呼吸链传递电子，将氧化过程中释放能量和ADP磷酸化偶联起来，形成ATP。主要观点：在氧化磷酸化过程中，经过呼吸链酶系作用，将底物分子上质子从膜内侧传递至外侧，从而造成了质子在膜两侧分布不均衡，即形成了质子梯度差（又称质子动势、pH梯度等）。这个梯度差就是产生ATP能量起源，因为它可经过ATP酶逆反应，把质子从膜外侧再输回到内侧，结果首先消除了质子梯度差，同时就