微生物的代谢医学讲座专家讲座.pptx

微生物代谢（4课时）第一节、代谢概论第二节、微生物产能代谢一、生物氧化二、异养微生物生物氧化发酵；2.呼吸作用：(1)有氧呼吸；（2）无氧呼吸三．自养微生物生物氧化1.氨氧化2.硫氧化3.铁氧化4.氢氧化四．能量转换1．底物水平磷酸化2．氧化磷酸化3．光合磷酸化1）环式光合磷酸化2）非环式光合磷酸化3）嗜盐菌紫膜光合作用第三节微生物分解代谢第四节微生物合成代谢第五节微生物次级代谢与次级代谢产物第一节代谢概论第二节微生物产能代谢微生物氧化形式生物氧化过程生命活动需要能量，生活机体主要经过生物氧化反应取得能量.已知异养型微生物都是以有机物为能源，它们从有机物氧化反应中取得能量，自养型微生物从光或无机物氧化反应中得到能量。在以有机物为基础生物氧化反应中，以O2作为最终电子受体称为有氧呼吸，以无机氧化物中氧作为最终电子受体称为无氧呼吸。以有机物作为电子受体称为发酵。有氧呼吸，无氧呼吸和发酵过程中都能产生能量。第二节微生物产能代谢ATP产生主要方式NAD、NADP和呼吸链在代谢中作用①NAD和NADP是生物氧化过程中脱氢和氢化作用载体。烟酰胺腺嘌呤二核苷：NAD++2H→NADH+H+烟酰胺腺嘌呤二核苷磷酸：NADP++2H→NADPH+H+②呼吸链也是电子传递链。电子传递体按一定次序排列，组成电子传递链，链上各个氧化反应与ADP-ATP反应偶联。真核生物呼吸链在线粒体上，原核生物在质膜上。2.光合磷酸化光合微生物捕捉光能，转给ATP①藻类、蓝细菌：有光合系统Ⅰ、Ⅱ，进行环式和非环式光合作用。CO2+H2O→-(CH2O)n-+O2↑②绿细菌：只有光合系统Ⅰ，进行环式光合磷酸化CO2+2H2S→-(CH2O)n-+H2O+2S③H+-ATP酶体系除ATP外，能推进生物合成其它高能化合物有：高能化合物能活化生物合成作用GTP（三磷酸鸟嘌呤核苷－P～P～P）蛋白质UTP（三磷酸尿嘧啶核苷－P～P～P）肽聚糖CTP（三磷酸胞嘧啶核苷－P～P～P）磷脂dTPP(三磷酸胸腺嘧啶脱氧核苷－P～P～P)细胞壁脂多糖AC－SCOA(酰基硫COA)脂肪酸AC－COA(酰基COA)脂肪酸能量转换第二节微生物产能代谢光能营养微生物1.环式光合磷酸化2.非环式光合磷酸化3.嗜盐菌紫膜光合作用紫膜光合磷酸化是迄今为止所发觉最简单光合磷酸化反应（二）无机物氧化产能硫化细菌硫化细菌在氧化元素硫和硫化物为硫酸时取得能量供细胞生长。S＋3／2O2＋H2O→SO42-＋2H+＋139.8千卡S2-＋2O2→SO42-＋189.9千卡二．自养微生物生物氧化第二节微生物产能代谢化能异养微生物生物氧化和产能有氧呼吸、无氧呼吸和发酵过程示意图二、异养微生物生物氧化发酵：在无氧等外源氢受体条件下，底物脱氢后所产生还原力[H]未经呼吸链传递而直接交某一内源性中间代谢物接收，以实现底物水平磷酸化产能一类生物氧化反应乙醇发酵不一样微生物进行乙醇发酵路径和产物不一样，主要有酵母菌乙醇发酵和细菌乙醇发酵。酵母菌乙醇发酵：C6H12O6——→2CH3CH2OH+2CO2+2ATP接合单胞菌乙醇发酵：C6H12O6——→2CH3CH2OH+2CO2+ATP乙醇发酵都产生ATP，但酵母菌产能多，细菌产能少。ATP产生靠基质水平磷酸化生成。乳酸发酵同型乳酸发酵：指发酵产物只有单一乳酸德氏乳杆菌：C6H12O6――——→2乳酸+2ATP异型乳酸发酵：指发酵产物除乳酸外，还有其它化合物。肠膜状明串珠菌：葡萄糖———→1乳酸+1乙醇+1CO2+1ATP双岐杆菌：2×葡萄糖————→2乳酸+3乙酸+5ATP（P.K为磷酸戊糖解酮酶，H.K为磷酸已糖解酮酶）丁酸发酵与丙酮丁醇发酵丁酸梭状芽孢杆菌（Clostridiumbutyricum）能够发酵葡萄糖得到丁酸4C6H12O6——→2乙酸＋3丁酸＋8CO2＋8H2＋10ATP每mol葡萄糖在发酵中大约产2.5个ATP。丙酮丁醇梭菌（Clostridiumacetobutylicum）在发酵葡萄糖经丙酮酸到丁酸中，当丁酸和乙酸大量积累时会使pH下降至4.0，这时造成丁酸深入还原为丁醇，微生物利用还原丁酸为丁醇酶还原乙酸为乙醇。并还产生丙酮。葡萄糖—→丁醇＋丙酮＋乙酸＋乙醇＋H2＋CO2＋ATP四、异养微生物生物氧化四、异养微生物生物氧化1、有氧呼吸2.无氧呼吸生活在缺氧环境中厌氧和兼性厌氧微生物，在产能生物氧化过程中以无机化合物（NO3-、NO2-、SO42-、CO2等无机物或个别为延胡索酸等有机物作为最终电子受体。硝酸还原作用硝酸还原细菌在分解有机物时利用基质脱下H将硝酸盐还原，经过电子传递链产生2个ATP。硫酸还原作用2乳酸＋H2SO4---→2乙酸＋2CO2＋2H2O＋H2S＋ATP硝酸盐呼吸：以硝酸盐作为最终电子受体，也称为硝酸盐异化作用（Dissimi