微生物的代谢医学知识专家讲座.pptx

代谢概论一、概述自养微生物利用无机物异养微生物利用有机物（一）有氧呼吸（1）糖酵解：葡萄糖→丙酮酸葡萄糖或糖原葡萄糖单位经过糖酵解路径分解为丙酮酸，这个过程称为糖无氧分解。因为此过程与酵母菌使糖生醇发酵过程基本相同，故又称糖酵解。反应在胞液中进行，不需要氧气。①己糖激酶或葡萄糖激酶②磷酸己糖异构酶③磷酸果糖激酶④醛缩酶⑤磷酸丙糖异构酶⑥3-磷酸甘油醛脱氢酶⑦磷酸甘油酸激酶⑧磷酸甘油酸变位酶⑨烯醇化酶⑩丙酮酸激酶;缩写符号：G葡萄糖,G6P6-磷酸葡萄糖,F-1,6-BP1,6-二磷酸果糖,G3P（GAP）3-磷酸甘油醛,DHAP磷酸二羟丙酮,G-1,3-BP1,3-二磷酸甘油酸,3PG3-磷酸甘油酸,2PG2-磷酸甘油酸PEP磷酸烯醇式丙酮酸TCA循环生理意义：（1）为细胞提供能量。（2）三羧酸循环是微生物细胞内各种能源物质彻底氧化共同代谢路径。（3)三羧酸循环是物质转化枢纽。（3）TCA补充路径I乙醛酸循环（TCA循环支路）2递氢和受氢电子传递链1）电子传递链载体:NADH脱氢酶黄素蛋白辅酶Q（CoQ）铁-硫蛋白及细胞色素类蛋白在线粒体内膜中以4个载体复合物形式从低氧化还原势化合物到高氧化还原势分子氧或其它无机、有机氧化物逐层排列。原核微生物电子传递链特点：最终电子受体多样：O2、NO3-、NO2-、NO-、SO42-、S2-、CO32-等；电子供体：H2、S、Fe2+、NH4+、NO2-、G、其它有机质等；含各种类型细胞色素：a、a1、a2、a4、b、b1、c、c1、c4、c5、d、o等；末端氧化酶：cyta1、a2、a3、d、o，H2O2酶、过氧化物酶；呼吸链组分多变存在分支呼吸链：细菌电子传递链更短并P／O比更低，在电子传递链几个位置进入链和经过几个位置末端氧化酶而离开链。E.coli（缺氧）CoQcyt.b556cyt.ocyt.b558cyt.d（抗氰化物）细胞色素0分支对氧亲和性低，是一个质子泵，在氧供给充分条件下工作；细胞色素d分支对氧有很高亲和性，所以在氧供给不足情况下起作用。电子传递多样：CoQcyt.也可不经过此路径。3）氧化磷酸化产能机制——化学偶联假说、构象偶联假说、化学渗透假说化学渗透学说---英国生物化学家Peter．Mitchell于1961年提出。该假说认为电子传递链组成造成质子从线粒体基质向外移动，电子向内传递。质子传递可能是因为载体环或特定质子泵作用，驱动泵能量来自电子传递。来自被氧化底物上一对电子沿传递链转移时所产生跨膜电化学梯度（即质子动势Protonmotiveforce,PMF)是ATP合成原动力。当质子动势驱动被转移至膜间空键质子返回线粒体基质中时，所释放能量推进ADP磷酸化生成ATP。质子推进力（Δp）取决于跨膜质子浓度（ΔpH）和内膜两侧电位差（Δψ）。3）氧化磷酸化产能机制（二）无氧呼吸（厌氧呼吸）特点：a常规路径脱下氢，经部分呼吸链传递；b氢受体：氧化态无机物（个别：延胡索酸）c产能效率低。硝酸盐呼吸（反硝化作用）即硝酸盐还原作用特点：a有其完整呼吸系统；b只有在无氧条件下，才能诱导出反硝化作用所需硝酸盐还原酶A亚硝酸还原酶等c兼性厌氧细菌：铜绿假单胞、地衣芽孢杆菌等。硝酸盐作用硫酸盐呼吸（硫酸盐还原）——厌氧时，SO42-、SO32-、S2O32-等为末端电子受体呼吸过程。特点：a、严格厌氧；b、大多为古细菌c、极大多专性化能异氧型，少数混合型；d、最终产物为H2S；SO42-SO32-SO2SH2Se、利用有机质（有机酸、脂肪酸、醇类）作为氢供体或电子供体；f、环境：富含SO42-厌氧环境（土壤、海水、污水等）硫呼吸（硫还原）碳酸盐呼吸（碳酸盐还原）——以CO2、HCO3-为末端电子受体其它类型无氧呼吸——以Fe3+、Mn2+许多有机氧化物等作为末端电子受体无氧呼吸。延胡索酸琥珀酸+1ATP。被砷、硒化合物污染土壤中，厌氧条件下生长一些还原硫细菌。1、定义广义：利用微生物生产有用代谢一个生产方式。狭义：厌氧条件下，以本身内部一些中间代谢产物作为最终氢（电子）受体产能过程特点：1）经过底物水平磷酸化产ATP；2）葡萄糖氧化不彻底，大部分能量存在于发酵产物中；3）产能率低；4）产各种发酵产物。微生物的代谢医学知识专家讲座①酵母型酒精发酵②同型乳酸发酵③丙酸发酵④混合酸发酵⑤2,3—丁二醇发酵⑥丁醇发酵1.以EMP路径进行发酵（1）酵母型乙醇发酵同型酒精发酵1G2丙酮酸2乙醛+2CO22乙醇+2ATP条件：pH3.5~4.5,厌氧菌种：酿酒酵母、少数细菌（胃八叠球菌、解淀粉欧文氏菌等）i、加入NaHSO4NaHSO4+乙醛磺化羟乙醛（难溶）ii、弱碱性（pH7.5）2乙醛1乙酸+1乙醇（歧化反应）磷酸二羟丙酮作为氢受体，经水解去磷酸生成甘——甘油