第二章微生物的基础代谢

1、第二章 微生物的基础代谢能量代谢原理能量代谢原理 微生物的分解代谢微生物的分解代谢 微生物的合成代谢微生物的合成代谢 主讲内容主讲内容基本概念基本概念自养菌自养菌异养菌异养菌化能自养菌：化能自养菌：无机物为能源无机物为能源光能自养菌光能自养菌有机物为能源有机物为能源微生物代谢类型微生物代谢类型2.1 能量代谢原理能量代谢原理1、能量代谢的热力学热力学第一定律：能量守恒定律热力学第一定律：能量守恒定律 第二定律：自然界的熵的总量是增加的第二定律：自然界的熵的总量是增加的第三定律：绝对零度下所有物质的熵为第三定律：绝对零度下所有物质的熵为0 2、能量的产生与偶合3、能量的偶合化学偶合化学偶合 假说

2、假说 化学渗透化学渗透 偶联假说偶联假说 构型偶合假说构型偶合假说 4、用于细胞的能量转化 2.2 微生物的分解代谢微生物的分解代谢细胞将大分子物质降解成小分子物质，并细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。在这个过程中产生能量。流程图如下：流程图如下： 蛋白质蛋白质 多糖多糖 脂类脂类 氨基酸氨基酸 单糖单糖 甘油甘油 脂肪酸脂肪酸丙酮酸、丙酮酸、pep、乙酰辅酶、乙酰辅酶a等等有有 氧氧co2 ，h20，能量（三羧酸循环，能量（三羧酸循环无无 氧氧乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、乳酸等乙醇、丙酮、丁醇、乙酸、乳酸等1、葡萄糖的分解代谢emp途途 径径 hms途径途径eded途径途

3、径假单胞菌假单胞菌 固氮菌固氮菌根瘤菌根瘤菌粪肠球菌粪肠球菌 pk途径磷酸解酮酶各途经的相互关系各途经的相互关系中中 tcatca循循 环环 a-a-酮戊二酸脱氢酶系，酮戊二酸脱氢酶系，受其产物受其产物nadhnadh、琥珀琥珀酰coa的抑制乙醛酸循环乙醛酸循环糖代谢：糖代谢： 多糖多糖寡糖寡糖单糖单糖有氧、无氧呼吸有氧、无氧呼吸 葡萄糖分解途径葡萄糖分解途径糖酵解（糖酵解（empemp）、己糖磷酸（）、己糖磷酸（hmphmp）、多多罗夫（）、多多罗夫（eded）、磷酸酮糖（）、磷酸酮糖（pkpk）糖酵解（糖酵解（empemp）生成能量最多生成能量最多2atp+2nadh2atp+2nadh不

4、产生嘌呤、不产生嘌呤、嘧啶合成前提嘧啶合成前提物。物。己糖磷酸（己糖磷酸（hmshms）生成生成6nadph6nadph提供合成核酸、提供合成核酸、吡啶核苷酸所需要吡啶核苷酸所需要的戊糖，合成芳香的戊糖，合成芳香氨基酸和维生素的氨基酸和维生素的前提物。前提物。多多罗夫（多多罗夫（eded）独立途径，直接生成丙酮酸。独立途径，直接生成丙酮酸。生成能量少生成能量少磷酸酮糖（磷酸酮糖（pkpk）hmshms分支，生成能量少。分支，生成能量少。乳酸发酵细菌中。乳酸发酵细菌中。分分解解代代谢谢2、多糖和单糖的利用、多糖和单糖的利用3、厌氧代谢过程、厌氧代谢过程 发酵发酵 在生物氧化或能量代谢中，发酵仅是

5、指在无氧条件下，底物脱氢后在生物氧化或能量代谢中，发酵仅是指在无氧条件下，底物脱氢后所产生的还原力所产生的还原力h不经过呼吸链传递而直接交给某一内源氧化性中不经过呼吸链传递而直接交给某一内源氧化性中间代谢产物的一类低效产能反应。间代谢产物的一类低效产能反应。 梭杆菌、肠道杆菌、乳酸杆菌梭杆菌、肠道杆菌、乳酸杆菌 乙醇的发酵乙醇的发酵丙酮、丁醇、乙酸、丁酸发酵丙酮、丁醇、乙酸、丁酸发酵丁酸的形成丁酸的形成丙酮、丁醇的形成丙酮、丁醇的形成丙酸和琥珀酸的形成丙酸和琥珀酸的形成丙酸的形成丙酸的形成乳酸细菌中丁二酮乳酸细菌中丁二酮与与3-羟基丁酮的形成羟基丁酮的形成4、脂肪酸、脂烃和芳香烃的氧化5、氮的

6、循环和氨基酸的降解、氮的循环和氨基酸的降解氨基酸的降解氨基酸的降解6、硫的代谢、硫的代谢7、核苷酸的降解和有机磷的代谢、核苷酸的降解和有机磷的代谢8、聚合物的降解、聚合物的降解：纤维素降解的第一个产物是纤维二糖小结2.3 微生物的合成代谢微生物的合成代谢1、c1的的同同化化2、分子氮的同化、分子氮的同化3、硝酸盐的同化、硝酸盐的同化4、氨的同化、氨的同化3.6、 氨基酸的生物合成5、 组氨酸的元素来源组氨酸的元素来源6、经氨基酸途径的含氮化合物的生物合成、经氨基酸途径的含氮化合物的生物合成7、核苷酸的合成、核苷酸的合成8、脂质的合成、脂质的合成9、聚类异戊二烯化合物的合成、聚类异戊二烯化合物的

7、合成10、糖磷酸酯和糖核苷酸、多糖的合成、糖磷酸酯和糖核苷酸、多糖的合成11、多糖的合成、多糖的合成合成代谢的主要类型合成代谢的主要类型c c1 1的同化、的同化、n n的同化、硫酸盐同化、核苷酸合成、脂质合成、的同化、硫酸盐同化、核苷酸合成、脂质合成、 甾类化合物、氨基酸合成等甾类化合物、氨基酸合成等糖酵解逆反应糖酵解逆反应固定固定coco2 2、甲醇、甲醇、甲醛等甲醛等固氮菌固氮菌nh3nh3no3no3- -nh3nh3nh3nh3谷氨酸、谷氨酰谷氨酸、谷氨酰胺、天冬氨酰胺等胺、天冬氨酰胺等h2so4h2s核糖核苷酸核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸脂肪酸：细菌利用厌氧、需氧二脂肪酸：细菌利用厌氧、需氧二种途径。种途径。不饱和脂肪酸：葡萄糖合成，外不饱和