第五章 微生物的代谢 (14级期末总结用)

第五章微生物的代谢（MicrobialMetabolism）Outline第一节代谢概论第二节微生物代谢产能第三节微生物耗能代谢第四节微生物代谢调节第五节微生物次级代谢与次级代谢产物第一节

代谢概论复杂分子（有机物）简单分子+ATP+[H]分解代谢酶系合成代谢酶系代谢分解代谢(catabolism)合成代谢(anabolism)是生物体内进行的所有化学反应的总称，是生物体表现其生命活动的重要特称之一。新陈代谢（metabolism）简称代谢：第二节

微生物产能代谢最初能源有机物还原态无机物日光通用能源(ATP)化能异养菌光能营养菌化能自养菌是指物质在生物体内经过一系列连续的氧化还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程也称为生物氧化。产能代谢是生命活动的能量保障。本节内容一、异养微生物的生物氧化

（一）微生物糖酵解的4条途径1、EMP途径；2、HMP途径；3、ED途径；4、WD（磷酸解酮酶）途径（二）发酵1、乙醇发酵；2、乳酸发酵（三）呼吸作用

1、有氧呼吸；2、无氧呼吸二、自养微生物的生物氧化（一）化能自养微生物（二）光能营养微生物第二节

微生物产能代谢二、化能异养微生物的生物氧化第二节

微生物产能代谢WD途径（）生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解。1）广义发酵概念——广义的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下利用营养物生长繁殖并生产人类有用产品的过程。如抗生素发酵、乙醇发酵、柠檬酸发酵、酶制剂发酵等。(从生产利用的角度)（二）发酵二、化能异养微生物的生物氧化“发酵”有两个含义：2）狭义发酵概念——指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物的过程。(从代谢的角度)由EMP途径中丙酮酸出发的发酵丙酮酸同型乙醇发酵同型乳酸发酵丙酸发酵2,3-丁二醇发酵混合酸发酵丁酸型发酵{

酿酒酵母（Saccharomycescerevisiae）等}{德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbruckii)、嗜酸乳杆菌(L.acidophilus)、干酪乳杆菌(L.casei)等}{谢氏丙酸杆菌(Propionibacteriunshermani)等}{

大肠杆菌（E.coli）等}{

产气肠杆菌(Enterobacteraerogenes)等}{多种厌氧菌如丁酸梭菌(Clostridiumbutyricum)等}（二）发酵能进行乙醇发酵的微生物包括酵母菌、根霉、曲霉和某些细菌。（二）发酵二、化能异养微生物的生物氧化乙醇发酵是丙酮酸在无氧条件下生成乙醇的过程。1、乙醇发酵（alcoholicfermentation）典型的乙醇发酵是指酵母菌，尤其是酿酒酵母发酵产生乙醇的过程，生成途径是通过EMP途径。某些细菌也可进行乙醇发酵，其中有的是通过EMP途径，但有的是通过ED途径。

葡萄糖丙酮酸乙醛乙醇EDEMP运动发酵单细胞（Zymomonasmobilis）厌氧发酵单细胞（Zymomonasanaerobia）酵母菌胃八叠球菌（Sarcinaventriculi）肠杆菌（Enterobacteriaceae）1、乙醇发酵（二）发酵（fermentation）（参见P107；P102）（二）发酵（fermentation）根据不同条件下代谢产物的不同，可将酵母菌利用葡萄糖进行的发酵分为三种类型。

1、乙醇发酵

b)

Ⅱ型发酵（甘油发酵）：在存有NaHSO3的条件下，生成甘油。c)

Ⅲ型发酵（甘油发酵）：在弱碱条件(pH7.6)下，生成乙醇、乙酸和甘油。a)

Ⅰ型发酵（同型发酵、乙醇发酵）：发酵终产物为乙醇。酵母的三型发酵乙酸2、乳酸发酵（lacticacidfermentation）（二）发酵（fermentation）

2）异型乳酸发酵：终产物除乳酸以外还有乙醇或乙酸。许多细菌能利用葡萄糖产生乳酸，这类细菌称为乳酸细菌。

根据产物的不同，乳酸发酵有3种类型：1）同型乳酸发酵：终产物只有乳酸。葡萄糖EMP丙酮酸乳酸葡萄糖PK乳酸+乙醇或乙酸

3）双岐发酵：终产物除乳酸以外还有乙酸。葡萄糖HK、PK乳酸+乙酸（三）呼吸作用二、化能异养微生物的生物氧化微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+、FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作用。以氧化型化合物作为最终电子受体有氧呼吸（aerobicrespiration）：无氧呼吸（anaerobicrespiration）：以分子氧作为最终电子受体呼吸作用与发酵作用的根本区别：

电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。（三）呼吸作用二、化能异养微生物的生物氧化①有氧呼吸三、自养微生物的生物氧化按最初能源的不同，自养微生物可分为两大类：化能无机自养型微生物

---可氧化无机物获得能量，同化CO2的微生物。光能自养型微生物

---能将光能转变成化学能，同化CO2的微生物。第二节

微生物产能代谢（参见P110；P106）化能自养微生物的种类很多，根据其氧化无机物的专一性可将化能自养微生物大致分为四大类：

（一）化能自养微生物三、自养微生物的生物氧化硝化细菌硫化细菌铁细菌氢细菌产氧不产氧真核生物:藻类及其绿色植物原核生物:蓝细菌（真）细菌:光合细菌（厌氧菌）古生菌:嗜盐菌非环式光合磷酸化绝大多数（紫色细菌、紫色非硫细菌）为环式光合磷酸化极少数（绿色细菌）为非环式光合磷酸化（仅原核生物有）（仅有）光能营养型生物嗜盐菌紫膜的光合作用（二）光能营养微生物(phototrophs)三、自养微生物的生物氧化2.光合磷酸化（photophosphorylation）光合磷酸化是指光能转变为化学能的过程。（二）光能营养微生物

光合磷酸化可分为：

环式光合磷酸化（循环光合磷酸化、非放氧型光合磷酸化）

非环式光合磷酸化（非循环光合磷酸化、放氧型光合磷酸化）Bph表示脱镁菌绿素环式光合磷酸化④不产生氧③还原力来自H2、H2S等无机物，而不是来自H2O的光解②产能（ATP）与产还原力[H]分别进行特点：①电子传递途径属循环方式通常以下式表示循环光合磷酸化作用：

nADP+nPi

nATPBchl光能非环式光合磷酸化④