第六章微生物代谢总结.ppt

第五章? 微生物的新陈代谢 林标声 QQ:150391768@ 代谢：细胞内发生的各种有序的化学反应总称。包括分解代谢与合成代谢 微生物代谢显著特点：代谢旺盛和类型多。 分解代谢：底物分解和转化为能量。 合成代谢：产生的能量用于细胞组分的合成。 生物氧化 四条底物脱氢途径及与递氢受氢关系 底物脱氢的四条主要途径 （1）EMP途径 （2）HMP途径 HMP是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环途径而得到彻底氧化，并能产生大量NADPH+H+形式的还原力和多种中间代谢产物的代谢途径 HMP途径的特点 HMP在微生物工业的实践作用 提供重要的发酵产物： 核苷酸、氨基酸、辅酶、乳酸（异型乳酸发酵） HMP途径菌株：多数好氧菌和兼性厌氧菌，常与EMP途径同时存在 只有HMP无EMP菌： 弱氧化醋杆菌、氧化葡糖杆菌、氧化醋单胞菌 ED途径的意义 细菌型乙醇发酵 (发酵单胞菌和嗜糖假单胞菌) 同型酒精发酵 1 G 2 丙酮酸 代谢速率高，产物转化率高、菌体生成少，代谢副产物少发酵温度高，不必定期供氧，发酵周期短等。缺点是生长pH较高，较易染杂菌，并且对乙醇的耐受力较酵母菌低（7%，酵母8-10%）. （五） TCA循环 TCA循环的特点 四种脱氢途径的比较 EMP途径： 许多微生物都利用该途径对糖类进行分解代谢。1分子葡萄糖经10步反应产生2分子丙酮酸、2分子[H]和2个ATP； 在细胞质中，有氧和无氧都能进行； HMP途径： 可与EMP途径或ED途径同时存在，也能在有氧和无氧条件下发生。许多微生物通过该途径产能，但它的主要作用是用于生物合成。 ED途径： 少数细菌以该途径代替EMP途径。 1分子葡萄糖经4步反应产生2分子丙酮酸、2分子[H]和1个ATP； TCA循环： 有氧条件下，丙酮酸经TCA循环进一步代谢产能或用于合成。 （二） 递氢和受氢 底物脱氢的途径与递氢受氢的关系 生物氧化的三种类型 有氧呼吸 无氧呼吸 发酵 呼吸：以无机物为最终电子受体的称为 有氧呼吸：其中以分子氧为受氢体 无氧呼吸：以其他氧化状态的无机物（硝酸盐、硫酸盐等）为受氢体。 发酵：以有机物（内源中间代谢产物）为最终电子受体的称为； 需氧呼吸在有氧条件下进行，厌氧呼吸和发酵必须在无氧条件下进行。 有氧呼吸 无氧呼吸 无氧呼吸、厌氧呼吸 最终电子受体为外源无机氧化物（NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2）（少数为有机氧化物如延胡索酸）的生物氧化 特点 无氧条件、产能效率低、有机物脱氢以后仅部分呼吸链递氢、最终由氧化态的无机或有机物受氢，完成氧化磷酸化反应 无氧呼吸的主要类型 硝酸盐呼吸 硫酸盐还原细菌 碳酸盐呼吸 硫呼吸、铁呼吸、延胡索酸呼吸 硝酸盐作用 同化性硝酸盐作用： NO3- ? NH3 - N ? R - NH2 异化性硝酸盐作用： 无氧条件下，利用NO3-为最终氢受体 NO3- ? NO2 ? NO ? ? N2O ? N2 反硝化意义： 1）使土壤中的氮（硝酸盐NO3-）还原成氮气而消失，降低土壤的肥力；产生的NO、N2O会污染环境 2）反硝化作用在氮素循环中起重要作用。 发酵 通俗（最早）：从水果汁等会不断冒泡并产生有益产品的一些自然现象。 广义发酵 凡利用微生物进行生产有用的代谢产物或食品、饮料的一类生产方式，无论是有氧还是无氧条件，统称发酵 狭义发酵 在无氧气等外源受氢体（外源最终电子受体）条件下，底物脱氢以后产生的还原力[H]未经过呼吸链传递而直接交某一内源性中间代谢产物接受，以实现底物水平磷酸化产能的生物氧化反应 C6H12O6 → 2CO2 + 2C2H5OH 发酵的特点 微生物部分氧化有机物获得发酵产物，释放少量的能量 氢供体与氢受体均为有机物 还原力[H]未经过呼吸链传递 产能方式：底物水平磷酸化反应 三类发酵 由EMP途径中丙酮酸出发的发酵 通过HMP途径的发酵 通过ED途径的发酵 由EMP途径中丙酮酸出发的发酵 由葡萄糖经EMP途径形成丙酮酸，再进一步降解形成各种发酵产物 酒精发酵（酿酒酵母） 同型乳酸发酵（德氏乳杆菌） 丙酸发酵（丙酸杆菌） 混合酸发酵（大肠杆菌） 2,3-丁二醇发酵（产气肠杆菌） 丁酸发酵（丁酸梭菌） 六条发酵途径 工业上就是利用第二型反应的原理进行甘油生产的。但要控制的加入浓度和加入时间。早期菌体生长需要能量，先不加，使其进行酒精发酵，产生的能量可用于菌体生