华东理工微生物课件6.ppt

微生物的代谢 代谢(metabolism)是细胞内发生的各种化学反应的总称，它主要由分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)两个过程组成。 分解代谢是指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。 合成代谢是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分子的过程，在这个过程中要消耗能量。 初级代谢：具有明确生理功能，对维持生命活动 不可缺少的物质代谢 次级代谢：没有明确生理功能，对维持生命活动 非必须的物质代谢 初级代谢产物：微生物通过代谢活动产生的、自身生长和繁殖所必需的物质。 初级代谢产物和次级代谢产物的不同 微生物生长、维持生命、运动、原生质流 动、核分裂都需要能量 微生物的能量代谢非常重要 通用能源 （universal energy source） 高能化合物 ATP 三个磷酸根都电离 分子带有四个负电荷 与Mg2＋、Ca2＋生成络合物 ATP磷酸基团水解时能放出30.5KJ/mol（7300cal/mol）的自由能 一般水解时放出20.9KJ/mol（5000cal/mol）的自由能称为高能键 第一阶段是将蛋白质、多糖及脂类等大分子营养物质降解成为氨基酸、单糖及脂肪酸等小分子物质； 第二阶段是将第一阶段产物进一步降解成更为简单的乙酰辅酶A、丙酮酸以及能进入三羧酸循环的某些中间产物，在这个阶段会产生一些ATP、NADH及FADH2； 第三阶段是通过三羧酸循环将第二阶段产物完全降解生成CO2，并产生ATP、NADH及FADH2。 　　第二和第三阶段产生的ATP、NADH及FADH2通过电子传递链被氧化，可产生大量的ATP。 糖的代谢： 多糖：淀粉、纤维素等 双糖：乳糖、蔗糖、麦芽糖等 单糖：葡萄糖、半乳糖、果糖等 淀粉的分解（支链淀粉 直链淀粉） α-淀粉酶（液化型淀粉酶）：麦芽糖 β -淀粉酶：麦芽糖,支链寡糖 葡萄糖淀粉酶（糖化酶） ：葡萄糖 异淀粉酶：糊精 纤维素的分解 天然的纤维素为直链的 β -1，4 糖苷键 纤维二糖 双糖（蔗糖 麦芽糖 乳糖 纤维二糖）的分解 被相应的水解酶分解为单糖 被相应的磷酸化酶分解 蔗糖水解酶 蔗糖＋H2O ──→ 葡萄糖＋果糖 蔗糖磷酸化酶 蔗糖＋ H3PO4 ──→ 葡萄糖-1-磷酸＋果糖 麦芽糖水解酶 麦芽糖＋H2O ──→ 2葡萄糖 麦芽糖磷酸化酶 麦芽糖＋H3PO4 ──→葡萄糖-1-磷酸＋葡萄糖 β –半乳 糖苷酶 乳糖＋H2O ──→ 葡萄糖＋半乳糖 纤维二糖磷酸化酶 纤维二糖＋H3PO4 ──→葡萄糖-1-磷酸＋葡萄糖 磷酸化酶催化的反应比水解酶催化的反应对微生物更有利 磷酸化酶催化的反应，葡萄糖苷键的键能被贮存在磷酸酯键上，在以后形成糖的磷酸酯时，就不需要消耗ATP 水解酶催化的反应。把葡萄糖苷键的键能浪费了 单糖的分解 三碳糖 四碳糖 五碳糖：核糖、木糖、阿拉伯糖 六碳糖：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖 单糖的分解以葡萄糖为中心线索，其关键产物为丙酮酸，丙酮酸再进一步分解 EMP途径的特点 葡萄糖分解从1,6-二磷酸果糖开始 特征酶为1,6-二磷酸果糖醛缩酶 整个途径不消耗分子氧 产生 2 ATP EMP途径的生理功能 提供能量：ATP，还原力（NADH2） 连接重要代谢途径的桥梁 提供生物合成的中间代谢产物 逆向形成多糖 HMP途径（单磷酸己糖途径） 第一阶段：氧化 （ 脱氢 水解 氧化脱羧生成5-磷酸核酮糖和二氧化碳） 第二阶段：非氧化（磷酸戊糖之间的基团转移，缩合使6-磷酸己糖再生） 脱氢 水解