微生物的新陳代謝(3)(已修改)
2025-01-18 14:59 本頁(yè)面
【正文】 第七章 微生物的新陳代謝 新陳代謝 簡(jiǎn)稱代謝 (metabolism)，是活細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱。包括分解代謝和合成代謝。 復(fù)雜分子 簡(jiǎn)單分子 + ATP + ［ H］ 分解代謝酶系 復(fù)雜分子 簡(jiǎn)單分子 + ATP + ［ H］ （ 有機(jī)物 ) 合成代謝酶系 微生物代謝特點(diǎn)： 代謝旺盛（強(qiáng)度高轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)） 代謝類型多。 在代謝過(guò)程中，微生物通過(guò)分解作用（或光合作用）產(chǎn)生 ATP形式的化學(xué)能。 這些能量用于： 合成代謝 ； 微生物的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)輸； 3 、熱和光 無(wú)論是分解代謝還是合成代謝，代謝途徑都是由一系列連續(xù)的酶反應(yīng)構(gòu)成的，前一部反應(yīng)的產(chǎn)物是后續(xù)反應(yīng)的底物。 細(xì)胞能有效調(diào)節(jié)相關(guān)的反應(yīng)，生命活動(dòng)得以正常進(jìn)行。 某些微生物還會(huì)產(chǎn)生一些次級(jí)代謝產(chǎn)物。這些物質(zhì)除有利于微生物生存外，還與人類生產(chǎn)生活密 切相關(guān)。 第七章 微生物的新陳代謝 第一節(jié) 微生物的能量代謝 第二節(jié) 分解代謝和合成代謝的聯(lián)系 第三節(jié) 微生物獨(dú)特合成代謝途徑舉例 第四節(jié) 微生物的代謝調(diào)控與發(fā)酵生產(chǎn) 第一節(jié) 微生物的能量代謝 化能異養(yǎng)微生物的 生物氧化和產(chǎn)能 自養(yǎng)微生物的 生物氧化和產(chǎn)能 一、化能異養(yǎng)微生物的生物氧化和產(chǎn)能 生物氧化的形式： 某物質(zhì)與氧結(jié)合 、 脫氫 、 失去電子 。 生物氧化的過(guò)程 ： 脫氫 （ 或 e） 、 遞氫 （ 或 e） 、 受氫 （ 或 e ） 。 生物氧化的功能： 產(chǎn)能 （ ATP） 、 產(chǎn)還原力 ［ H］ 、 產(chǎn)小分子中間 代謝物 。 生物氧化的類型： 呼吸 、 無(wú)氧呼吸 、 發(fā)酵 。 （一）底物脫氫的四條途徑 以葡萄糖作為生物氧化的典型底物 ， 在生物氧化的脫氫階段中 ， 可通過(guò)四條途徑完成其脫氫反應(yīng) ， 并伴隨還原力 ［ H］ 和能量的產(chǎn)生 。 1 EMP途徑 （ EmbdenMeyerhof pathway， 糖酵解途徑，己糖二磷酸途徑 ） 葡萄糖 葡糖 6磷酸 果糖 6磷酸 果糖 1， 6 二磷酸 1， 3二磷酸甘油酸 3磷酸甘油酸 2磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 磷酸二羥丙酮 甘油醛 3磷酸 ATP ADP ATP ADP ADP ATP ADP ATP NAD+ NADH+H+ a a :耗能反應(yīng) b b :氧化還原反應(yīng) EMP途徑意義： 為細(xì)胞生命活動(dòng)提供 ATP 和 NADH 底物水平磷酸化 底物水平磷酸化 （ 1） EMP途徑的主要反應(yīng) EMP途徑的簡(jiǎn)圖 C6為葡萄糖， C3為甘油醛 3磷酸 EMP途徑的總反應(yīng) : C6H12O6 + 2NAD+ + 2ADP + 2Pi 2CH3COCOOH+ 2NADH +2H+ + 2ATP + 2H20 （ 2） EMP終產(chǎn)物的去向： 1） 有氧條件： 2NADH + H+經(jīng)呼吸鏈的氧化磷酸化反應(yīng)產(chǎn)生 6ATP； 2） 無(wú)氧條件：發(fā)酵 ① 丙酮酸還原成乳酸； ② 酵母菌 （ 釀酒酵母 ） 的酒精發(fā)酵：丙酮酸脫羧為乙醛 ， 乙醛還原為乙醇 。 （ 3） EMP途徑在微生物生命活動(dòng)中的重要意義 1） 供應(yīng) ATP形式的能量和還原力 （ NADH2） ； 2） 是連接其他幾個(gè)重要代謝的橋梁 （ TCA、 HMP、 ED 途徑 ） 3） 為生物合成提供多種中間代謝物； 4） 通過(guò)逆向反應(yīng)可進(jìn)行多糖合成 。 （ 4） 生產(chǎn)實(shí)踐意義 與乙醇 、 乳酸 、 甘油 、 丙酮 、 丁醇等的發(fā)酵生產(chǎn)關(guān)系密切 。 HMP途徑（ 戊糖磷酸途徑、 磷酸葡萄糖酸途徑等 ） 葡萄糖不經(jīng) EMP途徑和 TCA循環(huán)而得到徹底氧化，并產(chǎn)生大量 NADPH+H+形式的還原力及多種重要中間代謝產(chǎn)物。 從 6磷酸 葡萄糖開始，即在單磷酸已糖基礎(chǔ)上開始降解的故稱為單磷酸已糖途徑。 HMP途徑與 EMP途徑有著密切的關(guān)系， HMP途徑中的 3磷酸 甘油醛可以進(jìn)入 EMP途徑， — 磷酸戊糖支路。 HMP途徑的一個(gè)循環(huán)的最終結(jié)果是一分子葡萄糖 6磷酸 轉(zhuǎn)變成一分子甘油醛 3磷酸、 3個(gè) CO 6個(gè) NADPH2。 一般認(rèn)為 HMP途徑不是產(chǎn)能途徑，而是為生物合成提供 大量還原力（ NADPH2）和中間代謝產(chǎn)物。 HMP途徑 （ 1） HMP途徑的主要反應(yīng) HMP途徑的簡(jiǎn)圖 C6為葡萄糖， C5為核酮糖 5磷酸 （ 2） HMP途徑的三個(gè)階段 1） 葡萄糖分子經(jīng)過(guò)三步反應(yīng)產(chǎn)生核酮糖 5磷酸和 CO2； o OH OH CH2OH OH HO o OH CH
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