微生物的代謝機(jī)制(1)(已修改)
2025-01-25 23:41 本頁面
【正文】 第四章 微生物的代謝機(jī)制 新陳代謝（ metabolism） ? 是指發(fā)生在活細(xì)胞中的各種分解代謝（ catabolism）和合成代謝（ anabolism）的總和 即：新陳代謝 =分解代謝 +合成代謝 ? 分解代謝是指復(fù)雜的有機(jī)物分子通過分解代謝酶系的催化，產(chǎn)生簡(jiǎn)單分子、腺苷三磷酸（ ATP）形式的能量和還原力（或稱還原當(dāng)量，一般用 [H]來表示）的作用。 ? 合成代謝與分解代謝正好相反，是指在合成代謝酶系的催化下，由簡(jiǎn)單小分子、ATP形式的能量和 [H]形式的還原力一起合成復(fù)雜的大分子的過程。 ? 分解代謝與合成代謝的含義及其間的關(guān)系可簡(jiǎn)單地表示為： 第一節(jié) 微生物的能量代謝 ? 能量代謝的中心任務(wù)，是生物體如何把外界環(huán)境中多種形式的最初能源轉(zhuǎn)換成對(duì)一切生命活動(dòng)都能使用的通用能源 —— ATP。 一、化能異養(yǎng)微生物的生物氧化和產(chǎn)能 ? 生物氧化就是發(fā)生在活細(xì)胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性氧化反應(yīng)的總稱。 ? 生物氧化與非生物氧化即燃燒 相同點(diǎn)是它們的總效應(yīng)都是通過有機(jī)物的氧化反應(yīng)而釋放出其中的化學(xué)潛能。 生物氧化 ? 生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或失去電子三種； ? 生物氧化的過程可分脫氫（或電子）、遞氫（或電子）和受氫（或電子）三個(gè)階段； ? 生物氧化的功能則有產(chǎn)能（ ATP）、產(chǎn)還原力 [H]和產(chǎn)小分子中間代謝物三種。 （一）底物脫氫的四條主要途徑 HMP途徑在微生物生命活動(dòng)中有著極其重要的意義 ? （ 1）為核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖 磷酸。 ? （ 2）產(chǎn)生大量的 NADPH2形式的還原劑，它不僅為合成脂肪酸、固醇等重要細(xì)胞物質(zhì)之需，而且可通過呼吸鏈產(chǎn)生大量能量，這些都是 EMP途徑和 TCA循環(huán)所無法完成的。 ? （ 3）如果微生物對(duì)戊糖的需要超過 HMP途徑的正常供應(yīng)量時(shí)，可通過 EMP途徑與本途徑在果糖 1，6二磷酸和甘油醛 3磷酸處的連接來加以調(diào)劑。 ? （ 4）反應(yīng)中的赤蘚糖 4磷酸可用于合成芳香氨基酸，如苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸和組氨酸。 ? （ 5）由于在反應(yīng)中存在著 C3～ C7的各種糖，使具有 HMP途徑的微生物的碳源利用范圍更廣，例如它們可以利用戊糖作碳源。 ? （ 6）通過本途徑而產(chǎn)生的重要發(fā)酵產(chǎn)物很多，例如核苷酸、若干氨基酸、輔酶和乳酸（異型乳酸發(fā)酵）等。 ? 利用 ，是近年來正在開發(fā)的工業(yè)，它比傳統(tǒng)的酵母酒精發(fā)酵有許多優(yōu)點(diǎn)： ? （ 1）代謝速率高 ? （ 2）產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率高 ? （ 3）菌體生成少 ? （ 4）代謝副產(chǎn)物少 ? （ 5）發(fā)酵溫度較高 ? （ 6）不必定期供氧等。 ? 細(xì)菌酒精發(fā)酵也有其缺點(diǎn)，主要是其生長(zhǎng) PH為5，較易染菌（而酵母菌為 pH3），其次是細(xì)菌耐乙醇力較酵母菌為低（前者約為 ％，后者則為 8～ 10％）。 （二）遞氫和受氫 ? 在生物體中，貯存在葡萄糖等有機(jī)物中的化學(xué)能，經(jīng)上述的多種途徑脫氫后，經(jīng)過呼吸鏈（或稱電子傳遞鏈）等方式進(jìn)行遞氫，最終與受氫體（氧、無機(jī)或有機(jī)氧化物）結(jié)合，以釋放其化學(xué)潛能。 ? 根據(jù)遞氫特別是受氫過程中氫受體性質(zhì)的不同，可以把生物氧化區(qū)分成呼吸（有氧呼吸）、無氧呼吸和發(fā)酵三種類型 1．呼吸 ? 是一種最普遍和最重要的生物氧化方式，其特點(diǎn)是底物按常規(guī)方式脫氫后，經(jīng)完整的呼吸鏈遞氫，最終由分子氧接受氫并產(chǎn)生水和釋放能量（ ATP）。 ? 由于呼吸必須在有氧條件下進(jìn)行，因此又稱有氧呼吸。 ? 2．無氧呼吸，又稱厭氧呼吸，是一類呼吸鏈末端的氫受體為外源無機(jī)氧化物（個(gè)別為有機(jī)氧化物）的生物氧化。 ? 這是一類在無氧條件下進(jìn)行的產(chǎn)能效率較低的特殊呼吸。 ? 其特點(diǎn)是底物按常規(guī)途徑脫氫后，經(jīng)部分呼吸鏈遞氫，最終由氧化態(tài)的無機(jī)物（個(gè)別是有機(jī)物延胡索酸）受氫。 ? （ 1）硝酸鹽呼吸 又稱反硝化作用。 ? 硝酸鹽在微生物生命活動(dòng)中具有兩種功能，其一是在有氧或無氧條件下所進(jìn)行的同化性硝酸鹽還原作用，亦即微生物利用硝酸鹽作為其氮源營(yíng)養(yǎng)物的作用； ? 其二是在無氧條件下，微生物利用硝酸鹽作為呼吸鏈的最終氫受體，這是一種異化性的硝酸鹽還原作用。 ? 共同特點(diǎn)是硝酸鹽都要經(jīng)過一種含鉬的硝酸鹽還原酶將其還原為亞硝酸。 ? 硫酸鹽呼吸 是一種由硫酸鹽還原細(xì)菌（或稱反硫化細(xì)菌）把經(jīng)呼吸鏈傳遞的氫交給硫酸鹽這類末端氫受體的一種厭氧呼吸。 ? 這是一種異化性的硫酸鹽還原作用。通過這一過程，微生物就可
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