第五章微生物的代謝(已修改)
2025-04-16 23:48 本頁(yè)面
【正文】 第五章 微生物的代謝一、 代謝的概念代謝是細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的所有化學(xué)反應(yīng)的總稱(chēng)，包括分解代謝和合成代謝，分解代謝產(chǎn)生能量，合成代謝消耗能量。生物氧化：生物體內(nèi)發(fā)生的一切氧化還原反應(yīng)。在生物氧化過(guò)程中釋放的能量可被微生物直接利用，也可通過(guò)能量轉(zhuǎn)換儲(chǔ)存在高能化合物（如ATP）中，以便逐步被利用，還有部分能量以熱的形式被釋放到環(huán)境中。生物氧化的功能為：產(chǎn)能（ATP）、產(chǎn)還原力[H]和產(chǎn)小分子中間代謝物。異養(yǎng)微生物利用有機(jī)物，自養(yǎng)微生物則利用無(wú)機(jī)物，通過(guò)生物氧化來(lái)進(jìn)行產(chǎn)能代謝。二、異養(yǎng)微生物產(chǎn)能代謝 發(fā)酵生物氧化 有氧呼吸呼吸 無(wú)氧呼吸發(fā)酵：有機(jī)物氧化釋放的電子直接交給本身未完全氧化的某種中間產(chǎn)物，同時(shí)釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。發(fā)酵過(guò)程中有機(jī)化合物只是部分地被氧化，因此，只釋放出一小部分的能量。發(fā)酵過(guò)程的氧化是與有機(jī)物的還原相偶聯(lián)。被還原的有機(jī)物來(lái)自于初始發(fā)酵的分解代謝，即不需要外界提供電子受體。發(fā)酵的種類(lèi)有很多，可發(fā)酵的底物有碳水化合物、有機(jī)酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖最為重要。生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過(guò)程稱(chēng)為糖酵解（glycolysis）。糖酵解是發(fā)酵的基礎(chǔ)，主要有四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑、磷酸解酮酶途徑。主要發(fā)酵類(lèi)型（1）酵母菌乙醇發(fā)酵的三種類(lèi)型 一型發(fā)酵：Glucose Pyr Alcohol二型發(fā)酵：當(dāng)環(huán)境中存在NaHSO4，與乙醛結(jié)合，而不能受氫，不能形成乙醇。磷酸二羥丙酮 a磷酸甘油 甘油三型發(fā)酵：在堿性條件下，乙醛發(fā)生歧化反應(yīng)產(chǎn)物：乙醇、乙酸和甘油。（2）乳酸發(fā)酵同型乳酸發(fā)酵（EMP途徑）：葡萄糖 丙酮酸 乳酸異型乳酸發(fā)酵（PK或HK 途徑，腸膜狀明串珠菌）葡萄糖 乳酸 + 乙酸或乙醇（HK 途徑）戊糖 乳酸 + 乙酸（PK途徑）兩歧雙歧途徑（ PK+HK 途徑，兩歧雙歧途桿菌）葡萄糖 乳酸 + 乙酸 （Hk 和PK途徑）（3）氨基酸發(fā)酵產(chǎn)能（Stickland 反應(yīng)）在少數(shù)厭氧梭菌如Clostridium sporogenes, 能利用一些氨基酸同時(shí)當(dāng)作碳源、氮源和能源，其機(jī)制是通過(guò)部分氨基酸的氧化和另一些氨基酸的還原向偶聯(lián)，這種以一種氨基酸做氫供體和以另一種氨基酸做氫受體而發(fā)生的產(chǎn)能的獨(dú)特發(fā)酵類(lèi)型，稱(chēng)為Stickland 反應(yīng)。作為氫供體的氨基酸：Ala。 Leu, Ile, Val, Phe, Ser, His, trp作為氫受體的氨基酸：Gly, Pro, Ori, OHPro, Arg, trp.發(fā)酵中能量產(chǎn)生發(fā)酵僅是專(zhuān)性厭氧菌和兼性厭氧菌在無(wú)氧條件下的一種生物氧化方式，產(chǎn)能是以底物水平磷酸化形式。
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