【正文】 第六章： 微生物的代謝 （ 4學時） 通過本章的學習，要求掌握 ： 微生物代謝類型的特點及多樣性。 合成代謝所需小分子化合物及能量、還原力的產(chǎn)生。 微生物細胞中特有的合成代謝。 重點： 微生物的產(chǎn)能方式。 微生物細胞中特殊的合成代謝 —— 分子 N固定及肽聚糖合成。 難點： 微生物所具有的特殊合成代謝： 分子態(tài) N的固定過程及固 N酶的特性。 肽聚糖的合成過程。 第一節(jié)、代謝概論 第二節(jié)、微生物產(chǎn)能代謝 一、生物氧化 二、異養(yǎng)微生物的生物氧化 1. 發(fā)酵； 2. 呼吸作用： (1) 有氧呼吸；（ 2）無氧呼吸 三．自養(yǎng)微生物的生物氧化 1. 氨的氧化 2. 硫的氧化 3. 鐵的氧化 4. 氫的氧化 四．能量轉(zhuǎn)換 1．底物水平磷酸化 2．氧化磷酸化 3．光合磷酸化 1）環(huán)式光合磷酸化 2）非環(huán)式光合磷酸化 3） 嗜鹽菌紫膜的光合作用 第三節(jié) 微生物分解代謝 第四節(jié) 微生物合成代謝 第五節(jié) 微生物次級代謝與次級代謝產(chǎn)物 √ 微生物的各種產(chǎn)能途徑（方式）的基本特點 （特別是其它生命所不具備的產(chǎn)能方式） （微生物在代謝上的多樣性） 掌握基本概念，次級代謝與初級代謝各自的特點 第一節(jié) 代謝概論 代謝（ metabolism） 活細胞內(nèi)發(fā)生的各種化學反應的總稱 物質(zhì)代謝 分解代謝 (catabolism) 合成代謝 (anabolism) 復雜分子 （有機物） 分解代謝 合成代謝 簡單小分子 ATP [H] 分解代謝與產(chǎn)能代謝緊密相連； 合成代謝與耗能代謝緊密相連。 微生物的代謝離不開酶，無論是分解代謝還是合成代謝都必須在酶的催化作用下才能進行。 能量代謝 產(chǎn)能代謝 耗能代謝 第二節(jié) 微生物產(chǎn)能代謝 能量代謝是一切生物代謝的核心問題。 能量代謝的中心任務，是把外界環(huán)境中的多種形式的 最初能源轉(zhuǎn)換成對一切生命活動都能使用的通用能源 ATP。 最初 能源 有機物 還原態(tài)無機物 日光 化能異養(yǎng)微生物 化能自養(yǎng)微生物 光能營養(yǎng)微生物 通用能源 （ ATP） 微生物氧化的形式 生物氧化作用 ：細胞內(nèi)代謝物以氧化作用釋放（產(chǎn)生）能量的化學反應。氧化過程中能產(chǎn)生大量的能量，分段釋放，并以高能鍵形式貯藏在 ATP分子內(nèi)，供需時使用。 生物氧化的方式 ： ①和氧的直接化合： C6H12O6 + 6O2 → 6CO 2 + 6H2O ② 失去電子： Fe2+ → Fe 3+ + e ③化合物脫氫或氫的傳遞 : CH3CH2OH CH3CHO NAD NADH2 生物氧化的功能 ： 產(chǎn)能 (ATP) 產(chǎn)還原力 【 H】 小分子中間代謝物 生物氧化的過程 一般包括三個環(huán)節(jié)： ①底物脫氫（或脫電子）作用 （該底物稱作電子供體或供氫體） ②氫（或電子）的傳遞 （需中間傳遞體，如 NAD、 FAD等） ③最后氫受體接受氫（或電子） （最終電子受體或最終氫受體） 底物脫氫的途徑 EMP途徑 HMP ED TCA ? 生命活動需要能量，生活機體主要通過生物氧化反應獲得能量 . ? 已知異養(yǎng)型微生物都是以 有機物 為能源，它們從有機物的氧化反應中獲得能量，自養(yǎng)型微生物從 光或無機物 的氧化反應中得到能量。 ? 在以有機物為基礎的生物氧化反應中，以 O2作為最終電子受體的稱為 有氧呼吸 ，以無機氧化物中的氧作為最終電子受體的稱為 無氧呼吸 。以有機物作為電子受體的稱為 發(fā)酵 。 ? 有氧呼吸，無氧呼吸和發(fā)酵過程中都能產(chǎn)生能量。 第二節(jié) 微生物產(chǎn)能代謝 一． 生物氧化 生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結合、脫氫或脫電子三種 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 自養(yǎng)微生物利用 無機物 異養(yǎng)微生物利用 有機物 生物 氧化 能量 微生物直接利用 儲存在高能化合物（如 ATP） 中 以熱的形式被釋放到環(huán)境中 ATP產(chǎn)生的主要方式 1）底物水平磷酸化 不需氧，不經(jīng)過呼吸鏈。 甘油醛 3磷酸 → 磷酸化 → 1,3 二磷酸甘油酸＋ ATP 2）電子傳遞磷酸化 需氧氣，經(jīng)過呼吸鏈。物質(zhì)氧化放出的電子在呼吸鏈中傳遞時，放出能量，生成 ATP ?生物氧化或光合作用過程中，將能量通過 磷酸化 轉(zhuǎn)移至 ATP。 ? NAD、 NADP和呼吸鏈在代謝中的作用 ① NAD和 NADP是生物氧化過程中脫氫和氫化作用的載體 。 ? 煙酰胺腺嘌呤二核苷： NAD++2H→NADH+H + ? 煙酰胺腺嘌呤二核苷磷酸： NADP++2H→NADPH+H + ② 呼吸鏈也是電子傳遞鏈 。 電子傳遞體按一定順序排列 ， 構成電子傳遞鏈 ， 鏈上各個氧化反應與 ADPATP反應偶聯(lián) 。 ? 真核生物呼吸鏈在線粒體上 ， 原核生物在質(zhì)膜上 。 ? 光合微生物捕捉光能，轉(zhuǎn)給 ATP ① 藻類、藍細菌：有光合系統(tǒng) Ⅰ 、 Ⅱ ，進行環(huán)式和非環(huán)式光合作用。 CO2 + H2O → (CH2O)n + O2↑ ② 綠細菌：只有光合系統(tǒng) Ⅰ ，進行環(huán)式光合磷酸化 CO2 + 2H2S → (CH2O)n + H2O + 2S ③ H+ATP酶體系 ? 除 ATP 外，能推動生物合成的其它高能化合物有： ? 高能化合物 能活化的生物合成作用 ? GTP（ 三磷酸鳥嘌呤核苷－ P～ P～ P） 蛋白質(zhì) ? UTP（ 三磷酸尿嘧啶核苷－ P～ P～ P） 肽聚糖 ? CTP（ 三磷酸胞嘧啶核苷－ P～ P～ P） 磷脂 ? dTPP(三磷酸胸腺嘧啶脫氧核苷－ P～ P～ P) 細胞壁脂多糖 ? AC－ SCOA(酰基硫 COA) 脂肪酸 ? AC－ COA(?；?COA) 脂肪酸 能量轉(zhuǎn)換 化能營養(yǎng)型 光能營養(yǎng)型 底物水平磷酸化 呼吸鏈 光合磷酸化 三種產(chǎn)能方式的基本概念，異同點，幾種光合磷酸化的異同點，產(chǎn)生 ATP和還原力的方式與特點 氧化磷酸化 無氧氣