微生物代謝學(xué)時(shí)ppt課件(已修改)
2025-05-14 18:01 本頁(yè)面
【正文】 第 7章 微生物的代謝 微生物的代謝類型，及其能量代謝，分解代謝和合成代謝 。主要發(fā)酵代謝途徑，微生物代謝的主要調(diào)節(jié)機(jī)制，及其代謝調(diào)控在發(fā)酵工業(yè)中的應(yīng)用。 第一節(jié)微生物的能量代謝 第二節(jié)微生物的分解代謝與合成代謝 第三節(jié) 微生物發(fā)酵的途徑 新陳代謝（ Metabolism） 一般泛指生物與周圍環(huán)境進(jìn)行 物質(zhì)交換和能量交換 的過(guò)程。 生物小分子合成生物大分子 合成代謝 （同化） 耗能 新陳代謝 能量代謝 物質(zhì) 代 謝 產(chǎn)能 分解代謝 （異化） 生物大分子分解為生物小分子 新陳代謝的共同特點(diǎn)： （ 1）在溫和條件下進(jìn)行 (由酶催化 )； （ 2）反應(yīng)步驟繁多，但相互配合、有條不紊、彼此協(xié)調(diào)，且逐步進(jìn)行，表征了新陳代謝具有嚴(yán)格的順序性； (3）對(duì)內(nèi)外環(huán)境具有高度的調(diào)節(jié)功能和適應(yīng)功能。 第一節(jié) 微生物的能量代謝 有機(jī)物（化能異養(yǎng)菌） 能源 日 光（光能自養(yǎng)菌） 通用能源 無(wú)機(jī)物（化能自養(yǎng)菌） 一、化能異養(yǎng)的微生物氧化和產(chǎn)能 (一）發(fā)酵 1 在發(fā)酵工業(yè)上，指利用好氧或厭氧微生物來(lái)生產(chǎn)有用代謝產(chǎn)物的一類方式。 2 在生物氧化或能量代謝中 : 是指無(wú)氧條件下將有機(jī)物氧化釋放，同時(shí)釋放能量，并產(chǎn)生各種不同代謝產(chǎn)物。底物脫氫后所產(chǎn)生的還原力不經(jīng)過(guò)呼吸鏈傳遞而直接交給一內(nèi)源氧化性中間代謝產(chǎn)物的一類低效產(chǎn)能反應(yīng)。 生物體內(nèi)葡萄糖被降解 主要分四種途徑： EMP HMP ED PK和 HK： EMP途徑，又稱糖酵解途徑 HMP途徑，又稱己糖 磷酸途徑 ED途徑，又稱 2酮 3脫氧 6磷酸葡萄糖酸裂解途徑 PK 磷酸戊糖解酮酶， HK磷酸已糖解酮酶 葡萄糖的 酵解作用 （ 簡(jiǎn)稱： EMP途徑 ） 又稱： Embden MeyerhofParnas途徑 ： ? 六碳的葡萄糖分子經(jīng)過(guò)十多步酶催化的反應(yīng)，分裂為兩分子三碳的丙酮酸，同時(shí)使兩分子腺苷二磷酸(ADP)與無(wú)機(jī)磷酸 (Pi)結(jié)合生成兩分子 腺苷三磷酸(ATP)。 反應(yīng)式 ： C6H12O6 + 2 NAD+ + 2 ADP + 2 H3PO4 → 2 NADH + 2 C3H4O3 （丙酮酸） + 2 ATP + 2 H2O + 2 H+ 糖酵解（小結(jié)） 反應(yīng)物質(zhì)： 葡萄糖 葡萄糖 6磷酸 果糖 6磷酸 果糖 1,6二磷酸 二羥丙酮磷酸 甘油醛 3磷酸 1,3二磷酸甘油酸 3磷酸甘油酸 2磷酸甘油酸 磷酸烯醇丙酮酸 丙酮酸 乙酰輔酶 A 參與的酶： 六碳糖激酶 磷酸葡萄糖異構(gòu)酶 磷酸果糖激酶 醛 縮 酶 丙糖磷酸 異構(gòu) 酶 甘油醛 3磷酸去氫酶 磷酸甘油酸激酶 磷酸甘油酸變位酶 烯醇化酶 丙酮酸激酶 丙酮酸去氫酶 過(guò)程：糖酵解可分為兩個(gè)階段： ①準(zhǔn)備階段，即葡萄糖或糖原等經(jīng)磷酸化及異構(gòu)化等過(guò)程，生成 1， 6二磷酸果糖。 ②產(chǎn)能階段。 1,6二磷酸果糖分解成兩分子磷酸丙糖。后者以輔酶 Ⅰ 進(jìn)行氧化，并陸續(xù)釋出磷酸形成 ATP,同時(shí)產(chǎn)生丙酮酸。 通常丙酮酸接受輔酶 Ⅰ 傳遞的氫還原為乳酸等。（此階段可以不需耗氧） 無(wú)氧參與時(shí)，丙酮酸接受輔酶 Ⅰ 傳遞的氫還原為乳酸等（ 通常稱為發(fā)酵）形成：乙醇、乳酸、混合酸等。 如： 酵母菌（在 ）的乙醇發(fā)酵 ~脫羧酶 ~脫氫酶 丙酮酸 乙醛 乙醇 混合酸發(fā)酵 通過(guò) EMP途徑將葡萄糖轉(zhuǎn)變成琥珀酸、乳酸、甲酸、乙醇、乙酸、 H2和 CO2等多種代謝產(chǎn)物，由于代謝產(chǎn)物中含有多種有機(jī)酸，故將其稱為混合酸發(fā)酵。 ? 發(fā)酵途徑：磷酸烯醇式丙酮酸 調(diào)節(jié) ： 有三個(gè)基本上不可逆的步驟： （ 1）己糖激酶 （ 2） 6磷酸果糖激酶 （ 3）丙酮酸激酶催化 其中以 6磷酸果糖激酶最重要，它催化的反應(yīng)是許多細(xì)胞中糖酵解的限速步驟，缺氧或各種激素主要通過(guò)影響該酶的活性而實(shí)現(xiàn)其對(duì)糖酵解的調(diào)節(jié)。 生理意義： 釋放的自由能轉(zhuǎn)移到 ATP中。也是果糖、甘露糖、半乳糖等己糖的共同降解途徑。 2 HMP途徑 降解葡萄糖的三個(gè)階段 (1). 葡萄糖經(jīng)過(guò)幾步氧化反應(yīng)產(chǎn)生核酮糖 5磷酸和 CO2 (2). 核酮糖 5磷酸發(fā)生同分異構(gòu)化或表異構(gòu)化而分別產(chǎn)生核糖 5磷酸和木酮糖 5磷酸 (3).上述各種戊糖磷酸在無(wú)氧參與的情況下發(fā)生碳架重排，產(chǎn)生己糖磷酸和丙糖磷酸 HMP途徑關(guān)鍵步驟： 1. 葡萄糖 →6磷酸葡萄糖酸 2. 6磷酸葡萄糖酸 →5磷酸核酮糖 → 5磷酸木酮糖 ↓ 5磷酸核糖 →參與核酸生成 3. 5磷酸核酮糖 →6磷酸果糖 +3磷酸甘油醛 (進(jìn)入EMP 耗能階段 ? C6 2C3 產(chǎn)能階段 4 ATP 2ATP ? 2C3 2 丙酮酸 2NADH2 C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O HMP途徑的總反應(yīng) 6 葡萄糖 6磷酸 +12NADP++6H2O 5 葡萄糖 6磷酸 +12NADPH+12H++12CO2+Pi HMP途徑的總反應(yīng) HMP途徑的生理意義 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 NADPH2，一方面參與脂肪酸、固醇等細(xì)胞物質(zhì)的合成，另一方面可通過(guò)呼吸鏈產(chǎn)生大量的能量 3四碳糖（赤蘚糖）可用于芳香族氨基酸的合成 4在反應(yīng)中存在 37碳糖，使具有該途徑的微生物的碳源譜更廣泛。 5通過(guò)該途徑可產(chǎn)生許多發(fā)酵產(chǎn)物，如核苷酸、氨基酸、輔酶、乳酸等。 又稱 2酮 3脫氧 6磷酸葡糖酸（ KDPG）裂解途徑。 目前僅在微 生物中 發(fā)現(xiàn) 。 葡萄糖經(jīng)轉(zhuǎn)化為 2酮 3脫氧 6磷酸葡萄糖酸后，經(jīng)脫氧酮糖酸醛縮酶催化，裂解成丙酮酸
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