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1、第五章微生物的代謝代謝概論代謝（metabolism）：細胞內(nèi)發(fā)生的各種化學反應(yīng)的總稱代謝分解代謝(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]第一節(jié)代謝的基本概念直線途徑和分支代謝途徑雙向代謝途徑初級代謝——具有明確的生理功能、對維持生命活動不可缺少的代謝過程。次級代謝——微生物在一定的生長時期，以初級代謝產(chǎn)物為前體，合成一些對微生物的生命活動沒有明確的生理功能的物質(zhì)的過程。Thousandsofsuchreactionsareoccurringsimultaneouslyinasi
2、nglecell.Thesereactionsoccurwithaminimumofsideproducts,energylossorundesiredinterferencesandatreasonabletemperatures,pHandpressure.Allofthesereactionsmustbecontrolledorregulatedforoptimumefficiency.微生物代謝的特點微生物的代謝速度快代謝的多樣性微生物的適應(yīng)能力強微生物代謝的研究方法1.靜息細胞法——細胞水平靜息細胞：收集培養(yǎng)到一定階段的菌體，經(jīng)洗滌后，懸
3、浮在生理鹽水中繼續(xù)培養(yǎng)一段時間，消耗其內(nèi)源營養(yǎng)物質(zhì)，使之呈饑餓狀態(tài)，如此獲得的細胞稱為靜息細胞。2.同位素示蹤法——靈敏3.瓦勃格氏壓力計法——代謝過程中氣體的釋放或吸收導致壓力的變化。4.突變株的應(yīng)用營養(yǎng)缺陷型——微生物喪失了合成某種生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)的能力，必須由外界供給這種營養(yǎng)物質(zhì)才能生長，該菌株就稱為營養(yǎng)缺陷型。特異營養(yǎng)缺陷型——喪失了合成某種次生代謝產(chǎn)物的能力的微生物稱為特異營養(yǎng)缺陷型。生物能學原理(P66)1、自由能2、氧化-還原電位3、高能磷酸化合物第二節(jié)微生物的分解代謝微生物細胞質(zhì)膜為半透膜，只有小分子物質(zhì)才能透過質(zhì)膜進入細胞，被
4、微生物分解利用。單、雙糖、氨基酸及其它小分子有機物均能直接進入細胞。一、大分子物質(zhì)的降解(P87)化能異養(yǎng)型微生物能利用的有機物質(zhì)種類很多，如淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、脂肪、蛋白質(zhì)、木質(zhì)素及核酸等。這些大分子物質(zhì)不能直接進入細胞，必須預先經(jīng)微生物分泌的胞外酶在細胞外部降解為小分子物質(zhì)后才能進入細胞，參與微生物細胞內(nèi)進行的多種代謝過程。淀粉的降解淀粉酶是一系列與淀粉分解有關(guān)酶的總稱，這些酶以不同方式聯(lián)合作用，催化淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖。淀粉酶包括4種類型α—淀粉酶β—淀粉酶糖化酶異淀粉酶α—淀粉酶(α—amylase)--又稱液化型淀粉酶。催化反應(yīng)：任
5、意切割內(nèi)部α-1，4糖苷鍵，但不能切斷α-1，6及鄰近α-1，6糖苷鍵的α-1，4糖苷鍵，難于切斷淀粉分子兩端的α-1，4糖苷鍵。故又稱之為內(nèi)切型淀粉酶。產(chǎn)物：直鏈淀粉為寡糖、葡萄糖與麥芽糖的混合物支鏈淀粉為帶有α-1,6糖苷鍵的糊精、麥芽糖和葡萄糖。產(chǎn)物(還原糖)在光學構(gòu)型上為α型，故稱之α-淀粉酶；該酶作用時淀粉溶液的粘度下降迅速，故又稱該酶為液化型淀粉酶分布：微生物中分布廣泛：細菌、放線菌、霉菌放線菌培養(yǎng)基：高氏培養(yǎng)基中碳源為淀粉工業(yè)上利用曲霉或細菌(地衣芽孢桿菌)發(fā)酵生產(chǎn)淀粉酶。β—淀粉酶催化反應(yīng)：從淀粉分子非還原性末端開始，以麥芽糖為單位
6、切斷α—1，4糖苷鍵，不能切斷α—1，6糖苷鍵，也不能越過α—1，6糖苷鍵去切斷分子中間的α—1，4糖苷鍵。該酶不能從淀粉分子內(nèi)部水解α—1，4糖苷鍵，只能從淀粉分子非還原性末端切開α—1，4糖苷鍵，故稱之外切型淀粉酶。產(chǎn)物：麥芽糖，帶分支側(cè)鏈的寡糖及糊精。產(chǎn)物麥芽糖在光學構(gòu)型上為β—型，故稱之β—淀粉酶。分布：β—淀粉酶廣泛存在于霉菌中，細菌中少見。糖化酶：從淀粉分子的非還原性末端以葡萄糖為單位水解α—1，4糖苷鍵，產(chǎn)物為葡萄糖；不能水解α—1，6糖苷鍵。異淀粉酶：能水解α—1，6糖苷鍵。微生物產(chǎn)生的淀粉酶中，細菌產(chǎn)生的主要是α—淀粉酶，霉菌產(chǎn)生
7、的主要為β—淀粉酶和異淀粉酶。纖維素的分解植物細胞壁的重要成分，在植物體內(nèi)含量達15%～50%。纖維素由葡萄糖通過β—1，4糖苷鍵聚合而成，分子量多在100萬以上，天然纖維分子不溶于水。n純纖維素很容易被微生物分解，但植物中纖維素常和木質(zhì)素等緊密結(jié)合在一起而難以分解。分解纖維素的微生物：分解能力較強的微生物主要是真菌。如木霉(Trichoderma)、根霉(Rhizopus)、黑曲霉及青霉(Penicillium)等。食用菌中的大多數(shù)分解纖維素的能力很強。堆肥的高溫階段纖維素的分解主要是依靠高溫放線菌。纖維素酶:纖維素酶系由3種類型的酶組成。E1（
8、C1酶）是內(nèi)切型葡聚糖水解酶，可以任意水解纖維素分子內(nèi)部的β—1，4糖苷鍵，產(chǎn)物為寡糖；E2（Cx酶）為外切型葡聚糖水解酶
