微生物的代謝ppt課件.ppt

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1、第五章微生物新陳代謝1第五章微生物的代謝第一節(jié)微生物的能量代謝第二節(jié)分解代謝和合成代謝的聯(lián)系第三節(jié)微生物特有的合成代謝途徑 第四節(jié)微生物次級(jí)代謝與次級(jí)代謝產(chǎn)物第五節(jié)微生物代謝與生產(chǎn)實(shí)踐2代謝概論代謝(metabolism):細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱代謝分解代謝(catabolism)合成代謝(anabolism)復(fù)雜分子(有機(jī)物)分解代謝合成代謝簡(jiǎn)單小分子ATP[H]3一、化能異養(yǎng)微生物的生物氧化與產(chǎn)能過程:脫氫(或電子)?遞氫(或電子)?受氫(或電子)功能:產(chǎn)能(ATP)、還原力、小分子代謝產(chǎn)物等。第一節(jié)微生物的產(chǎn)能代謝——將最初能源轉(zhuǎn)換成通用的ATP過程4生物氧化的形式:某物質(zhì)與氧結(jié)

2、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(jī)物異養(yǎng)微生物利用有機(jī)物生物氧化能量微生物直接利用儲(chǔ)存在高能化合物(如ATP)中以熱的形式被釋放到環(huán)境中5(一)底物脫氫的途徑6(一)EMP途徑7EMP途徑特點(diǎn):葡萄糖分子經(jīng)轉(zhuǎn)化成1,6—二磷酸果糖后,在醛縮酶的催化下,裂解成兩個(gè)三碳化合物分子,即磷酸二羥丙酮和3-磷酸甘油醛。3-磷酸甘油醛被進(jìn)一步氧化生成2分子丙酮酸,1分子葡萄糖可降解成2分子3-磷酸甘油醛,并消耗2分子ATP。2分子3-磷酸甘油醛被氧化生成2分子丙酮酸,2分子NADH2和4分子ATP。892、HMP途徑10HMP途徑的重

3、要意義為核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。產(chǎn)生大量NADPH2,一方面為脂肪酸、固醇等物質(zhì)的合成提供還原力,另方面可通過呼吸鏈產(chǎn)生大量的能量。與EMP途徑在果糖-1,6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸處連接,可以調(diào)劑戊糖供需關(guān)系。途徑中的赤蘚糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、堿基合成、及多糖合成。途徑中存在3~7碳的糖,使具有該途徑微生物的所能利用利用的碳源譜更為更為廣泛。通過該途徑可產(chǎn)生許多種重要的發(fā)酵產(chǎn)物。如核苷酸、若干氨基酸、輔酶和乳酸(異型乳酸發(fā)酵)等。HMP途徑在總的能量代謝中占一定比例,且與細(xì)胞代謝活動(dòng)對(duì)其中間產(chǎn)物的需要量相關(guān)。11又稱2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡糖酸(KDPG

4、)裂解途徑。1952年在Pseudomonassaccharophila中發(fā)現(xiàn),后來證明存在于多種細(xì)菌中(革蘭氏陰性菌中分布較廣)。ED途徑可不依賴于EMP和HMP途徑而單獨(dú)存在,是少數(shù)缺乏完整EMP途徑的微生物的一種替代途徑,未發(fā)現(xiàn)存在于其它生物中。3、ED途徑12ED途徑ATPADPNADP+NADPH2葡萄糖6-磷酸-葡萄糖6-磷酸-葡萄酸~~激酶(與EMP途徑連接)~~氧化酶(與HMP途徑連接)EMP途徑3-磷酸-甘油醛~~脫水酶2-酮-3-脫氧-6-磷酸-葡萄糖酸EMP途徑丙酮酸~~醛縮酶有氧時(shí)與TCA環(huán)連接無氧時(shí)進(jìn)行細(xì)菌發(fā)酵13(五)TCA循環(huán)1415TCA循環(huán)的重要特點(diǎn)1、循環(huán)一

5、次的結(jié)果是乙酰CoA的乙?;谎趸癁?分子CO2,并重新生成1分子草酰乙酸;2、整個(gè)循環(huán)有四步氧化還原反應(yīng),其中三步反應(yīng)中將NAD+還原為NADH+H+,另一步為FAD還原;3、為糖、脂、蛋白質(zhì)三大物質(zhì)轉(zhuǎn)化中心樞紐。4、循環(huán)中的某些中間產(chǎn)物是一些重要物質(zhì)生物合成的前體;5、生物體提供能量的主要形式;6、為人類利用生物發(fā)酵生產(chǎn)所需產(chǎn)品提供主要的代謝途徑。如檸檬酸發(fā)酵;Glu發(fā)酵等。16二、遞氫、受氫和ATP的產(chǎn)生★經(jīng)上述脫氫途徑生成的NADH、NADPH、FAD等還原型輔酶通過呼吸鏈等方式進(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?!锔鶕?jù)遞氫特別是受氫過程中氫受體性質(zhì)的

6、不同,把微生物能量代謝分為呼吸作用和發(fā)酵作用兩大類.發(fā)酵作用:沒有任何外援的最終氫受體的生物氧化;呼吸作用:有外援的最終氫受體的生物氧化模式;★呼吸作用又可分為兩類:有氧呼吸——最終電子受體是分子氧O2;無氧呼吸——最終電子受體是O2以外的無機(jī)氧化物,如NO3-、SO42-等.17181、呼吸(respiration)——從葡萄糖或其他有機(jī)物質(zhì)脫下的電子或氫經(jīng)過系列載體最終傳遞給外源O2或其他氧化型化合物并產(chǎn)生較多ATP的生物氧化過程。有氧呼吸(aerobicrespiration)無氧呼吸(anaerobicrespiration)19自EMP2NADH2自乙酰CoA2NADH2自TCA6N

7、ADH2自TCA2FADH2高能水平低氧化還原勢(shì)氧化態(tài)還原態(tài)還原態(tài)氧化態(tài)氧化態(tài)還原態(tài)還原態(tài)醌氧化態(tài)氧化態(tài)還原態(tài)脫氫酶NADFADH2H2ONADH2FAD1/2O2+2H+低能水平高氧化還原勢(shì)FPFe-SCyt.bCyt.cCyt.aCyt.a3氧化酶20特點(diǎn):a常規(guī)途徑脫下的氫,經(jīng)部分呼吸鏈傳遞;b氫受體:氧化態(tài)無機(jī)物c產(chǎn)能效率低。硝酸鹽呼吸(反硝化作用)即硝酸鹽還原作用特點(diǎn):a有其完整的呼吸系

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