---微生物的代謝.ppt

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1、各種類型的微生物細(xì)胞,通過單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散(易化擴(kuò)散)、主動運(yùn)輸和基團(tuán)轉(zhuǎn)位等方式,將各種營養(yǎng)物質(zhì)由外界環(huán)境攝入微生物細(xì)胞中。當(dāng)營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入微生物細(xì)胞后,要面臨著一系列的化學(xué)變化。微生物細(xì)胞將要面臨的這一系列的化學(xué)變化即為:微生物的代謝。分解代謝物質(zhì)代謝合成代謝微生物代謝產(chǎn)能代謝能量代謝耗能代謝在真核生物中分解代謝一般在線粒體、微體或溶酶體中進(jìn)行,合成代謝一般在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行。微生物的代謝有三個(gè)特點(diǎn):代謝旺盛、代謝類型多、代謝的調(diào)整既嚴(yán)格又靈活。代謝(metabolism):細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱合成代謝(anabolism)合成代謝指細(xì)胞利用小分子物質(zhì)合成復(fù)雜大分子的過程,

2、并在這個(gè)過程中消耗能量。合成代謝所利用的小分子物質(zhì)來源于分解代謝過程中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物或環(huán)境中的小分子營養(yǎng)物質(zhì)。在代謝過程中,微生物通過分解作用(光合作用)產(chǎn)生化學(xué)能。分解代謝(catabolism)分解代謝指細(xì)胞將大分子物質(zhì)降解成小分子物質(zhì),并在這個(gè)過程中產(chǎn)生能量。第一節(jié)微生物對有機(jī)物的分解代謝有機(jī)化合物是異養(yǎng)微生物的供氫體。許多有機(jī)化合物包括大分子的多糖、蛋白質(zhì)、核酸、類脂以及碳?xì)浠衔铩⒎枷阕寤衔锏?,都可被不同類型的異養(yǎng)微生物所分解利用。但大分子化合物不能透過細(xì)胞質(zhì)膜,它們必須被微生物所產(chǎn)生的胞外酶水解成為組成它們的小分子單體后,才能被微生物吸收利用。(一)纖維素分解代謝纖維

3、素是植物細(xì)胞壁的主要成分,是世界上最豐富的碳水化合物,它也是由葡萄糖通過糖苷鍵連接而成的大分子化合物,它與淀粉不同的是,葡萄糖通過β-1.4-糖苷鍵連接起來,而且分子量更大,更不溶于水,均不能直接被人和動物消化,但它可以被許多真菌如大型真菌和小型真菌中的木霉、青霉、曲霉、根霉等以及放線菌與細(xì)菌中的一些種分解與利用。細(xì)菌中常見的纖維素分解菌有粘細(xì)菌、梭狀芽孢桿菌、瘤胃細(xì)菌等。能利用纖維素生長的微生物具有纖維素酶。纖維素酶也是一群作用于纖維素的酶的總稱,又有纖維素酶復(fù)合物之稱。包括C1酶、CX酶(CX1酶、CX2酶兩種)和纖維二糖酶(即β-葡萄糖苷酶)等類型。C1酶主要是作用于天然纖維

4、素,使之轉(zhuǎn)變成水合非結(jié)晶纖維素;CX1酶是一種內(nèi)斷型的纖維素酶,它從水合非結(jié)晶纖維素分子內(nèi)部作用于β-1.4-糖苷鍵,生成纖維糊精與纖維二糖;CX2酶則是一種外斷型纖維素酶,它從水合非結(jié)晶纖維素分子的非還原性末端作用于β-1.4-糖苷鍵,逐步一個(gè)個(gè)地切斷β-1.4-糖苷鍵生成葡萄糖;纖維二糖酶則是作用于纖維二糖,生成葡萄糖。植物淀粉包括直鏈和支鏈,是葡萄糖多聚物。直鏈淀粉是由許多葡萄糖單體以α-1.4葡萄糖苷鍵所聚合的大分子;支鏈淀粉是由α-1.6糖苷鍵形成側(cè)鏈。(在一般淀粉中,直鏈淀粉的含量約為80%,支鏈淀粉為20%)。淀粉能被多種微生物分解,微生物分解淀粉的酶類很多,作用方式

5、各異,作用后的產(chǎn)物也不同。主要的淀粉酶有以下幾類:(二)淀粉的分解代謝1.α-淀粉酶(液化型淀粉酶):它可以從直鏈淀粉的內(nèi)部任意切割α-1.4糖苷鍵,最終的產(chǎn)物是麥芽糖和少量的葡萄糖,二者的比例約為6:1。α-淀粉酶不能水解α-1.6糖苷鍵,以及靠近α-1.6糖苷鍵的α-1.4糖苷鍵,但可越過此鍵,在分支點(diǎn)的較遠(yuǎn)位直鏈內(nèi)部水解α-1.4糖苷鍵,因此淀粉水解的產(chǎn)物是麥芽糖、含有6個(gè)葡萄糖單位的寡糖和帶有α-1.6糖苷鍵的小分子糊精(寡糖)。由于α-淀粉酶可在淀粉的內(nèi)部任意切割,所以使淀粉的粘滯度很快降低,表現(xiàn)為液化,故稱為液化酶。一些細(xì)菌(枯草)、放線菌、霉菌均能產(chǎn)生α-淀粉酶。此外

6、,發(fā)芽的種子、動物的胰臟、唾液中都含有此酶。2.糖化型淀粉酶:這是一類酶的總稱。其共同特點(diǎn)是可以將淀粉水解成麥芽糖或葡萄糖。這類酶至少有三種:①β-淀粉酶(淀粉-1.4-麥芽糖苷酶):它是從直鏈淀粉的外端(非還原端)開始作用于α-1.4糖苷鍵,每次水解出一個(gè)麥芽糖分子,可將直鏈淀粉徹底水解成麥芽糖。因?yàn)楸沪?淀粉酶所打斷的鍵發(fā)生改變,結(jié)果是形成β-麥芽糖即麥芽糖的還原碳是β-構(gòu)型的。β-淀粉酶也不能水解α-1.6糖苷鍵,而且也不能越過此鍵起作用。因此,當(dāng)遇到支鏈淀粉分支點(diǎn)上α-1.6鍵時(shí),就停止作用,于是就留下分子較大的極限糊精。故β-淀粉酶的水解產(chǎn)物是麥芽糖和大分子的極限糊精。②

7、淀粉-1.4-葡萄糖苷酶:此酶也是從淀粉分子的非還原末端開始,依次以葡萄糖為單位逐步作用于淀粉分子中的α-1.4糖苷鍵,生成葡萄糖,此酶也不能水解α-1.6糖苷鍵,但可越過此鍵,在分支的直鏈內(nèi)部繼續(xù)水解α-1.4糖苷鍵,因此,此酶作用于直鏈淀粉后的作用產(chǎn)物幾乎全部是葡萄糖,作用于支鏈淀粉水解的產(chǎn)物有葡萄糖與帶有α-1.6糖苷鍵的寡糖。此酶也分解麥芽糖。根霉與曲霉普遍能合成與分泌此酶。③淀粉-1.6-葡萄糖苷酶 (異淀粉酶又稱極限糊精酶):此酶專門分解淀粉分子的α-1.

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