《微生物代谢》课件

1、Chaoter6 Chaoter6 微生物的代谢微生物的代谢 重点和难点：重点和难点： 微生物的产能方式和微生微生物的产能方式和微生 物特有的合成代谢（生物物特有的合成代谢（生物 固氮、肽聚糖合成、次生固氮、肽聚糖合成、次生 代谢产物）代谢产物） 微生物代谢课件 代谢概论代谢概论 代谢代谢(metabolism)(metabolism)是细胞内发生是细胞内发生 的各种化学反应的总称。的各种化学反应的总称。 分解代谢分解代谢(catabolism) 合成代谢合成代谢(anabolism) 6 6 微生物代谢课件 6.1.1 6.1.1 分解代谢（分解代谢（catabolismcatabolism

2、） 分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子 物质，并在这个过程中产生能量物质，并在这个过程中产生能量(ATP)(ATP) 。 分分 解解 代代 谢谢 的的 三三 个个 阶阶 段段 2 2 微生物代谢课件 合成代谢（合成代谢（anabolism） 合成代谢指细胞利用小分子物质合成复合成代谢指细胞利用小分子物质合成复 杂大分子的过程，并在这个过程中消耗能量。杂大分子的过程，并在这个过程中消耗能量。 合成代谢所利用的小分子物质来源合成代谢所利用的小分子物质来源 于分解代谢过程中产生的中间产物或环于分解代谢过程中产生的中间产物或环 境中的小分子营养物质。境中的小分

3、子营养物质。 微生物代谢课件 在代谢过程中，微生物通过分解作用在代谢过程中，微生物通过分解作用 （光合作用）产生化学能。（光合作用）产生化学能。 这些能量用于：这些能量用于： 1合成代谢合成代谢 2微生物的运动和运输微生物的运动和运输 3热和光热和光 新陈代谢新陈代谢 2 2 微生物代谢课件 6.2 6.2 微生物产能代谢微生物产能代谢生物氧化生物氧化 6.2.1 异养微生物的异养微生物的生物氧化生物氧化 自养微生物的自养微生物的生物氧化生物氧化 生物氧化过程中的能量转化生物氧化过程中的能量转化 57 微生物代谢课件 异养微生物的异养微生物的生物氧化生物氧化 1.发酵发酵 2.呼吸作用呼吸作用

4、 什么是发酵什么是发酵 发酵过程中底物脱氢的途径发酵过程中底物脱氢的途径 发酵与人类生产生活发酵与人类生产生活 6 6 微生物代谢课件 发酵是指微生物细胞将有机物氧发酵是指微生物细胞将有机物氧 化释放的电子直接交给底物本身未完化释放的电子直接交给底物本身未完 全氧化的某种中间产物，同时释放能全氧化的某种中间产物，同时释放能 量并产生各种不同的代谢产物。量并产生各种不同的代谢产物。 1.发酵（发酵（fermentation） 什么是发酵什么是发酵 7 7 微生物代谢课件 底物脱氢的四种途径底物脱氢的四种途径 途径途径 途径途径 途径途径 途径途径 7 7 微生物代谢课件 i.EMPi.EMP途径

5、途径 （Embden-Meyerhof pathway） (糖酵解途径) 葡萄糖 葡糖-6-磷酸 果糖-6-磷酸 果糖-1，6- 二磷酸 1，3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸 2-磷酸甘油酸 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 磷酸二羟丙酮甘油醛-3-磷酸 ATP ADP ATP ADP ADP ATP ADP ATP NAD+ NADH+H+ a a :预备性反应预备性反应 b b :氧化还原反应氧化还原反应 底物水平磷酸化 底物水平磷酸化 9 9 4747 微生物代谢课件 5-磷酸-木酮糖 6-磷酸-景天庚酮糖 6-磷酸-果糖 6-磷酸-葡萄糖 5-磷酸-核糖 3-磷酸-甘油醛 4-磷酸-赤藓糖 6

6、-磷酸-果糖 6-磷酸-葡萄糖 5-磷酸- 木酮糖 3-磷酸- 甘油醛 途径途径（磷酸戊糖 途径，单磷酸己糖 途径） 微生物代谢课件 从从6-6-磷酸磷酸- -葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上 开始降解的故称为单磷酸已糖途径。开始降解的故称为单磷酸已糖途径。 HMPHMP途径与途径与EMPEMP途径有着密切的关系，途径有着密切的关系，HMPHMP途径中途径中 的的3-3-磷酸磷酸- -甘油醛可以进入甘油醛可以进入EMPEMP途径途径-磷酸戊磷酸戊 糖支路。糖支路。 HMPHMP途径的一个循环的最终结果是一分子葡萄糖途径的一个循环的最终结果是一分子葡萄糖 -6-6

7、-磷酸转变成一分子甘油醛磷酸转变成一分子甘油醛-3-3-磷酸、磷酸、3 3个个COCO2 2 、6 6个个NADPHNADPH。 一般认为一般认为HMPHMP途径不是产能途径，而是为生物合途径不是产能途径，而是为生物合 成提供大量还原力（成提供大量还原力（NADPHNADPH）和中间代谢产物。）和中间代谢产物。 9 9 微生物代谢课件 3i. ED3i. ED途径途径（2-2-酮酮-3-3-脱氧脱氧-6-6-磷酸葡糖酸裂解途径）磷酸葡糖酸裂解途径） ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。 ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广；途径在革兰氏阴性菌中分布较广； ED途

8、径可不依赖于途径可不依赖于EMP与与HMP而单独存在；而单独存在； ED途径不如途径不如EMP途径经济。途径经济。 C6H12O6+ADP+Pi+NADP+NAD+ 2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H+NADH+H+ ED途径总反应式：途径总反应式： 9 9 微生物代谢课件 4i.磷酸解酮酶途径磷酸解酮酶途径 PK HK 磷酸解酮酶途径是明串珠菌在进磷酸解酮酶途径是明串珠菌在进 行异型乳酸发酵过程中分解己糖和戊行异型乳酸发酵过程中分解己糖和戊 糖的途径。该途径的特征性酶是磷酸糖的途径。该途径的特征性酶是磷酸 解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有 磷酸戊糖解

9、酮酶的称为磷酸戊糖解酮酶的称为PK途径，把具途径，把具 有磷酸己糖解酮酶的叫有磷酸己糖解酮酶的叫HK途径。途径。 途径途径 微生物代谢课件9 9 微生物代谢课件 发酵与人类生产生活发酵与人类生产生活 工业概念在工业生产中常把好氧工业概念在工业生产中常把好氧 或兼性厌氧微生物在通气或厌气或兼性厌氧微生物在通气或厌气 的条件下的产品生产过程统称为的条件下的产品生产过程统称为 发酵。发酵。 微生物代谢课件 根据代谢产物和代谢途径不同，有根据代谢产物和代谢途径不同，有 各种不同的发酵类型，以下几种发酵是各种不同的发酵类型，以下几种发酵是 最重要且研究得最清楚的发酵类型：最重要且研究得最清楚的发酵类型：

10、 i.乙醇发酵乙醇发酵 2i.乳酸发酵乳酸发酵 3i.混合酸发酵混合酸发酵 4i.丙酮丁醇发酵丙酮丁醇发酵 7 7 微生物代谢课件 参与微生物：酵母菌 由由EMP途径中丙酮酸出发的发酵途径中丙酮酸出发的发酵 丙酮酸 脱羧酶 2 2丙酮酸丙酮酸 2 2乙醛乙醛2 2乙醇乙醇 EMP G G i.i.乙醇发酵乙醇发酵 C6H12O6 2C2H5OH2CO2 2ATP 微生物代谢课件 酵母菌乙醇发酵过程中氢由供体给受体的方式 3-p-3-p-甘油醛甘油醛-H-H2 2 1 1，3-2P3-2P 甘油酸甘油酸 脱氢酶 2NAD2NAD 2NADH2NADH2 2 乙醇乙醇 乙醛乙醛 ( (受氢体受氢体

11、) ) 微生物代谢课件 微生物代谢课件 厌厌 氧氧 不含NaHSO3 PH小于 微生物代谢课件 通过通过EDED途径进行的乙醇发酵途径进行的乙醇发酵 发酵途径：发酵途径：ED途径途径 反应式：反应式： 2C2H5OH+2CO2+ATPC6H12O6 （细菌的乙醇发酵）（细菌的乙醇发酵） 1717 运动发酵单胞菌运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)(Zymomonas mobilis) 厌氧发酵单胞菌厌氧发酵单胞菌(Zymomonas anaerobia) (Zymomonas anaerobia) 胃八叠球菌胃八叠球菌(arcina ventriculi)(arcina ven

12、triculi)肠杆菌肠杆菌(Enterobacteriaceae)(Enterobacteriaceae) 发酵途径：发酵途径：利用利用EMP途径进行乙醇发酵途径进行乙醇发酵 微生物代谢课件 两种类型：同型乳酸发酵两种类型：同型乳酸发酵 异型乳酸发酵异型乳酸发酵 进行乳酸发酵的都是细菌：如短乳杆菌，乳链球菌等进行乳酸发酵的都是细菌：如短乳杆菌，乳链球菌等 乳酸菌将乳酸菌将G分解产生的丙酮酸逐渐还原成乳酸的过程。分解产生的丙酮酸逐渐还原成乳酸的过程。 细菌积累乳酸的过程是典型的乳酸发酵。细菌积累乳酸的过程是典型的乳酸发酵。 牛奶变酸，生产酸奶牛奶变酸，生产酸奶 渍酸菜，泡菜渍酸菜，泡菜 青贮饲

13、料青贮饲料 微生物代谢课件 在糖的发酵中，产物只有乳酸的发酵在糖的发酵中，产物只有乳酸的发酵 称为同型乳酸发酵，青贮饲料中的乳链球称为同型乳酸发酵，青贮饲料中的乳链球 菌发酵即为此类型。菌发酵即为此类型。 过过 程：程： EMPEMP C C3 3H H6 6O O3 3 G G 关键酶：乳酸脱氢酶关键酶：乳酸脱氢酶 微生物代谢课件 乳酸发酵过程中乳酸发酵过程中H由供体给受体的方式由供体给受体的方式 2 2乳酸乳酸 2 2丙酮酸丙酮酸 +2ATP+2ATP 3-P-3-P-甘油醛甘油醛-H-H2 2 1,3-2P1,3-2P甘油酸甘油酸 2NAD2NAD 2NADH2NADH2 2 微生物代谢

14、课件 异型乳酸发酵（通过异型乳酸发酵（通过HMPHMP途径途径） 乳酸发酵细菌不破坏植物细胞，乳酸发酵细菌不破坏植物细胞， 只利用植物分泌物生长繁殖。只利用植物分泌物生长繁殖。 发酵产物除乳酸外还有乙醇与发酵产物除乳酸外还有乙醇与COCO2 2 青贮饲料中短乳杆菌发酵即为异型乳酸发酵青贮饲料中短乳杆菌发酵即为异型乳酸发酵 异型乳酸发酵结果：异型乳酸发酵结果： 1 1分子分子G G生成乳酸、乙醇、生成乳酸、乙醇、COCO2 2各各1 1分子分子 北方渍酸菜，南方泡菜是常见的乳酸发酵北方渍酸菜，南方泡菜是常见的乳酸发酵 。 微生物代谢课件 1717 微生物代谢课件 3i.3i.混合酸发酵混合酸发酵

15、 微生物代谢课件 反应过程中产生红色化合物反应过程中产生红色化合物 甲基红反应甲基红反应 ：产酸使指示剂变色：产酸使指示剂变色 反应反应 甲基红反应甲基红反应 + +- - 3-羟基丁酮羟基丁酮 二乙酰二乙酰红色化合物红色化合物 G 试验（试验（Vogos-Prouskauer test） ： 1717 微生物代谢课件 4i.4i.丙酮丁醇发酵丙酮丁醇发酵 丙酮丁醇梭菌丙酮丁醇梭菌( (Clostridium acetobutylicumClostridium acetobutylicum) ) 在在EMPEMP途径的基础上进行丙酮途径的基础上进行丙酮-丁醇发酵丁醇发酵 发酵小结：发酵小结：

16、1717 微生物代谢课件 2.2.呼吸作用呼吸作用 根据反应中氢受体根据反应中氢受体 不同分为两种类型：不同分为两种类型： 微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给 NAD(P)+、FAD或或FMN等电子载体，再经电子传递系统等电子载体，再经电子传递系统 传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释 放出能量的过程，称为呼吸作用。放出能量的过程，称为呼吸作用。 有氧呼吸有氧呼吸 无氧呼吸无氧呼吸 呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不 是将电子直

17、接传递给底物降解的中间产物，而是交给电是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电 子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。 能通过呼吸作用分解的有机物包括某能通过呼吸作用分解的有机物包括某 些碳氢化合物、脂肪酸和许多醇类。些碳氢化合物、脂肪酸和许多醇类。 7 7 微生物代谢课件 在呼吸作用中，以分子氧为最终受体的生物氧在呼吸作用中，以分子氧为最终受体的生物氧 化称为有氧呼吸化称为有氧呼吸(aerobic respiration)(aerobic respiration)。 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 有氧呼吸有氧呼吸

18、 （aerobic respiration） 发酵面食的制作就是利用了微生物的有氧呼吸。发酵面食的制作就是利用了微生物的有氧呼吸。 除糖酵解过程外，还包括除糖酵解过程外，还包括: TCA循还循还 电子传递链电子传递链 微生物代谢课件 电子传递电子传递 基质-H2 基质 脱氢酶 递氢体 递氢体-H2 还原态细胞色素-H2 细胞色素bca1a3 氧化态细胞色素 1/2O2 H2O 2H+ 氧化酶 NAD FAD Q 微生物代谢课件 电子传递过程中能量电子传递过程中能量(ATP)产生机制产生机制 化学渗透学说（化学渗透学说（1961，），） 1978 Nobel 奖奖 ADP+Pi 膜内 膜 膜外

19、2H 2H + + F0 F1ATP ATP+H2O 微生物代谢课件 c H+ H+ ADP c c a H+ H+ H2O膜外膜外 膜内膜内 b b H+ H+ ADP+ PiATP ATP 氧氧 化化 磷酸化磷酸化 19971997 Nobel Nobel 奖奖 构象变化偶联假说（构象变化偶联假说（1997，），） 电子传递过程中能量电子传递过程中能量(ATP)产生机制产生机制 微生物代谢课件 基质氧化彻底生成基质氧化彻底生成COCO2 2和和H H2 2O O，（少数，（少数 氧化不彻底，生成小分子量的有机物，氧化不彻底，生成小分子量的有机物， 如如 醋酸发酵）。醋酸发酵）。 E E系完

20、全，分脱氢系完全，分脱氢E E和氧化和氧化E E两种两种E E系。系。 产能量多，一分子产能量多，一分子G G净产净产3838个个ATPATP 3131 微生物代谢课件 在呼吸作用中，以氧化型化合物作为在呼吸作用中，以氧化型化合物作为 最终电子受体的最终电子受体的称为无称为无 氧呼吸氧呼吸(anaerobic respiration)(anaerobic respiration)。 3131 微生物代谢课件 i. 硝酸盐呼吸硝酸盐呼吸（反硝化作用）（反硝化作用） 3737 NO3- 硝酸盐还原细菌 一系列酶 NO2- NON2 亚硝酸还原细菌 基质-H2 基质 辅酶 辅酶-H2 脱氢酶 一系列

21、酶 5S + 6NO5S + 6NO3 3- - + 8H + 8H2 2O O5H5H2 2SOSO4 4 + 6OH + 6OH- - + 3N + 3N2 2 + + 能量能量 兼性厌氧的脱氮硫杆菌兼性厌氧的脱氮硫杆菌 兼性厌氧的脱氮副球菌兼性厌氧的脱氮副球菌 5H5H2 2 + 2NO + 2NO3 3 - - N N2 2 + 2OH + 2OH- - + 4H + 4H2 2O + O + 能量能量 微生物代谢课件 3737 微生物代谢课件 甲烷细菌甲烷细菌能在氢等物质的氧化过程中能在氢等物质的氧化过程中， 把把COCO2 2还原成甲烷还原成甲烷，这就是碳酸盐呼吸这就是碳酸盐呼吸

22、又称甲烷生成作用。又称甲烷生成作用。 CO2+4H2CH4+2H2O+ATP 3737 微生物代谢课件 自养微生物的自养微生物的生物氧化生物氧化 1.氨的氧化氨的氧化 2.硫的氧化硫的氧化 4.氢的氧化氢的氧化 3.铁的氧化铁的氧化 6 6 微生物代谢课件 1.硝化细菌的能量代谢（氨的氧化）硝化细菌的能量代谢（氨的氧化） NH3 NO2亚硝酸菌 NH3+1.5 O2 NO2 +H2O + H+ + 65.1 NO2 NO3硝 酸 菌 NO2-+0.5O2 NO3 + 18.1 NO2-+ +H2O NO3-+ +2H 2e2e- - 细胞色素细胞色素a a1 1 细胞色素细胞色素a a3 3

23、H2O 0.5O2+2H+ 4141 微生物代谢课件 2.硫细菌的硫细菌的 能量代谢（硫的氧化）能量代谢（硫的氧化） H2S + 0.5 O2 S + H2O + 能量能量 S+1.5 O2 + H2O SO32- +2H+ 能量能量 4141 微生物代谢课件 3.铁的氧化铁的氧化 亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚 铁硫杆菌铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)(Thiobacillus ferrooxidans)中进行了较中进行了较 为详细的研究。为详细的研究。 4141 微生物代谢课件 4.4.氢细菌的氢细菌的 能量代谢（氢的氧化）能量代谢（

24、氢的氧化） H2+0.5 O2 H2O + 能量能量 用途用途:用于生产单细胞蛋白用于生产单细胞蛋白 4141 微生物代谢课件 6.2.3 6.2.3 生物氧化过程中的能量转化生物氧化过程中的能量转化 1.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation)(substrate level phosphorylation) 2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)(oxidative phosphorylation) 3.3.光合磷酸化光合磷酸化 ( photophosphorylation)( pho

25、tophosphorylation) 6 6 微生物代谢课件 1.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化 (substrate level phosphorylation)(substrate level phosphorylation) 物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合 物，而这些化合物可直接偶联物，而这些化合物可直接偶联ATP或或GTP的合成。这种产生的合成。这种产生 ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。 底物水平磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸过程。底物水平磷酸化既存在于发酵过程中，

26、也存在于呼吸过程。 例 ： 在在EMPEMP途径中途径中 1010 微生物代谢课件 草酰乙酸草酰乙酸 柠檬酸柠檬酸 异柠檬酸异柠檬酸 草酰琥珀酸草酰琥珀酸 - 酮戊二酸酮戊二酸 琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A 琥珀酸琥珀酸 延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸 丙酮酸丙酮酸 乙酰辅酶乙酰辅酶A GTPGTP GDP+PiGDP+Pi TCATCA 循循 环环 底物水平磷酸底物水平磷酸 化发生在呼吸化发生在呼吸 作用过程中作用过程中 4646 微生物代谢课件 2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化 (oxidative phosphorylation)(oxidative phosphorylation) 微生物代谢课

27、件 4646 微生物代谢课件 (1)(1)环式光合磷酸化环式光合磷酸化 (2)(2)非环式光合磷酸化非环式光合磷酸化 (3)(3)嗜盐菌紫膜的光合作用嗜盐菌紫膜的光合作用 3.3.光合磷酸化光合磷酸化(photophosphorylation)(photophosphorylation) 光合磷酸化是将光能转变为化学能的过程。光合磷酸化是将光能转变为化学能的过程。 在这种转化过程中光合色素起着重要作用。在这种转化过程中光合色素起着重要作用。 微生物中蓝细菌、光合细菌以及嗜盐细菌的光合色微生物中蓝细菌、光合细菌以及嗜盐细菌的光合色 素的光合磷酸化特点均有所不同。素的光合磷酸化特点均有所不同。 4

28、646 光合色素光合色素: : 叶绿素叶绿素 类胡萝卜素类胡萝卜素 藻胆素藻胆素 光合单位光合单位: : 微生物代谢课件 (1)(1)环式光合磷酸化环式光合磷酸化（cyclic photophosphorylationcyclic photophosphorylation） 代表微生物代表微生物 光合作用部位光合作用部位 光合作用特点光合作用特点 红螺菌科红硫菌科绿硫菌科红螺菌科红硫菌科绿硫菌科 菌绿素菌绿素 光反应和暗反应组成光反应和暗反应组成,只有只有 一个光反应系统不放氧。一个光反应系统不放氧。 微生物代谢课件 1 e- e- e- e- 环式光合磷酸化的光反应环式光合磷酸化的光反应 Q

29、A Bph 2 QB Q库 e- P870* P870 e- 外源电子 供体H2S等 ADP+Pi ATP NAD(P) NAD(P)H2 外源H2 逆电子传递 脱美菌绿素脱美菌绿素 51 微生物代谢课件 (2)(2)非环式光合磷酸化非环式光合磷酸化 （non-cyclic photophosphorylationnon-cyclic photophosphorylation） P P700 700 P P680 680 叶绿素叶绿素a a 叶绿素叶绿素b b 51 微生物代谢课件 3i.3i.紫膜光合磷酸化紫膜光合磷酸化 （photophosphorylation by purple mem

30、brancephotophosphorylation by purple membrance） ATP酶酶 紫紫 膜膜 H+ H+ H+ - + + + + - - - 细胞壁 红红 膜膜 H+ ADP +Pi ATP 微生物代谢课件 51 微生物代谢课件 6.3 耗能代谢耗能代谢 细胞物质的合成细胞物质的合成 其他耗能反应其他耗能反应 微生物代谢课件 细胞物质的合成细胞物质的合成 2的同化（固定） 的同化（固定） 自养微生物对自养微生物对CO2的固定的固定 微生物代谢课件 异养微生物对异养微生物对CO2的固定的固定 微生物代谢课件 2.2.生物固氮（生物固氮（biological nitro

31、gen fixationbiological nitrogen fixation） i.i.固氮微生物固氮微生物 好氧自生固氮菌好氧自生固氮菌 （固氮菌属）（固氮菌属） 自生固氮菌自生固氮菌 兼性厌氧自生固氮菌兼性厌氧自生固氮菌 厌氧自生固氮菌厌氧自生固氮菌 (巴氏芽孢梭菌巴氏芽孢梭菌) 根瘤根瘤 豆科植物豆科植物 共生固氮菌共生固氮菌 植物植物 地衣地衣 满江红鱼腥藻满江红鱼腥藻 联合固氮联合固氮 根际、叶面、动物肠道根际、叶面、动物肠道 等处的固氮微生物等处的固氮微生物 微生物代谢课件 2i.根瘤菌和根瘤的形成根瘤菌和根瘤的形成 根瘤菌形态根瘤菌形态 根瘤菌特点：感染性、专一性、有效性根瘤

32、菌特点：感染性、专一性、有效性 微生物代谢课件 根瘤的形成根瘤的形成 根毛弯曲松驰变软根毛弯曲松驰变软根瘤菌侵入根毛根瘤菌侵入根毛根瘤形成根瘤形成 分泌分泌 微生物微生物 植物植物色氨酸色氨酸 吲哚乙酸吲哚乙酸 微生物代谢课件 地衣地衣 满江红鱼星藻满江红鱼星藻 微生物代谢课件 3i.固氮的生化机制固氮的生化机制 生物固氮反应的生物固氮反应的6要素：要素：ATP的供应、还原力及其传递载体、的供应、还原力及其传递载体、 固氮酶、还原底物固氮酶、还原底物 N2、镁离子、严格的厌氧微环境。、镁离子、严格的厌氧微环境。 固氮的生化途径：固氮的生化途径： 固二氮酶（固二氮酶（dinitrogenase）

33、 （组份（组份） 固二氮酶还原酶（固二氮酶还原酶（dinitrogenase reductase）（组份）（组份） 微生物代谢课件 氮分子的还原过程氮分子的还原过程 微生物代谢课件 4i.固氮的生化途径（自生固氮菌）固氮的生化途径（自生固氮菌） N2+8H+18-24ATP-2NH3+H2+18-24ADP+18-24Pi 电子来源电子来源 丙丙 酮酮 酸酸 ATPADP+P (Fe4S4)2.2e- Fd.2e- Fd.2e- Fd (Fe4S4)2 FeMoCo.2e- FeMoCo 2NH3 N2 氧障 微生物代谢课件 3.3.大分子前体物质的合成大分子前体物质的合成 i.碳水化合物的合

34、成碳水化合物的合成 2i.氨基酸的合成氨基酸的合成 微生物代谢课件 3i.核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成 微生物代谢课件 4i.细胞结构成分大分子物质的合成细胞结构成分大分子物质的合成 肽聚糖的合成和细胞壁的增长肽聚糖的合成和细胞壁的增长 微生物代谢课件 4.微生物合成的次生代谢产物微生物合成的次生代谢产物 根据次生代谢产物作用不同根据次生代谢产物作用不同,主要可以分为：主要可以分为： 毒素毒素 抗生素抗生素 生长刺激素生长刺激素 色素色素 微生物代谢课件 其他耗能反应其他耗能反应 1.细胞中的高能化合物细胞中的高能化合物 结构结构 微生物代谢课件 3.其他耗能反应其他耗能反应 微生物代谢课

35、件 叶绿素叶绿素 叶绿素叶绿素a a普遍存在于光合生物中普遍存在于光合生物中 叶绿素叶绿素a a、b b共同存在于高等植物、绿藻和蓝绿细菌中共同存在于高等植物、绿藻和蓝绿细菌中 叶绿素叶绿素c c存在于褐藻和硅藻中存在于褐藻和硅藻中 叶绿素叶绿素d d存在于红藻中存在于红藻中 叶绿素叶绿素e e存在于金黄藻中存在于金黄藻中 褐藻和红藻也含有叶绿素褐藻和红藻也含有叶绿素a a 51 微生物代谢课件 类胡萝卜素类胡萝卜素 所有光合生物都有类胡萝卜素所有光合生物都有类胡萝卜素 捕获光能的作用捕获光能的作用 能把吸收的光能高效地传给细菌叶绿素能把吸收的光能高效地传给细菌叶绿素( (或叶绿素或叶绿素)

36、) 而且这种光能同叶绿素而且这种光能同叶绿素( (或细菌叶绿素或细菌叶绿素) )直接捕直接捕 捉到的光能一样被用来进行光合磷酸化作用捉到的光能一样被用来进行光合磷酸化作用 作为叶绿素所催化的光氧化反应的淬灭作为叶绿素所催化的光氧化反应的淬灭 剂，以保护光合机构不受光氧化损伤剂，以保护光合机构不受光氧化损伤 可能在细胞能量代谢方面起辅助作用可能在细胞能量代谢方面起辅助作用 51 微生物代谢课件51 藻胆素藻胆素 因具有类似胆汁的颜色而得名因具有类似胆汁的颜色而得名 化学结构与叶绿素相似化学结构与叶绿素相似 都含有四个毗咯环都含有四个毗咯环 但藻胆素没有长链植醇基，也没有但藻胆素没有长链植醇基，也

37、没有 镁原子，而且四个毗咯环是直链的镁原子，而且四个毗咯环是直链的 是藻类主要的光合色素，仅存在于红藻和蓝藻中是藻类主要的光合色素，仅存在于红藻和蓝藻中 具有收集和传递光能的作用具有收集和传递光能的作用 常与蛋白质结合为藻胆蛋白常与蛋白质结合为藻胆蛋白 主要有藻红蛋白和藻蓝蛋白主要有藻红蛋白和藻蓝蛋白 微生物代谢课件 光合单位光合单位 以往将在光合作用过程中还原一分子以往将在光合作用过程中还原一分子 COCO2 2所需的叶绿素分子数称为光合单位所需的叶绿素分子数称为光合单位 后来通过分析紫色细菌载色体的结构，后来通过分析紫色细菌载色体的结构， 获得了对光合单位的进一步认识。获得了对光合单位的进一步认识。 光合色素分布于两个光合色素分布于两个“系统系统”，分别称为，分别称为“光光 合系统合系统”和和“光合系统光合系统”。每个系统即为。每个系统即为 一个光合单位。一个光合单位。 51 微生物代谢课件 新陈新陈 代谢代谢 合成代谢合成代谢 （同化）（同化） 生物小分