第五章 微生物代谢

1、微生物的代谢微生物的代谢新陈代谢（新陈代谢（metabolism）简称代谢，泛指发生在简称代谢，泛指发生在活细胞中的各种分解代谢（活细胞中的各种分解代谢（catabolism）和合成和合成代谢代谢(anabolism)的总和的总和分解代谢酶系分解代谢酶系复复 杂杂 分分 子子（有机物）（有机物）简单分子简单分子+ ATP + H合成代谢酶系合成代谢酶系第一节第一节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢能量代谢的目的能量代谢的目的: 能量代谢是新陈代谢中的核心问题能量代谢是新陈代谢中的核心问题生物体把外界环境中多种形式的最初能源转换成对一切生命活动都能使用的生物体把外界环境中多种形式的最初能源转换成

2、对一切生命活动都能使用的能源能源ATP最初能源最初能源有机物有机物化能异养菌化能异养菌日日 光光光能营养菌光能营养菌无机物无机物化能自养菌化能自养菌通用能源（通用能源（ATP）一、化能异养微生物的生物氧化和产能一、化能异养微生物的生物氧化和产能生物氧化的形式生物氧化的形式：某物质与氧结合、脱氢和失去电子某物质与氧结合、脱氢和失去电子3种种生物氧化生物氧化:发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称.生物氧化的过程生物氧化的过程：脱氢（或电子）、递氢（或电子）、和脱氢（或电子）、递氢（或电子）、和受氢（或电子）受氢（或电子）3个阶段。个阶段。 产能（产能

3、（ATP）生物氧化的功能：生物氧化的功能： 产还原力产还原力H 产小分子中间代谢物产小分子中间代谢物 呼吸呼吸生物氧化的类型：生物氧化的类型： 无氧呼吸无氧呼吸 发酵发酵有氧呼吸有氧呼吸（一）底物脱氢的四种途径（一）底物脱氢的四种途径1、EMP途径途径2、HMP途径途径3、ED途径途径4、TCA循环循环底物脱氢的底物脱氢的4条途径及其与递氢、受氢的联系条途径及其与递氢、受氢的联系1.糖酵解途径糖酵解途径H2O （一）底物脱氢的四种途径（一）底物脱氢的四种途径1、EMP途径（糖酵解）途径（糖酵解）l1.供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力；l2.连接TCA 、HMP和ED等途径的桥梁；l

4、3.为生物合成提供了多种中间代谢物；l4.通过逆向反应合成多糖。2、HMP途径途径(磷酸戊糖途径）磷酸戊糖途径）6-P6-P葡萄糖葡萄糖+NADP+NADP+ + 6-P 6-P葡萄糖酸内酯葡萄糖酸内酯+ + NADPH+HNADPH+H+ + 6-P6-P葡萄糖酸内酯葡萄糖酸内酯 6-P6-P葡萄糖酸葡萄糖酸（容易进行）（容易进行） 6-P6-P葡萄糖酸葡萄糖酸+NADP+NADP+ + 5-P 5-P核酮糖核酮糖+ +COCO2 2+NADPH+H+NADPH+H+ + 本阶段总反应：本阶段总反应：6-P6-P葡萄糖葡萄糖+2NADP+2NADP+ +H+H2 2O 5-P-O 5-P-核

5、酮糖核酮糖+CO+CO2 2+2NADPH+2H+2NADPH+2H+ +6-P葡萄糖脱氢酶葡萄糖脱氢酶6-P葡萄糖酸内酯酶葡萄糖酸内酯酶6-P葡萄糖酸葡萄糖酸脱氢酶脱氢酶 H2O2、HMP途径途径(磷酸戊糖途径）的两个阶段：磷酸戊糖途径）的两个阶段：5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 5-P5-P核糖核糖5-5-磷酸核酮糖磷酸核酮糖 5-P5-P木酮糖木酮糖（转酮酶的底物、连接（转酮酶的底物、连接EMPEMP） 5-P5-P木酮糖木酮糖+5-P+5-P核糖核糖 7-P7-P景天庚酮糖景天庚酮糖+ +3-P3-P甘油醛甘油醛 7-P7-P景天庚酮糖景天庚酮糖+3-P+3-P甘油醛甘油醛 6-P6-P

6、果糖果糖+ +4-P4-P赤藓糖赤藓糖 5-P5-P木酮糖木酮糖+ +4-P4-P赤藓糖赤藓糖 6-P6-P果糖果糖+ +3-P3-P甘油醛甘油醛本阶段总反应：本阶段总反应： 3 35-P5-P核酮糖核酮糖 2 26-P6-P果糖果糖 + 1+ 13-P3-P甘油醛甘油醛 6 65-P5-P核酮糖核酮糖 4 46-P6-P果糖果糖 + 2+ 23-P3-P甘油醛甘油醛P戊糖异构酶戊糖异构酶表异构酶表异构酶转酮酶转酮酶转醛酶转醛酶转酮酶转酮酶P戊酮糖戊酮糖6 65-P5-P核酮糖核酮糖H2OH2O5 56-6-葡萄糖葡萄糖l6葡糖-6-磷酸+12NADP+ +6H2O 5葡糖-6-磷酸+12 N

7、ADPH+ +12 H+6CO2+Pil1.提供戊糖磷酸、还原力-供应合成原料；l2. 提供C3C7碳源；l 3、ED途径途径(又称又称2-酮酮-3-脱氧脱氧-6-磷酸葡糖酸途径）磷酸葡糖酸途径）2-酮-3-脱氧-6磷酸葡萄糖l细菌酒精发酵（与酵母菌酒精发酵比较）的优缺点：l代谢快、代谢副产物少、不需供氧；生长PH高（细菌PH=5,酵母菌PH=3 、易被杂菌污染、对乙醇的耐受力低（细菌：7%，酵母菌：10%）CoASHNADH +CO2FADH2H2ONADH+CO2NADHGTP 草酰乙酸草酰乙酸 再生阶段再生阶段 柠檬酸的柠檬酸的生成阶段生成阶段 氧化脱氧化脱 羧阶段羧阶段NAD+FADN

8、AD+H2O、乙酰辅酶、乙酰辅酶A NAD+4.TCA循环循环l产能高；l提供各种碳架原料以合成各种发酵产品 。葡萄糖经不同脱氢途径后的产能效率的特点和差别葡萄糖经不同脱氢途径后的产能效率的特点和差别（二）递氢和受氢（二）递氢和受氢1、呼吸（、呼吸（respiration）又称好氧呼吸，是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能又称好氧呼吸，是一种最普遍又最重要的生物氧化或产能方式，其特点是底物常规方式脱氢后，脱下的氢经完整的方式，其特点是底物常规方式脱氢后，脱下的氢经完整的呼吸链又称电子传递链传递，最终被外源分子氧接受，产呼吸链又称电子传递链传递，最终被外源分子氧接受，产生了水并释放出生了水并释放

9、出ATP形式的能量。形式的能量。电子传递链FADH22e-NADH-0.32+0.82-0.1830.52kJ/molATP酶2、无氧呼吸（、无氧呼吸（anaerobic respiration）又称厌氧呼吸，指一类呼吸链末端的氢受体为外源又称厌氧呼吸，指一类呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物的生物氧化。特点是底物经常规途径脱无机氧化物的生物氧化。特点是底物经常规途径脱氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物氢后，经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。或有机物受氢，并完成氧化磷酸化产能反应。见见P112硝酸盐呼吸：在无氧条件下，兼性厌氧微生物以硝酸盐

10、作为最硝酸盐呼吸：在无氧条件下，兼性厌氧微生物以硝酸盐作为最终终电子受体，把它还原成亚硝酸盐等物质的生物学过程，称为异电子受体，把它还原成亚硝酸盐等物质的生物学过程，称为异化性硝酸盐还原作用（化性硝酸盐还原作用（Dissimilative）又称硝酸盐呼吸。又称硝酸盐呼吸。2、无氧呼吸（、无氧呼吸（anaerobic respiration）（1）硝酸盐呼吸）硝酸盐呼吸(反硝化作用）（如地衣芽胞杆菌）反硝化作用）（如地衣芽胞杆菌）（2）硫酸盐呼吸）硫酸盐呼吸硫酸盐呼吸：是一类称作硫酸盐还原细菌的严格厌氧菌在硫酸盐呼吸：是一类称作硫酸盐还原细菌的严格厌氧菌在无氧无氧 条件下获取能量的方式，其特点是

11、底物脱氢后，条件下获取能量的方式，其特点是底物脱氢后，经呼吸链递氢，最终由末端氢受体硫酸盐受氢，在递氢的经呼吸链递氢，最终由末端氢受体硫酸盐受氢，在递氢的过程中与氧化磷酸化相偶联而获得过程中与氧化磷酸化相偶联而获得ATP。最终产物是最终产物是H2S（3）硫呼吸）硫呼吸硫呼吸：以无机硫作为呼吸链的最终氢受体产生硫呼吸：以无机硫作为呼吸链的最终氢受体产生H2S的的生物氧化作用生物氧化作用2、无氧呼吸（、无氧呼吸（anaerobic respiration）（4）铁呼吸）铁呼吸铁呼吸：呼吸链的末端受体是铁呼吸：呼吸链的末端受体是Fe3+。（5）碳酸盐呼吸）碳酸盐呼吸碳酸盐呼吸：呼吸链的末端氢受体是碳

12、酸盐呼吸：呼吸链的末端氢受体是CO2 或重或重碳酸盐。碳酸盐。（6）延胡索酸呼吸）延胡索酸呼吸延胡索酸呼吸：呼吸链的末端氢受体是延胡索酸，琥延胡索酸呼吸：呼吸链的末端氢受体是延胡索酸，琥珀酸是还珀酸是还 原产物。原产物。2、无氧呼吸（、无氧呼吸（anaerobic respiration）3、发酵（、发酵（fermentation）发酵：在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢发酵：在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后所产生的还原力后所产生的还原力H未经呼吸链传递而直接交某未经呼吸链传递而直接交某一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物

13、氧化反应化产能的一类生物氧化反应(1)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大肠杆菌：(PH4.2) 产气肠杆菌： (PH5.3)V.P.试验阳性甲基红试验阴性（橙黄色）V.P.试验阴性甲基红试验阳性（红色）（精氨酸）V.P试验甲基红试验甲基红试验甲基红试验M.R甲基红PH4.2(红)6.2(黄) （2）HMP途径途径异型乳酸发酵异型乳酸发酵 凡葡萄糖经发酵后除了主要产生乳酸外，还产生乙醇、乙酸和凡葡萄糖经发酵后除了主要产生乳酸外，还产生乙醇、乙酸和CO2等多种产物的发酵。等多种产物的发酵。菌株有：肠膜明串珠菌、乳脂明串珠菌、短乳杆菌、两歧双菌株有：肠膜明串珠菌、乳脂明串珠菌、

14、短乳杆菌、两歧双歧杆菌等歧杆菌等经典途径经典途径P119双歧杆菌途径双歧杆菌途径P120（HK途径）利用葡萄糖：乳酸、乙醇、利用葡萄糖：乳酸、乙醇、CO2、H2O利用核糖：乳酸、乙酸、利用核糖：乳酸、乙酸、 H2O利用果糖：乳酸、乙酸、利用果糖：乳酸、乙酸、 甘露醇、甘露醇、 CO2利用葡萄糖：乙酸、乳酸利用葡萄糖：乙酸、乳酸(肠膜明串珠菌等）（PK途径）l人体肠道内生活着400百多种细菌，重达1.2公斤。细菌分为有害菌（致病菌）、有益菌（益生菌）、中和菌（调和菌），其中有益菌占50%，双歧杆菌占有益菌的80%，约5公两。 l机体与其正常菌群是作为一个整体存在的，它们相互依赖又相互制约，人类与

15、栖居于肠道的双歧杆菌的关系也是如此。机体为双歧杆菌的定植提供了许多有利条件，而双歧杆菌在肠道中成为优势菌群又对维护机体的健康具有重要意义。 你了解吗？l l某些内源性菌是革兰氏阳性杆菌和球菌与肠粘膜密切结合，在肠粘膜的某些部位形成一层，称之为膜菌群，而条件致病性的兼性厌氧菌则存在于肠腔中。双歧杆菌通过磷壁酸与肠粘膜上皮细胞相互作用密切结合，与其他厌氧菌一起共同占据肠粘膜表面，形成一个生物学屏障，构成肠道的定植抗力，阻止致病菌、条件致病菌的定植和入侵。 双歧杆菌在维持正常的肠蠕动方面具有重要作用，而正常的肠蠕动是阻止致病菌在肠道中定植的一个重要手段。如当使用蠕动抑制剂之后，再感染痢疾杆菌时，可造

16、成致命的后果。无菌动物肠道的蠕动、运送和排空能力均较弱,肠腔内偏碱性，Eh较高。而普通动物肠道中，由于双歧杆菌等专性厌氧菌产酸，肠腔内处于酸性环境，Eh较低,具有调节肠道正常蠕动、维持生理功能的作用.对致病菌的拮抗作用,也是双歧杆菌构成生物屏障的一个重要因素.试管内试验证实它对痢疾杆菌、伤寒杆菌、乙型副伤寒杆菌、变形杆菌、致病性大肠杆菌、产气荚膜梭菌、绿脓杆菌、葡萄球菌以及对某些真菌如白色念珠菌具有拮抗作用，其机理主要是双歧杆菌发酵糖产生大量醋酸与乳酸，降低ph和Eh，抑制致病菌生长。此外，双歧杆菌还产生细胞外糖苷酶，可以降解肠粘膜上皮细胞的复杂多糖。由于这些糖是潜在致病菌的受体，也是结合细菌

17、毒素的受体，所以通过这种酶的作用可以阻止潜在致病菌及其毒素对肠粘膜上皮细胞的粘附。 l 双歧杆菌可以合成多种维生素:如硫胺素、核黄素、尼克酸、吡哆醇、泛酸、叶酸、维生素B12。当某些因素造成肠道菌群失调时，明显地表现出维生素缺乏，证实了肠道菌群特别是占优势的双歧杆菌等为机体提供各种维生素的重要意义。l双歧杆菌对某些营养物质的吸收还具有促进作用:这是因为双歧杆菌与其他厌氧菌产生的酸使环境中的pH和Eh下降，有利于二价铁、维生素D及钙的吸收。而无菌动物肠道内，缺乏细菌性代谢，Eh较高，不利于吸收二价铁，所以易于发生低血色素性贫血。 l 当将大肠杆菌、粪链球菌及两株副腐败梭菌的特定菌与无菌小鼠肠联后

18、，造成100%的小鼠发生肝肿瘤。若上述四株菌再加上长双歧杆菌与无菌小鼠肠联后，则使肝肿瘤发生率由100%下降到46%。上述实验说明肠道内某些细菌可以产生致癌因子，而另外一些细菌如双歧杆菌可能具有清除这些致癌因子的能力。双歧杆菌尚具有降解N-亚硝胺的作用。双歧杆菌除降解致癌因子，抑制肿瘤发生外，还对已经形成的肿瘤具有抑制作用。康白（1987）报告青春双歧杆菌DM8504对小鼠H22肿瘤有抑制作用，对小鼠艾氏腹水癌有抗癌活性。将H22瘤细胞接种小鼠，于两天后经尾静脉注射一定量青春双歧杆菌DM8504活菌，每天1次，连续5天，对照组注射生理盐水。自接种瘤细胞后16天处死，平均瘤重，实验组与对照组有非

19、常显著差异（P0.01）.不仅活菌有抗肿瘤作用,而且死菌也有作用.如Sekine报告，加热杀死的婴儿双歧杆菌的细胞壁具有抗肿瘤作用，作用的强弱与细胞壁的完整性有关，完整的比受到破坏的细胞壁作用强。抗肿瘤的机理是通过激活吞噬细胞的吞噬活性，而不具有直接的细胞毒作用。 l 双歧杆菌能够激活机体吞噬细胞的吞噬活性，提高抗感染能力。康白等（1987）利用青春双歧杆菌DM8504死的和活的菌液（30亿/ml）分别给小鼠注射，每天注射1次，连续3天，注射量分别为0.1、0.2、0.3ml作为实验组。以同样方法注射死的大肠杆菌液（30亿/ml），作为对照。对免疫后5天测定吞噬细胞对鸡红细胞的吞噬率、吞噬指数

20、和脾脏指数研究表明：双歧杆菌活菌对巨噬细胞有明显的激活作用。双歧杆菌在肠道定植，相当于自然自动免疫，可诱发机体的特异性免疫反应。将长双歧杆菌分别与无菌的BALB/c小鼠（nu/+）和裸鼠(nu/nu)肠联后，从两种鼠的肠系膜淋巴结、肝、肾中，均能分离出双歧杆菌，这种易位现象到第四周时，在nu/+小鼠中被终止，此时，利用巨噬细胞移动抑制试验等证明，nu/+小鼠已经建立了对这种易位的抵抗力。而nu/nu裸鼠，由于不能建立细胞免疫，始终不能制止易位。体液免疫在两种鼠中均能建立，单联后第1周可从胆汁中测出lgA抗体,但不能阻止易位。 l人体肠道内存在着需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性细菌，如大肠杆菌、变形杆

21、菌等，它们在生长、繁殖、死亡及崩解的过程中，不断释放出内毒素，经门静脉吸收入血后，构成血内毒素的主要来源，当肠道微生态处于平衡状态时，双歧杆菌以绝对的优势占据了肠道微生态空间，它有力地控制了肠道内的需氧及兼性厌氧的革兰氏阴性杆菌的生长繁殖，使之以较低的数量存在于肠道中，从而减少了血内毒素的来源，降低了血内毒素的水平。 lKopmyno等（1980）证实：小白鼠因放射线照射引起肠道菌群失调，表现为双歧杆菌减少，肠道杆菌等显著增加，并从被照射动物的血液和组织中检出了细菌脂多糖，这种内毒素血症是由于作为膜菌群的双歧杆菌减少，屏障作用减弱，而导致肠道杆菌在肠粘膜大量定植，增殖，裂解释放内毒素进入血流的

22、结果。康白（1987）以大肠杆菌、克雷伯氏肺炎杆菌、绿脓杆菌及普通变形杆菌的混合菌液灌服大白鼠，通过鲎试验证明已诱发内毒素血症。再用双歧杆菌DM8504活菌灌胃治疗，则鲎试验转为阴性，双歧杆菌数量增加，肠道革兰多氏阴性杆菌也降到正常水平。而未治疗动物鲎试验仍保持阳性。双歧杆菌控制内毒素自症的机理是使过多的革兰氏阴性杆菌减少到正常水平，以减少内毒素释放量。 l当用2KR的射线照射无菌小鼠后经过两周，分别与粪链球菌、假单胞菌、梭杆菌及大肠杆菌单联，这些小鼠的存活时间均比未联菌的无菌小鼠存活时间短，唯有与双歧杆菌单联的小鼠存活时间比未联菌的小鼠长，双歧杆菌的作用机理除具有保护造血器官的能力外，其他机

23、理尚不清楚 l蒙牛乳业集团2月1日在其斥资3亿元新建成的亚洲最大的酸奶研发生产基地北京通州工厂处对外宣布：全球最大的乳品工业用菌种供应商丹麦科汉森有限公司将其研发的最新菌种产品LABS益生菌群授予蒙牛独家使用，并与蒙牛联合建立益生菌研究室，蒙牛将成为科汉森在中国的最大战略合作伙伴。 据了解，LABS益生菌群产品是针对中国人的饮食和体质特点专门研发的，已经开始上市销售。有分析人士认为，近2年来中国的酸奶市场增长速度一直大大领先于整个乳业的增长，乳业价格战已经将各类乳产品价格逼至底线，酸奶更是“重伤员”。蒙牛借益生菌概念，打出技术牌，适当回归酸奶产品理性价格，对乳业而言是一件好事，有可能引发乳业价

24、格战的革命。(2005)怎样选择酸奶？国内首个拥有自主知识产权的国内首个拥有自主知识产权的乳酸菌菌种在蒙牛问世乳酸菌菌种在蒙牛问世发布日期: 2010-12-28 13:33:42 日前，从蒙牛乳业传出喜讯，由蒙牛乳业联合国内重点院校哈尔滨工业大学进行的“开发自主知识产权乳酸菌及发酵剂”科研项目取得突破性进展。其“一株高产胞外多糖的嗜热链球菌及其全基因组序列”的成果通过了中国食品科学技术学会专家组的鉴定。鉴定委员会一致认为，该成果对自主开发国内乳酸菌菌种资源、生产具有我国自主知识产权的乳品发酵剂具有重要的意义，总体研究水平达到国际先进水平。 “良菌良菌”缺乏缺乏 制约酸奶行业制约酸奶行业发展发

25、展 近年来，随着生活水平的不断提高，越来越多的消费者正在把目光从最初的纯牛奶向着高端奶、酸奶等功能化产品转移。数据显示，酸奶近3年产销量增长速度达20%以上，大大超过其他乳品类的增长率，其中乳酸菌市场的发展尤为迅速。 据中国食品科学技术学会统计，国内乳酸菌产业规模已经超过160亿元人民币。但由于国内乳酸菌产业相对起步较晚，目前国内乳品企业生产酸奶大多使用进口品牌的乳酸菌菌种。中国农业大学食品科学与营养工程学院任发政教授指出，行业面临的首要问题就是产品中所应用的菌株生理功效无法得到保证，优良菌株缺乏。 业内专家指出，蒙牛此次成功开发出拥有自主知识产权的乳酸菌种，不仅有望打破国内乳品企业使用“洋菌

26、种”的格局，国产酸奶用上具有我国自主知识产权的乳酸菌菌种，更对企业研发更适合国人体质现状、保健功能更加完善有效的酸奶产品意义重大。蒙牛乳业负责人表示，蒙牛将会投入大量的资金使该项成果尽快转化为生产力，为生产高端发酵乳 2005年，蒙牛就与全球最大的菌种研究供应商丹麦科汉森集团展开深入合作，双方共同建立的“蒙牛科汉森益生菌合作实验室”，在制定酸奶的菌种筛选和产品标准方面积累了先进而丰富的技术经验。不仅如此，蒙牛与中国社科院、中国农业大学等国内专业学术机构的广泛合作，为国内的科技研发人员提供了一个非常好的平台，也让蒙牛在研发适合国人体质的益生菌种方面开始了最早的尝试。 今年，蒙牛又与全球顶级企业逾

27、百年历史的法国益生菌种公司丹尼斯克公司（DANISCO）合作，成立了蒙牛乳业集团海外工作站（巴黎），专攻国际乳品前沿技术，为蒙牛加大菌种的自主研发力度提供更多技术支持。由此，蒙牛研发与创新的触角也由此深入欧洲，在世界范围内汲取“中国智造”的源泉。 从领跑国内乳业市场，到今年跻身世界乳业16强，蒙牛依托科技创新不断突破自我，满足消费者多元化的消费需求。从获批“国食健字号”保健酸奶冠益乳到创造性的融入植物甾醇与膳食纤维的特仑苏醇纤牛奶，从全新升级的国内首款DHA藻油儿童牛奶未来星到专为女性研制的蒙牛新养道珍养牛奶，创新意识融入在蒙牛的每一款产品之中。蒙牛乳业负责人表示，未来，蒙牛将进一步加大企业在

28、科技创新方面的投入，在创新理念的引领下，运用现代科技精益求精，为消费者奉献更多优质产品，助力“中国智造”崛起于世界乳业舞台。 来源： llL保加利亚乳杆菌：能够维护良好的人体肠道系统及消化系统，取代肠道中不好的腐生菌，使肠道保持良好的消化能力。A嗜酸乳杆菌：可以起到美容养颜、延缓衰老 、健脑益智、解毒保肝、防癌、抗癌等功效。B双岐杆菌：保护身体不受病原菌感染，抑制肠内腐败情况，制造维他命，促进肠胃蠕动，并预防和治疗腹泻以及提高身体免疫力、分解致癌物。S嗜热链球菌：健胃整肠，促进消化，提高免疫力。l l “美乐康菌茶宝”是广州市智强生物科技有限公司研制的最新保健产品，由微型电脑芯片控制，只需每个

29、星期加入一定量的加有白糖的凉开水，就能全自动生产出高质量的保健圣水“活菌茶”，足够五个人左右的家庭饮用。 该产品经过权威部门检测，生产出的“菌茶露”，每100毫升含有活性有益菌9亿个，对人体最有好处的醋酸菌、乳酸菌、酵母菌、芽胞菌含量最高。饮用后，这些活性有益菌就会在体内大量繁殖，有力地抵制有害菌的生长，同时产生大量人体所需的葡萄酸、氨基酸、维生素、酵素等160多种有益物质，大大改善人们的肠胃功能，增强食欲，平衡体内元素，使人体真正达到平衡健康的目的，使人睡眠质量显著提高，排便通畅，皮肤变好，精神振奋。经常饮用，能祛病强身，美容保健，延年益寿。特别是其含有一种特殊抗癌物质，对防治癌症有极其重大

30、的作用。 把“美乐康”益生菌作为日常饮料饮用，代替茶水，酸甜可口，清新可人，夏天作为冷饮消暑，更加舒适快感。配以不同的原料还可以调配出“活菌酸奶”、“活菌钙奶”、“活菌奶茶”、“活菌可乐”、“活菌冰茶”等100多种不同口味最富营养的饮料，每个家庭一天所需要的开支才1-2元。由于含丰富的健身元素，经常饮用，各种顽疾随之消失，集饮料、保健、御疾于一体，是安全可靠的新型保健饮品。家中购买一台“美乐康菌茶宝”，就象把一座营养加工厂搬回了家，捍卫身体，永保健康！。 “美乐康菌茶宝”人人会用，只要按照说明每个星期加一次凉开水即可，可保常年生长，永不衰竭不用人工照管，“美乐康”即自我培植菌种，由于优良的自洁

31、功能及高活力菌种，生产出的益生菌具有极强的存活能力和杀死有害病菌的能力，因此不必担心菌种会死亡。 “美乐康菌茶宝”采用最先进的自控技术,全自动控制，自动模拟自然界有益细菌的最佳生长环境，用家庭普通照明电供电，全年不用关机，用电才200度左右,用电及省，加上每天的茶水等费用，每天的总花费仅有0.51元钱。 因此，正如国内外专家所说：拥有益生菌的美乐康，让人人美丽，快乐和健康！l1 营养作用：乳糖20%30被子分解GS和半乳糖乳酸菌转化人体吸收；提高对钙磷铁等吸收尤其是钙；乳蛋白凝乳粒易吸收， 酪蛋白容易消化状态；增加B种维生素B1、B2、B6、B12、烟酸、叶酸含量。2 提高机体的消化能力（如补

32、充大量的微生物消化酶）治疗和缓解乳糖不耐症等。3 调整肠道菌群延缓衰老促进肠道微生态平衡。4 抗菌作用尤其是拮抗腐败菌作用。5 改善便秘产生SCFA促进肠蠕动。6 降低胆固醇和血氨作用 酸奶中含抗胆固醇因子（羟甲基戊二酸）。7 免疫赋活作用和抗癌作用。8 作为食疗有保护肝功能防治慢性肝病的作用。9 抑制致病菌和条件致病菌，参与人的水盐电介质平衡的调整有利于防止腹泻。10 有利于三流运转顺利进行，促进微生态平衡保持内外环境稳定。（嗜糖假单胞菌、铜绿假单胞菌等）（4）氨基酸发酵产能（）氨基酸发酵产能（Stickland反应）反应）以一种氨基酸作供氢体，以另一种氨基酸作为受以一种氨基酸作供氢体，以另

33、一种氨基酸作为受氢体而实现产能的独特发酵类型。见氢体而实现产能的独特发酵类型。见p118CH3CHNH2COOHCH2NH2COOH+ 2ADP+PiATP3CH3COOH+3NH3+CO2少数厌氧梭菌二、自养微生物产二、自养微生物产ATP和产还原力和产还原力（一）化能自养微生物（一）化能自养微生物还原还原CO2所需要的所需要的ATP和和H是通过氧化无机物是通过氧化无机物 而获得的而获得的NH4+、NO2-、H2S、S0、H2、Fe2+等等呼吸链的氧化磷酸化反应呼吸链的氧化磷酸化反应硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌 等属于化能自养类型等属于化能自养类型（二）光能

34、营养微生物（二）光能营养微生物光能营养微生物光能营养微生物产氧产氧不产氧不产氧真核生物：藻类及绿色植物真核生物：藻类及绿色植物原核生物：蓝细菌原核生物：蓝细菌真细菌：光合细菌真细菌：光合细菌古细菌：嗜盐菌古细菌：嗜盐菌1.环式光合磷酸化环式光合磷酸化 不产生氧不产生氧还原力来自还原力来自H2S等无机物等无机物产能与产还原力分别进行产能与产还原力分别进行特点：特点：电子传递途径属循环方式电子传递途径属循环方式2.非环式光合磷酸化非环式光合磷酸化 还原力来自还原力来自H2O的光解的光解同时产生还原力、同时产生还原力、ATP和和O2有有PS和和PS 2个光合系统个光合系统特点：特点：有氧条件下进行有

35、氧条件下进行3.嗜盐菌紫膜的光合作用嗜盐菌紫膜的光合作用一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特一种只有嗜盐菌才有的，无叶绿素或细菌叶绿素参与的独特的光合作用。的光合作用。嗜盐菌嗜盐菌细胞膜细胞膜红色部分（红膜）红色部分（红膜）紫色部分（紫膜）紫色部分（紫膜）主要含细胞色素和黄素蛋白等用于氧化磷主要含细胞色素和黄素蛋白等用于氧化磷酸化的呼吸链载体酸化的呼吸链载体在膜上呈斑片状（直径约在膜上呈斑片状（直径约0.5 m mm）独立分布，其独立分布，其总面积约占细胞膜的一半，主要由细菌视紫红质总面积约占细胞膜的一半，主要由细菌视紫红质组成。组成。实验发现，在波长为实验发现，在波长为550

36、-600 nm的光照下，嗜盐菌的光照下，嗜盐菌ATP的合成速率的合成速率最高，而这一波长范围恰好与细菌视紫红质的吸收光谱相一致。最高，而这一波长范围恰好与细菌视紫红质的吸收光谱相一致。紫膜的光合磷酸化紫膜的光合磷酸化是迄今为止所发现是迄今为止所发现的最简单的光合磷的最简单的光合磷酸化反应酸化反应第二节第二节 微生物独特的合成代谢途径微生物独特的合成代谢途径一、生物固氮一、生物固氮 微生物将氮还原为氨的过程称为生物固氮微生物将氮还原为氨的过程称为生物固氮 具有固氮作用的微生物近具有固氮作用的微生物近80个属，包括细菌、放线菌和蓝个属，包括细菌、放线菌和蓝细菌细菌 根据固氮微生物与高等植物以及其他

37、生物的关系，可以把根据固氮微生物与高等植物以及其他生物的关系，可以把它们分为三大类它们分为三大类 自生固氮菌自生固氮菌共共 生固氮菌生固氮菌 联合固氮菌联合固氮菌 a.自生固氮菌自生固氮菌一类不依赖与它种生物共生而能独立进行固一类不依赖与它种生物共生而能独立进行固氮的生物氮的生物自自生生固固氮氮菌菌好氧：固氮菌属、氧化亚铁硫杆菌属、蓝细菌等好氧：固氮菌属、氧化亚铁硫杆菌属、蓝细菌等兼性厌氧：克雷伯氏菌属、红螺菌属等兼性厌氧：克雷伯氏菌属、红螺菌属等厌氧：巴氏梭菌、着色菌属、縁假单脃菌属等厌氧：巴氏梭菌、着色菌属、縁假单脃菌属等b.共生固氮菌共生固氮菌必须与它种生物共生在一起才能进行固氮的生物必

38、须与它种生物共生在一起才能进行固氮的生物共共生生固固氮氮菌菌非豆科：弗兰克氏菌属等非豆科：弗兰克氏菌属等满江红：满江红鱼腥满江红：满江红鱼腥 蓝细菌等蓝细菌等根根瘤瘤豆科植物：根瘤菌属等豆科植物：根瘤菌属等植植物物地衣：鱼腥蓝细菌属等地衣：鱼腥蓝细菌属等c.联合固氮菌联合固氮菌 必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的生物必须生活在植物根际、叶面或动物肠道等处才能进行固氮的生物联联合合固固氮氮菌菌根际根际：生脂固氮：生脂固氮 螺菌等螺菌等叶面叶面：克雷伯氏菌属、固氮菌属等：克雷伯氏菌属、固氮菌属等动物肠道动物肠道：肠杆菌属、克雷伯氏菌属等：肠杆菌属、克雷伯氏菌属等1固氮反应的条件固

39、氮反应的条件 ATP 还原力还原力H及其载体及其载体 固氮酶固氮酶 镁离子镁离子 厌氧微环境厌氧微环境 底物底物N2 2固氮的生化途径固氮的生化途径总反应：总反应：N2+8H+1824ATP 2NH3+H2 +1824ADP +1824P i固氮酶二、肽聚糖的合成二、肽聚糖的合成 肽聚糖是绝大数原核生物细胞壁所含有的独特成肽聚糖是绝大数原核生物细胞壁所含有的独特成分；它在细菌的生命活动中有着重要的功能。它分；它在细菌的生命活动中有着重要的功能。它是许多重要抗生素作用的物质基础。是许多重要抗生素作用的物质基础。 根据反应部位的不同可分成三个合成阶段（共根据反应部位的不同可分成三个合成阶段（共20

40、步）步）思考：6-p-GUDPG(PEP)磷酸烯醇式丙酮酸的作用？1.在细胞质中的合成在细胞质中的合成a.由葡萄糖合成由葡萄糖合成N-乙酰葡糖胺乙酰葡糖胺G和和N-乙酰胞壁酸乙酰胞壁酸Mb.由由N-乙酰胞壁酸合成乙酰胞壁酸合成“Park”核苷酸核苷酸2.在细胞膜中的合成在细胞膜中的合成（细菌萜醇载体）3.在细胞膜外的合成在细胞膜外的合成青霉素的抑菌机制:抑制肽聚糖分子中肽桥的合成l抗菌药物的作用机制，现多以干扰细菌的生化代谢过程来解释。兹将几种主要方式。简介如下：l l图37-2 细菌结构与抗菌药作用部位示意图l一、抗叶酸代谢l磺胺类与甲氧苄啶（TMP）可分别抑制二氢叶酸合成酶与二氢叶酸还原酶

41、，妨碍叶酸代谢，最终影响核酸合成，从而抑制细菌的生长和繁殖（见42章）。l二、抑制细菌细胞壁合成l细菌细胞膜外是一层坚韧的细胞壁，能抗御菌体内强大的渗透压，具有保护和维持细菌正常形态的功能。细菌细胞壁主要结构成分是胞壁粘肽，由N-乙酰葡萄糖胺（GNAc）和与五肽相连的N-乙酰胞壁酸（MNAc）重复交替联结而成。胞壁粘肽的生物合成可分为细胞质内、细胞膜与细胞膜外三个阶段。细胞内粘肽前体的形成可被磷霉素与环丝氨酸所阻碍。磷霉素抑制有关酶系阻碍N-乙酰胞壁酸的形成；环丝氨酸通过抑制D-丙氨酸的消旋酶和合成酶阻碍了N-乙酰胞壁酸五肽的形成。细胞膜阶段的粘肽合成可被万古霉素和杆菌肽所破坏，它们能分别抑制

42、MNAc-五肽与脂载体结合并形成直链十肽二糖聚合物和聚合物转运至膜外受体的过程及脱磷酸反应。青霉素与头孢菌素类抗生素则能阻碍直链十肽二糖聚合物在细胞外的交叉联接过程。青霉素等的作用靶位是细胞膜上的青霉素结合蛋白（PBPs），表现为抑制转肽酶的转肽作用，从而阻碍了交叉联接。能阻碍细胞壁合成的抗生素可导致细菌细胞壁缺损。由于菌体内的高渗透压，在等渗环境中水分不断渗入。致使细菌膨胀、变形，在自溶酶影响下，细菌破裂溶解而死亡。l三、影响胞浆膜的通透性l细菌胞浆膜主要是由类脂质和蛋白质分子构成的一种半透膜，具有渗透屏障和运输物质的功能。多粘菌素类抗生素具有表面活性物质，能选择性地与细菌胞浆膜中的磷酯结合

43、；而制霉菌素和二性霉素等多烯类抗生素则仅能与真菌胞浆膜中固醇类物质结合。它们均能使胞浆膜通透性增加，导致菌体内的蛋白质、核苷酸、氨基酸、糖和盐类等外漏，从而使细菌死亡。l四、抑制蛋白质合成l细菌为原核细胞，其核蛋白体为70S，由30S和50S亚基组成，哺乳动物是真核细胞，其核蛋白体为80S，由40S与60S亚基构成，因而它们的生理、生化与功能不同，抗菌药物对细菌的核蛋白体有高度的选择性毒性，而不影响哺乳动物的核蛋白体和蛋白质合成。多种抗生素能抑制细菌的蛋白质合成，但它们的作用点有所不同。能与细菌核蛋白体50S亚基结合，使蛋白质合成呈可逆性抑制的有氯霉素、林可霉素和大环内酯类抗生素（红霉素等）。

44、能与核蛋白体30S亚基结合而抑菌的抗生素如四环素能阻止氨基酰tRNA向30S亚基的A位结合，从而抑制蛋白质合成。能与30S亚基结合的杀菌药有氨基甙类抗生素（链霉素等）。它们的作用是多环节的。影响蛋白质合成的全过程，因而具有杀菌作用。l五、抑制核酸代谢l喹诺酮类药物能抑制DNA的合成，利福平能抑制以DNA为模板的RNA多聚酶。四、四、 微生物次生代谢物的合成微生物次生代谢物的合成1.概念概念次生代谢物是指某些微生物生长到稳定期前后，以结次生代谢物是指某些微生物生长到稳定期前后，以结构简单、代谢构简单、代谢 途径明确、产量较大的初生代谢物作途径明确、产量较大的初生代谢物作前体，通过复杂的次生代谢途

45、径所合成的结构复杂的前体，通过复杂的次生代谢途径所合成的结构复杂的化合物。化合物。初级代谢初级代谢:能使营养物质转变成结构物质、对机体具有生理活性作用的物质或为机体生长提供能量的一类代谢初级代谢产物初级代谢产物:包括供机体进行生物合成的各种小分子前体物、单体、多聚物以及在能量代谢和代谢调节中起起作用的各种物质，如氨基酸、核苷酸等分子结构复杂 代谢途径独特 生长后期合成 产量低 生理功能不明确 合成受质粒控制2.次生代谢产物的种类次生代谢产物的种类抗生素：青霉素、链霉素、金霉素等抗生素：青霉素、链霉素、金霉素等 色素：花青素类、红曲素等色素：花青素类、红曲素等 毒素：白喉毒素、破伤风毒素、肉毒毒素、黄曲霉毒素等毒素：白喉毒素、破伤风毒素、肉毒毒素、黄曲霉毒素等 生物碱：麦角生物碱生物碱：麦角生物碱 生长刺激剂：赤霉素、吲哚乙酸、奈乙生长刺激剂：赤霉素、吲哚乙酸、奈乙 酸等酸等 维生素：硫胺素、核黄素、维生素：硫胺素、核黄素、B12、吡哆醛等、吡哆醛等 3.途径途径糖代谢延伸途径糖代谢延伸途径莽草酸延伸途径莽草酸延伸途径氨基酸延伸途径氨基酸延伸途径乙酸延伸途径乙酸延伸途径核苷酸、糖苷类、抗生素等核苷酸、糖苷类、抗生素等氯霉素等氯霉素等 抗生素、环丝氨酸等抗生素、环丝氨酸等抗生素、毒抗生素、毒 素等素等4.初生代谢途径与次生代谢途