微生物的能量代谢

1、第五章第五章微生物的新陈代谢微生物的新陈代谢代谢概论代谢概论代谢（代谢（metabolism）：）：细胞内发生的各种化学细胞内发生的各种化学反应的总称。反应的总称。代谢代谢分解代谢分解代谢(catabolism)合成代谢合成代谢(anabolism)复杂分子复杂分子（有机物）（有机物）分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢简单小分子简单小分子ATPH第一节第一节 微生物的产能代谢微生物的产能代谢 将最初能源转换成通用的将最初能源转换成通用的ATPATP过程过程 研究能量代谢的实质就是追踪微生物可利用的最初能源研究能量代谢的实质就是追踪微生物可利用的最初能源是如何转化并释放出一切生命活动的通用能源是如

2、何转化并释放出一切生命活动的通用能源 ATP ATP的过程。的过程。微生物可利用的最初能源有哪些？微生物可利用的最初能源有哪些？能量代谢的目的能量代谢的目的？能量能量微生物直接利用微生物直接利用储存在高能化合物（如储存在高能化合物（如ATP）中）中以热的形式被释放到环境中以热的形式被释放到环境中通用能源通用能源ATPATP最初能源最初能源有机物有机物日光日光还原态无机物还原态无机物化能异养型化能异养型光能营养型光能营养型化能自养型化能自养型形式：形式：某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种过程：过程：脱氢（或电子）脱氢（或电子） 递氢（或电子）递氢（或电子） 受氢（或

3、电子）受氢（或电子）结果：结果：产能（产能（ATP）、还原力、小分子代谢产物等。）、还原力、小分子代谢产物等。生物氧化生物氧化递氢与受氢递氢与受氢呼吸呼吸无氧呼吸无氧呼吸发酵发酵 生物体内葡萄糖作为生物氧化的典型底物，主要生物体内葡萄糖作为生物氧化的典型底物，主要分为四种途径脱氢：分为四种途径脱氢： 1. EMP途径途径：主要产物、特点、意义：主要产物、特点、意义 2. HMP途径途径：主要产物、特点、意义：主要产物、特点、意义 3. ED途径途径：主要产物、特点、意义：主要产物、特点、意义 4. TCA循环循环：主要产物、特点、意义：主要产物、特点、意义O O2 2H H2 2H H2 2N

4、 NA AD DH H2 2A AT TP P2 2丙丙酮酮酸酸2 2N NA AD D2 2A AD DP P2 2P Pi i葡葡萄萄糖糖2 2NAD+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸NADP+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸6-磷酸-葡萄糖5-磷酸-木酮糖5-磷酸-核酮糖5-磷酸-核糖6-磷酸-景天庚酮糖6-磷酸-果糖6-磷酸-葡萄糖3-磷酸-甘油醛4-磷酸-赤藓糖6-磷酸-果糖3-磷酸-甘油醛oOHOHCH2OHOHHOoOHCH2OPOHHOCOOH C=O H-C-OHH-C-OHD CH2OP CH2OHoOHOHCH2OPOHHOATP ADPNAD

5、(P)+NADH+H+NAD(P)+NADH+H+葡萄糖6-磷酸-葡糖酸6-磷酸-葡萄糖5-磷酸-核酮糖 C=O H-C-OHH-C-OHH-C-OP HCH2OH H-C-OHH- C=OH-C-OHH-C-OHCH2OP5-磷酸-核酮糖 C=OHO-C-HH-C-OHH-C-OP HCH2OH5-磷酸-木酮糖5-磷酸-核糖HMP途 径 从从6-磷酸磷酸-葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上开始葡萄糖开始，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。降解的，故称为单磷酸已糖途径。HMP途径与途径与EMP途径途径有着密切的关系，有着密切的关系，HMP途径中的途径中的3-磷酸磷酸-甘油醛可

6、以进入甘油醛可以进入EMP途径。途径。 磷酸戊糖支路磷酸戊糖支路 HMP途径途径仅部分能量随电子转移传给最终电子受体，所以生成的能量不如有氧呼吸产生的多。GEMP 第一节 微生物的产能代谢 将最初能源转换成通用的ATP过程光合细菌光合细菌不产氧不产氧举例说明：举例说明：绿硫细菌、红硫细菌和红螺细菌等，都是能够进行光合作用绿硫细菌、红硫细菌和红螺细菌等，都是能够进行光合作用的细菌。这些细菌都是球状、杆状或弧状的小型细菌，并且大多数都不的细菌。这些细菌都是球状、杆状或弧状的小型细菌，并且大多数都不能够运动。这些细菌的菌体内含有类似于绿色植物体内叶绿素那样的光能够运动。这些细菌的菌体内含有类似于绿色

7、植物体内叶绿素那样的光合色素（合色素（菌绿素和类胡萝卜素）菌绿素和类胡萝卜素），因而使菌体呈现红、橙、蓝、绿、紫，因而使菌体呈现红、橙、蓝、绿、紫色等不同颜色。色等不同颜色。应用：污水净化水产养殖。应用：污水净化水产养殖。蓝细菌产氧两用代谢途径和代谢回补顺序！两用代谢途径和代谢回补顺序！N2+8H+1824ATP 2NH3+2H2+1824 ADP+1824Pi固固氮氮酶酶Mg2+，防氧(4)一般都同时产生结构上相类似的多种副组分。一般都同时产生结构上相类似的多种副组分。(5)生产能力受微量金属离子生产能力受微量金属离子(Fe2+、Fe3+、Zn2+、Mn2+、Co2+、Ni2+等等)和磷酸和磷酸盐等无机离子的影响。盐等无机离子的影响。(6)在多数情况下，增加前体是有效的。在多数情况下，增加前体是有效的。 总之，微生物次级代谢，其目的产物的生物合成途径取决于微生物的培总之，微生物次级代谢，其目的产物的生物合成途径取决于微生物的培养条件和菌种的特异性。养条件和菌种的特异性。Effect of Biotin level on the production of Glutamate生理学方法H3CCCoAOCO2BiotinOCoAOHOMalonic acid CoAFatty AcidsO OO OH HO Ol l