大二上学期课件第6章微生物代谢

微生物学教微生物学教研杨继E-本章内第四节第三节第二节第一节本章内第四节第三节第二节第一节概概＋＋新陈代第一微生物的产能代第一微生物的产能代能量代谢是生物代谢的核化能异能量代谢是生物代谢的核化能异养微生化能自养微生光能营养微生通用能源ATP。生物氧化产微生物生物氧化产微生物直接利能量转换贮存在能物质（如ATP）能生物氧以热的形式释放环境一、异养微生物的生一、异养微生物的生物氧生物氧微生物产能代谢又称为生物氧化（l），是发生在活细胞内一系列产能性氧化反应的总称，是指物质在生物体内经过一系列连续的异异养微生物生物氧化的两种方有氧呼无氧呼1.发1.发糖糖酵解糖酵解（glycolysis）主要分为四种途径HM途ED途（1）EMP（1）EMP途EMP途径（Embden–MeyerhofParnaspathway）：是指在无氧又称糖酵解途径（glycolysis）或糖二磷酸途径（hexosediphosphateEMP途径是绝大多数生物共EMP途径的两个阶第二阶EMP途径的两个阶第二阶总反第一阶葡萄糖+2NAD+2H3PO4+ 2丙酮酸+2NADH+2ATP+2H++6、甘油醛-3-磷酸+NAD 甘油酸-1，3-二磷酸+7、甘油醛-1,3-二磷酸+ 甘油酸-3-磷酸+ 烯醇式丙酮酸磷酸+10、烯醇式丙酮酸磷酸+ 丙酮酸+1、葡萄糖+ 6-磷酸葡萄糖+2、6-磷酸葡萄糖 3、6-磷酸果糖+ 4、1，6-二磷酸果糖 +磷酸二羟基丙酮 准备阶段：不涉及氧化还原反应及能量释放，生成两分子的主要中间代谢产物：EMPEMP途径的意提供ATP形式的能量和NADH形式的还原能力HMPHMP途phosphatepathway）、磷酸酮醛酸途径（phosphogluconatepathway）或HMP途径的三个阶第一阶第HMP途径的三个阶第一阶第二阶7、5-磷酸核糖+5-磷酸木酮 3-磷酸甘油醛+7-磷酸景天庚酮8、3-磷酸甘油醛+7-磷酸景天庚酮 6-磷酸果糖+4-磷酸赤鲜 3-磷酸甘油醛+6-磷酸果5、5-磷酸核酮 6、5-磷酸核酮 6-磷酸葡萄糖+1、葡萄糖+2、6-磷酸葡萄糖+ 6-磷酸葡萄糖酸内酯+NADPH+3、6-磷酸葡萄糖酸内酯+ 4、6-磷酸葡萄糖+ 5-磷酸核酮糖+NADPH+H++HMP途径关键HMP途径关键反总反6葡萄糖-6磷酸+12NADP+ 5葡萄糖-6磷酸+12NADPH+12H++6CO2+HMP途径的意HMP途径的意氧化源利途径中赤藓糖-4-磷酸是合成芳香族、杂环族氨基酸（苯丙氨酸、酪氨酸、（3）（3）ED途其关键是2--3--6-磷酸裂解分解为3-磷酸甘油醛和丙酮酸。ED途径四个阶第一阶第二阶ED途径四个阶第一阶第二阶第四阶第三阶 甘油醛-3-磷酸+丙酮3、6-磷酸葡萄糖酸内酯+ 2、6-磷酸葡萄糖+ 6-磷酸葡萄糖酸内酯+NADPH+1、葡萄糖+ 6-磷酸葡萄糖+ED途径特ED途径特1molATP1mol一分子由236磷酸葡糖酸直接裂解形成，另一分子则由3-236微生物中的ED微生物中的ED途单胞菌PsLindneriZmobilis和真养产碱菌Alcaligeneseutrophus葡萄糖三条途径在微生物中的分葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分菌酿酒酵—产朊葡萄糖三条途径在微生物中的分葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分菌酿酒酵—产朊假丝—灰色链霉3—产黄青—大肠杆—铜绿假单—嗜糖假单——枯草杆—氧化葡萄糖杆——真养产碱——运动发酵单胞——藤黄八叠—（4）磷酸解酮酶途（4）磷酸解酮酶途PK途6-P-葡萄6-P-葡萄糖PK途6-P-葡萄6-P-葡萄糖磷酸戊糖酮解---HK途逆HMP途HK途逆HMP途2-3-磷酸解酮酶途径特磷酸解酮酶途径特PK途径特HK途径的特酸-3-磷酸-甘油醛在脱氢酶的参与下转变为乳酸；乙酰磷酸生成乙酸的反（5（5）丙酮酸进一步分丙酮丙酮酸的发酵产1）乙醇发使NADH氧化生成NAD+，同时乙醛被还原生1）乙醇发使NADH氧化生成NAD+，同时乙醛被还原生成乙醇为受氢体，生成a磷酸甘油，a3%的亚硫酸氢钠磺化羟基乙2磷酸二羟基丙磷酸甘甘境条件下（pH7.6），乙醛因得不到足够的氢而积NAD+再生，产物为乙醇、乙酸和甘油2）乳酸发双歧乳酸发2）乳酸发双歧乳酸发异型乳酸发同型乳酸发酸及甘油醛-3-磷酸糖经EMP途径降解为丙酮用下被NADH还原为乳酸A.同型乳酸发2乳2丙酮A.同型乳酸发2乳2丙酮1,3-二-磷酸甘油酸葡萄磷酸二羟丙LactococcusLactobacillusB.异型乳酸发乙乙乙酰乙酰磷6-磷酸B.异型乳酸发乙乙乙酰乙酰磷6-磷酸葡萄5-磷酸木酮6-磷酸葡萄糖--3-磷酸甘油葡萄同型乳酸发酵和异型乳酸发酵比同型乳酸发酵与异型同型乳酸发酵和异型乳酸发酵比同型乳酸发酵与异型乳酸发酵的类途产产能/葡萄菌种代同2乳异1乳1乙异1乳1乙双岐发双岐发（（3）丙酸发（（4）丁酸发（（5）混合酸发混合酸发葡萄PEP羧化琥珀草酰乙磷酸烯醇式丙酮丙酮酸甲酸裂解混合酸发葡萄PEP羧化琥珀草酰乙磷酸烯醇式丙酮丙酮酸甲酸裂解乳酸脱氢乳丙酮甲酸-氢裂解乙醇脱氢乙醛脱氢甲乙乙乙酰磷酸转乙酰乙酰磷乙酸激乙大肠大肠杆菌混合酸发酵产肠道细菌的鉴别实大肠肠道细菌的鉴别实大肠杆菌既产酸又产志贺氏菌：产酸但不产丙酮酸裂解生成乙酰CoA与甲酸，但不能使甲酸裂解产生H2和不同微生物发酵产物的不同，也是细菌分类鉴定的重要依据肠道细菌的鉴别实验-IMViC肠道细菌的鉴别实验-IMViC与硫化氢试VP试验（Voges-吲哚试验（indol吲哚试验（indol吲哚试验是用来检测吲哚的产生色氨酸水解反应吲哚与对二甲基氨基苯甲醛反应大肠杆菌吲哚反应阳性，产气肠杆菌为阴性甲基红试甲基红试验（methyl（pH6.3）变为红色（pH4.2）尽管所有的肠道微生物都能发酵葡萄糖产生有机酸，但这个试在区分大肠杆菌和产气肠杆菌上仍然是值的。这两个细菌在酮酸等，使pH升至大约6。因此大肠杆菌为阳性反应，产气肠杆菌为阴性反应V.P.V.P.试V.P.试鉴别原脱乙酰乳缩V.P.试鉴别原脱乙酰乳缩乙酰甲基甲2丙酮-二乙2,3-丁二碱性条（与培养基中精氨酸的胍基结合）红色化合V.P.试V.P.试验V.P.试V.P.试验阴V.P.试验阳柠檬酸盐试验柠檬酸盐试验pH小于6.0硫硫化氢试 +H2O→CH3COCOOH+H2S↑+NH3↑H2S+Pb(CH3COO)2→PbS↓（黑色）+2CH3COOH2.递氢与受呼吸作用与发酵2.递氢与受呼吸作用与发酵的根本区一些一些呼吸作用电子受有氧呼有氧呼呼吸链(respiratorychain)是由一系列的递氢反应(hydrogentransfer典型的呼吸典型的呼吸（（2）无氧呼无氧呼吸最终电子受体不是氧，是NO3、NO2、 、CO2等无机物，或延胡索酸（fumarate）等有机物硝酸硝酸盐还原细反硝化作用的生态学作土壤反硝化作用的生态学作土壤及水环氧被消耗而造成局部的厌氧环环的中断松土，排除过多的水分，证土壤中有良好的通气条件反硝化作用在氮素循环中的重要作土壤中植物能利用的（硝酸盐NO-）还原3硝酸盐还原细菌进行厌氧呼好氧性机体的呼吸作其其它厌氧呼其它电子受甘氨延其它电子受甘氨延胡索三甲基砷酸二甲亚硒酸三价铁离锰离一、异一、异养微生物的生物氧二、自养微生物的生物氧化二、自养微生物的生物氧化能无机营养型这些微生物一般也能以CO2为唯一或主要碳源合成细自养微生二、自养微生物的生物氧二、自养微生物的生物氧（有机物二、二、自养微生物的生物氧二、二、自养微生物的生物氧二、二、自养微生物的生物氧1.氨的氧1.氨的氧-这两类细菌往往伴生在一起，在它们的共同作用下将铵盐氧成硝酸盐，避免亚硝酸积累所产生的毒害作用这类细菌在自然界的氮素循环中也起者重要的作用，在自然中分布非常广泛亚硝化细亚硝化细氨单加氧羟氨氧还硝化细硝化细亚硝酸氧化1.氨1.氨的氧NH3、NO2成代谢所需要的还原力需消耗ATP2.硫的氧俄2.硫的氧俄国著名微生物学Winogradsky的杰出贡献化能无机自养型微生物的发氧化无机物获得能量没有光和叶绿素的条件下也能同化CO2为胞物质（能以CO2为唯一或主要碳源2.硫的2.硫的氧2.硫的2.硫的氧2.硫的2.硫的氧ATP（非主要途径ATP（主要途径3.铁的氧3.铁的氧因此该菌的生长会导致形成大量的Fe3（Fe(OH)3）氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus3.铁的3.铁的氧为什么要在酸性环境下生活 亚铁（Fe2+）只有在酸性条件（pH低于3.0）下才能保当pH大于4-5，亚铁（Fe2+）很容易被氧气氧化成为高3.铁3.铁的氧3.铁的氧3.铁的氧氢的氧能以氢为电氢的氧能以氢为电子供体，以O2为电子受体，以CO2为唯一碳氢氧化产生的能量同化CO2，也能利用其它有机物生长。4.氢的氧4.氢的氧这类细菌是严格厌氧兼养型兼养型微生兼养型微生物化能自化能自养微生三、能量转底物三、能量转底物水平磷酸化能营养氧化磷酸通过光合磷酸化将光能转变化学能储存于ATP光能营养底物水底物水平磷酸物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些称为底物水平磷酸化（substratelevelphosphorylation）。2.2.氧化磷酸（oxidativephosphorylation）氧化磷酸氧化磷酸化形成ATP的机化学渗透学氧化磷酸氧化磷酸化形成ATP的机ATP的构象假原原核生物呼吸链的特Cyt.o；Cyt.b5583.3.光合磷酸化3.光合磷酸化3.光合磷酸化光能营养型生细菌的叶细菌的叶绿细菌叶绿素具有和高等植物中的叶绿素相类似的化学结构，二者区别在于侧链基团的不同，以及由此而导致的光吸收特性的差异光合作用的光合作用的反应中反应中心为（1）环式光合磷酸（1）环式光合磷酸生理类群-光合细绿菌亚目：绿菌科-绿硫细菌，绿弯菌科-绿色非硫细菌。专性厌氧，专：环式光合磷酸化反环式光合磷酸化反应途特环式光环式光合磷酸化-ATP的合环式光环式光合磷酸化的还原非环非环式光合磷酸化-反应途非环非环式光合磷酸化-ATP合非环式光合磷酸非环式光合磷酸化的特O2（产自系统）（2（2）非环式光合磷酸（2）绿（2）绿色细菌的非环式光合磷酸NAD++H2S+ADP+ NADPH+H++ATP+绿色细菌的非环式光合磷酸（不产氧型光合作用（3）嗜盐菌紫膜的光合作（3）嗜盐菌紫膜的光合作在膜上呈斑片状（直径约0.5µm）（3）嗜（3）嗜盐菌紫膜的光合作（3）（3）嗜盐菌紫膜的光合作（3（3）嗜盐菌紫膜的光合作在不同光照和氧四种生理类型的微生物的ATP合第二第二耗能代第三第三微生物代谢的调第四微生物次第四微生物次级代谢与次级代谢产一、次级代谢与次级一、次级代谢与次级代谢产次级代谢初级代谢初级代谢与初级代谢的关1、存在范围及产物类型不初初级代谢与初级代谢的关 不同的微生物可产生不同的初级代一、次级代谢一、次级代谢与次级代谢产葡萄糖5%、酒石酸0.27%、酒石酸铵0.27%、磷酸氢二铵一、次级代一、次