天津科技大学：《代谢控制发酵》课程教学资源（PPT课件）第二章 微生物的代谢

代谢控制发酵 Chapter 2 微生物的代谢

代谢控制发酵 Chapter 2 微生物的代谢

第一节 微生物的代谢体系 一、微生物代谢体系 代谢（Metabolism）是细胞内发生的各 种化学反应的总称，它主要由分解代谢 （Catabolism）和合成代（Anabolism）两 个过程组成

第一节 微生物的代谢体系 一、微生物代谢体系 代谢（Metabolism）是细胞内发生的各 种化学反应的总称，它主要由分解代谢 （Catabolism）和合成代（Anabolism）两 个过程组成

分解代谢 分解代谢的三个阶段： 图 1-1 分解代谢途径 氨基酸 单糖 甘油、脂肪酸 蛋白质 多糖 脂类 第一阶段 第二阶段 ATP NADH 丙酮酸 NADH 乙酰 CoA 柠檬酸 异柠檬酸 CO2 α-酮戊二酸 琥珀酰 CoA CO2 草酰乙酸 NH3 NADH FADH2 ATP NADH2 FADH2 辅酶 Q 细胞色素 O2 电子传递链 第三阶段

分解代谢 分解代谢的三个阶段： 图 1-1 分解代谢途径 氨基酸 单糖 甘油、脂肪酸 蛋白质 多糖 脂类 第一阶段 第二阶段 ATP NADH 丙酮酸 NADH 乙酰 CoA 柠檬酸 异柠檬酸 CO2 α-酮戊二酸 琥珀酰 CoA CO2 草酰乙酸 NH3 NADH FADH2 ATP NADH2 FADH2 辅酶 Q 细胞色素 O2 电子传递链 第三阶段

合成代谢 图 1-2 合成代谢途径 葡萄糖-6-○P 磷酸甘油 磷酸丙糖 脂类 核糖-○P 甘油醛-3-○P 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 赤藓糖-4-○P 分支酸 预苯酸 色氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 丝氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 嘌呤 丙氨酸 赖氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 亮氨酸 乙酰 CoA 柠檬酸 草酰乙酸 琥珀 酸 琥珀酰 CoA α-酮戊二酸 异柠檬酸 天冬氨酸 嘧啶 天冬酰胺 苏氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸 卟啉 赖氨酸 CO2 谷氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸 瓜氨酸 精氨酸 鸟氨酸

合成代谢 图 1-2 合成代谢途径 葡萄糖-6-○P 磷酸甘油 磷酸丙糖 脂类 核糖-○P 甘油醛-3-○P 磷酸烯醇式丙酮酸 丙酮酸 赤藓糖-4-○P 分支酸 预苯酸 色氨酸 苯丙氨酸 酪氨酸 丝氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 嘌呤 丙氨酸 赖氨酸 异亮氨酸 缬氨酸 亮氨酸 乙酰 CoA 柠檬酸 草酰乙酸 琥珀 酸 琥珀酰 CoA α-酮戊二酸 异柠檬酸 天冬氨酸 嘧啶 天冬酰胺 苏氨酸 异亮氨酸 蛋氨酸 卟啉 赖氨酸 CO2 谷氨酸 谷氨酰胺 脯氨酸 瓜氨酸 精氨酸 鸟氨酸

总之，微生物的代谢体系主要有： ◼ （1）分解代谢体系 ◼ （2）结构单位物质合成体系 ◼ （3）复杂生物大分子物质的合成体系

总之，微生物的代谢体系主要有： ◼ （1）分解代谢体系 ◼ （2）结构单位物质合成体系 ◼ （3）复杂生物大分子物质的合成体系

二、 三种主要代谢体系的联系 图 1—3 三个主要代谢体系的关系及多种代谢产物的分泌 氨基酸、核苷酸等 生物大分子前体 酶、微生物多糖 等生物大分子 结构单位 Ⅰ 乙醇等代谢副产物 碳架 Ⅱ ATP Ⅲ 表示紧密的联系 表示松散的联系

二、 三种主要代谢体系的联系 图 1—3 三个主要代谢体系的关系及多种代谢产物的分泌 氨基酸、核苷酸等 生物大分子前体 酶、微生物多糖 等生物大分子 结构单位 Ⅰ 乙醇等代谢副产物 碳架 Ⅱ ATP Ⅲ 表示紧密的联系 表示松散的联系

1. 体系Ⅰ产生的ATP供给体系Ⅱ和Ⅲ使用，但体系Ⅰ中 ATP如何合成并不严重影响体系Ⅱ、 Ⅲ对ATP的使用。 从这个意义上讲可以认为体系Ⅰ与整个合成体系（包 括体系Ⅱ和Ⅲ）之间的联系较为松散。 2. 体系Ⅰ合成的小分子化合物可用作体系Ⅱ中结构单 位的碳架，其质和量强烈地影响体系Ⅱ的运行，因此 体系Ⅰ和Ⅱ的联系是紧密的，而体系Ⅰ与Ⅲ之间几乎 只通过ATP相联系。因此它们之间的联系是松散的。 结构单位（如氨基酸）在细胞内常以游离状态存在， 由此推测体系Ⅱ和Ⅲ也只是保持松散关系

1. 体系Ⅰ产生的ATP供给体系Ⅱ和Ⅲ使用，但体系Ⅰ中 ATP如何合成并不严重影响体系Ⅱ、 Ⅲ对ATP的使用。 从这个意义上讲可以认为体系Ⅰ与整个合成体系（包 括体系Ⅱ和Ⅲ）之间的联系较为松散。 2. 体系Ⅰ合成的小分子化合物可用作体系Ⅱ中结构单 位的碳架，其质和量强烈地影响体系Ⅱ的运行，因此 体系Ⅰ和Ⅱ的联系是紧密的，而体系Ⅰ与Ⅲ之间几乎 只通过ATP相联系。因此它们之间的联系是松散的。 结构单位（如氨基酸）在细胞内常以游离状态存在， 由此推测体系Ⅱ和Ⅲ也只是保持松散关系

3. 既然体系Ⅰ和Ⅱ分别与体系Ⅲ只发生松散联系，体 系Ⅰ就具有相对独立的运转能力，同时体系Ⅰ和Ⅱ 可作为一个整体，具有相对独立的运转能力。 4. 由于细胞的分泌机制，体系Ⅰ的相对独立运转使细 胞有可能分泌如乙醇等代谢副产物；体系Ⅰ和Ⅱ一 起相对运转，使细胞有可能分泌氨基酸等生物大分 子的前体。 三个体系协调运转，不但使微生物细胞生长迅 速，而且有可能分泌酶、多糖等生物大分子

3. 既然体系Ⅰ和Ⅱ分别与体系Ⅲ只发生松散联系，体 系Ⅰ就具有相对独立的运转能力，同时体系Ⅰ和Ⅱ 可作为一个整体，具有相对独立的运转能力。 4. 由于细胞的分泌机制，体系Ⅰ的相对独立运转使细 胞有可能分泌如乙醇等代谢副产物；体系Ⅰ和Ⅱ一 起相对运转，使细胞有可能分泌氨基酸等生物大分 子的前体。 三个体系协调运转，不但使微生物细胞生长迅 速，而且有可能分泌酶、多糖等生物大分子

在代谢过程中，微生物通过分解代谢产生化学能， 光合微生物还可将光能转换成化学能，这些能量除 用于合成代谢外，还可用于微生物的运动和运输， 另有部分能量以热或光的形式释放到环境中去。 某些微生物在代谢过程中除了产生其生命活动 所必需的代谢产物和能量外，还会产生一些次级代 谢产物。这些次级代谢产物除了有利于这些微生物 的生存外，还与人类的生产与生活密切相关

在代谢过程中，微生物通过分解代谢产生化学能， 光合微生物还可将光能转换成化学能，这些能量除 用于合成代谢外，还可用于微生物的运动和运输， 另有部分能量以热或光的形式释放到环境中去。 某些微生物在代谢过程中除了产生其生命活动 所必需的代谢产物和能量外，还会产生一些次级代 谢产物。这些次级代谢产物除了有利于这些微生物 的生存外，还与人类的生产与生活密切相关

三、化能异养型微生物碳架物质 的代谢流向

三、化能异养型微生物碳架物质 的代谢流向