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南京师范大学:《微生物学》课程PPT教学课件(中文版)第六章 微生物代谢调节

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内容简介
第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物特有的合成代谢途径 第三节 微生物次级代谢与次级代谢产物 第四节 微生物代谢与生产实践
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第七章 微生物的代谢 第一节微生物的能量代谢 第二节微生物特有的合成代谢途径 第三节微生物次级代谢与次级代谢产物 第四节微生物代谢与生产实践

第七章 微生物的代谢 第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物特有的合成代谢途径 第三节 微生物次级代谢与次级代谢产物 第四节 微生物代谢与生产实践

代谢概论 代谢(metabolism) 细胞内发生的各种化学反应的总称 分解代谢(catabolism) 代谢 合成代谢(anabolism) 分解代谢 复杂分子 简单小分子 ATP H (有机物) 合成代谢

代谢概论 代谢(metabolism): 细胞内发生的各种化学反应的总称 代谢 分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism) 复杂分子 (有机物) 分解代谢 合成代谢 简单小分子 ATP [H]

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 概述 1、化能异养微生物的生物氧化与产能 过程:脱氢(或电子)→递氢(或电子)→受氢(或电子) 功能:产能(ATP)、还原力、小分子代谢产物等。 葡萄糖降解代谢途径 生物氧化: 发酵作用 产能过程 呼吸作用(有氧或无氧呼吸)

一、概述 葡萄糖降解代谢途径 生物氧化: 发酵作用 产能过程 呼吸作用(有氧或无氧呼吸) 1、化能异养微生物的生物氧化与产能 过程:脱氢(或电子)→ 递氢(或电子) → 受氢(或电子) 功能:产能(ATP)、还原力、小分子代谢产物等。 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

生物氧化的形式:某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种 生物氧化的功能为: 产能(ATP)、产还原力[H]和产小分子中间代谢物 微生物直接利用 生物 氧化 能量 储存在高能化合物(如ATP)中 以热的形式被释放到环境中 自养微生物利用无机物 异养微生物利用有机物

生物氧化的形式:某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种 生物氧化的功能为: 产能(ATP)、产还原力[H]和产小分子中间代谢物 自养微生物利用无机物 异养微生物利用有机物 生物 氧化 能量 微生物直接利用 储存在高能化合物(如ATP)中 以热的形式被释放到环境中

2、化能自养微生物的生物氧化与产能 通常是化能自养型细菌,一般是好氧菌。 利用卡尔文循环固定C0,作为它们的碳源。其产能的途径 主要也是借助于无机电子供体(能源物质)的氧化,从无机 物脱下的氢(电子)直接进入呼吸链通过氧化磷酸化产生 ATP。 代谢特点 1)无机底物脱下的氢(电子)从相应位置 直接进入呼吸链 2)存在多种呼吸链 3)产能效率低; 4)生长缓慢,产细胞率低

2、化能自养微生物的生物氧化与产能 通常是化能自养型细菌,一般是好氧菌。 利用卡尔文循环固定C02作为它们的碳源。其产能的途径 主要也是借助于无机电子供体(能源物质)的氧化,从无机 物脱下的氢(电子)直接进入呼吸链通过氧化磷酸化产生 ATP。 代谢特点 1)无机底物脱下的氢(电子)从相应位置 直接进入呼吸链 2)存在多种呼吸链 3)产能效率低; 4)生长缓慢,产细胞率低

3、光能自养或异氧微生物的产能代谢 指具有捕捉光能并将它用于合成ATP和产生NADH或 NADPHI的微生物。 分为不产氧光合微生物和产氧光合微生物 前者利用还原态无机物HS,H或有机物作还原C0的 氢供体以生成NADH和NADPH。后者由H,O分子光解产物 H'和电子形成还原力(NADPH+H)

3、光能自养或异氧微生物的产能代谢 指具有捕捉光能并将它用于合成ATP和产生NADH或 NADPH的微生物。 分为不产氧光合微生物和产氧光合微生物 。 前者利用还原态无机物H2 S,H2或有机物作还原C02的 氢供体以生成NADH和NADPH。后者由H2 O分子光解产物 H’和电子形成还原力(NADPH+H’)

二、葡萄糖降解代谢途径(EMP、HMP、ED、PK途径等。) 1)EMP途径(糖酵解途径、三磷酸己糖途径) 葡萄糖10步反应 丙酮酸 有氧:EMP途径与TCA途径连接; 无氧:还原一些代谢产物, (专性厌氧微生物)产能的唯一途径。 产能(底物磷酸化产能: 8 1,3一P-甘油醛→3一P-甘油酸+ATP; PEP→丙酮酸+ATP

二、葡萄糖降解代谢途径(EMP、HMP、ED、PK途径等。) 1)EMP途径(糖酵解途径、三磷酸己糖途径) 葡萄糖 丙酮酸 有氧:EMP途径与TCA途径连接; 无氧:还原一些代谢产物, (专性厌氧微生物)产能的唯一途径。 产能(底物磷酸化产能: (1) 1,3— P-甘油醛 → 3 —P -甘油酸 + ATP; (2) PEP → 丙酮酸 + ATP 10 步反应

2)HMP途径(磷酸戊糖途径、旁路途径) 3NADP3NADP阳'+3H 3NADP*3NADPH+3H 6-酸葡萄糖2今6-酸葡萄糖酸上 今5-橘核酮糖 分为两个阶段 3H0 3C02 1、3个分子6-磷酸葡萄糖在6 磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡 萄糖酸脱氢酶等催化下经氧化 5-磷霰核糖 5-酸木丽糖 脱羧生成6个分子NADPH+H,3 个分子C02和3个分子5-磷酸核 转醇酶 酮糖 3-磷酸甘油醛 天景酮糖-7-酸 转醛醇酶 2、5-磷酸核酮糖在转酮酶和 转醛酶催化下使部分碳链进行 6-磷酸果糖 4-赤藓糖 5-酸木酮糖 相互转换,经三碳、四碳、七 转南 碳和磷酸酯等,最终生成2分 6一酸果糖 3-酸甘油醛 子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸 甘油醛。 磷酸果糖← -1、6-二果糖 丙酸

分为两个阶段: 1、3个分子6-磷酸葡萄糖在6- 磷酸葡萄糖脱氢酶和6-磷酸葡 萄糖酸脱氢酶等催化下经氧化 脱羧生成6个分子NADPH+H+ ,3 个分子CO2和3个分子5-磷酸核 酮糖 2、5-磷酸核酮糖在转酮酶和 转醛酶催化下使部分碳链进行 相互转换,经三碳、四碳、七 碳和磷酸酯等,最终生成2分 子6-磷酸果糖和1分子3-磷酸 甘油醛。 2)HMP 途径(磷酸戊糖途径、旁路途径)

6-磷酸果糖出路:可被转变重新形成6-磷酸葡糖,回到磷酸戊 糖途径。 甘油醛-3-磷酸出路: a、经EMP途径,转化成丙酮酸,进入TCA途径 b、变成己糖磷酸,回到磷酸戊糖途径。 总反应式: 66-磷酸葡萄糖+12NADP+3HO→56-磷酸葡萄糖+ 6CO,+12NADPH+12H++Pi 特点: a、不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化,无ATP生成, b、产大量的NADPH+H还原力; c、产各种不同长度的重要的中间物(5-磷酸核糖、4-磷酸-赤藓糖) d、 单独HMP途径较少,一般与EMP途径同存 e、HMP途径是戊糖代谢的主要途径

6-磷酸果糖出路:可被转变重新形成6-磷酸葡糖,回到磷酸戊 糖途径。 甘油醛-3-磷酸出路: a、经EMP途径,转化成丙酮酸,进入TCA 途径 b、变成己糖磷酸,回到磷酸戊糖途径。 总反应式: 6 6-磷酸葡萄糖+12NADP++3H2O → 5 6-磷酸葡萄糖 + 6CO2+12NADPH+12H++Pi 特点: a 、不经EMP途径和TCA循环而得到彻底氧化,无ATP生成, b、产大量的NADPH+H+还原力 ; c、产各种不同长度的重要的中间物(5-磷酸核糖、4-磷酸-赤藓糖 ) d、单独HMP途径较少,一般与EMP途径同存 e、HMP途径是戊糖代谢的主要途径

3)ED途径 2酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径 1952年Entner-Doudoroff:嗜糖假单胞 过程:(4步反应) 1葡萄糖→6-磷酸葡萄糖→6-磷酸-葡糖酸 6磷酸葡萄糖脱水酶 KDPG 特点 KDPG醛缩酶 a、步骤简单 3-磷酸-甘油醛+丙酮酸 b、产能效率低:1ATP C、关键中间产物KDPG,特征酶:KDPG醛缩酶 细菌:铜绿、荧光假单胞菌,根瘤菌,固氮菌,农杆菌,运动发 酵单胞菌等

3)ED途径 ——2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸裂解途径 1952年 Entner-Doudoroff :嗜糖假单胞 过程: (4步反应) 1 葡萄糖 6-磷酸-葡萄糖 6-磷酸-葡糖酸 KDPG 6-磷酸-葡萄糖-脱水酶 3-磷酸-甘油醛 + 丙酮酸 特点 KDPG醛缩酶 : a、步骤简单 b、产能效率低:1 ATP c、关键中间产物 KDPG,特征酶:KDPG醛缩酶 细菌:铜绿、荧光假单胞菌,根瘤菌,固氮菌,农杆菌,运动发 酵单胞菌等

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