微生物的新陈代谢.ppt

微生物的新陈代谢
一、化能异养微生物的生物氧化
（一）底物脱氢的4条途径
EMP途径：糖酵解途径
HMP 途径：戊糖磷酸途径
ED途径：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸KDPG途径
TCA循环 ：三羧酸循环多数酶定位在线粒体的基质中；在原核生物例如细菌中，大多数酶都存在于细胞质内。只有琥珀酸脱氢酶属于例外，它在线粒体或细菌中都是结合在膜上的。
丙酮酸在进入三羧酸循环之先要脱羧生成乙酰CoA，乙酰CoA和草酰乙酸缩合成柠檬酸再进入三羧酸循环。
循环的结果是乙酰CoA被彻底氧化成CO2和H2O，每氧化1分子的乙酰CoA可产生12分子的ATP，草酰乙酸参与反应而本身并不消耗。
TCA循环的重要特点
1、循环一次的结果是乙酰CoA的乙酰基被氧化为2分子CO2,并重新生成1分子草酰乙酸；
2、整个循环有四步氧化还原反应，其中三步反应中将NAD+还原为NADH+H+，另一步为FAD还原；
3、为糖、脂、蛋白质三大物质转化中心枢纽。
4、循环中的某些中间产物是一些重要物质生物合成的前体；
5、生物体提供能量的主要形式；
6、为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。如
柠檬酸发酵；Glu发酵等。
一、化能异养微生物的生物氧化
（二）递氢与受氢
★经上述脱氢途径生成的NADH、NADPH、FAD等还原型辅酶通过呼吸链等方式进行递氢，最终与受氢体（氧、无机或有机氧化物）结合，以释放其化学潜能
★根据递氢特别是受氢过程中氢受体性质的不同,把微生物能量代谢分为呼吸作用和发酵作用两大类.
发酵作用：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式
呼吸作用：有外援的最终电子受体的生物氧化模式；
★呼吸作用又可分为两类：
有氧呼吸——最终电子受体是分子氧O2;
无氧呼吸——最终电子受体是无机氧化物，如NO3-、SO42-
1 . 呼吸-------完全电子呼吸链
呼吸（respiration是最普遍和最重要的生物氧化方式，特点是底物脱氢后，经完整的呼吸链又称电子传递链递氢，最终由分子氧接受氢并产生水和释放能量（ATP）。由于呼吸必须在有氧条件下进行，因此又称有氧呼吸（aerobicrespiration）。
呼吸链是指位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上的由一系列氧化还原势不同的氢传递体（或电子传递体）组成的一组链状传递顺序，它能把氢或电子从低氧化还原势的化合物处传递给高氧化还原势无机、有机氧化物，并使它们还原。在氢或电子的传递过程中，通过与氧化磷酸化反应发生偶联，就可产生ATP形式的能量。
电子传递与氧化呼吸链
定义：由一系列氧化还原势不同的氢传递体组成的一组链状传递顺序。在氢或电子的传递过程中，通过与氧化磷酸化反应发生偶联，就可产生ATP形式的能量。
部位：原核生物发生在细胞膜上，真核生物发生在线粒体内膜上
成员：电子传递是从NAD到O2，电子传递链中的电子传递体主要包括FMN 、CoQ、细胞色素b 、c 1、c、 a 、a３和一些铁硫旦白。这些电子传递体传递电子的顺序，按照它们的氧化还原电势大小排列，电子传递次序如下：
MH2 →→ → NAD FMN C0Q b
(-) ()
C1 C a a3 O2 H2O
(+) (+) (+)
呼吸链中NAD+/NADH的E0’值最小，而O2/H2O的E0’值最大，所以，电子的传递方向是：NADH O2
上式表明还原型辅酶的氧化，氧的消耗，水的生成。NADH+H+和FADH2的氧化，都有大量的自由能释放。证明它们均带电子对，都具有高的转移势能，它推动电子从还原型辅酶顺坡而下，直至转移到分子氧。
电子传递伴随ADP磷酸化成ATP全过程，故又称为氧化呼吸链。
呼吸链的功能：
一是传递电子；二是将电子传递过程中释放的能量合成ATP——这就是电子产能磷酸化作用（或称氧化磷酸化作用）。
ATP的结构和生成
能源物质：三磷酸腺苷（ATP）、磷酸肌酸（CP）、肌糖元、脂肪等
ATP又叫三磷酸腺苷，其结构式是：A—P～P～P它是一种含有高能磷酸键的有机化合物，它的大量化学能就储存在高能磷酸键中。ATP是生命活动能量的直接来源，但本身在体内含量并不高。人体预存的ATP能量只能维持15秒，跑完100m后就全部用完，不足的继续通过呼