微生物的代谢VIP专享VIP免费

第五章微生物的代谢第一节微生物的能量代谢第二节微生物的分解代谢第三节微生物发酵的代谢途径第四节微生物独特的合成代谢第一节微生物的能量代谢一、微生物的呼吸类型有氧呼吸无氧呼吸发酵根据微生物呼吸类型不同，可以将微生物分为好氧微生物、厌氧微生物和兼性厌氧微生物。二、生物氧化链微生物从呼吸底物脱下氢和电子向最终受氢（电子）体转移的过程中，要经过一系列的中间传递体，而这些中间传递体按一定的顺序排列成链，按顺序将氢和电子转移，最终将电子传给氢，这种“链”称为呼吸链，也称为生物氧化链。它主要由脱氢酶、辅酶Q（CoQ）、细胞色素组成。真核生物的呼吸链在线粒体内膜上，原核生物的呼吸链在细胞质膜上。它的主要功能就是传递氢和电子，同时将电子传递过程中释放的能量合成ATP。三、ATP的产生ATP是生物体内能量的主要传递者。当微生物获得能量后，都是先将它们转换成ATP。当需要能量时，ATP分子上的高能键水解，重新释放出能量。ATP是一高能磷酸化合物，ADP与Pi合成ATP的过程叫做磷酸化。微生物体内ATP合成的方式有三种：（一）底物水平磷酸化:底物分子中的能量直接以高能键形式转移给ADP生成ATP。（二）氧化磷酸化:底物脱氢或失电子的过程与磷酸化这两个过程紧密地偶联在一起，氧化释放的能量用于ATP合成。（三）光合磷酸化:在光照条件下，叶绿体将ADP和无机磷(Pi)结合形成ATP的过程。第二节微生物的分解代谢糖、蛋白质、脂类等营养物质被微生物利用之前，通常都需要被分解成小分子的物质。营养物质不同，分解的方式也不一样。一、微生物糖代谢的途径糖类是异养微生物的主要碳素来源和能量来源，包括各种多糖、双糖和单糖。多糖必须在细胞外由相应的胞外酶水解，才能被吸收利用；双糖和单糖被微生物吸收后，立即进入分解途径，被降解成简单的含碳化合物，同时释放能量，供应细胞合成所需的碳源和能源。微生物糖代谢的主要途径有：EMP途径，HMP途径ED途径PK和HK途径等四种。（一）EMP途径EMP途径又称糖酵解途径或二磷酸己糖途径（图5-2）。C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2OEMP途径的特征性酶是1,6-二磷酸果糖醛缩酶，它催化1,6-二磷酸果糖裂解生成2个磷酸丙糖，其中磷酸二羟丙酮可以转为3-磷酸甘油醛。2个磷酸丙糖经磷酸烯醇式丙酮酸生成2分子丙酮酸。丙酮酸是EMP途径的关键产物，由它出发在不同微生物中可以进行多种发酵。图5-1EMP途径“-1”代表消耗ATP数“＋2”代表生成ATP数（二）HMP途径HMP途径又称磷酸戊糖途径（图5-2）。它是循环途径。C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi→2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O图5-2HMP途径（TK为转羟乙醛酶，TA为转二羟丙酮基酶）（三）ED途径ED途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸裂解途径（图5-3）。C6H12O6+ADP+Pi+NADP++NAD+→2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H++NADH+H+图5-3ED途径（四）磷酸解酮酶途径该途径的特征性酶是磷酸解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有磷酸戊糖解酮酶的称为PK途径（图5-4），把具有磷酸己糖解酮酶的称HK途径（图5-5）。C6H12O6+ADP+Pi+NAD+→CH3CHOHCOOH+CH3CH2OH+CO2+ATP+NADH+H+图5-4磷酸戊糖解酮酶（PK）途径图5-5磷酸己糖解酮酶（HK）途径二、多糖的分解（一）淀粉的分解微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。微生物产生的淀粉酶主要有以下几种：1.α-淀粉酶（又称液化酶）这种酶可从直链淀粉的内部任意切割α-1，4糖苷键而不能切割α-1，6糖苷键。淀粉经该酶作用之后粘度很快下降。最终产物是麦芽糖和少量葡萄糖。不少微生物都可产生α-淀粉酶，芽孢杆菌属、梭菌属和曲霉属中的种，产生的较多。2.β-淀粉酶（又称糖化酶）这种酶是从直链淀粉分子的外端（即非还原端）开始作用于α-1，4糖苷键，每次水解出一个麦芽糖分子，但这种酶不能水解也不能越过α－1，6糖苷键。分解产物是麦芽糖和分子较大的极限糊精。能产生β-淀粉酶的细菌很少，但能产生β-淀粉酶的真菌却不少，根霉和黑曲霉、米曲霉等都可产生大量β-淀粉酶。3.葡萄糖淀粉酶这种酶是从淀粉分子的非还原端开始，每次切割下一个葡萄糖分子。但对α－1，6键作用缓慢。黑曲霉...