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1、代谢概论微生物产能代谢耗能代谢代谢与微生物的鉴定微生物的代谢调节与发酵生产初级代谢与次级代谢内容提要代谢概论代谢 (细胞内发生的各种化学反应的总称。分解代谢合成代谢分解代谢（ 解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。一般可将分解代谢分为三个阶段：蛋白质 多糖 脂类氨基酸 单糖 甘油，脂肪酸丙酮酸 /乙酰辅酶 ， 量（三羧酸循环）天然纤维素 短链纤维葡萄糖纤维二糖纤维寡糖 纤维二糖葡萄糖 酶 成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的过程，并在这个过程中消耗能量。合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。在代谢过程中，微生物通
2、过分解作用（光合作用）产生化学能。地这些能量用于： 1 合成代谢 2微生物的运动和运输 3 热和光无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一系列连续的酶反应构成的，前一部反应的产物是后续反应的底物。细胞能有效调节相关的反应，生命活动得以正常进行。某些微生物还会产生一些次级代谢产物。这些物质除有利于微生物生存外，还与人类生产生活密切相关。能量代谢是新陈代谢的核心问题 !最初能源有机物 化能异养菌日 光 光能营养菌无机物 化能自养菌通用能源（ 能营养型微生物产能代谢 生物氧化化能异养微生物的 生物氧化化能自养微生物的 生物氧化生物氧化过程中的能量转化化能异养微生物的 生物氧化发酵呼吸作用什么是发
3、酵发酵过程中底物脱氢的 途径发酵与人类生产生活发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的氢和电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物。径底物脱氢的四种 途径 2 N A D H 细胞生命活动提供 葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上开始降解的故称为单磷酸已糖途径。甘油醛可以进入 磷酸戊糖支路。633个 6个 般认为 是为生物合成提供大量还原力（ 中间代谢产物。 一分子葡萄糖经 分子丙酮酸 、 1分子 1分子 1分 酸葡萄糖酸脱水酶6 磷酸葡萄糖6 磷酸葡萄糖酸3 磷酸甘油醛6 磷酸葡萄糖脱氢酶2 - 酮 - 3 - 脱氧 - 6 磷酸葡萄糖酸（ G ）丙酮酸丙酮
4、酸G 醛缩酶2 氧 磷酸葡萄糖酸（ ）丙酮酸丙酮酸醛缩酶葡萄糖磷酸葡萄糖酸脱水酶磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸磷酸甘油醛磷酸葡萄糖脱氢酶酮 脱氧 磷酸葡萄糖酸（ ）丙酮酸丙酮酸醛缩酶葡萄糖磷酸葡萄糖酸脱水酶磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸磷酸甘油醛磷酸葡萄糖脱氢酶酮 脱氧 磷酸葡萄糖酸（ ）丙酮酸丙酮酸醛缩酶酸葡萄糖酸脱氢酶6 磷酸葡萄糖6 磷酸葡萄糖酸3 磷酸甘油醛6 磷酸葡萄糖脱氢酶5 磷酸核酮糖乙酰磷酸丙酮酸 酸木酮糖酸木酮糖乙醇乳酸阿拉伯糖木糖核糖葡萄糖磷酸葡萄糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸磷酸甘油醛磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸核酮糖乙酰磷酸丙酮酸磷酸戊糖酮解酶磷酸木酮糖乙醇乳酸阿拉伯糖木糖核糖葡萄糖磷酸葡萄
5、糖酸脱氢酶磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖酸磷酸甘油醛磷酸葡萄糖脱氢酶磷酸核酮糖乙酰磷酸丙酮酸磷酸戊糖酮解酶磷酸木酮糖乙醇乳酸阿拉伯糖木糖核糖2 葡萄糖2 6 - 磷酸 - 葡萄糖6 - 磷酸 - 果糖 6 - 磷酸 - 果糖4 - 磷酸 - 赤藓糖3 - 磷酸 - 甘油醛7 - 磷酸 - 景天庚酮糖乙酰 - 磷酸5 - 磷酸 - 核糖5 - 磷酸 - 木酮糖5 - 磷酸 - 核酮糖2 A T 磷酸 - 木酮糖2 3 - 磷酸 - 甘油醛 2 乙酰 - 磷酸 3 乙酸 3 A T 丙酮酸2 N A D H 2 4 A T 乳酸磷酸果糖酮解酶磷酸木酮糖酮解酶 葡萄糖 磷酸 葡萄糖磷酸 果糖 磷酸 果糖磷酸
6、赤藓糖磷酸 甘油醛磷酸 景天庚酮糖乙酰 磷酸磷酸 核糖磷酸 木酮糖磷酸 核酮糖磷酸 木酮糖 磷酸 甘油醛 乙酰 磷酸 乙酸 丙酮酸 乳酸磷酸果糖酮解酶磷酸木酮糖酮解酶呼吸作用根据反应中氢受体不同分为两种类型有氧呼吸无氧呼吸有氧呼吸（ 以分子氧为最终受体的生物氧化除糖酵解过程外，还包括 三羧酸循环 和 电子传递链 两部分反应 发酵面食的制作就即利用了微生物的有氧呼吸存在于细胞膜上呼吸链中的氧还载体取代性强，如 吸链中的氧还载体的数量在不同的种间，不同的环境条件下可增可减有分支呼吸链的存在，表现在来自不同的底物的还原力进入呼吸链时有不同的分支，不同的微生物细胞色素系统有别H +2生机制化学渗透学说
7、（ 1961， 978H+生机制构象变化偶联假说 （ 1997， 997 氧 化磷酸化有氧呼吸特点基质氧化彻底生成 2O， （ 少数氧化不彻底 ， 生成小分子量的有机物 ， 如 醋酸发酵 ） 。 分脱氢 两种 产能量多 ， 一分子 8个 以无机物为最终电子受体的生物氧化过程硝酸盐呼吸碳酸盐呼吸硫酸盐呼吸硝酸盐呼吸（反硝化作用）2亚硝酸还原细菌22O 反硫化作用 ）有些硫酸盐还原菌如脱硫弧菌，以有机物为氧化基质（ 大部分不能利用 G)使硫酸盐还原成 酸常被脱硫弧菌氧化成乙酸，并脱下 8个 H，使硫酸盐还原为 8H 4酸盐呼吸（甲烷生成作用）甲烷细菌 能在氢等物质的氧化过程中 ， 把 这就是碳酸盐
8、呼吸又称甲烷生成作用 。甲烷细菌细胞壁不含肽聚糖产甲烷 3倍产甲烷细菌 被 甲烷细菌起始 一般细菌为甲基甲硫氨酸。无芽孢、厌氧、氧化还原电位低。微生物能以好多种有机物作为发酵基质 ， 但它以大都能转化成葡萄糖或葡萄糖的中间代谢产物而被微生物利用 。根据代谢产物和代谢途径不同 ， 有各种不同的 人发酵类型 ， 以下几种发酵最重要研究得最清楚乙醇发酵 乳酸发酵 混合酸发酵丙酮丁醇发酵 丁酸发酵葡萄糖2 丙酮酸2 N A D 乙酰 C o o A T C o AC o F d H 2 ) - 羟 - 丁酰 C o D , 3 - 丁 烯酰 C o C o D 酰 C o o 45678910葡萄糖
9、丙酮酸 乙酰乙酰乙酰 羟 丁酰丁 烯酰丁 酰丁酸乙酰乙酸乙酰磷酸2 葡萄糖丙酮4 N A D o A T C o 醇乙 酰 C o A D P + 4 P o o N A D A D A D 2o 葡萄糖丙酮乙酰乙酰丁醇乙 酰乙酸乙酰乙酸乙酰乙酰丁酰丁醛G 丙酮酸 2乙醛 2乙醇丙酮酸脱羧酶2 2酵母菌乙醇发酵 ）参与微生物：酵母菌酵母菌乙醇发酵应严格控制三个条件厌氧 不含 6 - 二磷酸果糖3 - 磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮 - 磷酸甘油甘油丙酮酸乙醛乙醇乙酸乙醇磺化羟基乙醛 葡萄糖二磷酸果糖磷酸甘油醛磷酸二羟丙酮磷酸甘油甘油丙酮酸乙醛乙醇乙酸乙醇磺化羟基乙醛 乙醇发酵特点发酵基质氧化不彻底，发
10、酵结果仍结果有机物酶体系不完全，只有脱氢 E，没有氧化酶。产生能量少 ， 酵母乙醇发酵净产 2细菌1也就是丙酮酸直接接受糖酵解过程中脱下 通过 菌的乙醇发酵）参与微生物 ：运动发酵单孢菌发酵途径： 分解产生的丙酮酸逐渐还原成乳酸的过程进行乳酸发酵的都是细菌：如短乳杆菌，乳链球菌等细菌积累乳酸的过程 是典型的乳酸发酵 。 我们熟悉的牛奶变酸 ， 生产酸奶 ， 渍酸菜 ， 泡菜 ， 青贮饲料都是乳酸发酵两种类型： 同型乳酸发酵 异型乳酸发酵同型乳酸发酵在糖的发酵中 ， 产物只有乳酸 的发酵称为同型乳酸发酵 ， 青贮饲料中的乳链球菌发酵即为此类型 。G 3：反应式： i 2酸脱氢酶 通过 发酵产物除乳酸外还有乙醇与 青贮饲料中短乳杆菌发酵即为异型乳酸发酵。异型乳酸发酵结果 ： 1分子 乙醇 ， 分子北方渍酸菜 ， 南方泡菜是常见的乳酸发酵 。乳酸发酵细菌不破坏植物细胞 ， 只利用植物分泌物生长繁殖 。渍酸菜应做好以下几点必须控制不被杂菌感染要创造适合乳酸发酸的厌氧环境条件要加些盐， 3 5%不要带进油污
