微生物学第六章微生物产能(ppt)
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《微生物学》第6章 微生物的新陈代谢
粉嫩熟肉 各种外卖中的熟肉中含有的亚硝酸盐，是
现在最严重的。因为它可以让肉煮熟后颜色粉 红、口感鲜嫩，还会延长食品保质期，所以它 已经成为了食品加工业中肉制品添加剂的必备 配料。包括餐馆里，厨师们烹调许多肉菜都离 不了它，还有各种烧烤肉制品、羊肉串、腌制 品，以至驴肉、鹿肉、羊杂、内脏等，几乎都 会加入亚硝酸盐。一些所谓“传统工艺制作”的 产品中，哪怕是鸡鸭制品也不能幸免，这早已 成为了这行的行规。
亚硝酸盐的致癌性及致畸性：亚硝酸盐的危害还不只是使人中毒， 它还有致癌作用。亚硝酸盐可以与食物或胃中的仲胺类物质作用转 化为亚硝胺。亚硝胺具有强烈的致癌作用，主要引起食管癌、胃癌、 肝癌和大肠癌等。 慢性中毒（包括癌变）原因
1.饮用含硝酸盐或亚硝酸盐含量高的苦井水、蒸锅水。 2.食用硝酸盐或亚硝酸盐含量较高的腌制肉制品、泡菜及变质 的蔬菜。
iii. 2分子的丙酮酸来源不同
iv. 1 mol葡萄糖经途径只产生1 mol ATP
不同微生物中葡萄糖降解途径的分布（%）
微生物
EMP
HMP
ED
酿酒酵母
88
12
-
产朊假丝酵母
66~81
19~34 -
灰色链霉菌
97
3
-
产黄青霉
77
23
-
大肠杆菌
72
28
-
铜绿假单胞菌
-
29
71
嗜糖假单胞菌
-
-
100
（2）硫酸盐呼吸(脱硫弧菌属、脱硫单胞菌属、脱硫球菌属)
硫酸盐呼吸：是一类称作硫酸盐还原细菌的严格厌氧菌 在无氧 条件下获取能量的方式，其特点是底物脱氢后， 经呼吸链递氢，最终由末端氢受体硫酸盐受氢，在递氢 的过程中与氧化磷酸化相偶联而获得ATP。
06第六章 微生物的生长及控制
1. 微生物生长繁殖的pH值
大多数细菌、放线菌喜欢生活在中性偏碱的环境中， 细菌最适的pH在7.0~8.0之间，放线菌的最适pH在7.5~8.5 之间； 而酵母菌和霉菌刚好相反，适合在偏酸的条件下生 长，霉菌的最适pH值在4.0~5.8之间，酵母菌在3.8~6.0之 间。
2. pH值对微生物生长的影响
稀释倒平板法
操作较麻烦，对 好氧菌、热敏感 菌效果不好！
2. 膜过滤培养法
菌数低的样品（如水）→ 膜过滤 → 培养 → 菌落计数
3. 显微镜直接计数法
缺点：
① 不能区分死菌与活菌 ② 不适于对运动细菌的计数 ③ 需要相对高的细菌浓度 ④ 个体小的细菌在显微镜下难以观察
4. 比浊法
5. 重量法
为什么氧气存在能够抑制甚至杀死厌氧菌？
氧气进入菌体后，能接受电子而产生不同还原性的氧 离子，如过氧离子、过氧化物自由基。过氧化物自由基和过 氧离子都是很强的氧化剂，对微生物有毒，能氧化微生物过 程中所必需的酶。 好氧菌、兼性需氧菌以及微量需氧菌体内含有过氧化 物歧化酶（SOD)和过氧化氢酶。这两种酶能将过氧化物自由 基和过氧离子还原成没有毒性的水分子，所以它们不会被氧 气所杀死。耐氧菌虽没有过氧化氢酶，但有过氧化物酶，能 合成SOD，而不会被氧毒害。 厌氧菌体内都没有这些酶，所以不能忍受氧气。
将单位体积培养液中的菌体，用清水洗净， 然后放入干燥器内加热或减压干燥，最后测定其 干重。一般来说，干重约为湿重的10~20%，即 1mg干菌 = 5~10mg湿菌 = 4~5×109个菌体。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 6.氮量法(生理指标法)
微生物细胞的含氮量一般比较稳定，所以 常作为生长量的指标。如细菌含氮量约为菌体 干重的14%。含氮量乘以6.25即可粗测出其蛋白 质含量。
微生物学-第六章-微生物的代谢课件
G
6-磷酸-果糖
特征性酶 磷酸己糖酮解酶
4-磷酸-赤藓糖 + 乙酰磷酸
6-磷酸-果糖
5-磷酸-木酮糖 ，5-磷酸-核糖
戊糖酮解酶
乙酸
3--磷酸甘油醛+ 乙酰磷酸
乳酸
乙酸
1 G 乳酸 + 1.5乙酸 + 2.5 ATP
三、发酵（fermentantion）
1、定义
广义：利用微生物生产有用代谢一种生产方式。 狭义：厌氧条件下，以自身内部某些中间代谢
氧化氮还原酶
反硝化意义：
1）使土壤中的氮（硝酸盐NO3-）还原成氮气而消失，降低土壤的肥力；
2）反硝化作用在氮素循环中起重要作用。
硫酸盐呼吸（硫酸盐还原）
——厌氧时，SO42- 、SO32-、S2O32- 等为末端电 子受体的呼吸过程。
特点：
a、严格厌氧； b、大多为古细菌 c、极大多专性化能异氧型，少数混合型； d、最终产物为H2S；
用所需的硝酸盐还原酶A亚硝酸还原酶等 c 兼性厌氧 细菌：铜绿假单胞、地衣芽孢杆菌等。
硝酸盐作用
同化性硝酸盐作用：
NO3- NH3 - N R - NH2 异化性硝酸盐作用：
无氧条件下，利用NO3-为最终氢受体
NO3- NO2 NO N2O N2
硝酸盐还原酶
亚硝酸还原酶
氧化亚氮还原酶
a、a1、a2、a4、b、b1、c、c1、c4、c5、d、o等； 末端氧化酶：
cyt a1、a2、a3、d、o，H2O2酶、过氧化物酶；呼吸链组分多变 存在分支呼吸链：
细菌的电子传递链更短并P／O比更低，在电子传递链的几个位置进入链和 通过几个位置的末端氧化酶而离开链。 E.coli （缺氧） CoQ cyt.b556 cyt.o
微生物学ppt
乙酰磷酸
第十五页，共78页。
乙酰磷酸 (lín suān)
乙酸(yǐ
磷s酸uā甘n)油醛
乳酸
１．发酵(fā jiào)（fermentation）
• 糖酵解发生后，丙酮酸的代谢
•
（参见(cānjiàn)P106）
• １）酵母菌的发酵 • ２）乳酸发酵
第十六页，共78页。
１）酵母菌的发酵(fā jiào)
第二十三页，共78页。
C3H6O3
２）乳酸(rǔ suān)发酵
异型乳酸发酵（参见P106、107） 发酵产物(chǎnwù)除乳酸外还有乙醇与CO2。 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G生成乳酸，乙醇，
CO2各1分子。
第二十四页，共78页。
２）乳酸(rǔ suān)发酵
为什么要在酸性(suān xìnɡ)环境下生活？
第三十七页，共78页。
• 亚铁（Fe2+）只有在酸性(suān xìnɡ)条件 （pH低于3.0）下才能保持可溶解性和化学 稳定；
• 当pH大于4-5，亚铁（Fe2+）很容易被氧 气氧化成为高价铁（Fe3+）；
第三十八页，共78页。
二、自养(zì yǎnɡ)微生物的生物 氧化
有氧呼吸 无氧呼吸
第二十六页，共78页。
2. 呼吸作用(hū xī zuò yònɡ)
１）有氧呼吸 以分子氧为最终受体的生物氧化 除糖酵解过程(guòchéng)外，还包括三羧循环和电
子传递链两部分反应 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 发酵面食的制作就即利用了微生物的有氧呼吸
第二十七页，共78页。
发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的电 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(bù tónɡ)的代谢产物。
第十五页，共78页。
乙酰磷酸 (lín suān)
乙酸(yǐ
磷s酸uā甘n)油醛
乳酸
１．发酵(fā jiào)（fermentation）
• 糖酵解发生后，丙酮酸的代谢
•
（参见(cānjiàn)P106）
• １）酵母菌的发酵 • ２）乳酸发酵
第十六页，共78页。
１）酵母菌的发酵(fā jiào)
第二十三页，共78页。
C3H6O3
２）乳酸(rǔ suān)发酵
异型乳酸发酵（参见P106、107） 发酵产物(chǎnwù)除乳酸外还有乙醇与CO2。 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G生成乳酸，乙醇，
CO2各1分子。
第二十四页，共78页。
２）乳酸(rǔ suān)发酵
为什么要在酸性(suān xìnɡ)环境下生活？
第三十七页，共78页。
• 亚铁（Fe2+）只有在酸性(suān xìnɡ)条件 （pH低于3.0）下才能保持可溶解性和化学 稳定；
• 当pH大于4-5，亚铁（Fe2+）很容易被氧 气氧化成为高价铁（Fe3+）；
第三十八页，共78页。
二、自养(zì yǎnɡ)微生物的生物 氧化
有氧呼吸 无氧呼吸
第二十六页，共78页。
2. 呼吸作用(hū xī zuò yònɡ)
１）有氧呼吸 以分子氧为最终受体的生物氧化 除糖酵解过程(guòchéng)外，还包括三羧循环和电
子传递链两部分反应 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O 发酵面食的制作就即利用了微生物的有氧呼吸
第二十七页，共78页。
发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的电 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(bù tónɡ)的代谢产物。
微生物学ppt课件
进化地位低
肉眼可观察到微生物聚集的群体－菌落
（二）微生物的种类
微生物类群十分庞杂，包括真核类、原核类及非细胞 类。
真核类：属于真核生物的真菌（酵母菌、霉菌和蕈 菌），单细胞藻类、原生动物等； 原核类：属于原核生物的细菌（真细菌和古细菌）、 放线菌、蓝细菌、支原体、立克次氏体、衣原体等； 非细胞类：无细胞结构的病毒、类病毒、拟病毒等。
Ⅱ．原核总界（SuperkingdomProcaryota） 1．细菌界（KingdomMycomonera） 2．蓝细菌界（KingdomPhycomonera） Ⅲ．真核总界（SuperkingdomEucaryota） 3．植物界（KingdomPlantae） 4．真菌界（KingdomFungi） 5．动物界（KingdomAnimalia）
2、命名
按照《国际细菌命名法规》，采用林奈氏双名法。 属名 + 种名 +命名人 属名：名词，斜体，首字母大写，一般描绘主要形 态或生理特征。 种名：形容词，斜体，小写，代表一个种次要特征。 如大肠杆菌: Escherichia coli (Migula) Castellani & Chalmers 1919 E . coli（Escherichia coli 大肠埃希氏菌，简称大肠杆菌） 未确定种名或不指特定的种时，可在属名后加sp.表示， 如：Penicillium sp.（青霉属）。
微生物（microorganism，microbe）： 一切肉眼看不见或看不清的微小生物的总称。
它们都是一些个体微小（一般 < 0.1mm）、构
造简单的低等生物(单细胞或结构较为简单的多细胞 生物、甚至没有细胞结构的生物)。
（一）微生物的特点
1、小
微生物学第六章微生物代谢课件PPT
（4）硝酸盐呼吸（反硝化作用）
亚硝酸还原细菌
基质-H2
辅酶
一系列酶
NO2-
NO
N2
基质
辅酶-H2
NO3硝酸盐还原细菌
脱氢酶
2NH2OH 2HNO3 2HNO2 2NOH
N2O
2NH3 N2
3、能量转换
（1）底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)：物质在生物氧化过程中，生成一些 含有高能键的化合物直接偶联ATP或GTP的合成；存在 与发酵过程中及呼吸过程中。 （2）氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）： 生物氧化过程与电子传递链偶联产生ATP的过程。 （3）光合磷酸化 环式光合磷酸化：只有一个光反应系统，有光反 应和暗反应；不放氧；产生ATP不产还原剂NADH2，固 定CO2所需NADH2来自电子传递。
代谢途径（metabolic pathway）：也称（chemical pathways of metabolism）代谢的化学途径，指某一物质代 谢反应过程。 代谢物（metabolite）：指代谢反应中任一反应物、 中间物或产物。 初级代谢(Primary Metabolism)：通过分解和合成代 谢，生成维持生命活动物质和能量的过程。 次级代谢(Secondary Metabolism)：以初级代谢产物为 前体，合成一些对生命活动无明确功能的物质过程。 代谢工程（Metabolism Engineering）：通过基因工程 技术操作生物的代谢途径，提高二级代谢产物的产量和 增加品种。 代谢调控：利用遗传学方法或其它生物学方法，人 为地改变和控制生物的代谢途径，生产有用物质或进行 有益服务。
（2）呼吸作用 有氧呼吸（aerobic respiration）：以分子氧 为最终电子受体的生物氧化过程。 无氧呼吸（anaerobic respiration ）：以无机 物为最终电子受体的生物氧化过程。
微生物学-第六章 微生物的生长及其控制
步骤：
菌悬液通过微孔滤膜，细胞吸附其上；反置滤膜，以新鲜 培养液通过滤膜，洗掉浮游细胞；除去起始 洗脱液 后就可 以得 到刚刚分裂下来 的新生细胞， 即为同步培养。
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二、单细胞微生物的典型生长曲线
1.平板菌落计数法
最常用的活菌计数法。将适当稀释的菌液倾注平板 或涂布在平板表面，经适当温度培养后，以平板上出 现的菌落数乘以稀释度就可计数出原菌液的含菌量。 直径9cm 的平板上出现菌落数一般以50～500个为 宜。按照国家标准规定的样品菌落数总数测定的计数 原则，以平板菌落数在30～300个之间为报告依据。 适用范围： 中温、好氧和兼性厌氧、能在营养琼脂上生长的微 生物。
生长曲线概念： 定量描述液体培养基中微生物群体生长规律的 实验曲线，称为生长曲线。 生长曲线的制作： 把少量纯种单细胞微生物接种到一定体积的培养液 中后，在适宜的条件下培养，如果以细胞数目的对数 值为纵坐标，以培养时间为横坐标，就可以绘制出分 批培养条件下微生物的生长曲线。
每种细菌都有各自的典型生长曲线，但它们的生长 过程却有着共同的规律性。一般可以将生长曲线划分为 四个时期，即迟缓期、对数期、稳定期和衰亡期。
技术要求： 样品充分混匀，操作熟练快速（15~20min完成操 作），严格无菌操作； 注意事项： 每一支吸管只能用于一个稀释度，样品混匀处理， 倾注平板时的培养基温度； 误差： 多次稀释造成的误差是主要来源，其次还有由于样 品内菌体分布不均匀、以及不当操作。
2. 液体稀释法
对样品做10倍连续稀释，从适宜的3个连续稀 释度 中各取5ml 试 样，接 种 3组共9 支装有培养液 的试管中（每管接入1ml ）。经培养后，记录每个 稀 释 度 出 现 生 长 的 试 管 数 ， 然 后 查 M.P.N. 表 （most probable number，最大可能数），根据 样品稀释倍数就可计算出其中的活菌含量。
沈萍微生物学第六章PPT课件
2021/6/7
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2. 丝状微生物群体生长曲线
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影响衰亡期的因素及实践意义
•与菌种的遗传特性有关: 有些细菌的培养经历所有的 各个生长时期，几天以后死亡, 有些细菌培养几个月乃 至几年以后仍然有一些活的细胞；
•与是否产芽孢有关：产芽孢的细菌更易于幸存下来；
•与营养物质和有毒物质有关：补充营养和能源，以及 中和环境毒性，可以减缓死亡期细胞的死亡速率，延 长细菌培养物的存活时间。
菌丝球不等。
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图示 丝状真菌的沉淀生长
起始培2养021/6时/7 菌丝体
培养18小时后的菌丝体 22
影响因素：
接种体积的大小、接种物是否凝集、以及菌丝体是 否易于断裂等因素的综合作用决定着丝状微生物是 丝状生长还是沉淀生长。
工业发酵意义：
丝状微生物在液体培养中的生长方式在工业生产中 很重要，因为它影响发酵过程的通气性、生长速率 、搅拌能耗及菌丝体与发酵液的分离难易等。
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达到 生物 量阈 值
DNA 复制 启动
间隙期G
达到 长度 阈值
细胞 分裂 过程 启动
DNA复制与分离
染色体复制期C
分裂蛋白和 横 隔前体成分
横隔 形成
细胞 分裂
分开的 DNA拷贝
分裂期D
时间（min）
三、细菌的分裂与调节
细胞周期各期启动机制（以大肠杆菌为例）：
DNA复制启动：细胞必须达到某一阈值体积或起始物质量。
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3
第一节 细菌的个体生长
•单细胞微生物个体生长表现为细胞体积的增加 和细胞内物质含量的增加两个方面, 当细胞生 长到一定时期，就分裂成为两个子细胞。 •多细胞微生物个体生长则反映在构成个体的细 胞数目增加和每个细胞个体生长两个方面。
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称为不完全HMP途径。
②由六个葡萄糖分子参加反应，经 一系列反应，最后回收五个葡萄糖 分子，消耗了1分子葡萄糖（彻底 氧化成CO2 和水），称完全HMP 途径。
HMP途径降解葡萄糖的三个阶段
•HMP是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环 途径而得到彻底氧化，并能产生大量 NADPH+H+形式的还原力和多种中间代谢产 物的代谢途径 •1. 葡萄糖经过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷 酸和CO2
底物脱氢的途径 1、 EMP途径
2、HMP 3、ED 4、TCA
二、 异养微生物的生物氧化
异养微生物氧化有机物的方式，根据氧化还原反 应中的受体不同可分成发酵和呼吸两种。
1 、发酵（fermentation）
是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交 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。
微生物学第六章微 生物产能(ppt)
（优选）微生物学第六章微生 物产能
一、 生物氧化
分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列 连续的氧化还原反应， 逐步分解并释放能量 的过程，这个过程也称为生物氧化，是一个本能 代谢过程。
在生物转换存储在高能化合物（如 ATP）中，以便逐步被利用，还有部分能量以热 的形式释放到环境中。
EMP途径关键步骤
1. 葡萄糖磷酸化→1.6二磷酸果糖(耗能) 2. 1.6二磷酸果糖→2分子3-磷酸甘油醛 3. 3-磷酸甘油醛→丙酮酸
总反应式：
葡萄糖+2NAD+2Pi+2ADP →2丙酮酸+2NADH2+2ATP
CoA ↓丙酮酸脱氢酶
乙酰CoA， 进入TCA
葡萄糖激活的方式
•好氧微生物：通过需要Mg2+和ATP的己糖激酶 •厌氧微生物：通过磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸转移 酶系统，在葡萄糖进入细胞时即完成了磷酸化
磷酸甘油酸激酶
甘油酸变位酶
移位
烯醇酶
磷酸化
丙酮酸激酶
EMP途径特点：
葡萄糖分子经转化成1， 6—二磷酸果糖后，在醛 缩酶的催化下，裂解成两 个三碳化合物分子，即磷 酸二羟丙酮和3-磷酸甘油 醛。 3-磷酸甘油醛被进一 步氧化生成2分子丙酮酸，
1分子葡萄糖可降解成2分 子3-磷酸甘油醛，并消耗 2分子ATP。2分子3-磷酸 甘油醛被氧化生成2分子 丙酮酸，2分子NADH2 和4分子ATP。
发酵条件下有机化合物是部分地被氧化，释放一 小部分能量，合成少量ATP（原因：底物碳原子只 被部分氧化，初始电子供体和最终电子供体的还 原电势相差不大）。发酵过程的氧化与有机物的 还原偶联在一起。被还原的有机物来自于初始发 酵的分解代谢。不需外界提供电子受体。
发酵种类很多，以微生物发酵葡萄糖最重要。生物 体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解 （glylolysis）。主要分为四个途径：EMP途径、 HMP途径、ED途径、解酮酶途径。
1.EMP途径
反应步骤：10步 反应简式：耗能阶段
C6
2C3
2ATP
产能阶段
2NADH+H+ 2丙酮酸 4ATP 2ATP
总反应式： C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O
特点：基本代谢途径，产能效率低，提供多种中间代谢物作 为合成代谢原料，有氧时与TCA环连接，无氧时丙酮酸 及其进一步代谢产物乙醛被还原成各种发酵产物，与发 酵工业有密切关系。
磷酸果糖激酶
•EMP途径的关键酶，在生物中有此酶就
意味着存在EMP途径 •需要ATP和Mg++ •在活细胞内催化的反应是不可逆的反应
（二） HMP途径 (戊糖磷酸途径)
（Hexose Monophophate Pathway）
是从葡萄糖-6-磷酸开始，即在单磷酸己 糖基础上开始降解，故称为单磷酸己糖途径。
EMP途径可为微生物的生理活动提供ATP和NADH， 其中间产物又可为微生物合成代谢提供骨架，并在 一定条件下可逆转合成糖。
葡萄糖的
酵解作用
活化
( 又称：Embden
-Meyerhof
-Parnas途径，
简称：EMP途径)
葡萄糖激活 的方式
己糖异构酶
磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶
果糖二磷酸醛缩酶
氧化
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
大多好氧和兼性厌氧微生物中都有HMP 途径，而且在同一微生物中往往同时存在 EMP和HMP途径，单独具其一者少。
HMP途径：
葡萄糖经转化成6-磷酸葡萄糖酸后， 在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的催化下， 裂解成5-磷酸戊糖和CO2。 磷酸戊糖进一步代谢有两种结局，
①磷酸戊糖经转酮—转醛酶系催化， 又生成磷酸己糖和磷酸丙糖（3-磷 酸甘油醛），磷酸丙糖借EMP途径 的一些酶，进一步转化为丙酮酸。
不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不 同的，异养微生物利用有机物，自养微生物利用 无机物，通过生物氧化进行产能代谢。
生物氧化的方式：
①和氧的直接化合：
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
②失去电子：
Fe2+ → Fe3+ + e -
③化合物脱氢或氢的传递:
CH3-CH2-OH
（1）EMP途径（Embden-Meyerhof parthway）
分为两个阶段：
第一阶段：不涉及氧化还原反应及能量释放的准 备阶段，只生成两分子的主要中间代谢产物：甘油 醛3-磷酸
第二阶段：发生氧化还原反应，合成ATP并形成 两分子丙酮酸，每氧化一个葡萄糖分子，中间过程 耗两个ATP，生成4个ATP，净得两分子ATP。
•2. 核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表异构化 而分别产生核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸
•3.上述各种戊糖磷酸在无氧参与的情况下发生 碳架重排，产生己糖磷酸和丙糖磷酸
HMP途径关键步骤：
1. 葡萄糖→6-磷酸葡萄糖酸
2. 6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核酮糖→ 5-磷酸木酮糖 ↓
CH3-CHO
NAD NADH2
生物氧化的功能：
产能(ATP) 产还原力【H】 小分子中间代谢物
生物氧化的过程
一般包括三个环节： ①底物脱氢（或脱电子）作用
（该底物称作电子供体或供氢体） ②氢（或电子）的传递
（需中间传递体，如NAD、FAD等） ③最后氢受体接受氢（或电子）
（最终电子受体或最终氢受体）
②由六个葡萄糖分子参加反应，经 一系列反应，最后回收五个葡萄糖 分子，消耗了1分子葡萄糖（彻底 氧化成CO2 和水），称完全HMP 途径。
HMP途径降解葡萄糖的三个阶段
•HMP是一条葡萄糖不经EMP途径和TCA循环 途径而得到彻底氧化，并能产生大量 NADPH+H+形式的还原力和多种中间代谢产 物的代谢途径 •1. 葡萄糖经过几步氧化反应产生核酮糖-5-磷 酸和CO2
底物脱氢的途径 1、 EMP途径
2、HMP 3、ED 4、TCA
二、 异养微生物的生物氧化
异养微生物氧化有机物的方式，根据氧化还原反 应中的受体不同可分成发酵和呼吸两种。
1 、发酵（fermentation）
是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交 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。
微生物学第六章微 生物产能(ppt)
（优选）微生物学第六章微生 物产能
一、 生物氧化
分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列 连续的氧化还原反应， 逐步分解并释放能量 的过程，这个过程也称为生物氧化，是一个本能 代谢过程。
在生物转换存储在高能化合物（如 ATP）中，以便逐步被利用，还有部分能量以热 的形式释放到环境中。
EMP途径关键步骤
1. 葡萄糖磷酸化→1.6二磷酸果糖(耗能) 2. 1.6二磷酸果糖→2分子3-磷酸甘油醛 3. 3-磷酸甘油醛→丙酮酸
总反应式：
葡萄糖+2NAD+2Pi+2ADP →2丙酮酸+2NADH2+2ATP
CoA ↓丙酮酸脱氢酶
乙酰CoA， 进入TCA
葡萄糖激活的方式
•好氧微生物：通过需要Mg2+和ATP的己糖激酶 •厌氧微生物：通过磷酸烯醇式丙酮酸-磷酸转移 酶系统，在葡萄糖进入细胞时即完成了磷酸化
磷酸甘油酸激酶
甘油酸变位酶
移位
烯醇酶
磷酸化
丙酮酸激酶
EMP途径特点：
葡萄糖分子经转化成1， 6—二磷酸果糖后，在醛 缩酶的催化下，裂解成两 个三碳化合物分子，即磷 酸二羟丙酮和3-磷酸甘油 醛。 3-磷酸甘油醛被进一 步氧化生成2分子丙酮酸，
1分子葡萄糖可降解成2分 子3-磷酸甘油醛，并消耗 2分子ATP。2分子3-磷酸 甘油醛被氧化生成2分子 丙酮酸，2分子NADH2 和4分子ATP。
发酵条件下有机化合物是部分地被氧化，释放一 小部分能量，合成少量ATP（原因：底物碳原子只 被部分氧化，初始电子供体和最终电子供体的还 原电势相差不大）。发酵过程的氧化与有机物的 还原偶联在一起。被还原的有机物来自于初始发 酵的分解代谢。不需外界提供电子受体。
发酵种类很多，以微生物发酵葡萄糖最重要。生物 体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解 （glylolysis）。主要分为四个途径：EMP途径、 HMP途径、ED途径、解酮酶途径。
1.EMP途径
反应步骤：10步 反应简式：耗能阶段
C6
2C3
2ATP
产能阶段
2NADH+H+ 2丙酮酸 4ATP 2ATP
总反应式： C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
2CH3COCOOH+2NADH+2H++2ATP+2H2O
特点：基本代谢途径，产能效率低，提供多种中间代谢物作 为合成代谢原料，有氧时与TCA环连接，无氧时丙酮酸 及其进一步代谢产物乙醛被还原成各种发酵产物，与发 酵工业有密切关系。
磷酸果糖激酶
•EMP途径的关键酶，在生物中有此酶就
意味着存在EMP途径 •需要ATP和Mg++ •在活细胞内催化的反应是不可逆的反应
（二） HMP途径 (戊糖磷酸途径)
（Hexose Monophophate Pathway）
是从葡萄糖-6-磷酸开始，即在单磷酸己 糖基础上开始降解，故称为单磷酸己糖途径。
EMP途径可为微生物的生理活动提供ATP和NADH， 其中间产物又可为微生物合成代谢提供骨架，并在 一定条件下可逆转合成糖。
葡萄糖的
酵解作用
活化
( 又称：Embden
-Meyerhof
-Parnas途径，
简称：EMP途径)
葡萄糖激活 的方式
己糖异构酶
磷磷酸酸果果糖糖激激酶酶
果糖二磷酸醛缩酶
氧化
甘油醛-3-磷酸脱氢酶
大多好氧和兼性厌氧微生物中都有HMP 途径，而且在同一微生物中往往同时存在 EMP和HMP途径，单独具其一者少。
HMP途径：
葡萄糖经转化成6-磷酸葡萄糖酸后， 在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶的催化下， 裂解成5-磷酸戊糖和CO2。 磷酸戊糖进一步代谢有两种结局，
①磷酸戊糖经转酮—转醛酶系催化， 又生成磷酸己糖和磷酸丙糖（3-磷 酸甘油醛），磷酸丙糖借EMP途径 的一些酶，进一步转化为丙酮酸。
不同类型微生物进行生物氧化所利用的物质是不 同的，异养微生物利用有机物，自养微生物利用 无机物，通过生物氧化进行产能代谢。
生物氧化的方式：
①和氧的直接化合：
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
②失去电子：
Fe2+ → Fe3+ + e -
③化合物脱氢或氢的传递:
CH3-CH2-OH
（1）EMP途径（Embden-Meyerhof parthway）
分为两个阶段：
第一阶段：不涉及氧化还原反应及能量释放的准 备阶段，只生成两分子的主要中间代谢产物：甘油 醛3-磷酸
第二阶段：发生氧化还原反应，合成ATP并形成 两分子丙酮酸，每氧化一个葡萄糖分子，中间过程 耗两个ATP，生成4个ATP，净得两分子ATP。
•2. 核酮糖-5-磷酸发生同分异构化或表异构化 而分别产生核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸
•3.上述各种戊糖磷酸在无氧参与的情况下发生 碳架重排，产生己糖磷酸和丙糖磷酸
HMP途径关键步骤：
1. 葡萄糖→6-磷酸葡萄糖酸
2. 6-磷酸葡萄糖酸→5-磷酸核酮糖→ 5-磷酸木酮糖 ↓
CH3-CHO
NAD NADH2
生物氧化的功能：
产能(ATP) 产还原力【H】 小分子中间代谢物
生物氧化的过程
一般包括三个环节： ①底物脱氢（或脱电子）作用
（该底物称作电子供体或供氢体） ②氢（或电子）的传递
（需中间传递体，如NAD、FAD等） ③最后氢受体接受氢（或电子）
（最终电子受体或最终氢受体）