微生物代谢与调控(精)
《微生物代谢调控》PPT课件
失副生产物生物合成完途整版径课件中ppt的某个酶）
7
选育生产代谢拮抗物菌株
• 代谢拮抗物：与代谢产物结构相似，同样能与阻 遏物以及变构酶相结合，可是它们往往不能代替 正常的氨基酸而合成为蛋白质，它们在细胞中的 浓度不会降低，因此与阻遏物以及变构酶的结合 是不可逆的。这就使得有关的酶不可逆地停止了 合成，或是酶的催化作用不可逆地被抑制。
如：温度敏感性突变 抑制性突变 链霉素依赖性突变 低温敏感性突变 ……
完整版课件ppt
3
温度敏感突变株
• 温度敏感突变株：在正常培养温度下，菌体生
长良好，当温度提高到一定程度时（如30℃提高 到40℃），停止生长，而只产酸的菌株。
• 典型应用：谷氨酸发酵
谷氨酸敏感突变株的突变位置是发生在决定与
谷氨酸分泌有密切关系的细胞膜结构的基因上，
10
正亮氨酸积累机制
Nle来自Nva，是Met 生物合成的假反馈控制剂
，添加Met，可回复生长 ，积累Nle。
通过选育自我抗性，即
赋予Nle抗性，可以育出 在不添加Met的培养基中 生产Nle的菌株。
在该抗性菌株中，蛋氨
酸合成酶已被去阻方法：提取法、化学合成法、发酵法 发酵法：添加前体发酵、直接发酵法 直接发酵法：借助微生物具有合成自身所需氨基酸
氨酸产生菌细胞膜允许谷氨酸从细胞内渗透到细胞外。
• 谷氨酸温度敏感突变株发酵：仅需通过转换培养温度就可
以完成谷氨酸生产菌由生长型细胞向产酸型细胞的转变，避免
了因原料影响而造成产酸不稳定的现象，且发酵稳定，发酵周
期短，设备利用率高。另外生物素可以大过量，从而强化二氧
化碳固定反应，提高糖酸转化率
完整版课件ppt
完整版课件ppt
微生物的代谢途径和调控机制
微生物的代谢途径和调控机制微生物是一种非常常见而又重要的生物，它们在生态系统中有着重要的作用。
微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中不可忽视的一部分。
本文将从微生物的代谢途径和调控机制两个方面展开论述。
微生物的代谢途径微生物的代谢途径是指微生物在自身体内进行能量代谢的一系列反应，包括有氧呼吸、厌氧呼吸和发酵等。
其中，有氧呼吸是指微生物利用氧气作为终端电子受体，将有机物完全氧化成为二氧化碳和水，并产生能量。
厌氧呼吸则是指微生物在氧气不足的条件下，利用其他物质作为电子受体，将有机物部分氧化，并产生能量。
而发酵则是指微生物在氧气缺乏时，将有机物在不需要外部电子受体的条件下，分解成酸、醇和气体等产物，并产生能量。
微生物的代谢途径对于微生物的生存和繁殖有着至关重要的作用。
不同的微生物对于不同种类物质的代谢能力不同，这也是微生物能够适应不同环境的原因之一。
例如，某些微生物能够代谢硫、铁等金属离子，从而在海洋底部形成硫化物流，而某些细菌则能够将氮气转化为氨，提供生态系统的必需氮源。
微生物的调控机制微生物的代谢途径需要受到调控才能保证生命过程的正常。
微生物的调控机制包括转录调控、翻译调控和代谢调控等。
其中，转录调控是指微生物可以通过正反馈和负反馈机制，调控基因的表达量。
翻译调控则是指微生物可以通过启动子和转录因子等控制RNA的合成和mRNA的稳定性，影响蛋白质的表达量。
而代谢调控则是指微生物通过代谢产物的反馈和前体物的调节，调控酶的活性和基因表达，从而控制代谢途径的进行。
微生物的调控机制不仅对维持其生命活动有着重要的作用，同时也对于人类的健康有着深远的影响。
以大肠杆菌为例，它是肠道中普遍存在的微生物，当体内钙浓度过低时，大肠杆菌就会通过感应系统调控Calcium Transporter (CaT)的表达量，从而增加体内钙的吸收，保证人体的健康。
总结微生物的代谢途径和调控机制是微生物研究中的重要内容。
通过对微生物的代谢途径和调控机制的研究，不仅可以更好地了解微生物对环境的适应性和生命活动的本质，同时也可以为生物技术和人类健康等方面提供有益的参考和支持。
生产菌种的选育培养—微生物的代谢及调控
• 次级代谢：
微生物在一定的生 长时期，以初级代谢产 物为前体，合成一些对 微生物的生命活动无明 显确切功能的物质的过 程（可有可无）。
• 次级代谢产物：
抗生素、生长刺激素、 生物碱、色素等
（一）初级代谢和初级代谢产物
分解代谢体系（蛋白质、糖等降解）
初级代谢
素材性生物合成体系 （合成小分子材料）
结构性生物合成体系（与分解代谢体系相反）
第一节 微生物的代谢调控
学习目的：
了解微生物的代谢及调控机理，理解代谢调控在菌种选育 中的重要性。
一、微生物的初级代谢与次级代谢
• 初级代谢： 微生物从外界吸收各
种营养物质，通过分解代 谢和合成代谢，生成维持 生命活动的物质和能量的 过程（必不可少）。
• 初级代谢产物： 包括所有与细胞合成
有关的物质如：氨基酸、 核苷酸、乙醇、有机酸、 酶。
●初级代谢是次级代谢的基础。 ●次级代谢可以避免初级代谢产物过量积累对细胞造成伤害。 ●即使次级代谢途径被阻断，也不会影响到菌体的生长繁殖。 ●两者均受到微生物的代谢调节
二、微生物代谢的调节和控制
微生物细胞有着一整套可塑性极强和极精确的代谢调节系统，以确保上千 种酶能准确无误、有条不紊和高度协调地进行极其复杂的新陈代谢反应。
初级代谢产物主要是在菌体生长期所产生的产物
（二）次级代谢和次级代谢产物
次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。 原料来源：初级代谢的产物为前体。 次级代谢产物大多为分子结构较为复杂的化合物。 质粒与次级代谢关系紧密。
次级代谢产物主要是在菌体生长后期或稳定期所产生的产物
（三） 初级代谢与次级代谢之间的关系
• 酶合成调节（酶数量）
激活 （变构、化学修饰） 抑制
微生物代谢和代谢调控对生物多样性的影响
微生物代谢和代谢调控对生物多样性的影响生物多样性是指地球上所有生物体的数量、种类和遗传多样性的总和，是地球上生命的丰富性和复杂性的体现。
微生物是组成生物多样性的重要部分，能够在不同生态系统中以不同的形态活动，参与到物质和能量转化的各个环节中，对生物多样性的保护和维持起着重要的作用。
微生物代谢和代谢调控是微生物活动的重要组成部分，其对生物多样性的影响，主要是影响了微生物本身的存活和生长，进而影响着微生物所处的生境和整个生态系统。
下面从微生物代谢和代谢调控对生物多样性的影响两个方面进行论述。
一、微生物代谢对生物多样性的影响微生物代谢是指微生物体内物质和能量的转化过程，包括细胞分解代谢和合成代谢两个部分。
细胞分解代谢是指微生物通过酶的作用将吸收的复合有机物分解为小分子有机物，以维持生命活动；而合成代谢则是指微生物通过酶的作用将小分子有机物合成为复合有机物，以储存能量和营养物质。
微生物能够通过不同的代谢途径将不同物质代谢成为有用的产物。
例如，细菌通过厌氧呼吸产生甲烷，在各种生态系统中均起着尤为重要的作用；硫化细菌通过氧化硫化合物获得能量；而烟草根部共生菌通过固氮过程将大气中的氮转化为化合物可以被植物吸收等等。
微生物代谢的多样性推动了微生物种类的增加，增加了微生物在生态系统中的功能多样性，促进了生态系统物质和能量的转化，维持了生态系统的稳定性和健康性。
二、微生物代谢调控对生物多样性的影响代谢调控是指微生物体内代谢过程的各种因素对代谢的调节作用。
代谢调控因素的复杂性和微生物多样性的多变性使得微生物对环境变化产生了不同的适应策略。
微生物能够通过各种代谢调控机制调节代谢速率以适应环境变化，增强微生物种群的竞争优势，维持微生物群落的稳定性和多样性。
常见的代谢调控机制有物质代谢调控和基因调控等。
物质代谢调控主要是通过微生物对微环境的感知，根据环境提示及物质组分的变化，自适应地调控代谢通路，以适应外界环境变化。
例如，能源匮乏时，微生物通过调节代谢途径和能量利用效率达到在低能状态下能够生存繁殖的目的。
微生物代谢的调节和机制
微生物代谢的调节和机制微生物是生态系统中不可或缺的一部分，其代谢作用对生态系统的稳定和功能具有重要的影响。
微生物代谢的调节和机制是研究微生物生理生态的重要课题之一。
在本文中，我们将介绍微生物代谢的调节和机制的基本概念和最新研究进展。
一、微生物代谢的基本概念微生物代谢是生物化学过程中，利用有机或无机物质产生能量和产物的过程。
微生物代谢主要包括两个方面：有氧代谢和厌氧代谢。
有氧代谢是指微生物在氧气的存在下进行代谢，利用氧气作为电子受体，通过氧化还原反应分解有机物质，同时产生ATP（三磷酸腺苷）、二氧化碳和水。
常见的有氧代谢途径有三种：糖酵解、柠檬酸循环和呼吸链。
其中，糖酵解是最常见和最基本的有氧代谢途径，从葡萄糖开始，通过一系列反应，最终产生ATP和乳酸、酒精等产物。
厌氧代谢是指微生物在缺乏氧气条件下进行代谢，直接利用有机物质产生能量和产物。
厌氧代谢不需要氧气作为电子受体，经过不同的途径进行代谢，产生的产物也不同。
其中最常见的厌氧代谢途径包括乳酸发酵、酒精发酵、醋酸发酵等。
二、微生物代谢的调节微生物所处的环境是一个复杂的生态系统，微生物的代谢受到多种生物和非生物因素的调节和限制。
微生物代谢的调节主要包括以下几个方面：1. 底物促进或抑制微生物的代谢需要能量和底物，底物在一定程度上可以影响微生物的代谢速率和代谢产物。
底物的促进和抑制作用与微生物代谢路径的不同而异。
例如，乙酰辅酶A是柠檬酸循环的重要底物，而且可以在某些菌株中通过自我诱导提高柠檬酸循环的速率和产氢量。
另一方面，糖类和蛋白质的浓度过高时，会抑制糖酵解途径的进行。
2. pH 值的影响菌株所处环境的pH 值是微生物代谢的重要控制因素之一。
pH值对酶催化作用的影响可以影响代谢途径和代谢速率。
通常来讲，pH值在4-10范围内是适宜微生物生长的，但是不同的菌株对 pH值要求不同，例如有些产酸菌需要较低的pH值才能正常生长代谢。
3. 温度的影响微生物的代谢速率和代谢产物也受到环境温度的影响，不同的微生物对温度要求不同。
微生物笔记-微生物的代谢调节
微生物的代谢新陈代谢：发生在活细胞内的所有化学反应的总称微生物的能量代谢1.新陈代谢的核心问题能量代谢的中心任务：生物体如何将环境中多种形式的最初能源转换称为对一切生命活动都能使用的通用能源。
实质：ATP 的生成和利用能源的转化a.最初能源有机物日光无机物微生物化能异养菌光能营养菌化能自养菌通用能源ATPATP ATP生物氧化反应的三个阶段脱氢：一种失去电子或氢的过程电子供体：被氧化的物质电子受体：接受电子的物质i.递氢：电子供体氧化脱下的氢交给氢载体，并通过多个载体完成电子从供体到受体的传递一般不直接交给电子受体ii.受氢：最终电子受体接受载体上电子的过程iii.b.生物氧化的产能途径底物水平磷酸化生物氧化过程中生成的含有高能键的化合物在酶的作用下，直接将能量转给ADP(GDP)生成ATP(GTP)1)存在于呼吸和发酵过程中2)发酵过程中唯一的能量获取方式3)微生物代谢中的底物水平磷酸化4)底物水平磷酸化反应偶联形成的高能分子1,3-二磷酸甘油酸—>3-磷酸甘油酸ATP 磷酸烯醇式丙酮酸—>丙酮酸ATP 琥珀酰辅酶A —>琥珀酸GTP 乙酰磷酸—>乙酸ATP ATPi.c.微生物的能量代谢2022年4月7日21:49丙酰磷酸—>丙酸ATP 丁酰磷酸—>丁酸ATP甲酰四氢叶酸—>甲酸ATP（电子传递）氧化磷酸化生物氧化中伴随着电子传递发生的磷酸化作用1)发生在呼吸作用（有氧或无氧）中呼吸时大多数伴随ATP 的合成a)2)典型的呼吸链：3分子ATP ，2分子ATP(黄素蛋白起始)a)3)ii.光和磷酸化只发生在光合细胞中1)循环式光合磷酸化：反应产物只有ATP2)非循环式光合磷酸化：反应的产物是ATP 、氧和NADPH3)iii.生物氧化的类型发酵：没有外源的最终电子受体的生物氧化方式电子受体和供体都是有机物1)无电子传递链2)i.呼吸：有外源的最终电子受体的生物氧化方式有氧：以分子氧作为最终电子受体的呼吸方式无机物氧化脱氢a)细菌氢细菌铁细菌硫化细菌硝酸盐细菌能源物质氢气铁硫或硫化物氨或亚硝酸1)无氧：以除氧外的物质作为最终电子受体的呼吸a)2)ii.化能营养型微生物的代谢产能方式iii.产能方式有氧呼吸无氧呼吸发酵环境条件有氧无氧无氧最终电子受体来源环境，外源性环境，外源性胞内，内源性最终电子受体分子氧化合物（通常中间代谢产物d.性质为无机物）能进行该代谢产能方式的微生物专性好氧微生物、兼性厌氧微生物、微嗜氧微生物兼性厌氧微生物、专性厌氧微生物兼性厌氧微生物、耐氧厌氧微生物、专性厌氧微生物呼吸作用和发酵作用的比较相同点：氧化时，底物上脱下的氢和电子都和相同的载体结合，形成NADH 和FADH1)不同点：NADH 和FADH 上的电子和氢的去路不同2)iv. 消耗一分子葡萄糖产生的ATP 数量不同葡萄糖的分解代谢和发酵产物葡萄糖——>丙酮酸1.四种途径：EMP、HMP、ED、PK丙酮酸——>?产物进行各种发酵，一般以产物来命名乙醇发酵酵母菌乙醇发酵i.EMP途径乙醇发酵类型类型条件受氢体ATP主要产物酸性乙醛2乙醇亚硫酸氢钠磷酸二羟丙酮0甘油碱性磷酸二羟丙酮0甘油、乙醇、乙酸细菌的乙醇发酵ii.运动发酵单胞菌ED 途径a.乳酸发酵同型乳酸发酵：产物只有乳酸的乳酸发酵i.b.2.异型乳酸发酵：产物中除乳酸外还有乙醇和二氧化碳的乳酸发酵ii.混合酸发酵c.微生物将葡萄糖转变为琥珀酸、乳酸、甲酸、乙酸、氢气、二氧化碳等多种产物的生物学过程甲基红试验（MR 试验）将细菌接种至葡萄糖蛋白胨水培养基中，置37摄氏度培养48小时，然后沿管壁加入甲基红指示剂，呈红色者为阳性，不呈红色者为阴性。
微生物代谢通路的分析与调控
微生物代谢通路的分析与调控随着基因测序技术的不断提高和发展，对微生物代谢通路的分析和调控也变得越来越重要。
微生物代谢通路是生物合成和分解物质的关键过程，研究微生物代谢通路的分析和调控可以为制药、工业发酵等领域提供基础支撑。
本文将深入探讨微生物代谢通路的分析与调控问题。
1. 微生物代谢通路的分类微生物代谢通路按其反应类型可以分为两类：合成代谢通路和分解代谢通路。
合成代谢通路是合成生命所需的原始物质，例如蛋白质、核酸、脂肪等。
分解代谢通路是分解生物体内的有机物，例如糖类、蛋白质、脂肪等。
我们将以糖类代谢通路为例，介绍微生物代谢通路的分析和调控。
2. 糖类代谢通路的分析方法糖类代谢通路主要涉及到糖酵解和异糖酵解，两者都能将葡萄糖转化成能量。
一般来说，糖酵解是细胞内的主要源，异糖酵解则是一些微生物特定的代谢途径。
糖类代谢通路的分析可以采用生化分析、基因测序、代谢组学等方法。
其中，代谢组学是近年来逐渐兴起的一种方法，其通过定量分析代谢物、中间物、酶和蛋白质水平，揭示微生物生长过程中的变化。
3. 糖类代谢通路的调控方法在微生物代谢通路中，两个主要的调节机制是酶的调节和基因的调节。
酶的调节主要通过反馈抑制和激活酶来实现的，而基因调节则是通过启动子等元件控制基因表达。
在糖类代谢通路中，常见的调控方式有两种：Cra蛋白质和PTS系统。
Cra蛋白质是糖类代谢中的主要调控机制之一。
它是一种全局调控蛋白质，可以通过调节酶的合成和分解来控制代谢通路。
PTS系统是另一种常见的调控机制。
它由两个组分组成：磷转移酶和磷转移底物。
PTS系统参与糖类合成的代谢通路，可以直接调节代谢通路的酶活性，从而控制能源产品的产生。
4. 微生物代谢通路的应用微生物代谢通路的分析和调控在制药、工业发酵等领域具有重要的应用价值。
在制药领域，代谢途径的调控可以通过基因工程技术来实现，从而生产具有理想效果的药物。
在工业发酵中，代谢途径的调控可以有效提高产率，改善产品质量，从而为工业生产带来巨大的经济效益。
微生物代谢及调控
目录1.绪论 (2)1.1.微生物的代谢 (2)1.2.微生物代谢的调节 (2)2.微生物的初级代谢 (2)2.1.能量代谢 (2)2.1.1.能量代谢的载体ATP (2)2.1.2.ATP的代谢方式 (2)2.2.分解代谢 (3)2.2.1.糖的代谢 (3)2.2.2.脂肪和脂肪酸的代谢 (3)2.2.3.氨基酸的代谢 (4)2.2.4.核酸的代谢 (4)2.3.合成代谢 (4)2.3.1.糖类的合成 (4)2.3.2.脂类的合成 (5)2.3.3.氨基酸的合成 (5)2.3.4.蛋白质的合成 (6)2.3.5.核苷酸与核酸的合成 (7)3.微生物的次级代谢 (7)3.1.次级代谢概述 (7)3.2.次级代谢的意义 (8)3.3.次级代谢的生物合成 (8)3.4.次级代谢的特点 (8)4.微生物代谢的调节 (9)4.1.代谢调节的部位 (9)4.1.1.原核微生物细胞的代谢调节部位 (9)4.1.2.真核微生物细胞的代谢调节部位 (9)4.2.代谢调节的方式 (9)4.3.酶活性的调节 (9)4.3.1.酶活性调节的调节机制 (9)4.3.2.前馈与反馈 (10)4.3.3.反馈抑制 (10)4.4.酶合成的调节 (10)4.4.1.酶合成的诱导 (10)4.4.2.酶合成的阻遏 (10)4.4.3.酶合成诱导和阻遏的机制 (10)5.总结 (11)微生物代谢及其调节1.绪论1.1.微生物的代谢微生物代谢包括在微生物细胞中进行的所有生物化学反应的总和。
在代谢过程中，凡是能释放能量的物质分解过程称为分解代谢；吸收能量的物质合成过程称为合成代谢，因其导致新物质的生化合成也称为生物合成。
通过代谢，细胞吸收营养物质，并把它们转化为细胞成分，同时将废物排泄到体外。
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促反应构成，其前一步反应的产物是后续反应的底物。
细胞通过各种方式有效的调节相关的酶促反应来保证整个代谢途径的协调性与完整性，从而使微生物细胞的生命活动的以正常进行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1、代谢概论
新陈代谢：发生在活细胞中的各种分解代谢
（catabolism）和合成代谢（anabolism）的总和。 新陈代谢 = 分解代谢 + 合成代谢
分解代谢：指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系
的催化，产生简单分子、腺苷三磷酸（ATP）形式的能 量和还原力的作用。
合成代谢：指在合成代谢酶系的催化下，由简单小
丙酮酸的发酵产物
①酵母型酒精发酵 ②同型乳酸发酵 ③丙酸发酵 ④混合酸发酵 ⑤2,3—丁二醇发酵 ⑥丁酸发酵
A、乙醇发酵
①酵母菌的乙醇发酵：
2ATP
C6H12O6
EMP
NAD NADH2
2CH3COCOOH
-2CO2
2CH3CHO
乙醇脱氢酶
2CH3CH2OH
※该乙醇发酵过程只在pH3.5~4.5以及厌氧的条件下发生。
呼吸抑制发酵作用的的现象
巴斯德效应的本质是能荷调节。
能荷（Energy charge）
HMP途径的总反应
耗能阶段
• C6
产能阶段
2C3
• 2C3
C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi
4 ATP 2ATP 2 丙酮酸 2NADH2
2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O
HMP途径的重要意义
•为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸。 •产生大量NADPH2，一方面为脂肪酸、固醇等物质的合成提 供还原力，另方面可通过呼吸链产生大量的能量。 •与EMP途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处连接，可 以调剂戊糖供需关系。 •途径中的赤藓糖、景天庚酮糖等可用于芳香族氨基酸合成、 碱基合成、及多糖合成。 •途径中存在 3~7碳的糖，使具有该途径微生物的所能利用利 用的碳源谱更为更为广泛。 •通过该途径可产生许多种重要的发酵产物。如核苷酸、若干 氨基酸、辅酶和乳酸（异型乳酸发酵）等。 •HMP 途径在总的能量代谢中占一定比例，且与细胞代谢活 动对其中间产物的需要量相关。
（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。
中间代谢产物
葡萄糖-1-磷酸 葡萄糖-6-磷酸 核糖-5-磷酸 赤藓糖-4-磷酸 磷酸烯醇式丙酮 酸 丙酮酸 3-磷酸甘油酸 a-酮戊二酸 草酰乙酸 乙酰辅酶A
分解代谢起源
葡萄糖 半乳糖 多糖 EMP途径 HMP途径 HMP途径 EMP途径
（与EMP途径连接） ~~氧化酶
6-磷酸-葡萄酸
(与HMP途径连接) ~~脱水酶
EMP途径
3-磷酸-甘油醛
2-酮-3-脱氧-6-磷酸-葡萄糖酸
EMP途径
丙酮酸
~~醛缩酶
有氧时与TCA环连接 无氧时进行细菌发酵
ED途径的特点
葡萄糖经转化为2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸后，经脱氧酮 糖酸醛缩酶催化，裂解成丙酮酸和3-磷酸甘油醛， 3-磷酸 甘油醛再经EMP途径转化成为丙酮酸。结果是1分子葡萄糖产 生2分子丙酮酸，1分子ATP。 •ED途径的特征反应是关键中间代谢物2-酮-3-脱氧-6-磷酸 葡萄糖酸（KDPG）裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛。ED途径的 特征酶是KDPG醛缩酶. •反应步骤简单，产能效率低. • 此途径可与EMP途径、HMP途径和TCA循环相连接，可互相 协调以满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。 好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵.
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；
葡萄糖三条降解途径在不同微生物中的分布
菌名 酿酒酵母 产朊假丝酵母 灰色链霉菌 产黄青霉 大肠杆菌 铜绿假单胞菌 嗜糖假单胞菌 枯草杆菌 氧化葡萄糖杆菌 真养产碱菌 运动发酵单胞菌 藤黄八叠球菌 EMP（%） 88 66~81 97 77 72 — — 74 — — — 70 HMP（%） 12 19~34 3 23 28 29 — 26 100 — — 30 ED（%） — — — — — 71 100 — — 100 100 —
由表可见，在微生物细胞中，有的同时存在多条途径来降解葡萄糖， 有的只有一种。在某一具体条件下，拥有多条途径的某种微生物究 竟经何种途径代谢，对发酵产物影响很大。
TCA循环
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。
EMP途径 ED途径 EMP途径 三羧酸循环 三羧酸循环
丙酮酸脱羧 脂肪氧 化
2.1.2递氢、受氢和ATP的产生
★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.
•初级代谢： 提供能量、前体、结构物质等生命活动所 必须的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等. •次级代谢： 在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型； 产物：抗生素、色素、激素、生物碱等
一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢 的核心问题。 能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的 最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源------ATP。 这就是产能代谢。
在生物合成中的作用
核苷糖类 戊糖 多糖贮藏物 核苷酸 脱氧核糖核苷酸 芳香氨基酸 芳香氨基酸 葡萄糖异生 CO2固定 胞壁酸合成 糖的运输 丙氨酸 缬氨酸 亮氨酸 CO2固定 丝氨酸 甘氨酸 半胱氨酸 谷氨酸 脯氨酸 精氨酸 赖氨酸 天冬氨酸 赖氨酸 蛋氨酸 苏氨酸 异亮 氨酸 脂肪酸 类异戊二烯 甾醇
化能异养微生物 化能自养微生物
有机物 最初 能源 还原态无机物
通用能源 （ATP）
日光
光能营养微生物
2、微生物的能量代谢 生物氧化的概念 生物氧化就是发生在或细胞内的一切产能性氧化反应的总称 生物氧化作用：细胞内代谢物以氧化作用释放（产生）能量的 化学反应。氧化过程中能产生大量的能量，分段释放，并以高 能键形式贮藏在ATP分子内，供需时使用。 生物氧化的方式：
通风（有氧呼吸） 酒精生成量 低（接近零） 耗糖量/单位时间 少 细胞的繁殖 旺盛
缺氧（发酵） 高 多 很弱至消失
概念：有氧条件下，发酵作用受抑制的现象（或 氧对发酵的抑制现象）。 意义：合理利用能源
巴斯德效应（Pasteur effect）机理 巴斯德在研究酵母的酒精发酵时发现：厌氧条件下 酵母菌进行酒精发酵，葡萄糖的消耗速度很快；而 在有氧条件下，酵母菌进行呼吸作用，糖的消耗速 度较低，酒精产量也降低。
ED途径
又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸（KDPG）裂解途径。 存在于多种细菌中（革兰氏阴性菌中分布较广）。 ED途径 可不依赖于EMP和HMP途径而单独存在，是少数缺乏完整 EMP途径的微生物的一种替代途径，未发现存在于其它生 物中。
ATP ADP NADP+ NADPH2
葡萄糖
~~激酶
6-磷酸-葡萄糖
分子、ATP形式的能量和还原力一起合成复杂的大分子 的过程。
分解代谢
复杂分子
（有机物）
合成代谢
简单小分子
ATP
[H]
按物质转化方式分：
分解代谢：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。
合成代谢：是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂大分 子的过程。在这个过程中要消耗能量。
物质代谢：物质在体内转化的过程. •能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化 . 按代谢产物在机体中作用不同分：
ED途径的总反应
•
• • ATP • • •
ATP ADP
C6H12O6 KDPG
2ATP NADH2
NADPH2 2丙酮酸
6ATP
(有氧时经过呼吸链)
Hale Waihona Puke 2乙醇（无氧时进行细菌乙醇发酵）
关键反应：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸的裂解 催化的酶：6-磷酸脱水酶，KDPG醛缩酶 相关的发酵生产：细菌酒精发酵 优点：代谢速率高，产物转化率高，菌体生成 少，代谢副产物少，发酵温度较高，不必定期 供氧。 缺点：pH5，较易染菌；细菌对乙醇耐受力低
★当发酵液处在碱性条件下，酵母的乙醇发酵会改为甘油发酵。 原因：该条件下产生的乙醛不能作为正常受氢体，结果2分子乙 醛间发生歧化反应，生成1分子乙醇和1分子乙酸； CH3CHO+H2O+NAD+ CH3CHO+NADH+H+ CH3COOH+NADH+H+ CH3CH2OH+ NAD+
此时也由磷酸二羟丙酮担任受氢体接受3-磷酸甘油醛脱下 的氢而生成 -磷酸甘油，后者经-磷酸甘油酯酶催化，生 成甘油。 2葡萄糖 2甘油+乙醇+乙酸+2CO2
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）
底物脱氢的途径
(1)、EMP途径 (2)、HMP (3)、ED (4)、TCA
2.1化能异养微的生物氧化
2.1.1底物脱氢的途径
葡萄糖的酵解作用 ( 又称：EmbdenMeyerhof-Parnas途 径，简称：EMP途径)