第六章微生物的新陈代谢ppt课件.ppt

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1、第六章微生物的新陈代谢第一节微生物的能量代谢第二节微生物对有机物的分解第三节分解代谢和合成代谢的联系第四节微生物独特合成代谢途径举例第五节微生物的代谢调节与发酵生产第一节微生物的能量代谢产能和耗能一、化能异养微生物的能量代谢按照有无电子传递链,可将其分为底物水平磷酸化和电子传递磷酸化两种类型。1.底物水平磷酸化2.电子传递磷酸化化能异养微生物的生物氧化和产能生物氧化(biologicaloxidation):有机物生物氧化和燃烧的比较:生物氧化的形式:与氧结合、脱氢、失去电子生物氧化的过程:脱氢、递氢、受氢生物氧化的功能:产能、产还原力、产中间代谢物生物氧化的类型:呼吸、无

2、氧呼吸、发酵细菌的代谢产物(一)分解代谢产物和细菌的生化反应糖发酵试验VP试验甲基红试验枸橼酸盐利用试验吲哚试验硫化氢试验尿素酶试验自动化仪器分析糖发酵试验VP试验阴性阳性大肠杆菌:—产气杆菌:+甲基红试验阳性阴性对照大肠杆菌:+产气杆菌:—枸橼酸利用试验大肠杆菌:—产气杆菌:+阳性吲哚试验大肠杆菌:+产气杆菌:—H2S试验尿素酶试验对照阳性阴性发酵是一种在厌氧条件下发生的、不具有以氧或无机物为电子受体的通过电子传递链传递电子的生物氧化过程。该发酵被称为生理学发酵,与工业上所称发酵完全不同。工业上所说的发酵是指微生物在有氧或无氧条件下通过分解与合成代谢将某些原料物质转化为特

3、定微生物产品的过程。如酵母菌、苏云金杆菌菌体生产,抗生素发酵、乙醇发酵及柠檬酸发酵等。供微生物发酵的有机物质主要是葡萄糖和其它单糖1.发酵葡萄糖发酵途径EMP、HMP、ED和PK1、EMP途径:EMP途径反应步骤:(3)EMP途径的终产物的去向:2分子丙酮酸、2分子NADH+H+(4)EMP途径的意义:提供能量和还原力;连接其它代谢途径的桥梁;提供生物合成的中间产物;逆向合成多糖。2、HMP途径:反应过程:3、ED途径:反应步骤:PK途径--磷酸酮糖裂解途径PK途径(异型乳酸发酵)A.两岐双岐杆菌;B.明串珠菌乙醇发酵--酵母菌的乙醇发酵是一种应用与研究最早、发酵机制清楚

4、的发酵类型。在发酵过程中,酵母菌利用EMP途径将葡萄糖分解为丙酮酸,然后在丙酮酸脱羧酶催化下脱羧形成乙醛,乙醛在乙醇脱氢酶作用下被还原为乙醇。在酵母菌的乙醇发酵中,发酵条件对发酵过程与产物影响很大。如发酵过程中的通气状况、培养基组成及pH控制均对发酵终产物产生影响。乙醇发酵是一种厌氧发酵,如将厌氧条件改为好氧条件,葡萄糖分解速度降低,乙醇生成停止。当重新返回厌氧条件时,葡萄糖分解加速,伴随大量乙醇产生。巴斯德首先发现这种现象,故谓之巴斯德效应。乳酸发酵--乳酸发酵指某些细菌在厌氧条件下利用葡萄糖生成乳酸及少量其它产物的过程。能进行乳酸发酵的细菌被称为乳酸菌。常见的乳酸菌有

5、乳杆菌、乳链球菌、明串珠菌及双岐杆菌等。乳酸菌虽然多是一些兼性厌氧细菌,但乳酸发酵却是在严格厌氧条件下完成的。乳酸菌缺少许多生长因子的合成能力,它们在生长中表现出很复杂的营养需求,故培养乳酸菌时,需加入一定量动植物组织浸出液或酵母浸出液。----乳酸菌通过EMP和PK途径进行乳酸发酵。利用EMP途径发酵葡萄糖得到的产物只有乳酸。乳酸为唯一产物的乳酵发酵称为同型乳酸发酵。----PK途径发酵葡萄糖形成的产物除乳酸外还有乙醇和乙酸。产物为乳酸和其它物质的乳酸发酵称为异型乳酸发酵。肠膜明串珠菌和双岐杆菌所进行的乳酸发酵属于异型乳酸发酵丁酸与丙酮-丁醇发酵--丁酸发酵细菌为专性厌

6、氧细菌,它们属于梭菌、丁酸弧菌属(Butyrivibrio)、真杆菌属(Eubacterium)和梭杆菌属(Fusobacterium)中的一些细菌。梭菌利用EMP将葡萄糖分解为丙酮酸,再经过一系列反应生成丁酸(图6—9)。葡萄糖经过与丁酸发酵相同的途径形成乙酰乙酰CoA,再进一步转化为丁醇与丙酮(图6—10)。----混合酸与丁二醇发酵--埃希氏菌属(Fscherichia)、沙门氏菌属(Salmonella)和志贺氏菌属(Shigella)等肠细菌中的一些细菌,能利用葡萄糖进行混合酸发酵:葡萄糖经EMP途径分解为丙酮酸,该酸在不同酶催化下进一步转化为乳酸、乙酸、甲酸、乙

7、醇、CO2和H2,部分磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)固定1CO2后转化为琥珀酸。肠杆菌属(Enterobacter)和沙雷氏菌属(Serratia)中的一些细菌,能利用葡萄糖进行丁二醇发酵:形成大量丁二醇和气体,产生少量酸(图6—11)。在混合酸和丁二醇发酵中,除琥珀酸由PEP转化而来外,其余发酵产物均由丙酮酸衍变而成。2.呼吸呼吸:底物按常规脱氢后,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)的过程。外源氢受体为O2时的呼吸称为有氧呼吸,外源氢受体为特定无机氧化物(NO31-

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