页数：65页文件大小：7.47 MB来源： 微生物学ppt课件
本课件讲授微生物生命活动中的能量流与物质流，先厘清新陈代谢、合成代谢与分解代谢的概念及相互关系，再展开生物氧化的形式与功能，详细讲解EMP、HMP、ED与TCA四条脱氢途径的过程、意义与产能效率；随后比较有氧呼吸、无氧呼吸与发酵三种生物氧化类型及由丙酮酸出发的六条发酵途径，最后介绍生物固氮、自养微生物CO2固定、肽聚糖合成与次生代谢产物等独特代谢途径。
第五章 微生物的新陈代谢——微生物生命活动过程中的能量流和物质流，封面标示本章主题与篇章起始。
Contents（3学时）
关于新陈代谢的几个概念
分解代谢与合成代谢的关系
第一节 微生物的能量代谢章节标题页，本节讲授微生物生命活动中能量的产生方式。
最初能源包括有机物（化能异养微生物）、还原态无机物（化能自养微生物）与日光（光能营养微生物），最终统一转换为 ATP。
生物氧化
化能异养微生物的生物氧化和产能
EMP 途径（Embden-Meyerhof-Parnas Pathway），即糖酵解途径，是葡萄糖分解为丙酮酸的主要代谢路线。
EMP 途径总式：
葡萄糖 + 2NAD + 2Pi + 2ADP → 2 丙酮酸 + 2NADH + 2H+ + 2ATP + 2H2O
过程可表示为 C6 → 2C3 → 丙酮酸，分为耗能阶段（消耗 2ATP）与产能阶段（生成 4ATP，净产 2ATP，并生成 2NADH + H+）。
EMP 途径的意义
EMP 途径的生理学功能：
EMP 途径与人类的关系：乙醇、乳酸、甘油、丙酮和丁醇的发酵。
PP 途径（Pentose phosphate pathway），旧称 HMP 途径（Hexose monophosphate pathway），此途径存在于大多数生物体内。本页图示 C3、C4、C5、C6、C7 各类糖之间的碳架转换关系。
PP 途径总反应式：
6 葡萄糖-6-磷酸 + 12NADP+ + 6H2O → 5 葡萄糖-6-磷酸 + 12NADPH + 12H+ + 6CO2 + Pi
即 6C6 → 6C5，经一系列复杂反应后重新合成 5C6，同时产生 12NADPH 与 6CO2；经呼吸链生成约 35ATP（1ATP 用于葡萄糖-6-磷酸生成）。
PP 途径的意义
生产实践——重要发酵产物
ED 途径：即 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸（KDPG）裂解途径，与 EMP 途径相连；有 O2 时与 TCA 相连，无 O2 时进行酒精发酵。
ED 途径的特点
反应式：葡萄糖 + NAD+ + NADP + Pi + ADP → 2 丙酮酸 + NADH + H+ + NADPH + H+ + ATP
具有 ED 途径的微生物
丙酮酸的代谢的多样性：EMP 途径、不完全的 HMP 途径、ED 途径都可以产生丙酮酸，生成的丙酮酸：
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。
从丙酮酸进入循环：
丙酮酸 + 4NAD+ + FAD + GDP + Pi + 3H2O → 3CO2 + 4（NADH + H+）+ FADH2 + GTP
从乙酰-CoA 进入循环：
乙酰-CoA + 3NAD+ + FAD + GDP + Pi + 2H2O → 2CO2 + 3（NADH + H+）+ FADH2 + CoA + GTP
其中经呼吸链生成 12ATP，FADH2 经呼吸链生成 2ATP，另由底物水平磷酸化生成 1ATP。
TCA 循环的重要特点
葡萄糖经不同途径后的产能效率：下表比较 EMP、HMP、ED 与 EMP+TCA 四条途径的产能形式与净产 ATP 数。
| 产能形式 | EMP | HMP | ED | EMP+TCA |
|---|---|---|---|---|
| ATP（GTP） | 2 | 1 | 2 | 2（2ATP） |
| NADH + H+ | 2（=6ATP） | — | 1（=3ATP） | 2+8（=30ATP） |
| NADPH + H+ | — | 12（=36ATP） | 1（=3ATP） | — |
| FADH2 | — | — | — | 2（=4ATP） |
| 净产 ATP | 8 | 35 | 7 | 36—38 |
说明：原页数字密集粘连，表中数值按课件原文的逆向顺序推定归属，其中 HMP 净产 35ATP 已包含葡萄糖转变为葡糖-6-磷酸所消耗的 1ATP，EMP+TCA 的 36—38ATP 为考虑真核生物 NADH 进入线粒体消耗 2ATP 的范围值，建议对照原课件图片复核。
递氢和受氢：经上述脱氢途径生成的 NADH、NADPH、FADH 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，以释放其化学潜能并生成 ATP。
生物氧化的三种类型：根据受氢体性质的不同，生物氧化可分为三种类型。
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为生物氧化类型总览图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
这是生物最重要和最普遍的氧化形式。
呼吸链（Respiratory chain）／电子传递链（ETC）：位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒体膜上，由一系列氧化还原电势呈梯度差、链状排列的氢传递体（或电子传递体）组成，最终将氢交给 O2。
特点：无氧条件、产能效率低；有机物脱氢后经部分呼吸链递氢，最终由氧化态的无机物或有机物受氢，完成氧化磷酸化反应。
无氧呼吸的类型（根据呼吸链末端的氢受体）：无机盐呼吸、有机物呼吸。
无氧呼吸的主要类型：本页按呼吸链末端氢受体的不同列出无氧呼吸的各类代表，包括硝酸盐呼吸、硫酸盐呼吸、碳酸盐呼吸以及延胡索酸呼吸等，建议对照原课件图片查阅各类的代表菌与产物。
发酵（Fermentation）
发酵的特点
四类发酵
由 EMP 途径中丙酮酸出发的发酵：由葡萄糖经 EMP 途径形成丙酮酸，进一步降解形成各种发酵产物。
由丙酮酸出发的 6 条发酵途径：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。图中方框内为发酵产物。
由 EMP 途径中丙酮酸出发的发酵的意义
进行异型乳酸发酵的微生物：
异型乳酸发酵的经典途径：本页图示葡萄糖经磷酸戊糖酮解途径生成乳酸、乙醇和 CO2 的代谢流程，建议对照原课件图片查看各步中间产物。
异型乳酸发酵的双歧途径：2 分子葡萄糖产生 2 分子乳酸、3 分子乙酸和 5 分子 ATP，是双歧杆菌特有的产能效率更高的发酵路线。
通过 ED 途径进行的发酵——细菌酒精发酵：运动发酵单胞菌（Zymomonas mobilis，微好氧菌）经 ED 途径从丙酮酸到乙醇完成酒精发酵。
以丙氨酸和甘氨酸为例：
丙氨酸 + 甘氨酸 + ADP + Pi → 3 乙酸 + 3NH3 + CO2
进行 Stickland 反应的微生物：C. sporogenes（生孢梭菌）、C. botulinum（肉毒梭菌）、C. sticklandii（斯氏梭菌）。
有氧呼吸、无氧呼吸与发酵的比较：下表按氧化基质、最终电子受体、产物、产能与电子传递链五项逐项对比。
| 呼吸类型 | 氧化基质 | 最终电子受体 | 产物 | 产能 | 电子传递链 |
|---|---|---|---|---|---|
| 有氧呼吸 | 有机物 | O2 | CO2、H2O | 多 | 完整 |
| 无氧呼吸 | 有机物 | 无机氧化物、延胡索酸 | CO2、H2O、NO2-、N2 | 次之 | 不完整 |
| 发酵 | 有机物 | 氧化型中间代谢产物（醛、酮等） | 还原型中间代谢产物（醇、酸） | 少 | 无，底物水平磷酸化 |
自养微生物产 ATP 和产还原力
化能自养微生物——化能自养的机理：通过氧化 NH3、H2S、Fe2+ 等无机物获得 ATP 与还原力，用于同化 CO2 合成细胞物质。
光能营养微生物
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为光合磷酸化示意图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为光合磷酸化或非循环式光合磷酸化示意图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
第二节 分解代谢和合成代谢的联系章节标题页，本节讲授两类代谢之间的中间产物联接与回补途径。
分解代谢和合成代谢的关系：本页图示分解代谢与合成代谢通过中间代谢产物彼此连接、相互提供原料与能量的整体关系，建议对照原课件图片阅读。
联接分解代谢和合成代谢的重要中间代谢产物：本页图示连接分解代谢与合成代谢的关键中间代谢物，如丙酮酸、乙酰 CoA、草酰乙酸、α-酮戊二酸等，建议对照原课件图片查看各节点去向。
重要的两用代谢途径：EMP、HMP、TCA。
以 EMP 和 TCA 循环为中心的中间代谢物回补顺序：本页图示围绕 EMP 与 TCA 循环的各条回补反应及其补充的中间代谢产物，建议对照原课件图片查看具体反应。
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为代谢物回补顺序示意图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
第三节 微生物独特代谢途径举例
说明：原课件本页标题写作「第二节」，与本章目录的第三节顺序不符，此处按章节顺序更正为第三节，内容未作改动。
一、生物固氮
（一）固氮微生物的种类：至今固氮微生物约 80 多属，均为原核微生物。
本页源文件未提取到文字内容，仅有图片，通常为固氮微生物或根瘤形态图。建议对照原课件图片补充本页要点说明。
固氮反应必要条件（6 要素）
有 N2 时固氮酶将 75% 还原力形成 NH3，其余用于形成 H2；缺 N2 时，固氮酶将 H+ 全部还原成 H2。产物走向：N2 → NH3 → NH4+ + 酮酸 → 相应氨基酸 → 蛋白质等。
二、自养微生物 CO2 的固定
三、肽聚糖的生物合成：本页图示肽聚糖合成的 stages，包括在细胞质中合成 UDP-N-乙酰胞壁酸五肽、经载体脂转运以及在外膜完成交联的过程，建议对照原课件图片查看各步中间物。
次生代谢产物的特点：
次生代谢产物的种类
下载地址：{{downurl}}
{{{a}}}
{{#b}}{{{b}}}
{{/b}} {{/title}} {{#nolog}}登陆注册
{{/nolog}} {{#djsx}}点我刷新
{{/djsx}} {{#gocz}} {{/gocz}} {{#ffqr}} {{/ffqr}}