页数：33页文件大小：185.0 KB来源： 食品微生物学ppt课件
本课件围绕微生物新陈代谢展开，讲解能量代谢与好氧呼吸、厌氧呼吸、发酵三种生物氧化类型，梳理EMP、HMP、ED途径与TCA循环等分解代谢路线，并比较醋酸、酒精、乳酸与混合酸发酵的代谢途径及其工业应用。
第四章微生物的代谢本章要点:1.了解微生物新陈代谢与酶促反应之间、物质代谢与能量之间、合成代谢与分解代谢之间的相互区别和联系；
2.掌握微生物的能量代谢和生物氧化类型；3.掌握微生物的分解代谢途径及特点;4.掌握微生物的各种发酵途径及在发酵工业中的应用.
说明：源文件本份与上一份（微生物的营养）标题均写作「第四章」，此处按教材体例顺延，实际章节序号请以教材目录为准。
新陈代谢（Metabolism）一般泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程。生物小分子合成生物大分子合成代谢（同化）耗能新陈代谢能量代谢物质代谢产能分解代谢（异化）生物大分子分解为生物小分子
第一节微生物的能量代谢第二节微生物的分解代谢第三节微生物发酵的代谢途径第四节微生物独特的合成代谢
第一节微生物的能量代谢有机物（化能异养菌）最初能源日光（光能自养菌）通用能源无机物（化能自养菌）
二、生物氧化链微生物从呼吸底物脱下的氢和电子向最终电子受体的传递过程中，要经过一系列的中间传递体，并有顺序地进行，它们相互“连控”如同链条一样，故称为呼吸链（生物氧化链）。它主要由脱氢酶、辅酶Q和细胞色素等组分组成。
(己糖激酶)⑴葡萄糖+ ATP---------------→6-磷酸葡萄糖+ ADP （磷酸己糖异构酶）⑵6-磷酸葡萄糖----------------------→ 6-磷酸果糖(磷酸己糖激酶) ⑶6-磷酸果糖+ ATP -------------------→ 1,6-磷酸果糖+ ADP（醛缩酶）⑷1,6-二磷酸果糖-------------→磷酸二羟丙酮+ 3-磷酸甘油醛（磷酸丙糖异构酶）⑸磷酸二羟丙酮---------------------→ 3-磷酸甘油醛1.葡萄糖的酵解作用(EMP途径)
（3-磷酸甘油醛脱氢酶）⑹3-磷酸甘油醛+ NAD + H3PO4 ---------------------→ 1,3-二磷酸甘油酸+ NADH（3-磷酸甘油酸激酶）⑺1,3-二磷酸甘油酸+ ADP ----------------------------→ 3-磷酸甘油酸+ ATP （磷酸甘油酸变位酶）⑻3-磷酸甘油酸-----------------→ 2-磷酸甘油酸（烯醇化酶）⑼2-磷酸甘油酸-----------------→磷酸烯醇式丙酮酸+ H2O(丙酮酸激酶)⑽磷酸烯醇式丙酮酸+ADP -----------------→丙酮酸+ ATP 总反应式为：C6H12O6＋2NAD+2(ADP+Pi)-----→2CH3COCOOH+2ATP+2NADH2
葡萄糖激活的方式好氧微生物：通过需要Mg++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
TCA循环在微生物代谢中的枢纽地位糖类乙醇乳酸葡萄糖丙酮甘油EMP丁醇脂肪丙酮酸丁二醇B-氧化脂肪酸乙酰-CoA氨基酸蛋白质ATP，各种有机酸，天冬氨酸，柠檬酸，谷氨酸
2.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CO22. 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途径的总反应耗能阶段C6 2C3 产能阶段4ATP 2ATP2C3 2 丙酮酸2NADH2C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+2NADH2+2H++2ATP+2H2O
（三）ED途径也称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸途径，在醛缩酶（KDPGaldolase）的作用下，裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再经EMP途径的后半部反应转化为丙酮酸。
葡萄糖↓+ATP6-磷酸葡萄糖↓-2H6-磷酸葡萄糖酸↓-H2O2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸↙↘3-磷酸甘油醛------→丙酮酸↘？总反应式为：C6H12O6＋ADP+Pi+NADP+NAD→2 CH3COCOOH +ATP+ NADPH2+ NADH2
（四）PK途径也称磷酸解酮酶途径。在微生物降解已糖的过程中，除了EMP、HMP和E.D途径外，还有一条途径即磷酸解酮酶途径（PhosphoketolasePathway）该途径为少数细菌所独有。
磷酸解酮酶有两种，一种是戊糖磷酸解酮酶，一种是己糖磷酸解酮酶；有些异型乳酸发酵的微生物，肠膜明串球菌（Leuconostocmesenteulides），短乳酸杆菌（Lactobacillusbrevie），甘露乳酸杆菌（Lactobacillusmanitopoeum）等，是通过戊糖磷酸解酮酶途径进行异型乳酸发酵的，反应途径如下：葡萄糖↓→+ ATP6-磷酸葡萄糖↓ 2H6-磷酸葡萄糖酸↓ 2H5-磷酸木酮糖↙↘3-磷酸甘油醛乙酰磷酸↓+Pi -Pi↓ 2H(EMP途径) 乙醛↓-ATP ↓ 2H CO2 乳酸乙醇总反应式为：C6H12O6＋ADP+Pi→CH3CHOHCOOH＋CH3CH2OH＋CO2+ATP
三、蛋白质的分解（一）蛋白质的分解通式如下：蛋白酶蛋白质多肽、氨基酸产生蛋白酶的菌种很多，细菌、放线菌、霉菌等中均有。不同的菌种可以产生不同的蛋白酶，不同的菌种也可生产功能相同的蛋白酶，同一个菌种也可产生多种性质不同的蛋白酶。
第三节微生物发酵的代谢途径一、醋酸发酵好氧性的醋酸发酵是制醋工业的基础。制醋原料或酒精接种醋酸细菌后，即可发酵生成醋酸发酵液供食用，醋酸发酵液还可以经提纯制成一种重要的化工原料——冰醋酸。厌氧性的醋酸发酵是我国用于酿造糖醋的主要途径。
好氧性的醋酸细菌进行的是好氧性的醋酸发酵，其氧化过程是一个脱氢加水的过程：-2H + H2O OH -2HCH3CH2OH CH3CHO CH3—C—H CH3COOHOH脱下的氢最后经呼吸链和氧结合形成水，并放出能量：4H+O22 H2O +117千卡总反应式为：CH3CH2OH+O2CH3COOH+ H2O +117千卡厌氧性的醋酸细菌进行的是厌氧性的醋酸发酵，其中热醋酸梭菌能通过EMP途径发酵葡萄糖，产生3Ｍ醋酸。
发酵结果如下：EMPC6H12O6+2ADP+2Pi 2CH3COCOOH+4H+2ATP丙酮酸脱羧酶2CH3COCOOH+2H2O+2ADP+2Pi 2CH3COOH+2CO2+4H+2ATP和乙酸激酶COM2 CO2+8H CH3COOH + 2 H2O总反应式：C6H12O6+ 4(ADP+Pi) 3CH3COOH+4ATP
四、乳酸发酵同型乳酸发酵：通过EMP途径仅产生乳酸的发酵异型乳酸发酵：通过HMP(PK)途径产生乳酸、乙醇、乙酸等有机化合物的发酵
异型乳酸发酵途径2×葡萄糖2ATP 2ADP果糖-6-磷酸果糖-6-磷酸转醛酶磷酸解酮酶转酮酶赤藓糖-4-磷酸乙酰磷酸ADP木酮糖-5-磷酸ATP乙酸
异型乳酸(乙醇)发酵途径5-磷酸-木酮糖磷酸(戊糖)解酮酶乙酰磷酸3-磷酸甘油醛ADP Pi+2ADP 2ATP乙酰CoA 磷酸激酶NADH2ATP乙醛乙酸NADH2NADH2乙醇乳酸
同型乳酸发酵与异型乳酸发酵的比较：下表对比发酵途径、产物、产能与代表菌种。
| 类型 | 途径 | 产物 | 产能/葡萄糖 | 菌种代表 |
|---|---|---|---|---|
| 同型 | EMP | 2乳酸 | 2ATP | Lactobacillus debruckii |
| 异型 | HMP（WD） | 1乳酸、1乙醇、1CO2 | 1ATP | Leuconostoc mesenteroides |
| 异型 | HMP（WD） | 1乳酸、1乙酸、1CO2 | 2ATP | Lactobacillus brevis |
第四节微生物独特的合成代谢合成代谢是指微生物利用能量将简单的无机或有机的小分子前体物质同化成高分子或细胞结构物质；
合成代谢时，必须具备三个条件，即代谢能量、小分子前体物质和还原基。微生物的合成代谢，有其独特的代谢途径，但多数代谢过程与高等生物相同或类似，如蛋白质的合成、核算的合成。
由于微生物蛋白质的合成和核酸的合成基本同一般生物的生化过程，这里主要要求对微生物独特的肽聚糖的生物合成代谢途径有所了解。
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