微生物的代谢1PPT课件
3、(1)淀粉、纤维素、果胶、蛋白质和脂肪 被微生物降解的过程;
(2)蛋白质的腐败与腐化;氨基酸的分解(脱 氨作用和脱羧作用);
(3)吲哚试验的原理。
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4、(1)酶在微生物生命活动中的作用; (2)胞内酶和胞外酶、固有酶和适应酶。 (3)酶的诱导与酶的阻遏、反馈抑制与反馈阻遏 (4)同工酶与变构酶。
在无氧条件下,最终电子受体是被氧化基质本身所产生,而 未被氧化的中间产物既是被氧化的基质,又作为最终电子受 体,而且作为最终电子受体的有机物是基质未被彻底氧化的 中间产物。
“发酵”在这里是指不需氧的产能代谢。
由于发酵作用对有机物的氧化不彻底,发酵结果是积累有机 物,只释放出较少能量。
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(2)广义的发酵概念
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硝酸盐呼吸
以NO3-为最终电子受体的无氧呼吸称硝酸盐呼吸。 也称为硝酸盐的异化作用(Dissimilative)。
只能接收2个电子,产能效率低; NO2-对细胞有毒; 有些细菌可将NO2-进一步还原成N2,这个过程称为反硝化作用
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3.发酵(fermentation)
(1)狭义的发酵概念
◆无氧或低氧化还原电位的环境下生长,分子氧对它们 有毒,即使短期接触空气,也会抑制其生长甚至死亡;
它们缺乏完整的呼吸酶系统,缺乏SOD和细胞色素氧化酶, 多数还缺乏过氧化氢酶;
靠发酵、无氧呼吸、循环光合磷酸化或甲烷发酵等提供 所需能量。
常见的有梭菌属、拟杆菌属、双歧杆菌属、消化球菌属、 瘤胃球菌属、韦荣氏球菌属、脱硫弧菌属、甲烷杆菌属 等。其中多数产甲烷细菌是极端厌氧菌。
5、与食品有关的初级与次级代谢产物;初级代谢与 次级代谢定义及两者关系。
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代谢是细胞内发生的各种生物化学反应的总称。
代谢
分解代谢(catabolism) 产生能量 合成代谢(anabolism) 消耗能量
复杂分子
(有机物)
分解代谢 合成代谢
简单小分子 ATP
[H]
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在微生物生命的整个代谢过程中,指令系 统是基因,作用系统是酶,调控系统是代谢产 物,影响因素是外界环境。在细胞内各系统之 间任何时候都处于相互统一、矛盾、协调和制 约之中,是一个完美的自控体系。
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电子传递链
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电子传递系统具两种功 受体;
◆二是将电子传递过程中释放的能量合成ATP, (又称氧化磷酸化)。
1分子葡萄糖通过有氧呼吸彻底氧化时,可产生 38分子ATP。
◆其中包含底物水平磷酸化合成,但大部分由电 子传递磷酸化合成。
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2.无氧呼吸(anaerobic respiration)
无氧呼吸:是指无机氧化物作为最终电子受体的生物氧 化过程。 无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体,以氧化态的无 机氧化物(如NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等)为最终电 子受体或氢受体,伴随氧化磷酸化作用,产生ATP。
产生的能量不如有氧呼吸的多。
某些厌氧和兼性厌氧菌在无氧条件下进行无氧呼吸;
在有氧或无氧条件下,利用好氧或兼性厌氧、厌氧微生物 的新陈代谢活动,将有机物氧化转化为有用的代谢产物, 从而获得发酵产品和工业原料的过程。
它包括好氧呼吸、厌氧呼吸和发酵三个方面的过 程。
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二、不同呼吸类型的微生物
根据微生物的呼吸作用不同,所含的呼吸酶系统是否完全;作为 最终电子受体的物质是否是氧;微生物与分子氧的关系不同, 分成以下5种呼吸类型:
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一、微生物的呼吸作用
生物氧化方式包括:
①物质中加氧; C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
②化合物脱氢; CH3-CH2-OH
CH3-CHO
③失去电子;
NAD NADH2 Fe2+ → Fe3+ + e -
生物氧化的功能为: 产能(ATP)、产还原力[H]和产小分子中间代谢物。
有氧条件下进行厌氧生活,生长不需要氧,
分子氧对它们无毒;
它们没有呼吸链,
细胞内有超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶,
但无过氧化氢酶;靠专性发酵获得能量。 乳酸菌多数是耐氧菌。例如:乳酸乳球菌乳酸
亚种、粪肠球菌、乳酸乳杆菌以及肠膜明串珠菌等
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(2)厌氧菌(anaerobe)分
一般厌氧菌 专性厌氧菌
根据最终电子受体(氢受体)分为:
有氧呼吸、无氧呼吸与发酵
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1. 有氧呼吸(aerobicrespiration)
有氧呼吸:是氧化底物时,以分子氧作为 最终电子受体的生物氧化过程。 脱氢酶使基质脱氢, 通过细胞色素C将电子和氢传递给氧, 氧化酶使分子状态的氧活化,成为氢受体, 最终产物为二氧化碳和水。
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1. 有氧呼吸
葡萄糖
糖酵解作用
丙酮酸
无氧
有氧
发酵
三羧酸循环
各种发酵产物 被彻底氧化生成CO2和水-,释放大量能量
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电子传递与氧化
糖酵解和三羧酸循环形成的NADH和FADH2 在EMP和TCA 途径中,脱下的氢或释放出的电子经过电子传递链的 传递作用,最后传递到O2,在电子传递过程中有ATP 生成。 需氧菌和兼性厌氧菌在有氧条件下可以进行有氧呼吸, 同时释放大量的能量。总反应式为: C6H12O6 + 6O2 + 38ADP + 38Pi→6CO2 + 6H2O + 38ATP
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第一节 微生物的能量代谢
微生物生命活动需要的能量来源于微生物的呼吸作用。
能量代谢的中心任务是:生物体如何将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。
最初 能源
有机物
化能异养微生物
化能自养微生物
还原态无机物
日光
光能营养微生物
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通用能源 (ATP)
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(3)兼性厌氧菌(facultative aerobe)
有氧或无氧条件下均能生长,但有氧情况生长得更好; 它们具有需氧菌和厌氧菌的两套呼吸酶系统,细胞含SOD和过氧化氢酶; 有氧时靠有氧呼吸产能,无氧时籍发酵产能。
专性好氧菌:在正常大气压下通过呼吸产能;
兼性厌氧菌:以呼吸为主,兼营发酵产能;
微好氧菌 :需在微量氧(氧分压1~3kPa)下生活; 微生物与氧的关系 :以呼吸为主,兼营厌氧呼吸产能
耐氧菌:不需氧,只能以发酵产能,氧无毒害;
专性厌氧菌:只能以发酵或无氧呼吸产能,氧有害或致死
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(1)耐氧菌(aerotolerant anaerobe)