底物水平磷酸化
烯醇式丙酮酸
第三节 微生物的分解代谢
主要内容：微生物对营养物利用及其产生的代谢产物
微生物从环境中吸收C、N等营养物质，经菌体一 系列分解作用等，生成中间产物：
（1） 组成细胞成分 （2） 以储存物的形式存在于细胞内 （3） 生成代谢废物、释放
无氧呼吸作用
以无机氧化物替代分子氧作为最终电子受体 的生物氧化作用称为无氧呼吸
适用范围：某些厌氧微生物和兼性厌氧的微 生物
特点：基质氧化彻底，释放能量少
发酵作用
以有机物作为最终电子受体的呼吸作用称为发酵 Note：次序，低于1、2，若有外源电子受体（02，
无机氧化物）时，不发生发酵作用 特点：基质不能彻底氧化，产生能量极少，有中间
第五章 微生物的酶与代谢
新陈代谢（Metabolism） 泛指生物与周围环境进行物质交换和能量交换的过程
新陈代谢
合成代谢 （同化）
生物小分子合成生物大分子
耗能 能量代谢
产能 分解代谢 （异化） 生物大分子分解为生物小分子
物质 代谢
合成代谢––––生物体从体内或体外环境中取得原料，合成各种 细胞结构物质或具有各种生理功能的物质的过程（同化过程）
1、概念
（1）光合磷酸化：仅适于光合生物 能量来自光能，以光能生成ATP的过程
（2）氧化磷酸化：适于所有生物 能量来自化学能，以化合物的氧化所放
出的能量生成ATP的称为氧化磷酸化
2、ATP生成方式 （1）底物水平磷酸化 通式：X~Pi＋ADP––––ATP＋X
X~Pi－ATP，1.3－二磷酸甘油酸，乙酰磷酸， 2－磷酸烯醇式丙酮酸，氨甲酰磷酸 适用范围：适用于发酵作用进行生物氧化的微生物
分解代谢––––生物结构体内所有的分解作用，包括各种营养 物质或细胞结构物质降解成简单的产物的过程（异化过程)
新陈代谢的特点
（1）在温和条件下进行(由酶催化)
（2）反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此 协调，且逐步进行，表征了新陈代谢具有严格的顺序 性
（3）对内外环境具有高度的调节功能和适应功能。
第二节 微生物的能量代谢
能量代谢––––微生物体内的能量转变过程 热力学第二定律 能量守恒
微生物的能量代谢是通过生物氧化反应来实 现的
生物氧化–––微生物在细胞内酶作用下把营养 物质氧化的过程
最初能源
有机物（化能异养菌） 日 光（光能营养菌） 无机物（化能自养菌）
通用能源
生物氧化的特点： （1）系列酶在温和的条件下按次序催化； （2）氧化反应能量释放分段进行 （3）放出能量一部分的化学能的形式储存在能
产物积累 适用微生物：各种微生物
发酵作用––––无氧
工业上的发酵––––利用微生物的转化作用来 从底物生成代谢物，可在有氧或无氧的条件 下进行
发酵作用是工业上发酵的一种形式
二、ATP的生成
ATP和酰基辅酶A可做为微生物体内吸能和放 能反应的偶联者
能量多余 ––––→ 储存 能量不足 ––––→ 释放
酶在结构上可分为单成分酶和双成分酶
单成分酶：只具有酶蛋白的酶，这类酶本身具有催化 特性，酶的活性中心是由酶上少数几个化学基团构成
双成分酶 酶蛋白＋活性基（辅酶或金属离子）
作用：酶蛋白（具有活性中心，决定结合的专一性）

活性基（起着决定催化反应性质的作用，在
催化反应中担负着传递电子、原子或化学基团的作用）
称为有氧呼吸
方式：呼吸底物逐步彻底氧化：


C6H12O6－→CO2 + H2O + ATP

适用的微生物：好氧微生物，兼性厌氧微生物
有氧呼吸（aerobic respiration）
以分子氧为最终受体的生物氧化 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O
除糖酵解过程外，还包括三羧酸循环和 电子传递链两部分反应 发酵面食的制作就即利用了微生物的有氧呼吸
无机离子浓度等有关
酶的结构与功能
作用方式分为6种：水解酶、氧化还原酶、转移酶、异 构酶、裂解酶、合成酶
根据酶在细胞内的位置分：胞外酶（水解酶）、胞内酶 （还原酶、转移酶、裂解酶、异构酶、合成酶等）和细 胞间质酶（渗透酶等 细胞膜与细胞质中间）
酶产生规律：固有酶（成分酶）和适应酶（诱导酶）
量载体内
生物氧化作用的实质是物质代谢中脱下的氢离子（电 子）转移给受氢体
根据最终电子（氢）受体的不同，可把微生物的生物 氧化作用分为三类：有氧呼吸作用、无氧呼吸作用、 发酵作用
一、微生物生物氧化的产能模式
有氧呼吸作用 无氧呼吸作用 发酵作用
有氧呼吸作用
以分子氧作为最终电子（氢）受体的生物氧化作用，
主要内容
微生物的酶 微生物的能量代谢 微生物的分解代谢
第一节 微生物的酶
酶是由活细胞产生的具有催化作用的生 物大分子
酶的特性
1、绝大多数酶具有蛋白质的一切性质
如：aa结合成的大分子；

两性电离

细胞内呈水溶性溶胶

强酸、强碱、高热、高盐等理化因素作用下
失去生理活性
2、酶的催化作用具有高度的专一性

绝对专一性、相对专一性、立体异构专一性
3、酶的催化效率高，作用条件温和。 机理：降低活化能的方式进行
பைடு நூலகம்
（1）催化速度比无机催化剂高1000万－10万亿倍 （2）作用条件为常温常压，pH近乎中性。

酶的催化性又称酶的活性或活力。酶的活性与
酶的浓度，底物浓度，反应的温度，pH值以及化合物、
酶在微生物细胞中的分布
微生物细胞的构造虽然简单，但却是一个完整的整 体，各种酶在细胞中有严格的分布，从而在空间和时 间上保证了微生物的代谢具有严格的顺序性和规律性
细胞膜：参与营养物质运输的酶（渗透酶） 细胞质：分解糖及有机物质的酶与合成酶 呼吸酶类：原核生物（细胞内膜）、
真核生物（线粒体） 核糖体：蛋白质合成酶
（2）电子传递磷酸化 适用范围：适用于有氧或无氧呼吸作用进行生物
氧化的微生物。 机制尚不清楚
氧化磷酸化
脱氢
3-磷酸甘油醛 (3-磷酸甘油醛脱氢酶)
(磷酸甘油酸激酶)
底物水平磷酸化
1,3-二磷酸甘油酸 3-磷酸甘油酸
(磷酸甘油酸变位酶)
2-磷酸甘油酸
磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)
(丙酮酸激酶)