微生物的代谢ppt课件.ppt
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1、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。,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。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。,第三章微生物的代谢,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,在微生物生命
2、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。,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,还原态无机物,日光,化能异养微生物,化能自养微生物,光能营养微生物,通用能源(ATP),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。,生物氧化方式包括: 物质中加氧; C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O 化合物脱氢; CH3-CH2-OH CH3
3、-CHO 失去电子; 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。根据最终电子受体(氢受体)分为: 有氧呼吸、无氧呼吸与发酵,一、微生物的呼吸作用,P92,NAD,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。,1.有氧呼吸(aerobicrespiration),葡萄糖,糖酵解作用,丙酮酸,发酵,有氧,无氧,各种发酵产物,三羧酸循环,被彻底氧化生成CO2和水,释放大量能量,1.有氧呼吸,糖酵解和三羧酸循环形成
4、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 + 38Pi6CO2 + 6H2O + 38ATP,电子传递与氧化,电子传递链,电子传递系统具两种功能:,一是从电子供体接受电子(氢)并传递给电子 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
5、成。,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;,2.无氧呼吸(anaerobic respiration),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,硝酸盐呼
6、吸,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。,3.发酵(fermentation),(1)狭义的发酵概念,(2)广义的发酵概念,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。,专性好氧菌:在正常大气压下通过呼吸产能;兼性厌氧菌:以
7、呼吸为主,兼营发酵产能;微好氧菌 :需在微量氧(氧分压13kPa)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,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:,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
8、以及肠膜明串珠菌等,(1)耐氧菌(aerotolerant anaerobe),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。,(2)厌氧菌(anaerobe)分,一般厌氧菌 专性厌氧菌,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S
9、OD和过氧化氢酶;有氧时靠有氧呼吸产能,无氧时籍发酵产能。许多酵母菌、肠道细菌、硝酸盐还原菌(如脱氮小球菌),人和动物的病原菌均属此类菌。肠杆菌科的各种细菌包括大肠杆菌、产气肠杆菌和普通变形杆菌等都是常见的兼性厌氧菌。,(3)兼性厌氧菌(facultative aerobe),(4)微好氧菌(microaerophilic bacteria),有氧和绝对厌氧条件均不能生长,只能在较低的氧分压下才能正常生长;具有完整的呼吸酶系统,通过呼吸链并以氧为最终氢受体,在(13)103Pa大气压下进行呼吸产能。例如,霍乱弧菌、发酵单胞菌属、氢单胞菌、少数拟杆菌属的种等属于此类菌。在摇瓶培养时,菌体生长于液
10、面以下数毫米处。,必须在有分子氧存在的条件下才能生长;具有完整的呼吸酶系统,细胞含 SOD和过氧化氢酶,通过呼吸链并以分子氧作为最终氢受体。在正常大气压(2104Pa)下进行好氧呼吸产能。多数细菌、放线菌、真菌属于此类菌。一般实验室和工业生产上常用摇瓶振荡或通气搅拌供给充足的氧气。,(5)专性好氧菌(strict aerobe),1971 在McCord 和Fridovich提出SOD的学说:他们认为,厌氧菌因缺乏SOD,故易被生物体内产生的超氧阴离子自由基而毒害致死;好氧菌因为细胞有SOD,剧毒的O2- 就被歧化成毒性稍低的H2O2,而后被H2O2酶分解为无毒的H2O。厌氧菌因为不能合成SO
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