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1、关于微生物的代谢(5)第1页，讲稿共90张，创作于星期日各种类型的微生物细胞，通过单纯扩散、促进扩各种类型的微生物细胞，通过单纯扩散、促进扩散（易化扩散）、主动运输和基团转位等方式，散（易化扩散）、主动运输和基团转位等方式，将各种营养物质由外界环境摄入微生物细胞中。将各种营养物质由外界环境摄入微生物细胞中。当营养物质进入微生物细胞后，要面临着一系列当营养物质进入微生物细胞后，要面临着一系列的化学变化。的化学变化。微生物细胞将要面临的这一系列的化学变化微生物细胞将要面临的这一系列的化学变化即为：即为：微生物的代谢。微生物的代谢。第2页，讲稿共90张，创作于星期日 分解代谢分解代谢 物质代谢物质代
2、谢 合成代谢合成代谢微生物代谢微生物代谢 产能代谢产能代谢 能量代谢能量代谢 耗能代谢耗能代谢 在真核生物中分解代谢一般在线粒体、微体或溶酶体中进行，合成代谢一般在细胞质中进行。微生物的代谢有三个特点：代谢旺盛、代谢类型多、代谢的调整既严格又灵活。代谢代谢（metabolism）：细胞内发生的各种化学反应的总称细胞内发生的各种化学反应的总称第3页，讲稿共90张，创作于星期日合成代谢（合成代谢（anabolismanabolism）合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的过程，并合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的过程，并合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的过程，并合成代谢指
3、细胞利用小分子物质合成复杂大分子的过程，并在这个过程中消耗能量。在这个过程中消耗能量。在这个过程中消耗能量。在这个过程中消耗能量。合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生的中间产物或环境中的小分子营养物质。的中间产物或环境中的小分子营养物质。的中间产物或环境中的小分子营养物质。的中间产物或环境中的小分子营养物质。在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用）产生化在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用）产生化在代谢过程中，微生物通过分
4、解作用（光合作用）产生化在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合作用）产生化学能。学能。学能。学能。分解代谢（分解代谢（catabolismcatabolism）分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量。个过程中产生能量。个过程中产生能量。个过程中产生能量。第4页，讲稿共90张，创作于星期日第一节第一节 微生物对有机物的分解代谢微生物对有机物的分解代谢 有机化合物是异养微生物的供氢体。许多有机有机化合物是异养微生物的供氢体
5、。许多有机化合物包括大分子的多糖、蛋白质、核酸、类化合物包括大分子的多糖、蛋白质、核酸、类脂以及碳氢化合物、芳香族化合物等，都可被脂以及碳氢化合物、芳香族化合物等，都可被不同类型的异养微生物所分解利用。不同类型的异养微生物所分解利用。但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们必须但大分子化合物不能透过细胞质膜，它们必须被微生物所产生的胞外酶水解成为组成它们的小被微生物所产生的胞外酶水解成为组成它们的小分子单体后，才能被微生物吸收利用。分子单体后，才能被微生物吸收利用。第5页，讲稿共90张，创作于星期日（一）纤维素分解代谢（一）纤维素分解代谢纤维素是植物细胞壁的主要成分，是世界上最丰富纤维素是植物细胞
6、壁的主要成分，是世界上最丰富的碳水化合物，它也是由葡萄糖通过糖苷键连接而的碳水化合物，它也是由葡萄糖通过糖苷键连接而成的大分子化合物，它与淀粉不同的是，葡萄糖通成的大分子化合物，它与淀粉不同的是，葡萄糖通过过-1.4-1.4-糖苷键连接起来，而且分子量更大，更不溶于糖苷键连接起来，而且分子量更大，更不溶于糖苷键连接起来，而且分子量更大，更不溶于糖苷键连接起来，而且分子量更大，更不溶于水，均不能直接被人和动物消化，但它可以被许多真菌如水，均不能直接被人和动物消化，但它可以被许多真菌如水，均不能直接被人和动物消化，但它可以被许多真菌如水，均不能直接被人和动物消化，但它可以被许多真菌如大型真菌和小型
7、真菌中的木霉、青霉、曲霉、根霉等以及大型真菌和小型真菌中的木霉、青霉、曲霉、根霉等以及大型真菌和小型真菌中的木霉、青霉、曲霉、根霉等以及大型真菌和小型真菌中的木霉、青霉、曲霉、根霉等以及放线菌与细菌中的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维放线菌与细菌中的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维放线菌与细菌中的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维放线菌与细菌中的一些种分解与利用。细菌中常见的纤维素分解菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。素分解菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。素分解菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。素分解菌有粘细菌、梭状芽孢杆菌、瘤胃细菌等。第6页，讲稿共90张，创作于星期日能利
8、用纤维素生长的微生物具有能利用纤维素生长的微生物具有纤维素酶纤维素酶纤维素酶纤维素酶。纤维素酶也是一群作用于纤维素的酶的总称，又有纤维素酶纤维素酶也是一群作用于纤维素的酶的总称，又有纤维素酶纤维素酶也是一群作用于纤维素的酶的总称，又有纤维素酶纤维素酶也是一群作用于纤维素的酶的总称，又有纤维素酶复合物之称。包括复合物之称。包括复合物之称。包括复合物之称。包括C C C C1 1 1 1酶、酶、酶、酶、C C C CX X X X酶（酶（酶（酶（C CX1X1X1X1酶、酶、酶、酶、C C C CX2X2X2X2酶两种）和纤维二酶两种）和纤维二酶两种）和纤维二酶两种）和纤维二糖酶（即糖酶（即糖酶（
9、即糖酶（即-葡萄糖苷酶）等类型。葡萄糖苷酶）等类型。C C1 1 1 1酶主要是作用于天然纤维素，使之转变成水合非结晶酶主要是作用于天然纤维素，使之转变成水合非结晶纤维素；纤维素；C CX1X1酶是一种内断型的纤维素酶，它从水合非结晶纤维酶是一种内断型的纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子内部作用于素分子内部作用于-1.4-1.4-1.4-1.4-糖苷键，生成纤维糊精与纤维糖苷键，生成纤维糊精与纤维糖苷键，生成纤维糊精与纤维糖苷键，生成纤维糊精与纤维二糖；二糖；二糖；二糖；C C C CX2X2X2X2酶则是一种外断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子酶则是一种外断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维
10、素分子酶则是一种外断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子酶则是一种外断型纤维素酶，它从水合非结晶纤维素分子的非还原性末端作用于的非还原性末端作用于的非还原性末端作用于的非还原性末端作用于-1.4-1.4-糖苷键，逐步一个个地切断糖苷键，逐步一个个地切断糖苷键，逐步一个个地切断糖苷键，逐步一个个地切断-1.4-1.4-糖苷键生成葡萄糖；糖苷键生成葡萄糖；糖苷键生成葡萄糖；糖苷键生成葡萄糖；纤维二糖酶则是作用于纤维二糖，生成葡萄糖纤维二糖酶则是作用于纤维二糖，生成葡萄糖。第7页，讲稿共90张，创作于星期日植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直链淀植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直链淀植
11、物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直链淀植物淀粉包括直链和支链，是葡萄糖多聚物。直链淀粉是由许多葡萄糖单体以粉是由许多葡萄糖单体以粉是由许多葡萄糖单体以粉是由许多葡萄糖单体以-1.4-1.4葡萄糖苷键所聚合的葡萄糖苷键所聚合的葡萄糖苷键所聚合的葡萄糖苷键所聚合的大分子；支链淀粉是由大分子；支链淀粉是由大分子；支链淀粉是由大分子；支链淀粉是由-1.6-1.6糖苷键形成侧链。（在糖苷键形成侧链。（在糖苷键形成侧链。（在糖苷键形成侧链。（在一般淀粉中，直链淀粉的含量约为一般淀粉中，直链淀粉的含量约为一般淀粉中，直链淀粉的含量约为一般淀粉中，直链淀粉的含量约为80%80%80%80%，支链淀粉为，
12、支链淀粉为，支链淀粉为，支链淀粉为20%20%）。）。）。）。淀粉能被多种微生物分解，微生物分解淀粉的酶类很多，淀粉能被多种微生物分解，微生物分解淀粉的酶类很多，淀粉能被多种微生物分解，微生物分解淀粉的酶类很多，淀粉能被多种微生物分解，微生物分解淀粉的酶类很多，作用方式各异，作用后的产物也不同。作用方式各异，作用后的产物也不同。作用方式各异，作用后的产物也不同。作用方式各异，作用后的产物也不同。主要的淀粉酶有以下几类：主要的淀粉酶有以下几类：（二）淀粉的分解代谢（二）淀粉的分解代谢第8页，讲稿共90张，创作于星期日1.-1.-淀粉酶（液化型淀粉酶）：淀粉酶（液化型淀粉酶）：它可以从直链淀粉的内
13、部任意切割它可以从直链淀粉的内部任意切割它可以从直链淀粉的内部任意切割它可以从直链淀粉的内部任意切割-1.4-1.4糖苷键，最终糖苷键，最终糖苷键，最终糖苷键，最终的产物是麦芽糖和少量的葡萄糖，二者的比例约为的产物是麦芽糖和少量的葡萄糖，二者的比例约为的产物是麦芽糖和少量的葡萄糖，二者的比例约为的产物是麦芽糖和少量的葡萄糖，二者的比例约为6 6：1 1 1 1。-淀粉酶不能水解淀粉酶不能水解淀粉酶不能水解淀粉酶不能水解-1.6-1.6糖苷键，以及靠近糖苷键，以及靠近糖苷键，以及靠近糖苷键，以及靠近-1.61.61.61.6糖苷键的糖苷键的-1.4-1.4糖苷键，但可越过此键，在分支点糖苷键，但
14、可越过此键，在分支点糖苷键，但可越过此键，在分支点糖苷键，但可越过此键，在分支点的较远位直链内部水解的较远位直链内部水解的较远位直链内部水解的较远位直链内部水解-1.4-1.4糖苷键，因此淀粉水解的糖苷键，因此淀粉水解的糖苷键，因此淀粉水解的糖苷键，因此淀粉水解的产物是麦芽糖、含有产物是麦芽糖、含有产物是麦芽糖、含有产物是麦芽糖、含有6 6 6 6个葡萄糖单位的寡糖和带有个葡萄糖单位的寡糖和带有个葡萄糖单位的寡糖和带有个葡萄糖单位的寡糖和带有-1.61.6糖苷键的小分子糊精（寡糖）。由于糖苷键的小分子糊精（寡糖）。由于-淀粉酶可淀粉酶可淀粉酶可淀粉酶可在淀粉的内部任意切割，所以使淀粉的粘滞度很
15、快降低，在淀粉的内部任意切割，所以使淀粉的粘滞度很快降低，在淀粉的内部任意切割，所以使淀粉的粘滞度很快降低，在淀粉的内部任意切割，所以使淀粉的粘滞度很快降低，表现为液化，故称为液化酶。一些细菌（枯草）、放线菌、表现为液化，故称为液化酶。一些细菌（枯草）、放线菌、表现为液化，故称为液化酶。一些细菌（枯草）、放线菌、表现为液化，故称为液化酶。一些细菌（枯草）、放线菌、霉菌均能产生霉菌均能产生霉菌均能产生霉菌均能产生-淀粉酶。此外，发芽的种子、动物的淀粉酶。此外，发芽的种子、动物的淀粉酶。此外，发芽的种子、动物的淀粉酶。此外，发芽的种子、动物的胰脏、唾液中都含有此酶。胰脏、唾液中都含有此酶。胰脏、唾
16、液中都含有此酶。胰脏、唾液中都含有此酶。第9页，讲稿共90张，创作于星期日2 2糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。其共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖或其共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖或葡萄糖。这类酶至少有三种：葡萄糖。这类酶至少有三种：-淀粉酶（淀粉淀粉酶（淀粉-1.4-1.4-麦芽糖苷酶）：它是从直链麦芽糖苷酶）：它是从直链淀粉的外端（非还原端）开始作用于淀粉的外端（非还原端）开始作用于-1.4-1.4糖苷键，每糖苷键，每糖苷键，每糖苷键，每次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解成麦次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解成麦次水解出一个麦芽糖分子，
17、可将直链淀粉彻底水解成麦次水解出一个麦芽糖分子，可将直链淀粉彻底水解成麦芽糖。因为被芽糖。因为被芽糖。因为被芽糖。因为被-淀粉酶所打断的键发生改变，结果是形淀粉酶所打断的键发生改变，结果是形淀粉酶所打断的键发生改变，结果是形淀粉酶所打断的键发生改变，结果是形成成成成-麦芽糖即麦芽糖的还原碳是麦芽糖即麦芽糖的还原碳是麦芽糖即麦芽糖的还原碳是麦芽糖即麦芽糖的还原碳是-构型的。构型的。构型的。构型的。-淀粉酶也不能水解淀粉酶也不能水解-1.6-1.6糖苷键，而且也不能糖苷键，而且也不能越过此键起作用。因此，当遇到支链淀粉分支越过此键起作用。因此，当遇到支链淀粉分支点上点上-1.6-1.6键时，就停止
18、作用，于是就留下分子较键时，就停止作用，于是就留下分子较大的极限糊精。故大的极限糊精。故-淀粉酶的水解产物是麦芽糖淀粉酶的水解产物是麦芽糖和大分子的极限糊精。和大分子的极限糊精。第10页，讲稿共90张，创作于星期日 淀粉淀粉-1.4-1.4-葡萄糖苷酶：葡萄糖苷酶：此酶也是从淀粉分子的非还原末端开始，依次以此酶也是从淀粉分子的非还原末端开始，依次以葡萄糖为单位逐步作用于淀粉分子中的葡萄糖为单位逐步作用于淀粉分子中的-1.4-1.4糖糖苷键，生成葡萄糖，此酶也不能水解苷键，生成葡萄糖，此酶也不能水解-1.6-1.6糖糖苷键，但可越过此键，在分支的直链内部继续苷键，但可越过此键，在分支的直链内部继
19、续水解水解-1.4-1.4糖苷键，因此，此酶作用于直链淀糖苷键，因此，此酶作用于直链淀粉后的作用产物几乎全部是葡萄糖，作用于支粉后的作用产物几乎全部是葡萄糖，作用于支链淀粉水解的产物有葡萄糖与带有链淀粉水解的产物有葡萄糖与带有-1.6-1.6糖苷糖苷键的寡糖。此酶也分解麦芽糖。根霉与曲霉普键的寡糖。此酶也分解麦芽糖。根霉与曲霉普遍能合成与分泌此酶。遍能合成与分泌此酶。第11页，讲稿共90张，创作于星期日 淀粉淀粉-1.6-1.6-葡萄糖苷酶葡萄糖苷酶（异淀粉酶又称极限糊精酶）：（异淀粉酶又称极限糊精酶）：此酶专门分解淀粉分子的-1.6糖苷键，生成葡萄糖，它能水解-淀粉酶和-淀粉酶作用淀粉后的产
20、物极限糊精。黑曲霉和米曲霉能产生和分泌此酶。淀粉在上述四类酶的共同作用下能完全水解为淀粉在上述四类酶的共同作用下能完全水解为葡萄糖。葡萄糖。微生物的淀粉酶可用于酿酒、纺织工业织物脱浆、以微生物的淀粉酶可用于酿酒、纺织工业织物脱浆、以及代替酸水解法生产葡萄糖等。各种类型的淀粉酶可及代替酸水解法生产葡萄糖等。各种类型的淀粉酶可用工业方法利用微生物来生产。用工业方法利用微生物来生产。第12页，讲稿共90张，创作于星期日（三）果胶质的分解代谢（三）果胶质的分解代谢 果胶质是构成高等植物细胞间质的主要物质。它主要是由果胶质是构成高等植物细胞间质的主要物质。它主要是由果胶质是构成高等植物细胞间质的主要物质
21、。它主要是由果胶质是构成高等植物细胞间质的主要物质。它主要是由D-D-D-D-半乳糖醛酸通过半乳糖醛酸通过半乳糖醛酸通过半乳糖醛酸通过-1.4-1.4-1.4-1.4糖苷键连接起来的直链高分子糖苷键连接起来的直链高分子糖苷键连接起来的直链高分子糖苷键连接起来的直链高分子化合物，其分子中大部分羧基形成了甲基酯；不含甲基化合物，其分子中大部分羧基形成了甲基酯；不含甲基化合物，其分子中大部分羧基形成了甲基酯；不含甲基化合物，其分子中大部分羧基形成了甲基酯；不含甲基酯的果胶质称为果胶酸。酯的果胶质称为果胶酸。酯的果胶质称为果胶酸。酯的果胶质称为果胶酸。天然果胶质是一种水不溶性的物质，通常被称为原果胶。
22、天然果胶质是一种水不溶性的物质，通常被称为原果胶。天然果胶质是一种水不溶性的物质，通常被称为原果胶。天然果胶质是一种水不溶性的物质，通常被称为原果胶。在原果胶酶的作用下，被转化成水可溶性的果胶；再进在原果胶酶的作用下，被转化成水可溶性的果胶；再进在原果胶酶的作用下，被转化成水可溶性的果胶；再进在原果胶酶的作用下，被转化成水可溶性的果胶；再进一步被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基团，生成果胶酸，一步被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基团，生成果胶酸，一步被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基团，生成果胶酸，一步被果胶甲酯水解酶催化去掉甲酯基团，生成果胶酸，最后被果胶酸酶水解，切断最后被果胶酸酶水解，切断最后被果胶
23、酸酶水解，切断最后被果胶酸酶水解，切断-1.4-1.4-1.4-1.4糖苷键，生成半乳糖苷键，生成半乳糖醛酸。半乳糖醛酸最后进入糖代谢途径被分解放糖醛酸。半乳糖醛酸最后进入糖代谢途径被分解放出能量，可见分解果胶的酶也是一个多酶复合物。出能量，可见分解果胶的酶也是一个多酶复合物。第13页，讲稿共90张，创作于星期日（五）几丁质的分解代谢（五）几丁质的分解代谢几丁质是一种由几丁质是一种由N-N-乙酰葡萄糖胺通过乙酰葡萄糖胺通过-1.4-1.4-糖苷键连接起来，又不易分解的含氮多糖类糖苷键连接起来，又不易分解的含氮多糖类物质。它是真菌细胞壁和昆虫体壁的组成成物质。它是真菌细胞壁和昆虫体壁的组成成分，
24、一般的生物都不能分解利用，只有某些分，一般的生物都不能分解利用，只有某些细菌（如溶几丁质芽孢杆菌）和放线菌（链细菌（如溶几丁质芽孢杆菌）和放线菌（链霉菌属、诺卡氏菌属中的种类）能分解利用霉菌属、诺卡氏菌属中的种类）能分解利用它，进行生长。这些微生物能合成与分泌几它，进行生长。这些微生物能合成与分泌几丁质酶，使其水解成几丁二糖，再通过几丁丁质酶，使其水解成几丁二糖，再通过几丁二糖酶进一步水解成二糖酶进一步水解成N-N-乙酰葡萄糖胺。乙酰葡萄糖胺。第14页，讲稿共90张，创作于星期日（六）蛋白质的分解代谢（六）蛋白质的分解代谢 蛋白质蛋白质 肽肽 肽酶肽酶肽酶肽酶 蛋白酶蛋白酶蛋白酶蛋白酶氨基酸氨
25、基酸 相应相应相应相应AAAAAAAA酶酶酶酶 氧化脱氨氧化脱氨氧化脱氨氧化脱氨 还原脱氨还原脱氨还原脱氨还原脱氨 水解脱氨水解脱氨 直接脱氨直接脱氨直接脱氨直接脱氨 土壤中含有的蛋白质物质，主要靠蛋白质分解菌分解，生成简单的含氮化土壤中含有的蛋白质物质，主要靠蛋白质分解菌分解，生成简单的含氮化土壤中含有的蛋白质物质，主要靠蛋白质分解菌分解，生成简单的含氮化土壤中含有的蛋白质物质，主要靠蛋白质分解菌分解，生成简单的含氮化合物，再供植物与微生物利用。在食品工业中，传统的酱制品，如酱油、合物，再供植物与微生物利用。在食品工业中，传统的酱制品，如酱油、合物，再供植物与微生物利用。在食品工业中，传统的
26、酱制品，如酱油、合物，再供植物与微生物利用。在食品工业中，传统的酱制品，如酱油、豆豉、腐乳等的制作也都是利用了微生物对蛋白质的分解作用。豆豉、腐乳等的制作也都是利用了微生物对蛋白质的分解作用。豆豉、腐乳等的制作也都是利用了微生物对蛋白质的分解作用。豆豉、腐乳等的制作也都是利用了微生物对蛋白质的分解作用。第15页，讲稿共90张，创作于星期日（七）氨基酸的分解代谢（七）氨基酸的分解代谢 微生物对氨基酸的分解主要是脱氨作微生物对氨基酸的分解主要是脱氨作用和脱羧作用。用和脱羧作用。1 1脱氨作用：脱氨作用：脱氨作用因微生物的种类不同、分解条件不同脱氨作用因微生物的种类不同、分解条件不同以及氨基酸的不同
27、，会有不同的分解方式与产以及氨基酸的不同，会有不同的分解方式与产物。通常情况下，脱氨作用可分为氧化脱氨、物。通常情况下，脱氨作用可分为氧化脱氨、还原脱氨、直接脱氨、水解脱氨和氧化还原脱氨、直接脱氨、水解脱氨和氧化-还原偶还原偶联脱氨（联脱氨（SticklandStickland史提克兰得反应）等脱氨方式。史提克兰得反应）等脱氨方式。第16页，讲稿共90张，创作于星期日（1 1）氧化脱氨）氧化脱氨 这种脱氨方式只有在有氧的条件下才能进行，专性厌氧菌这种脱氨方式只有在有氧的条件下才能进行，专性厌氧菌这种脱氨方式只有在有氧的条件下才能进行，专性厌氧菌这种脱氨方式只有在有氧的条件下才能进行，专性厌氧菌
28、没有这种脱氨作用。所谓没有这种脱氨作用。所谓没有这种脱氨作用。所谓没有这种脱氨作用。所谓氧化脱氨，是指在酶催化下，氨氧化脱氨，是指在酶催化下，氨氧化脱氨，是指在酶催化下，氨氧化脱氨，是指在酶催化下，氨基酸在氧化脱氨的同时释放游离氨的过程基酸在氧化脱氨的同时释放游离氨的过程基酸在氧化脱氨的同时释放游离氨的过程基酸在氧化脱氨的同时释放游离氨的过程。微生物催化氧。微生物催化氧。微生物催化氧。微生物催化氧化脱氨的酶有两类：一是以化脱氨的酶有两类：一是以化脱氨的酶有两类：一是以化脱氨的酶有两类：一是以FANFANFANFAN或或FMNFMNFMNFMN为辅基的氨基酸氧化酶；为辅基的氨基酸氧化酶；为辅基的
29、氨基酸氧化酶；为辅基的氨基酸氧化酶；另一类是氨基酸脱氢酶，以另一类是氨基酸脱氢酶，以另一类是氨基酸脱氢酶，以另一类是氨基酸脱氢酶，以NADNADNADNAD或或NADPNADP作为氢的载体，转作为氢的载体，转给分子氧。其反应的通式：给分子氧。其反应的通式：2RCHNH2RCHNH2RCHNH2RCHNH2 2 2 2COOHCOOHO O O O2 2-2RCOCOOH 2RCOCOOH 2RCOCOOH 2RCOCOOH 2NH2NH2NH2NH3 3 如：如：如：如：CHCHCHCH3 3 3 3CHNHCHNHCHNHCHNH2 2COOHCOOHCOOHCOOH1/2O1/2O1/2O
30、1/2O2 2 2 2-CH-CH-CH-CH3 3COCOOH COCOOH COCOOH COCOOH NHNHNHNH3 3 3 3丙氨酸脱氢酶丙氨酸脱氢酶丙氨酸脱氢酶丙氨酸脱氢酶-酮酸一般不积累，而继续被微生物转化成羟酸或醇酮酸一般不积累，而继续被微生物转化成羟酸或醇酮酸一般不积累，而继续被微生物转化成羟酸或醇酮酸一般不积累，而继续被微生物转化成羟酸或醇;所脱所脱下的氨具有高度的还原势，伴随着氨基酸的脱氨反应，发下的氨具有高度的还原势，伴随着氨基酸的脱氨反应，发生电子传递磷酸化，生成生电子传递磷酸化，生成ATPATP，可供微生物生长所需的能量，可供微生物生长所需的能量，可供微生物生长所
31、需的能量，可供微生物生长所需的能量，另一方面也可为微生物生长提供氮源。另一方面也可为微生物生长提供氮源。另一方面也可为微生物生长提供氮源。另一方面也可为微生物生长提供氮源。第17页，讲稿共90张，创作于星期日（2 2）还原脱氨）还原脱氨 还原脱氨作用是指在无氧条件下进行，生成饱和脂肪酸的过还原脱氨作用是指在无氧条件下进行，生成饱和脂肪酸的过还原脱氨作用是指在无氧条件下进行，生成饱和脂肪酸的过还原脱氨作用是指在无氧条件下进行，生成饱和脂肪酸的过程程程程。能够进行该过程的微生物是专性厌氧菌和兼性厌。能够进行该过程的微生物是专性厌氧菌和兼性厌氧菌。其通式为：氧菌。其通式为：RCHNHRCHNH2 2
32、 2 2COOH COOH 2H2H2H2H2 2-RCH-RCH-RCH-RCH2 2 2 2COOH COOH COOH COOH NHNH3 3 3 3 在腐败蛋白质中常分离到饱和脂肪酸便是由相应的氨基在腐败蛋白质中常分离到饱和脂肪酸便是由相应的氨基在腐败蛋白质中常分离到饱和脂肪酸便是由相应的氨基在腐败蛋白质中常分离到饱和脂肪酸便是由相应的氨基酸生成。如梭状芽孢杆菌可使甘氨酸还原成乙酸；使丙酸生成。如梭状芽孢杆菌可使甘氨酸还原成乙酸；使丙酸生成。如梭状芽孢杆菌可使甘氨酸还原成乙酸；使丙酸生成。如梭状芽孢杆菌可使甘氨酸还原成乙酸；使丙氨酸还原为丙酸；使天冬氨酸还原脱氨为琥珀酸。氨酸还原为丙
33、酸；使天冬氨酸还原脱氨为琥珀酸。氨酸还原为丙酸；使天冬氨酸还原脱氨为琥珀酸。氨酸还原为丙酸；使天冬氨酸还原脱氨为琥珀酸。COOHCHCOOHCHCOOHCHCOOHCH2 2 2 2CHNHCHNHCHNHCHNH2 2 2 2COOHCOOHCOOHCOOH2H2H2H2H2 2-HOOCCH-HOOCCH-HOOCCH-HOOCCH2 2CHCHCHCH2 2COOHCOOHNHNHNHNH3 3 3 3第18页，讲稿共90张，创作于星期日氨基酸直接脱氨，在脱氨的同时，其氨基酸直接脱氨，在脱氨的同时，其、键减饱键减饱和，结果生成不饱和脂肪酸，其通式为：和，结果生成不饱和脂肪酸，其通式为：R
34、-CHR-CHR-CHR-CH2 2 2 2-CHNH-CHNH-CHNH-CHNH2 2-COOH-R-CH=CH-COOH-COOH-R-CH=CH-COOH-COOH-R-CH=CH-COOH-COOH-R-CH=CH-COOH NHNHNHNH3 3 3 3 如天冬氨酸在天冬氨酸裂解酶的催化下直接脱氨生成如天冬氨酸在天冬氨酸裂解酶的催化下直接脱氨生成如天冬氨酸在天冬氨酸裂解酶的催化下直接脱氨生成如天冬氨酸在天冬氨酸裂解酶的催化下直接脱氨生成反丁烯二酸（延胡索酸）反丁烯二酸（延胡索酸）反丁烯二酸（延胡索酸）反丁烯二酸（延胡索酸）COOHCHCOOHCHCOOHCHCOOHCH2 2CHN
35、HCHNHCHNHCHNH2 2COOH-HOOCCH=CHCOOHCOOH-HOOCCH=CHCOOHCOOH-HOOCCH=CHCOOHCOOH-HOOCCH=CHCOOH第19页，讲稿共90张，创作于星期日（3 3）水解脱氨）水解脱氨 氨基酸经水解脱氨生成羟酸。其通式为：氨基酸经水解脱氨生成羟酸。其通式为：RCHNHRCHNHRCHNHRCHNH2 2COOH COOH COOH COOH H H H H2 2 2 2O-RCHOHCOOH O-RCHOHCOOH O-RCHOHCOOH O-RCHOHCOOH NHNHNHNH3 3 3 3 CHCHCHCH3 3 3 3CHNHCHN
36、HCHNHCHNH2 2COOHCOOHCOOHCOOH（丙氨酸）（丙氨酸）H H2 2 2 2O-O-CHCH3 3 3 3CHOHCOOHCHOHCOOHCHOHCOOHCHOHCOOH（乳酸）（乳酸）（乳酸）（乳酸）NHNHNHNH3 3有的氨基酸在水解脱氨的同时又脱羧，结果生成少一有的氨基酸在水解脱氨的同时又脱羧，结果生成少一碳原子的醇类。碳原子的醇类。如：丙氨酸如：丙氨酸如：丙氨酸如：丙氨酸CHCHCHCH3 3CHNHCHNHCHNHCHNH2 2 2 2COOHCOOHCOOHCOOH H H H H2 2 2 2O-CHO-CH3 3 3 3CHCHCHCH2 2 2 2OH
37、OH COCOCOCO2 2 2 2 NHNHNHNH3 3 3 3通式：通式：通式：通式：RCHNHRCHNH2 2COOH COOH H H H H2 2 2 2O-RCHO-RCHO-RCHO-RCH2 2 2 2OH OH OH OH COCOCOCO2 2 NHNHNHNH3 3 3 3第20页，讲稿共90张，创作于星期日不同的氨基酸经水解可生成不同的产物，同不同的氨基酸经水解可生成不同的产物，同种水解后也可形成不同的产物。在食品工业种水解后也可形成不同的产物。在食品工业中，有许多水解脱氨的实例。如粪链球菌使中，有许多水解脱氨的实例。如粪链球菌使精氨酸水解脱氨生成瓜氨酸；大肠杆菌、变
38、精氨酸水解脱氨生成瓜氨酸；大肠杆菌、变形杆菌、枯草杆菌和酵母菌等水解半胱氨酸形杆菌、枯草杆菌和酵母菌等水解半胱氨酸生成丙酮酸、生成丙酮酸、NHNH3 3和和H H2 2S S；大肠杆菌和变形杆菌；大肠杆菌和变形杆菌等水解色氨酸生成吲哚、丙酮酸和等水解色氨酸生成吲哚、丙酮酸和NHNH3 3，当加，当加入对二甲基氨基苯甲醛试剂时，试剂与吲哚反入对二甲基氨基苯甲醛试剂时，试剂与吲哚反应生成红色的玫瑰吲哚，利用此反应可进行菌应生成红色的玫瑰吲哚，利用此反应可进行菌种鉴定。种鉴定。第21页，讲稿共90张，创作于星期日（4 4）氧化）氧化-还原脱氮（还原脱氮（SticklandStickland反应）反应
39、）在某些梭菌和酵母菌中存在由两种氨基酸参与的脱氨反应，在某些梭菌和酵母菌中存在由两种氨基酸参与的脱氨反应，在某些梭菌和酵母菌中存在由两种氨基酸参与的脱氨反应，在某些梭菌和酵母菌中存在由两种氨基酸参与的脱氨反应，其中一种是进行氧化脱氨，另一种氨基酸使其发生还原脱其中一种是进行氧化脱氨，另一种氨基酸使其发生还原脱其中一种是进行氧化脱氨，另一种氨基酸使其发生还原脱其中一种是进行氧化脱氨，另一种氨基酸使其发生还原脱氨。氨。氨。氨。并不是任何两种氨基酸之间都能进行这种反应并不是任何两种氨基酸之间都能进行这种反应并不是任何两种氨基酸之间都能进行这种反应并不是任何两种氨基酸之间都能进行这种反应,有些氨有些氨
40、有些氨有些氨基酸只能作供氢体基酸只能作供氢体基酸只能作供氢体基酸只能作供氢体,另一些氨基酸也只能作受氢体。如另一些氨基酸也只能作受氢体。如另一些氨基酸也只能作受氢体。如另一些氨基酸也只能作受氢体。如丙丙丙丙氨酸与甘氨酸之间的反应。氨酸与甘氨酸之间的反应。氨酸与甘氨酸之间的反应。氨酸与甘氨酸之间的反应。第22页，讲稿共90张，创作于星期日（二）脱羧基作用（二）脱羧基作用 氨基酸的脱羧作用常见于许多腐败细菌和真菌中。氨基酸的脱羧作用常见于许多腐败细菌和真菌中。不同的氨基酸由相对应的氨基酸脱羧酶催化脱羧，不同的氨基酸由相对应的氨基酸脱羧酶催化脱羧，此种脱羧酶专一性很高，它通常以磷酸吡哆醛作此种脱羧酶
41、专一性很高，它通常以磷酸吡哆醛作为辅基，且大多数是诱导酶。氨基酸脱羧反应通为辅基，且大多数是诱导酶。氨基酸脱羧反应通式：式：RCHNHRCHNHRCHNHRCHNH2 2 2 2COOH-RCHCOOH-RCHCOOH-RCHCOOH-RCH2 2 2 2NHNHNHNH2 2 2 2 COCOCOCO2 2 氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶氨基酸脱羧酶第23页，讲稿共90张，创作于星期日第二节第二节 微生物的量代谢微生物的量代谢能量代谢是新陈代谢的核心问题能量代谢是新陈代谢的核心问题最初能源最初能源最初能源最初能源有机物有机物有机物有机物化能异养菌化能异养菌化能异养菌化能异养菌日日日日
42、光光光光光能营养菌光能营养菌光能营养菌光能营养菌无机物无机物无机物无机物化能自养菌化能自养菌化能自养菌化能自养菌通用能源通用能源通用能源通用能源（ATPATP）与其他生物一样微生物的能量代谢活动中所涉与其他生物一样微生物的能量代谢活动中所涉及的主要是及的主要是ATP形式的化学能形式的化学能 .第24页，讲稿共90张，创作于星期日一、异养微生物的产能代谢一、异养微生物的产能代谢微生物获得能量的基质主要是糖类，通过糖的氧化或微生物获得能量的基质主要是糖类，通过糖的氧化或酵解释放能量，并以高能磷酸键的形式（酵解释放能量，并以高能磷酸键的形式（ADPADP、ATPATP）储存能量。储存能量。微生物生物
43、氧化的类型分为呼吸与发酵。在生物氧微生物生物氧化的类型分为呼吸与发酵。在生物氧化过程中，微生物的营养物（如葡萄糖）经脱氢酶化过程中，微生物的营养物（如葡萄糖）经脱氢酶作用所脱下的氢，需经过一系列中间递氢体（如辅作用所脱下的氢，需经过一系列中间递氢体（如辅酶酶I I、辅酶辅酶IIII、黄素蛋白等）的传递转运，最后将氢黄素蛋白等）的传递转运，最后将氢交给受氢体。以交给受氢体。以无机物无机物为受氢体的生物氧化过程，称为为受氢体的生物氧化过程，称为呼吸呼吸，其中以，其中以分子氧分子氧分子氧分子氧为受氢体的称为受氢体的称有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸有氧呼吸；而以；而以无无机化合物机化合物（如硝酸盐、硫酸盐）
44、为受氢体的称（如硝酸盐、硫酸盐）为受氢体的称无无无无(厌厌厌厌)氧呼吸氧呼吸氧呼吸氧呼吸。生物氧化中以各种。生物氧化中以各种有机物有机物有机物有机物为受氢体的称为为受氢体的称为发发发发酵酵酵酵。第25页，讲稿共90张，创作于星期日（一）发酵（一）发酵（fermentation）发酵：在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后发酵：在无氧等外源氢受体的条件下，底物脱氢后所产生的还原力所产生的还原力HH未经呼吸链传递而直接交给某未经呼吸链传递而直接交给某一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸一内源性中间代谢物接受，以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应化产能的一类生物氧化反应(氢和电子的受体氢
45、和电子的受体是有机物是有机物)。糖酵解是发酵的基础，糖酵解是发酵的基础，主要通过主要通过EMPEMP途径、途径、HMPHMP途径、途径、EDED途径、磷酸解酮酶途径四种途径。途径、磷酸解酮酶途径四种途径。第26页，讲稿共90张，创作于星期日一、化能异养微生物的生物氧化和产能一、化能异养微生物的生物氧化和产能1.1.发酵的途径发酵的途径 葡萄糖降解成小分子物质有四条途径葡萄糖降解成小分子物质有四条途径葡萄糖降解成小分子物质有四条途径葡萄糖降解成小分子物质有四条途径 1、EMP途径途径2、ED途径途径 3、HMP途径途径 4、PK途径途径TCA循环循环无无无氧呼吸无氧呼吸发发 酵酵第27页，讲稿共
46、90张，创作于星期日一、化能异养微生物的生物氧化和产能一、化能异养微生物的生物氧化和产能底物脱氢的途径及其与递氢、受氢的联系底物脱氢的途径及其与递氢、受氢的联系第28页，讲稿共90张，创作于星期日1、EMP途径（糖酵解）途径（糖酵解）葡萄糖降解的四种途径葡萄糖降解的四种途径总反应式：总反应式：总反应式：总反应式：第29页，讲稿共90张，创作于星期日1 1 1 1：葡萄糖经转化为：葡萄糖经转化为：葡萄糖经转化为：葡萄糖经转化为1 1 1 1，6666二磷酸果糖后，在二磷酸果糖后，在二磷酸果糖后，在二磷酸果糖后，在醛缩酶醛缩酶醛缩酶醛缩酶催化下，催化下，催化下，催化下，裂解成两个裂解成两个裂解成两
47、个裂解成两个3 3 3 3C C C C化合物，由此再转化成化合物，由此再转化成化合物，由此再转化成化合物，由此再转化成2 2 2 2分子丙酮酸。这条途径是分子丙酮酸。这条途径是分子丙酮酸。这条途径是分子丙酮酸。这条途径是生物界所共有。生物界所共有。生物界所共有。生物界所共有。2:2:2:2:一、三和十步反应不可逆一、三和十步反应不可逆一、三和十步反应不可逆一、三和十步反应不可逆;3:;3:;3:;3:不消耗氧不消耗氧不消耗氧不消耗氧4:4:4:4:对专性厌氧（无氧呼吸对专性厌氧（无氧呼吸对专性厌氧（无氧呼吸对专性厌氧（无氧呼吸）微生物来说微生物来说EMPEMPEMPEMP途经是产能的唯一途经
48、是产能的唯一途经是产能的唯一途经是产能的唯一途径途径途径途径 EMPEMP途径途径特点特点5 5：两个两个两个两个ATPATPATPATP是通过基质（底物）水平磷酸化的方式产生是通过基质（底物）水平磷酸化的方式产生是通过基质（底物）水平磷酸化的方式产生是通过基质（底物）水平磷酸化的方式产生(1,3-1,3-1,3-1,3-二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成二磷酸甘油酸转变成3-3-3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸磷酸甘油酸和和和和磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸转变成丙酮酸转变成丙酮酸转变成丙酮酸转变成丙酮酸时时时时)，所谓基质水平磷酸
49、化是指基质在氧化过程，所谓基质水平磷酸化是指基质在氧化过程，所谓基质水平磷酸化是指基质在氧化过程，所谓基质水平磷酸化是指基质在氧化过程中产生某些含有比中产生某些含有比中产生某些含有比中产生某些含有比ATPATPATPATP水解时，放出更多自由能的高能化合水解时，放出更多自由能的高能化合水解时，放出更多自由能的高能化合水解时，放出更多自由能的高能化合物中间体，这种高能物质可以直接将键能交给物中间体，这种高能物质可以直接将键能交给物中间体，这种高能物质可以直接将键能交给物中间体，这种高能物质可以直接将键能交给ADPADP使之磷酸使之磷酸使之磷酸使之磷酸化，生成化，生成化，生成化，生成ATPATPA
50、TPATP。6 6 6 6：有关酶系在细胞质中有关酶系在细胞质中有关酶系在细胞质中有关酶系在细胞质中第30页，讲稿共90张，创作于星期日EMPEMP途径的途径的生理功能：生理功能：1 1、为微生物的生理活动提供、为微生物的生理活动提供ATPATP、NADHNADH2 2、中间产物为菌体合成提供碳架、中间产物为菌体合成提供碳架 3 3、在一定条件下，可沿、在一定条件下，可沿EMPEMP途径逆转合成多糖途径逆转合成多糖 反应中所生成的反应中所生成的反应中所生成的反应中所生成的NADHNADHNADHNADH2 2 2 2不能积存，必须被重氧化为不能积存，必须被重氧化为不能积存，必须被重氧化为不能积