食品第六章微生物的代谢课件.ppt
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- 食品 第六 微生物 代谢 课件
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1、 第六章 微 生 物 的 代 谢 第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物的分解代谢与合成代谢 第三节 微生物初级代谢和次级代谢新陈代谢是微生物细胞与外界环境不断进行物质与能量交换的过程,它是细胞内各种化学反应的总和。新陈代谢合成代谢(catabolism):由简单小分子、ATP、H等形成复杂的生物大分子。分解代谢(anabolism):复杂有机物分解成简单分子、能量。第一节 微生物的能量代谢最初能源有机物(化能异养菌)日光(光能自养菌)无机物(化能自养菌)通用能源(ATP)一、化能异养菌的生物氧化和产能 生物氧化(biological):发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应的总称。过程:脱氢
2、(或电子)、递氢(或电 子)和受氢(或电子)。功 能:产能(ATP)、产还原力 H和小分子中间代谢物。类 型:有氧呼吸、无氧呼吸和发酵。(一)底物脱氢的途径 1、EMP途径(Embden-Meyerhof-paras pathway)又称为糖酵解途径,分两个阶段共10步反应。、HMP途径(hexose monophosphate pathway)是产生大量NADPH 2 形式的还原力和多种重要中间代谢物的代谢途径。特点:葡萄糖不经EMP途径和TCA循环而得到 彻底氧化,并产生大量NADPH+H+。三阶段:一是葡萄糖分子通过几步氧化 反应产生5-磷酸核酮糖和二氧化 碳;二是5-磷酸-核酮糖发生异
3、构化 产生5-磷酸-核糖和5-磷酸-木酮糖;三是磷酸戊糖发生碳架重排,产生磷酸己糖和磷酸丙糖。HMP途径在微生物生命活动中的重要意义 为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷 酸;产生大量的NADPH 2,参与脂肪酸、固醇 等细胞物质的合成,还产生大量的能量;四碳糖(赤藓糖)可用于芳香族氨基酸的 合成;产生许多发酵产物,如核苷酸、氨基酸、辅酶、乳酸等。、ED 途径(Enter-Doudoroff pathway)其特点是葡萄糖只经4步反应即可 快速获得由EMP途径需经10步才能获得的丙酮酸。、TCA循环(tricarboxylic acid cycle)丙酮酸经过一系列循环反应而彻底氧化、脱酸、形
4、成CO 2、H 2 O和NADH 2 的过程。TCA的生物学意义 生物体提供能量的主要形式,其产能效率达到42;是糖、脂、蛋白质三大物质的转化枢 纽;TCA循环为人类利用生物发酵生产所需产品提供主要的代谢途径。(二)递氢和受氢 贮存在生物体内的葡萄糖等有机 物的化学能,经脱氢后,通过呼吸链 等方式传递,最终与氧、无机或有机 氧化物等氢受体结合而释放出其中的 能量。受氢体性质的不同,可将生物氧化分为有氧呼吸、无氧呼吸和发酵。1、有氧呼吸(respiration)底物按常规方式脱氢后,经完整的呼吸链传递,最终被外源分子氧接受,产生水并释放出ATP形式的能量。呼吸链位于原核生物细胞膜上或真核生物线粒
5、体膜上。2、无氧呼吸(anaerobic respiration)呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物(少数为有机氧化物)的生物氧化。特点:最终由氧化态的无机物或有机物受氢,完成氧化磷酸化产能反应。根据呼吸链末端氢受体的不同无氧呼吸分成多种类型3、发酵(fermentation)利用厌氧或好氧微生物来生产有用代谢产物。常见的发酵种类:由EMP途径中的丙酮酸出发的发酵:如同型酒精发酵、同型乳酸发酵、丙酸发酵等。通过HMP途径的发酵:异型乳酸发酵。通过ED途径进行的发酵:细菌的酒精发酵。由氨基酸发酵产能:Stickland反应。二、自养菌的生物氧化产能和产还原力 自养菌最重要的就是把CO 2 先还原
6、成 CH 2 O n 水平的简单有机物,再进一步 合成复杂的细胞物质。包括脱氢、递氢和受氢三个阶段,其间经过磷酸化反应相偶联,就可产生 ATP。1、化能自养菌的生物氧化和产能 通过氧化无机物获得能量,这类微生物就是好氧型的自养型微生物。氢的氧化:H 2+1/2 O 2 H 2 O+237.2KJ 硫的氧化:S 2-+2 O 2 SO 4 2+794.5KJ氨的氧化:NH 4+2/3 O 2 NO 2-+H 2 O+2H+270.7KJ NO 2-+1/2 O 2 NO 3-+77.4KJ 铁的氧化:2Fe 2+1/2 O 2+2H+2Fe 3+H 2 O+44.4KJ2、光能自养型菌的生物氧化
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