1、關(guān)于微生物生理第一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 主要內(nèi)容：生物的酶 微生物的營(yíng)養(yǎng) 微生物的能量代謝 微生物的合成代謝第二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 第一節(jié) 酶 一、酶的概念 催化劑 在化學(xué)中，能改變化學(xué)反應(yīng)的速度而其本身在反應(yīng)前后沒有發(fā)生變化的物質(zhì)稱為催化劑。 例如：蔗糖葡萄糖+果糖，少量鹽酸（HCl）可以大大促進(jìn)該反應(yīng)的速度，即為催化劑。 由催化劑加速反應(yīng)速度的現(xiàn)象稱為催化作用。第三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 一般的化學(xué)催化劑作用往往要求一定的條件，如高溫、高壓等。 如在合成氨工業(yè)中，使用以鐵為主體的多成分催化劑（鐵觸媒），反應(yīng)條件要

2、求：500、2107 5107 Pa(約200500atm)，這就對(duì)反應(yīng)的容器等提出較高的要求。 (1atm=101325Pa)第四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 在生物體內(nèi)不斷地進(jìn)行著大量而復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)（生物化學(xué)反應(yīng)），這些反應(yīng)要求以極快的速度進(jìn)行，而且要求十分精確，才能適應(yīng)生物體生理活動(dòng)的要求。另外，生物體內(nèi)的條件是溫和的。為了滿足生物體內(nèi)生物化學(xué)反應(yīng)的要求，必須由特別的催化劑酶來催化。 定義：酶是生物體內(nèi)合成的一種具有催化性能的蛋白質(zhì)，它是生物催化劑。 第五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、酶的催化特性 1酶積極參與生物化學(xué)反應(yīng)，加速反應(yīng)速度，但不能改變

3、反應(yīng)平衡點(diǎn)，在反應(yīng)前后無變化；（催化劑的一般特征）2酶的催化作用具有專一性；一種酶只能作用于一種物質(zhì)或一類物質(zhì)，或者說只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)；第六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3酶的催化作用條件溫和；在常溫、常壓和近中性的水溶液中進(jìn)行（生物體內(nèi)環(huán)境）；4酶對(duì)環(huán)境條件極為敏感；高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、重金屬離子等會(huì)能使酶喪失活性；由于酶是蛋白質(zhì)，容易失活；5酶具有極高的催化效率；如過氧化氫酶的催化效率比鐵離子Fe3+（一般催化劑）要高1010倍。第七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 三、酶的組成 按化學(xué)組成，酶分為單成分酶和全酶兩類。 單成分酶：酶蛋白 ，如淀粉酶、蛋

4、白酶等水解酶。 全酶：酶蛋白+不含氮的小分子有機(jī)物 如多種脫氫酶類 酶蛋白+不含氮的小分子有機(jī)物+金屬離子 如丙酮酸脫氫酶 酶蛋白+金屬離子 如細(xì)胞色素氧化酶第八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)全酶中非蛋白成分與酶蛋白的結(jié)合程度，分為輔酶和輔基，前者是指與酶蛋白結(jié)合比較疏松的小分子有機(jī)物，如輔酶和輔酶等；后者是以共價(jià)鍵與酶蛋白結(jié)合、不容易與酶蛋白分開的一類物質(zhì)，如鐵卟啉等。第九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 常見的輔基和輔酶： 1. 鐵卟啉 ：細(xì)胞色素氧化酶、過氧化氫酶等的輔基，其中含有鐵離子，當(dāng)鐵離子在二價(jià)與三價(jià)之間變化時(shí)，電子被傳遞。 2.輔酶A（CoA

5、或CoASH）：由腺嘌呤核苷酸、泛酸和氨基乙硫醇等組成，在糖代謝和脂代謝中起重要作用，它通過巰基（-SH）的受酰和脫酰參與轉(zhuǎn)酰基反應(yīng)。第十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3.NAD（Co）和NADP （Co）：輔酶是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸。兩者是多種脫氫酶的輔酶，在反應(yīng)中起傳遞氫的作用。4.FMN（黃素單核苷酸）和FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）：氨基酸氧化酶和琥珀酸脫氫酶的輔基。電子傳遞體系的組成部分，起傳遞氫的作用。第十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 5.輔酶Q（CoQ）：又稱泛醌，電子傳遞體系的組成部分，起傳遞氫和電子的作用。 6

6、.硫辛酸（L ）焦磷酸硫胺素（TPP）：兩者結(jié)合成LTPP，為-酮酸脫羧酶和糖類轉(zhuǎn)酮酶的輔酶，參與丙酮酸和- 酮戊二酸的氧化脫羧反應(yīng)，起傳遞酰基和氫的作用。 第十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 7.腺苷磷酸及其他核苷酸類 腺苷磷酸：AMP 、ADP 、ATP； 其他核苷酸類:GTP、UTP 、GTP等。 它們都含有高能磷酸鍵，在轉(zhuǎn)化過程中能量被吸收或釋放，在能量代謝過程中起重要作用。第十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 8.磷酸砒哆醛和磷酸砒哆胺：磷酸砒哆醛是氨基酸轉(zhuǎn)氨酶、消旋酶、脫羧酶的輔酶，磷酸砒哆胺與轉(zhuǎn)氨作用有關(guān)。 9.生物素（維生素H）：是很多需要AT

7、P的羧化酶的輔基，催化CO2的固定和和轉(zhuǎn)移及脂肪合成反應(yīng)。 第十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 10.四氫葉酸（輔酶F，THFA）：轉(zhuǎn)移一碳基團(tuán)，如羥甲基、甲酰基等。 11.金屬離子：酶的輔基，激活劑，許多酶中含有鐵、銅、鎂等離子。 第十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月專性厭氧菌的輔酶： （1）輔酶M：有三種存在形式，即2-巰基乙烷磺酸，2，2-二硫乙烷磺酸和2-甲基硫乙烷磺酸。在260nm處有吸收峰。它為產(chǎn)甲烷菌所特有，是甲基轉(zhuǎn)移酶的輔酶，是活性甲基的載體。第十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）F420（輔酶420，CoF420）：是一種

8、黃素衍生物，其化學(xué)結(jié)構(gòu)類似FMN。氧化型的F420的吸收光譜為420nm，可產(chǎn)生熒光，當(dāng)呈還原態(tài)時(shí)，熒光消失。F420是甲基轉(zhuǎn)移酶的的輔酶，是活性甲基的載體。（3）F430（輔酶430，Co F430 ）： 是含有一個(gè)Ni原子的四吡咯環(huán)結(jié)構(gòu)的化合物， 在430nm 處有最大吸收峰。是甲基輔酶M還原酶組分C的彌補(bǔ)基，參與甲烷形成的末端反應(yīng)。第十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （4）MPT：即甲烷蝶呤。是一種含有蝶呤環(huán)產(chǎn)甲烷菌輔酶，在342nm處呈現(xiàn)淺藍(lán)色熒光。有多種衍生物，如四氫甲烷蝶呤（THMP）。作用與葉酸相似，參與C1還原反應(yīng)，使甲酰基還原為甲基。 （5）MFR：即甲烷呋

9、喃。由酚、谷氨酸、二羧基脂肪酸和呋喃環(huán)四種分子結(jié)合而成。在甲烷和乙酸形成過程中起甲基載體作用。第十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 四、酶蛋白的結(jié)構(gòu) 與所有的蛋白質(zhì)一樣，酶蛋白也是由氨基酸組成的。 在生物體中的蛋白質(zhì)，由20種氨基酸組成（極少例外）： 第十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月Ala（丙氨酸） Arg（精氨酸） Asn（天門冬酰胺） Asp（天門冬氨酸） Cys（半胱氨酸）Gln（谷氨酰胺)Glu（谷氨酸） Gly（甘氨酸） His（組氨酸） Ile（異亮氨酸）Leu（亮氨酸） Lys（賴氨酸） Met（蛋氨酸） Phe（苯丙氨酸） Pro（脯氨酸）S

10、er（絲氨酸） Thr（蘇氨酸） Trp（色氨酸） Tyr（酪氨酸） Val（纈氨酸） 第二十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 氨基酸之間通過肽鍵（- NH - CO -）連接成多肽鏈。多肽鏈之間或一條多肽鏈卷曲后相鄰的基團(tuán)之間通過氫鍵、鹽鍵、酯鍵、疏水鍵、范德華引力及金屬鍵等相連接，形成蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。第二十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 第二十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月一級(jí)結(jié)構(gòu) 是指多肽鏈的氨基酸殘基的排列順序，也是蛋白質(zhì)最基本的結(jié)構(gòu)。它是由基因上遺傳密碼的排列順序所決定的，各種氨基酸按遺傳密碼的順序通過肽鍵連接起來。二級(jí)結(jié)構(gòu)（sec

11、ondary structure） 二級(jí)結(jié)構(gòu)是指多肽鏈借助于氫鍵沿一維方向排列成具有周期性的結(jié)構(gòu)的構(gòu)象，是多肽鏈局部的空間結(jié)構(gòu)（構(gòu)象），主要有螺旋、折疊、轉(zhuǎn)角等幾種形式，它們是構(gòu)成蛋白質(zhì)高級(jí)結(jié)構(gòu)的基本要素。第二十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三級(jí)結(jié)構(gòu)（tertiary structure） 三級(jí)結(jié)構(gòu)主要針對(duì)球狀蛋白質(zhì)而言的，是指整條多肽鏈由二級(jí)結(jié)構(gòu)元件構(gòu)建成的總?cè)S結(jié)構(gòu)。 蛋白質(zhì)特定的空間構(gòu)象是由氫鍵、離子鍵、偶極與偶極間的相互作用、疏水作用等作用力維持的，疏水作用是主要的作用力。有些蛋白質(zhì)還涉及到二硫鍵。第二十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 四級(jí)結(jié)構(gòu)（qu

12、aternary structure） 亞基是由一條或幾條多肽鏈在三級(jí)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的小單位。 四級(jí)結(jié)構(gòu)是指在亞基和亞基之間通過疏水作用等次級(jí)鍵結(jié)合成為有序排列的特定的空間結(jié)構(gòu)。 少數(shù)酶具有四級(jí)結(jié)構(gòu)。第二十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 五、酶的活性中心 酶的活性中心是指在酶蛋白分子中與底物結(jié)合，并起催化作用的小部分氨基酸微區(qū)。 組成酶的活性中心，可以是蛋白質(zhì)多肽鏈上不同位置的氨基酸區(qū)域。第二十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月核糖核酸酶（牛胰）A由124

13、個(gè)氨基酸組成，各氨基酸的排列順序均已確定：第二十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 活性中心可分為結(jié)合部位和催化部位。 只有酶蛋白保持一定的空間構(gòu)型，酶的活性中心才能存在。 如果酶蛋白發(fā)生變性，構(gòu)成酶活性中心的基團(tuán)互相分開，酶與底物將無法形成結(jié)合，酶促反應(yīng)也就無法進(jìn)行。第三十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 在酶（雙成分酶）的非蛋白成分上，具有催化功能的那一部分，稱為活性基，它決定著催化反應(yīng)的性質(zhì)，擔(dān)負(fù)著傳遞電子、原子或化學(xué)基團(tuán)的功能。 單獨(dú)的酶蛋白沒有酶活性或活性很低，只有與活性基結(jié)合，才顯示出酶的高度專一性和

14、強(qiáng)大催化效率。第三十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月酶與底物結(jié)合的機(jī)理第三十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第三十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 六、酶的分類與命名 1、酶的分類 （1）根據(jù)酶所催化反應(yīng)的類型分類 將酶分為六大類，分別用1、2、3、4、5、6的編號(hào)來表示。再根據(jù)底物中被作用的基團(tuán)或鍵的特點(diǎn)將每一大類分為若干個(gè)亞類，每一個(gè)亞類又按順序編成1、2、3、4等數(shù)字。每一個(gè)亞類可再分為若干個(gè)亞亞類，仍用1、2、3、4編號(hào)。 第三十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 所以每一個(gè)酶的分類編號(hào)由四個(gè)數(shù)字組成，數(shù)字間由“”隔開；第一

15、個(gè)數(shù)字指出該酶屬于六個(gè)大類中的哪一類；第二個(gè)數(shù)字指出該酶屬于哪一亞類；第三個(gè)數(shù)字指出該酶屬于哪一個(gè)亞亞類；第四個(gè)數(shù)字則表明該酶在一定的亞亞類中的排號(hào)。編號(hào)之前往往冠以EC（酶學(xué)委員會(huì)）之縮寫。如乳酸：NAD+氧化還原酶的編號(hào)EC1.1.1.27。第三十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 六個(gè)大類的酶介紹如下： 1）氧化還原酶類（氧化還原反應(yīng)） AH2+BA+BH2 還可進(jìn)一步分為氧化酶和脫氫酶。2）轉(zhuǎn)移酶類（底物的基團(tuán)轉(zhuǎn)移到另一有機(jī)物上） A-R+BA+B-R R可以是氨基、醛基、酮基、磷酸基等。第三十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 3）水解酶類（大分子有機(jī)物水

16、解） A-B+HOHAOH+BH 4）裂解酶類（有機(jī)物裂解成小分子物質(zhì)） ABA+B 5）異構(gòu)酶類（同分異構(gòu)體之間的轉(zhuǎn)化） AA 6）合成酶類（底物的合成反應(yīng)，需要能量） A+B+nATPAB+nADP+nPi第三十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）按酶的作用部位分類 可分為胞外酶、胞內(nèi)酶和表面酶等。（3）按酶作用的底物不同分類 可分為淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等。（4）按照酶在生物體內(nèi)存在的狀況分類 可分為組成酶和誘導(dǎo)酶： 組成酶（constitutive enzyme），無論培養(yǎng)基中有無它們的底物，這種酶都能形成。 誘導(dǎo)酶，也稱為適應(yīng)酶（adaptive emzy

17、me），只有在培養(yǎng)基中存在其底物時(shí)才能形成。如在E.coli中的利用乳糖的酶就是適應(yīng)酶。 第三十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、酶的命名 （1）習(xí)慣命名 原則： 絕大多數(shù)酶依據(jù)其底物命名，如淀粉酶。 某些酶根據(jù)其所催化反應(yīng)的性質(zhì)命名，如水 解酶催化底物分子水解。 有的酶結(jié)合上述兩個(gè)原則，如琥珀酸脫氫酶。 在這些命名的基礎(chǔ)上有時(shí)還加上酶的來源或酶的其他特點(diǎn)，如胃蛋白酶，堿性磷酸酯酶。第四十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）系統(tǒng)命名 系統(tǒng)命名包括底物名稱、反應(yīng)性質(zhì)，加上“酶”字。如草酸氧化酶（習(xí)慣名稱）寫成系統(tǒng)名稱時(shí)，應(yīng)將它的兩個(gè)底物，即“草酸”和“氧”同

18、時(shí)列出，并用“：”將它們隔開，它所催化反應(yīng)的性質(zhì)為“氧化”，也需指明，所以它的系統(tǒng)名稱為“草酸：氧氧化酶”。若底物之一是水時(shí)，可將水略去不寫，如乙酰輔酶A水解酶（習(xí)慣名），可寫成乙酰輔酶A：水解酶。第四十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月七、 酶活力和影響酶活力的因素 1、酶活力的表達(dá) 酶活力：指酶催化一定的化學(xué)反應(yīng)的能力。 酶活力的大小可用在一定的條件下，酶催化某 一化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率來表示。 反應(yīng)速率是用單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量和產(chǎn)物的增加量來表示的。 第四十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 酶活力的高低用酶活力單位來表示。 國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)規(guī)定：在最適條件下，每

19、分鐘能使1mol/L的底物轉(zhuǎn)化所需要的酶量為一個(gè)酶活力單位（IU或U)。 新的酶活力單位“催量”（Katal 簡(jiǎn)稱Kat) 1Kat單位定義為：在最適條件下，每秒鐘內(nèi)催化1mol/L底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。 酶的比活力：在固定條件下，每毫克或毫升酶液所具有的酶活力。第四十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)米-門公式 （1）酶反應(yīng)機(jī)理中間產(chǎn)物學(xué)說 Michaelis和Menten 提出酶反應(yīng)的 中間產(chǎn)物學(xué)說： 酶與底物先絡(luò)合成一個(gè)絡(luò)合物，此中間產(chǎn)物被看作為穩(wěn)定的過度態(tài)物質(zhì)，然后絡(luò)合物再進(jìn)一步分解，成為產(chǎn)物和游離態(tài)酶。 第四十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于20

20、22年6月 k1 k3 E+S ES E+P k2（2）米氏公式 由上述中間反應(yīng)，根據(jù)質(zhì)量作用定律，導(dǎo)出酶促反應(yīng)速度方程式：（米-門公式）： Km=(k2+k3)/k1 第四十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月米氏常數(shù)Km的含義：（1）當(dāng)V=Vmax/2時(shí)，Km=S，故它是反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度； （2）Km=(k2+k3)/k1，表示酶與底物的反應(yīng)完全程度，Km越小，表明酶與底物的反應(yīng)越趨于完全，Km越大，表明酶與底物的反應(yīng)越不完全。對(duì)米氏公式作圖，可以看到下述關(guān)系：第四十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第四十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2

21、022年6月米氏常數(shù)的求法：Lineweaver-Burk圖解法(雙倒數(shù)法)其他的變形法 第四十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.影響酶活力的主要因素（1）酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 在酶促反應(yīng)中，如果底物的濃度足夠大，則反應(yīng)速度與酶濃度成正比。使用的酶必須是純酶制劑或不含抑制物的粗酶制劑。第四十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)的影響 在生化反應(yīng)中，若酶的濃度為定值，底物的起始濃度較低時(shí)，酶促反應(yīng)速度與底物濃度成正比，即隨底物濃度的增加而增加。當(dāng)所有的酶與底物結(jié)合生成ES后，即使再

22、增加底物濃度，中間產(chǎn)物濃度ES也不會(huì)增加，酶促反應(yīng)速度也不增加。 在底物濃度相同的條件下，酶促反應(yīng)速度與酶的初始濃度成正比。酶的初始濃度大，其酶促反應(yīng)速度就大。 第五十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3）溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 酶有一個(gè)最適溫度，在最適溫度的兩側(cè)反應(yīng)速度都比較低。 溫度系數(shù)Q10：反應(yīng)溫度提高10，其反應(yīng)速度與原來的反應(yīng)速度之比。 不同生物體內(nèi)酶的最適溫度不同。動(dòng)物組織中酶的最適溫度為3740，微生物體內(nèi)的為2560。 第五十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 溫度對(duì)酶活性有雙重影響： 一方面是當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)速度加快。另一方面隨溫度的升高

23、而使酶逐步變性，即通過減少有活性的酶而降低酶的反應(yīng)速度。 第五十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （4）pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 酶反應(yīng)的最適pH：在一定的pH下，酶反應(yīng)具有最大速度，高于或低于此值，反應(yīng)速度下降。 最適pH因底物的種類、性質(zhì)及緩沖液成分等的不同而不同。 pH對(duì)酶活力的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面： 改變底物分子和酶分子的帶電狀態(tài)，從而影響酶與底物的結(jié)合； 過高、過低的pH會(huì)影響酶蛋白的構(gòu)象，甚至使酶變性而失活。第五十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第五十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年

24、6月（5）激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 激活作用 無有 低高 能激活酶的物質(zhì)稱為酶的激活劑。 激活劑種類很多，有無機(jī)陽離子、無機(jī)陰離子、有機(jī)化合物等。第五十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 許多酶只有當(dāng)某一種適當(dāng)?shù)募せ顒┐嬖跁r(shí)，才表現(xiàn)出催化活性或強(qiáng)化其催化活性，這稱為對(duì)酶的激活作用。例如，金屬離子的激活作用起了某種搭橋作用，它先與酶結(jié)合，再與底物結(jié)合，形成酶-金屬-底物的復(fù)合物。 第五十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 有些酶被合成后呈現(xiàn)無活性狀態(tài)，這種酶稱為酶原。它必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)募せ顒┘せ詈蟛啪哂谢钚浴Ｈ缫鹊鞍酌竸偤铣蓵r(shí)，沒有活性，為胰蛋白酶原，需經(jīng)腸激酶激活后

25、才具有活性。又如酵母磷酸葡萄糖變位酶，需1310-3M的 Mg2+ 進(jìn)行激活，其活性可以增加6.6倍。 第五十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（6）抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響 能減弱、抑制甚至破壞酶活性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。 它可降低酶促反應(yīng)速度。 酶的抑制劑有重金屬離子、碘化乙酸、生物堿、染料、有機(jī)汞、有機(jī)砷化合物、氰化物、表面活性劑等。 第六十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 競(jìng)爭(zhēng)性抑制 這類抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)與底物的很類似，與底物共同競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，使酶的活性受到抑制。通過增加底物濃度最終可解除抑制，恢復(fù)酶的活性。如丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的抑制。 第六十一張，

26、PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 非競(jìng)爭(zhēng)性抑制 抑制劑與酶活性中心以外的位點(diǎn)結(jié)合后，底物仍可和酶活性中心結(jié)合，但酶不顯示活性。 如亮氨酸是精氨酸酶的一種非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑。第六十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 第二節(jié) 微生物的營(yíng)養(yǎng) 營(yíng)養(yǎng)是指生物體從外部環(huán)境中攝取對(duì)其生命活動(dòng)必需的能量和物質(zhì)，以滿足正常生長(zhǎng)和繁殖需要的一種最基本的生理功能。 營(yíng)養(yǎng)物是指具有營(yíng)養(yǎng)功能的物質(zhì)，包括輻射能在內(nèi)。 微生物的營(yíng)養(yǎng)物可為它們的正常生命活動(dòng)提供結(jié)構(gòu)物質(zhì)、能量、代謝調(diào)節(jié)物質(zhì)和必要的生理環(huán)境。第六十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于202

27、2年6月一、微生物細(xì)胞的化學(xué)組成 微生物細(xì)胞中最重要的組分是水，約占細(xì)胞總重量的7090%，其余1030%為干物質(zhì)。干物質(zhì)中有機(jī)物占9097%，包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類和脂類，其主要化學(xué)元素是C、H、O、N、P、S；其余310%是無機(jī)物，包括P、S、K、Na、Mg、Fe、Cl和微量元素Cu、Mn、Zn、B、Mo、Co、Ni等。第六十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月二、微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有六大類，即碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無機(jī)鹽和水。 1、 碳源 碳源是在微生物生長(zhǎng)過程中為微生物提供碳素來源的物質(zhì)。碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過一系列復(fù)雜的化學(xué)變化，成為微生物的自身物質(zhì)和

28、代謝產(chǎn)物，碳約占細(xì)胞干重的50%。同時(shí)絕大部分碳源物質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)生化反應(yīng)過程中還為機(jī)體提供維持生命活動(dòng)所需的能源，因此碳源物質(zhì)通常也是能源物質(zhì)。第六十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第六十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 微生物的碳源譜雖廣，但異養(yǎng)微生物在元素水平上的最適碳源則是“CH O ”型。具體地說，其中糖類是最廣泛利用的碳源，其次是有機(jī)酸類、醇類和脂類等。在糖類中，單糖優(yōu)于雙糖和多糖，己糖優(yōu)于戊糖，葡萄糖、果糖優(yōu)于甘露糖、半乳糖；在多糖中，淀粉優(yōu)于纖維素或幾丁質(zhì)等純多糖，純多糖則優(yōu)于瓊脂等雜多糖。目前在微生物工業(yè)發(fā)酵中所利用的碳源物質(zhì)主要是單糖、飴糖、糖蜜

29、、淀粉、麩皮、米糠等。第六十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 不同微生物可利用碳源范圍不同。 如洋蔥假單胞菌可利用90多種化合物作碳源,而產(chǎn)甲烷菌僅能利用CO2和少數(shù)1C或2C化合物. 有些微生物可以利用石蠟、酚、氰化物及塑料等高度不活躍的碳?xì)?化合物和有毒物質(zhì)。這些在環(huán)境保護(hù)上有重要意義。 例如：霉菌和諾卡氏菌可以降解氰化物，假絲酵母可以降解塑料，假 單胞菌可以降解酚類化合物。第六十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、 氮源 氮源物質(zhì)為微生物氮素來源，這類物質(zhì)主要用來合成細(xì)胞中的含氮物質(zhì)，一般不作為能源。在碳源物質(zhì)缺乏的情況下，某些厭氧微生物在厭氧條件下可以

30、利用某些氨基酸作為能源物質(zhì)。氮占細(xì)菌干重的12%15%。 第七十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 異養(yǎng)微生物對(duì)氮源的利用順序：“NC H O”或“N C H O X”類優(yōu)于“N H”類，更優(yōu)于“N O”類，最不易利用的是“N”類。在微生物培養(yǎng)基成分中，最常用的有機(jī)氮源是牛肉膏、酵母膏、植物的餅粕粉和蠶蛹粉等，各種蛋白胨尤為廣泛使用。 第七十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 根據(jù)對(duì)氮源要求的不同，將微生物分為4類： 固氮微生物：固氮菌、根瘤菌等 利用無機(jī)氮作為氮源的微生物：硝化細(xì)菌、大腸桿菌、枯草桿菌、放線菌、霉

31、菌、酵母菌及藻類等 需要某種氨基酸作為氮源的微生物：乳酸細(xì)菌、丙酸細(xì)菌等 從分解蛋白質(zhì)中取得銨鹽或氨基酸的微生物：氨化細(xì)菌、霉菌、酵母菌和一些腐敗細(xì)菌第七十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3、 能源 能為微生物提供最初能量來源的營(yíng)養(yǎng)物或輻射能，稱為能源。 有機(jī)物：化能異養(yǎng)微生物能源 化學(xué)物質(zhì) 無機(jī)物：化能自養(yǎng)微生物能源能源譜 輻射能 ：光能自養(yǎng)和光能異養(yǎng)微生物能源化能自養(yǎng)型微生物：能源為還原態(tài)無機(jī) 物-NH4+、NO2-、S、H2S、H2、Fe2+等。 第七十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 4、無機(jī)鹽 無機(jī)鹽主要可為微生物提供除碳、氮源以外的各種重要元素。 大

32、量元素需要量：10-310-4 mol/L，如P、S、K、Mg、Na和Fe等；微量元素需要量：10-610-8 mol/L。如Cu、Zn、Mn、Mo、Co、Ni、 Sn 和Se等。 無機(jī)鹽的營(yíng)養(yǎng)功能如下：第七十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第七十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 微生物需要的無機(jī)鹽有磷酸鹽、硫酸鹽、氯化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽。 微量元素通常混雜在天然有機(jī)營(yíng)養(yǎng)物、無機(jī)化學(xué)試劑、自來水、蒸餾水、普通玻璃器皿中，如果沒有特殊原因，在配制培養(yǎng)基時(shí)沒有必要另外加入微量元素。 第七十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 5、生長(zhǎng)因子 概念：一類調(diào)

33、節(jié)微生物正常代謝所必需、但不能用簡(jiǎn)單的碳、氮源自行合成的有機(jī)物，只需很少量。 生長(zhǎng)因子包括：維生素、氨基酸、嘌呤、嘧啶等。第七十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 生長(zhǎng)因子自養(yǎng)型微生物：不需要從外界吸收任何生長(zhǎng)因子的微生物，如大腸桿菌。 生長(zhǎng)因子異養(yǎng)型微生物：需要從外界吸收多種生長(zhǎng)因子才能維持正常生長(zhǎng)的微生物，如乳酸菌。 生長(zhǎng)因子過量合成的微生物：在代謝過程中能合成并分泌某些維生素等生長(zhǎng)因子的微生物，如阿舒假囊酵母。第七十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 6、 水 水的功能： （1）良好的溶劑，代謝反應(yīng)的媒介。 （2）調(diào)節(jié)細(xì)胞的溫度（3）直接參與蛋白質(zhì)、糖、脂肪的

34、水解反應(yīng)。（4）維持生物大分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。 細(xì)菌含水量75-85% （芽孢含水量40%） ，酵母菌含水量70-85%，霉菌含水量85-90%（孢子含水量39%）。第八十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月三、微生物的營(yíng)養(yǎng)類型 按能源和碳源不同劃分： 1.光能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型： 以光為能源，無機(jī)物為供氫體，CO2為碳源的一類微生物。 2.光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型： 以光為能源，有機(jī)物為供氫體，CO2和簡(jiǎn)單有機(jī)碳為碳源的一類微生物。第八十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.化能無機(jī)營(yíng)養(yǎng)型： 以無機(jī)物為能源，無機(jī)物為供氫體，CO2為碳源的一類微生物。 4.化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型： 以有機(jī)物為能

35、源，有機(jī)物為供氫體，有機(jī)物為碳源的一類微生物。第八十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第八十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 不同營(yíng)養(yǎng)類型之間的界限并非絕對(duì)的，異養(yǎng)型微生物并非絕對(duì)不能利用CO2，只是不能以CO2作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)，而且在有機(jī)物存在的情況下也可將CO2同化為細(xì)胞物質(zhì)。同樣，自養(yǎng)型微生物也并非不能利用有機(jī)物進(jìn)行生長(zhǎng)。 另外，有些微生物在不同生長(zhǎng)條件下生長(zhǎng)時(shí)，其營(yíng)養(yǎng)類型也會(huì)發(fā)生改變，如紅螺菌在有光厭氧條件下行光合作用，在黑暗好氧條件下，依靠有機(jī)物氧化產(chǎn)生的化學(xué)能生長(zhǎng)。第八十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 四、微生物的培養(yǎng)基 培

36、養(yǎng)基：人工配制的、適合微生物生長(zhǎng)繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。 1. 配制培養(yǎng)基的原則 （1）目的明確 培養(yǎng)自養(yǎng)菌或異養(yǎng)菌、試驗(yàn)用或生產(chǎn)用、一般性研究或生物學(xué)特性研究、積累含氮代謝產(chǎn)物或含碳代謝產(chǎn)物等。 第八十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 (2)營(yíng)養(yǎng)協(xié)調(diào) 微生物細(xì)胞內(nèi)各種成分間有一較穩(wěn)定的比例。在為化能異養(yǎng)微生物配制的培養(yǎng)基中，除水分外，碳源兼能源的含量最高，其后依次是氮源、大量元素和生長(zhǎng)因子。 碳、氮比（C/N）:培養(yǎng)基中C原子與N原子摩爾數(shù)比。第八十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）理化適宜 pH 各大類微生物都有其生長(zhǎng)的最適pH范圍，細(xì)菌7.08

37、.0，放線菌7.58.5，酵母菌3.86.0，霉菌4.05.8，藻類6.07.0，原生動(dòng)物6.08.0。 第八十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 滲透壓和水活度滲透壓： 等滲微生物細(xì)胞正常生長(zhǎng)，低滲微生物細(xì)胞吸水膨脹甚至破裂，高滲微生物細(xì)胞脫水造成質(zhì)壁分離。水活度aw ：在相同的溫度和壓力下，某溶液的蒸汽壓（P）和純水的蒸汽壓（P0）之比，即 aw = PP0 微生物生長(zhǎng)繁殖的aw 值為0.998-0.60，細(xì)菌為0.90-0.98、酵母菌為0.87-0.91、霉菌為0.80-0.87。第八十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 控制氧化還原電位 氧化還原電勢(shì)一般用

38、Eh表示，單位是V或mV。一般好氧菌生長(zhǎng)的Eh值為+0.30.4V，兼性厭氧菌在+0.1 V以上是進(jìn)行好氧呼吸產(chǎn)能，而在+0.1 V以下是進(jìn)行發(fā)酵產(chǎn)能，厭氧菌只能生長(zhǎng)在+0.1 V以下的環(huán)境中。 （4）經(jīng)濟(jì)節(jié)約 （5）滅菌處理第八十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.培養(yǎng)基的種類及其應(yīng)用（1）按對(duì)培養(yǎng)基的成分了解分 天然培養(yǎng)基 概念：利用動(dòng)、植物或微生物包括其提取物制成的培養(yǎng)基。 優(yōu)點(diǎn)：營(yíng)養(yǎng)豐富、種類多樣、配制方便、價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)：成分不清楚、不穩(wěn)定。 應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室中菌種的培養(yǎng)、發(fā)酵工業(yè)中生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)和某些發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)。第九十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6

39、月 合成培養(yǎng)基 概念：按微生物的營(yíng)養(yǎng)要求精確設(shè)計(jì)后用多種高純化學(xué)試劑配制成的培養(yǎng)基。 優(yōu)點(diǎn)：成分精確、重演性高。 缺點(diǎn)：價(jià)格較貴，配制麻煩，微生物生長(zhǎng)一般。 應(yīng)用：營(yíng)養(yǎng)、代謝、生理、生化、遺傳、育種、菌種鑒定和生物測(cè)定等研究。第九十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 半合成培養(yǎng)基 主要以化學(xué)試劑配制，同時(shí)加有某種或某些天然成分的培養(yǎng)基。第九十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）按培養(yǎng)基的外觀物理狀態(tài)分 液體培養(yǎng)基 外觀呈液態(tài)的培養(yǎng)基。 適用于大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)和實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行微生物的基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究方面。 第九十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月固態(tài)培

40、養(yǎng)基 外觀呈固態(tài)的培養(yǎng)基。 A、凝固培養(yǎng)基，在培養(yǎng)基中加入2%瓊脂或12%明膠作凝固劑，加熱融化，冷卻后凝固形成的培養(yǎng)基。 B、非可逆性固體培養(yǎng)基，凝固后不能再融化的培養(yǎng)基，如血清培養(yǎng)基和無機(jī)硅膠培養(yǎng)基。第九十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 C、天然固體培養(yǎng)基，又天然固態(tài)基質(zhì)直接制成的培養(yǎng)基。 D、濾膜，把濾膜制成圓片狀覆蓋在營(yíng)養(yǎng)瓊脂或浸有營(yíng)養(yǎng)液的纖維素襯墊上，就形成了具有固體培養(yǎng)基性質(zhì)的培養(yǎng)條件。 固體培養(yǎng)基用途廣泛，如菌種分離、鑒定、菌落計(jì)數(shù)、檢驗(yàn)雜菌、選種、育種、菌種保藏、抗生素等生物活性物質(zhì)的測(cè)定、獲得大量真菌孢子，以及微生物的大規(guī)模生產(chǎn)。第九十五張，PPT共一百六十

41、六頁，創(chuàng)作于2022年6月 半固體培養(yǎng)基 指液體培養(yǎng)基中加入少量凝固劑而制成的半固體狀態(tài)的培養(yǎng)基。瓊脂的加入量一般為0.5%左右。 可用于細(xì)菌動(dòng)力觀察、菌種保藏和噬菌體效價(jià)測(cè)定等。 第九十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮陀猛痉?基礎(chǔ)培養(yǎng)基 按照大多數(shù)微生物生長(zhǎng)需要的要求，用基本營(yíng)養(yǎng)成分配制的一種培養(yǎng)基。如培養(yǎng)細(xì)菌用的肉湯培養(yǎng)基。 第九十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 選擇培養(yǎng)基 根據(jù)某微生物的特殊營(yíng)養(yǎng)要求或其對(duì)化學(xué)、物理因素有抗性而設(shè)計(jì)的培養(yǎng)基，具有使混合樣中的劣勢(shì)菌變成優(yōu)勢(shì)菌的功能。 第九十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6

42、月 如利用以纖維素或石蠟油作為唯一碳源的選擇培養(yǎng)基，可從混雜的微生物群體中分離出分解纖維素或石蠟油的微生物。 如在培養(yǎng)基中加入青霉素、鏈霉素可抑制細(xì)菌和放線菌的生長(zhǎng)，而將酵母菌和霉菌分離出來。 第九十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 鑒別培養(yǎng)基 在培養(yǎng)基中加有能與目的菌的無色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只需肉眼就能方便地從近似菌落中找出目的菌落的培養(yǎng)基。 第一百零一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 如EMB培養(yǎng)基（伊紅美蘭乳糖培養(yǎng)基） 含有伊紅和美蘭兩種染料，可抑制G+菌 。 這兩種染料可起產(chǎn)酸指示劑的

43、作用。 大腸桿菌在EMB培養(yǎng)基上生長(zhǎng)，可分解乳糖產(chǎn)酸，其菌體與伊紅結(jié)合、伊紅又與美蘭結(jié)合，菌落被染成深紫色，從菌落表面的反射光中還可看到綠色閃光。第一百零二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百零四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 加富培養(yǎng)基 在基本培養(yǎng)基中加入血、血清、動(dòng)物或植物組織液或其他生長(zhǎng)因子配制而成的營(yíng)養(yǎng)特別豐富的培養(yǎng)基。第一百零五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 五、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式 除原生動(dòng)物（吞噬作用）外，有細(xì)胞的微生物都是通過細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用而從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物的。

44、細(xì)胞膜運(yùn)送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)有單純擴(kuò)散、促進(jìn)擴(kuò)散、主動(dòng)運(yùn)送和基團(tuán)移位四種方式。第一百零六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月五、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式 一、單純擴(kuò)散 二、促進(jìn)擴(kuò)散 三、主動(dòng)運(yùn)輸 第一百零七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 1、單純擴(kuò)散 許多小分子、非電離分子尤其是親脂性分子通過物理擴(kuò)散被動(dòng)通過細(xì)胞膜，如O2、CO2、乙醇等。無蛋白載體參與，不消耗能量，動(dòng)力是細(xì)胞膜內(nèi)外物質(zhì)的濃度差。 第一百零八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、促進(jìn)擴(kuò)散 一些非脂溶性的物質(zhì)需借助于載體蛋白（滲透酶、移位酶）的協(xié)助通過細(xì)胞膜，如糖、氨基酸等。不消耗能量，動(dòng)力是細(xì)胞膜內(nèi)

45、外物質(zhì)的濃度差。第一百零九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百一十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 3、主動(dòng)運(yùn)輸 微生物吸收營(yíng)養(yǎng)的主要方式，需要消耗能量并通過細(xì)胞膜上特異載體蛋白構(gòu)象的變化，將膜外環(huán)境中低濃度的物質(zhì)運(yùn)送到膜內(nèi)。通過主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞的物質(zhì)有Na+、K+等無機(jī)離子、糖類、有機(jī)酸等。第一百一十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位 概念：一類既需要特異性載體蛋白的參與，又需要消耗能量的一種物質(zhì)運(yùn)輸方式，其特點(diǎn)是溶質(zhì)在運(yùn)送前后分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。 基團(tuán)轉(zhuǎn)位用于葡萄糖、果糖、甘露糖、核苷、脂肪酸等物質(zhì)的運(yùn)輸。第一百一十二張，PPT共一百

46、六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 大腸桿菌運(yùn)送葡萄糖靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（PTS）進(jìn)行，PTS包括： 熱穩(wěn)載體蛋白（HPr）：一種低分子可溶蛋白，位于細(xì)胞膜上。 酶：可溶性細(xì)胞質(zhì)蛋白。 酶：共3種分別為酶a（可溶性細(xì)胞質(zhì)蛋白）、酶b、酶c（底物特異膜蛋白）。第一百一十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（1）熱穩(wěn)載體蛋白（HPr)的激活 細(xì)胞內(nèi)高能化合物磷酸烯醇式丙酮酸在酶I的作用下，將高能磷酸鍵轉(zhuǎn)移給HPr并將其激活。第一百一十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）葡萄糖經(jīng)磷酸化而運(yùn)入細(xì)胞膜內(nèi) 膜外環(huán)境中的葡萄糖分子先與酶IIc 結(jié)合，接著葡萄糖分子被由PHPr酶II

47、a酶IIb逐級(jí)傳遞來的磷酸基激活，最后通過酶IIc再把磷酸葡萄糖釋放到細(xì)胞質(zhì)中。 第一百一十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百一十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百一十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百一十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 第三節(jié) 微生物的產(chǎn)能代謝 代謝：微生物細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的各種化學(xué)反應(yīng)的總稱。 微生物的代謝與其他生一樣，可分為物質(zhì)代謝和能量代謝。 物質(zhì)代謝包括：分解代謝、合成代謝 能量代謝包括：產(chǎn)能代謝、耗能代謝 分解代謝與產(chǎn)能代謝緊密相連，合成代謝與耗能代謝緊密相連。 微生物的代謝離不開酶，無論是分解

48、代謝還是合成代謝都需要在酶的催化下才能進(jìn)行。 第一百一十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 一、生物氧化 1、生物氧化的特點(diǎn) 微生物的生物氧化本質(zhì)是氧化與還原的統(tǒng)一過程，細(xì)胞內(nèi)一系列產(chǎn)能代謝的總稱。 生物氧化是在酶的催化下，在溫和的條件下進(jìn)行； 在生物氧化過程中，復(fù)雜有機(jī)物被氧化成二氧化碳、水和其他簡(jiǎn)單物質(zhì)； 生物氧化產(chǎn)生的能量供給生物進(jìn)行各種生命活動(dòng)或以熱的形式散發(fā)； 生物氧化過程產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物。第一百二十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、生物能量的轉(zhuǎn)移中心ATP 有機(jī)物化能異養(yǎng)菌 ATP 最初能源 日光光能營(yíng)養(yǎng)菌 ATP 還原態(tài)無機(jī)物化能自養(yǎng)菌 ATP 第

49、一百二十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百二十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月ATP中的能量，通過與ADP的轉(zhuǎn)換吸收或釋放：ADP+PiATP 和 AMP+2PiATP由反應(yīng)式可知：ADP是能量的載體，ATP是能量庫。ATP含高能磷酸鍵，它水解釋放出高能鍵，每一個(gè)高能鍵含31.4KJ的能量。 第一百二十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 ATP只是一種短期的貯能物質(zhì)。若要長(zhǎng)期貯能，還需轉(zhuǎn)換形式。 如果有過剩的ATP，大多數(shù)微生物會(huì)將其能量轉(zhuǎn)化到儲(chǔ)能物中去，如PHB（聚-烴基丁酸）、異染粒、淀粉、肝糖、糖原及硫粒等，以備缺乏營(yíng)養(yǎng)和能源時(shí)用。 第一

50、百二十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 生成ATP的具體方式：（1）底物水平磷酸化 物質(zhì)在氧化過程中，產(chǎn)生一些含有高能鍵的化合物，而這些化合物可將高能鍵交給ADP，使ADP生成ATP。 （2）氧化磷酸化 物質(zhì)在氧化過程中形成的NADH2和FADH2可通過位于線粒體內(nèi)膜和細(xì)菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給氧或其他氧化型物質(zhì)，在這個(gè)過程中偶聯(lián)著ATP的合成，這種產(chǎn)生ATP的方式叫氧化磷酸化。第一百二十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（3）光合磷酸化 光引起葉綠素或菌綠素逐出電子，通過電子傳遞產(chǎn)生ATP的過程。 光合細(xì)菌通過環(huán)式光合磷酸化合成ATP， 藍(lán)細(xì)菌和藻類通

51、過非環(huán)式光合磷酸化合成ATP。 第一百二十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 二、生物氧化的類型 根據(jù)最終電子受體（或最終氫受體的不同），可將微生物的生物氧化分為三類：發(fā)酵、好氧呼吸及無氧呼吸。 1、發(fā)酵 發(fā)酵是指在無外在電子受體時(shí)，底物脫氫后所產(chǎn)生的還原力H不經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交給某一內(nèi)源性中間產(chǎn)物接受，以實(shí)現(xiàn)底物水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)。此過程中有機(jī)物只是部分地被氧化，因此只釋放一小部分的能量。發(fā)酵過程的氧化是和有機(jī)物的還原偶聯(lián)在一起的。被還原的有機(jī)物來自于初始發(fā)酵的產(chǎn)能代謝，即不需要外界提供電子受體。 第一百二十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 糖酵

52、解：生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程，主要分為四種途徑：EMP途徑、HMP途徑、ED途徑和磷酸解酮酶途徑。 EMP途徑CAI第一百二十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月以葡萄糖的乙醇發(fā)酵為例，可分為兩大步：（1）不涉及氧化還原反應(yīng)的預(yù)備性反應(yīng)：葡萄糖（C6H12O6）3-磷酸甘油醛；（2）有氧化還原的反應(yīng)：丙酮酸（CH3COCOOH）乙醛（CH3CHO）（二氧化碳）乙醇（CH3CH2OH）。通過底物磷酸化，得到ATP。1mol的葡萄糖，可以得到2mol的ATP、2mol的乙醇和2mol的二氧化碳。 （圖）第一百二十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十張，P

53、PT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月乙醇發(fā)酵的能量利用效率為：231.4/238.3=26%。從丙酮酸開始，通過各種微生物不同的發(fā)酵作用，產(chǎn)生各種不同的產(chǎn)物。如：混合酸發(fā)酵、丁二醇發(fā)酵、丙酸發(fā)酵等等。 第一百三十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 表 不同的發(fā)酵類型及其有關(guān)微生物發(fā)酵類型 產(chǎn)物 微生物乙醇發(fā)酵 乙醇、CO2 酵母菌屬（Saccharomyces）乳酸同型發(fā)酵 乳酸 乳酸細(xì)菌屬（Lactobacillus）乳酸異型發(fā)酵 乳酸、乙醇、乙酸、CO2 明串球菌屬（Leuconostoc）混合酸發(fā)酵 乳酸、乙酸、乙醇、甲酸 大腸埃希氏桿菌 CO2、H2 （Escheri

54、chia coli）丁二醇發(fā)酵 丁二醇、乳酸、乙酸、乙醇、 氣桿菌屬（Aerobacter） CO2、H2丁酸發(fā)酵 丁酸、乙酸、CO2、H2 丁酸梭菌（Clostridium butylicum）丙酮-丁醇發(fā)酵 丁醇、丙酮、乙醇 丙酮丁醇梭菌 （Clostridium acetobutylicum） 丙酸發(fā)酵 丙酸 丙酸桿菌屬（Propionibacterium）第一百三十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 2、好氧呼吸 好氧呼吸在是有氧的情況下，微生物將底物徹底氧化，脫下的氫完整的呼吸鏈（電子傳遞體系）傳給分子氧并生成水

55、和產(chǎn)生大量ATP的過程。 以葡萄糖為例，葡萄糖丙酮酸TCA （1）三羧酸（TCA）循環(huán)第一百三十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （2）電子傳遞體系 定義：是位于細(xì)胞膜（原核生物）和線粒體膜（真核生物）上的，由一系列氧化還原電勢(shì)呈梯度差的氫（或電子）的傳遞體。 組成：NAD、FAD、CoQ、Cyt b、Cyt c1、Cyt c、Cyt a和Cyt a3 功能：從電子供體接受電子并將電子傳遞給電子受體。 通過合成ATP把在電子傳遞過程中釋放的一部分能量保存起來。第一百三十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月電子

56、傳遞體系（呼吸鏈）第一百三十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百三十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月電子傳遞體系的電位和ATP的產(chǎn)生第一百三十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 （3）乙醛酸循環(huán) 有的細(xì)菌利用乙酸鹽進(jìn)行乙醛酸循環(huán)。 循環(huán)中的兩個(gè)關(guān)鍵酶：異檸檬酸裂合酶和蘋果酸合酶，前者催化異檸檬酸分解為乙醛酸和琥珀酸，后者催化乙醛酸和乙酰CoA合成蘋果酸。第一百四十張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月（4）好氧呼吸產(chǎn)生的能量 EMP:8molATP TCA: 30molATP 第一百四十一張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一

57、百四十二張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月能量的平衡：1份葡萄糖，轉(zhuǎn)化成2丙酮酸時(shí)，產(chǎn)生2 NADH2和4ATP（底物磷酸化），并消耗2ATP；1mol的丙酮酸經(jīng)TCA 循環(huán)，生成4mol NADH2、1mol FADH2 (黃素腺嘌呤二核苷酸) 、1molGTP(鳥嘌呤三核苷酸，隨后轉(zhuǎn)化成1mol的ATP)。通過呼吸鏈，1molNADH2產(chǎn)生3mol的ATP，1molFADH2產(chǎn)生2mol的ATP。最后得到的能量：（43+12+1）2+23+4-2=38（mol）ATP。 釋放的總能量約2876KJ，能量利用效率為31.438/2876=42%。其余的能量變成熱能耗散。這個(gè)效率是

58、高的，所以好氧呼吸氧化徹底，能量利用效率高。總反應(yīng)過程：C6H12O6+6 O2 6 CO2+6 H2O +38 ATP第一百四十三張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月3、無氧呼吸（分子外的無氧呼吸） 在電子傳遞體系中，氧化NADH2時(shí)的最終電子受體不是氧氣，而是除O2外的無機(jī)化合物，如NO2-、NO3-、SO42-、CO32-及CO2等。無氧呼吸的氧化底物一般為有機(jī)物，如葡萄糖、乙酸和乳酸等，它們被氧化為CO2，有ATP產(chǎn)生。第一百四十四張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 例如，以NO3-為最終電子受體的情況： C6H12O6+6 H2O 6 CO2+24H 24H+4

59、 NO3- 12 H2O +2N2總反應(yīng)：C6H12O6+4NO3-6 CO2+2N2+6 H2O+能量釋放總能量為1756KJ，得到2 ATP。上述過程被稱為反硝化作用，或硝酸鹽還原作用。第一百四十五張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月以其他無機(jī)氧化物為最終電子受體的情況：以SO42-為最終電子受體：如：2CH3CHOHCOOH+ H2SO4 - 2CH3COOH+2CO2+H2S+2H2O+1125kJ以CO2和CO為最終電子受體：如：2CH3CH2OH+CO2-CH4+2CH3COOH 4H2+CO2-CH4+2H2O 3H2+CO-CH4+H2O第一百四十六張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 以延胡索酸為最終電子受體： 在延胡索酸呼吸系統(tǒng)中，琥珀酸是末端受氫體延胡索酸的還原產(chǎn)物。 兼性厭氧菌：埃希氏菌屬，變形桿菌屬等 第一百四十七張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百四十八張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月第一百四十九張，PPT共一百六十六頁，創(chuàng)作于2022年6月 三、發(fā)光現(xiàn)象 發(fā)光細(xì)菌，是一類G-