微生物的新陈代谢
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引言概述:医学微生物学是研究微生物在人体中的作用和影响的学科。
微生物在人体内进行新陈代谢活动,其中细菌是最常见的微生物类型之一。
细菌的新陈代谢是指细菌内部化学反应和能量转化的过程。
本文将深入探讨医学微生物学中细菌的新陈代谢。
正文内容:1.无氧代谢1.1好氧呼吸:细菌利用氧气进行有氧呼吸,将有机物氧化成水和二氧化碳,同时产生能量和ATP。
1.2基质胞内呼吸:某些细菌在缺氧条件下进行代谢,通过无氧呼吸系统将有机物转化为酸、酒精或溶解性气体。
1.3乳酸发酵:某些细菌无法利用氧气进行呼吸,而是通过乳酸菌酶将糖转化为乳酸。
2.合成代谢2.1蛋白质合成:细菌通过蛋白质合成酶将氨基酸合成为蛋白质,以满足自身对蛋白质的需求。
2.2核酸合成:细菌通过核酸合成酶将核苷酸合成为核酸,包括DNA和RNA。
2.3脂质合成:细菌合成脂质以构建细胞膜,并储存能量。
脂质合成包括脂肪酸的合成和脂质的组装。
2.4糖类合成:细菌通过吸收外源性糖类和内源性合成来获得能量。
3.分解代谢3.1糖类分解:细菌通过糖酶将糖分解为能量。
不同细菌对糖类的分解途径有所不同。
3.2脂肪分解:细菌通过脂肪酶将脂肪分解为脂肪酸和甘油。
3.3蛋白质分解:细菌通过蛋白酶将蛋白质分解为氨基酸。
3.4核酸分解:细菌通过核酸酶将核酸分解为核苷酸和核糖。
4.运输代谢4.1氨基酸运输:细菌通过载体蛋白质将外源性氨基酸从外部运输到细胞内。
4.2糖类运输:细菌通过载体蛋白质将外源性糖类从外部运输到细胞内。
4.3脂质运输:细菌通过载体蛋白质将外源性脂质从外部运输到细胞内。
4.4离子运输:细菌通过质子泵和离子通道等机制将离子从外部运输到细胞内。
5.外源化合物利用代谢5.1多糖分解:细菌通过多糖酶将外源性多糖分解为单糖并利用。
5.2醇类代谢:细菌通过醇酶将外源性醇类代谢为能量和有机物。
5.3芳香化合物降解:某些细菌具有芳香化合物降解能力,可以将有机废弃物降解为无毒无害的物质。
总结:细菌的新陈代谢是一个复杂而多样化的过程。
第十章 微生物的新陈代谢目的要求:通过本章的课堂教学,使学生了解微生物代谢类型的特点及多样性。
教学内容:1、微生物的能量代谢2、异养微生物的生物氧化脱氢过程、递氢和受氢过程:有氧呼吸、无氧呼吸、发酵3、自养微生物的生物氧化4、微生物的分解代谢和合成代谢重点内容:微生物的能量代谢异养微生物的生物氧化自养微生物的生物氧化新陈代谢(metabolism):简称代谢,是指发生在活细胞中的各种分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)的总称。
分解代谢是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化,产生简单分子、腺苷三磷酸(ATP)形式的能量和还原力的作用;合成代谢与分解代谢正好相反,是指在合成代谢酶系的催化下,由简单小分子、ATP形式的能量和[H]式的还原力一起合成复杂的大分子的过程。
微生物代谢的特点:1)具有多样性;2)代谢速度快;代时短,如大肠杆菌的代时20min;代谢量大;乳酸菌产生1000-10000倍自重的乳酸;3)易受环境的影响,环境改变,代谢方式改变,如酵母菌,有氧产CO2和水,无氧进行酒精发酵;4)微生物易变异。
第一节、微生物的能量代谢能量代谢的中心任务是生物体如何把外界环境中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。
对微生物来说,它们可利用的最初能源有三大类即:有机物、日光和还原态无机物。
一、异养微生物的生物氧化生物氧化:是发生在活细胞内的一系列产能性氧反应的总称。
生物氧化的形式:包括某物质与氧结合、脱氢或失去电子;生物氧化的过程:可分为脱氢(或电子)、递氢(或电子)和受氢(或电子)三个阶段;生物氧化的功能:则有产能、产还原力和产小分子中间代谢物三种。
异养微生物氧化有机物的方式,根据氧化还原反应中电子受体的不同可分成发酵和呼吸两种类型,而呼吸以可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。
(一) 底物脱氢的四条途径(1).E M P途径(E m b d e m-M e y e r h o f-P a r n a s P a t h w a y)、糖酵解途径、己糖二磷酸途径。
第五章微生物的新陈代谢一、名词解释新陈代谢:是推动生物一切生命活动的动力源和各种生命物质的“加工厂”,是活细胞中一切有序化学反应的总和。
生物氧化:发生在活细胞内的一系列产能性氧化反应。
呼吸:是一种最重要最普遍的生物氧化或产能过程。
呼吸链:指位于原核微生物的细胞膜或真核生物的线粒体膜上,由一系列氧化还原势呈梯度差的,链状排列的递氢体或递电子体所组成的连续反应体系。
无氧呼吸:指的是呼吸链末端的氢受体为外源无机氧化物(少数有机氧化物)的生物氧化。
发酵:在无氧等外源氢受体的条件下,底物脱氢后产生的还原力未经呼吸链传递而直接交给内源性中间代谢产物接受,以实现底物水平磷酸化产能的一类生物氧化反应。
同型酒精发酵:酵母在无氧条件下,通过EMP途径,即葡萄糖-丙酮酸-乙醛-乙醇的过程,称为同型酒精发酵。
异型酒精发酵:细菌通过HMP 途径进行,产生1分子乙醇和 1 分子乳酸,称为细菌异型酒精发酵。
Stickland 反应:某些专性厌氧细菌如梭状芽孢杆菌、生孢梭菌、肉毒梭菌、斯氏梭菌在厌氧条件下生长时,以一种氨基酸作为底物进行氧化脱氢(即供氢体),脱下的氢(还原力)以另外一种氨基酸作为氢受体进行还原脱氨,两者偶联进行,实现生物氧化产能的发酵类型称为Stickland 反应。
两用代谢途径:凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能的代谢途径。
代谢回补顺序:是指能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中间代谢物的应。
乙醛酸循环:中间代谢物中存在乙醛酸的循环。
固氮酶:是一种复合蛋白,由固二氮酶和固二氮酶还原酶两种相互分离的蛋白构成。
异形胞:某些丝状蓝藻所特有地变态营养细胞, 是一种缺乏光合结构、通常比普通营养细胞大地厚壁特化细胞。
类菌体:根瘤菌进入宿主根部皮层细胞后,分化成膨大、形状各异、无繁殖能力,但具有很强固氮活性的细胞。
豆血红蛋白:豆科植物根瘤中发现的血红蛋白样红色蛋白质。
有抗氧化活性,可避免同类细菌中的固氮酶受到抑制,是共生固氮所必需的。
第四章微生物的代谢代谢(metabolism):也称新陈代谢,指生物体内进行的全部化学反应的总和。
(一)分解代谢:细胞将大分子物质降解成小分子物质,并在此过程中产生能量的过程。
不同营养类型的微生物进行分解代谢所利用的物质不同,异氧微生物利用的是有机物,自养微生物利用的是无机物。
(二)合成代谢:细胞利用简单的小分子物质合成复杂的大分子物质,并在此过程中贮藏能量的过程。
(三)物质代谢:物质在体内进行转化的过程。
(四)能量代谢:伴随物质转化而发生的能量形式相互转化的过程。
(五)初级代谢:能使营养物转化为结构物质、具生理活性物质或提供生长能量的一类代谢。
产物有小分子前体物、单体、多聚体等生命必需物质。
(六)次级代谢:某些微生物进行的非细胞结构物质和维持其正常生命活动的非必须物质的代谢。
产物有抗生素、酶抑制剂、毒素、甾体化合物等,与生命活动无关,不参与细胞结构,也不是酶活性必需,但对人类有用。
合成代谢和分解代谢的关系1.分解代谢为合成代谢提供能量和原料,保证正常合成代谢的进行,合成代谢又为分解代谢创造更好的条件。
2.合成代谢和分解代谢都是由一系列连续的酶促反应构成的,前一步反映的产物是后续反应的底物。
微生物代谢的特点1.代谢旺盛(代谢强度高、转化能力强)2.代谢类型多样化(导致营养类型的多样化)3.某些微生物在代谢过程中除产生其生命活动必须的初级代谢产物和能量外,还会产生一些次级代谢产物,次级代谢产物与人类生产与生活密切相关,是微生物学的重要研究领域。
4.微生物的代谢作用使得微生物在自然界的物质循环中起着极其重要的作用。
第一节微生物的能量代谢第二节微生物的物质代谢第三节微生物代谢的调节第四节微生物次级代谢与次级代谢产物第一节微生物的能量代谢微生物能量代谢是指微生物把环境提供的能源或本身储存的能源转变为微生物生命活动所需能源的过程。
微生物的产能代谢是指生物体内经过一系列连续的氧化还原反应,逐步分解并释放能量的过程,又称生物氧化。