微生物代谢类型

微生物代谢第三章：微生物代谢广义的代谢--生命体进行的一切化学反应。

代谢分为能量代谢和物质代谢，分解代谢和合成代谢。

分解代谢：复杂营养物分解为简单化合物（异化作用）。

合成代谢：简单小分子合成为复杂大分子（同化作用）二者关系初级和次级代谢依据代谢产物在微生物中作用不同，又有初级代谢和次级代谢。

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。

次级代谢：某些微生物中并在一定生长时期出现的一类代谢。

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。

二者关系：先初后次，初级形成期也是生长期，只有大量生长，才能积累产物。

第1节：微生物能量代谢微生物对能量利用：有机物——化能异养菌日光——光能营养菌通用能源还原态无机物——化能自养菌A TP只有ATP和酰基辅酶A起偶联作用，其他高能化合物只作为〜P 供体。

生物氧化过程分为：脱氢、递氢、受氢三个阶段。

生物氧化功能：产能（A TP）、产还原力[H]、产小分子中间代谢物。

以下主要讲述化能异养微生物的生物氧化和产能。

一、底物（基质）脱氢的四条主要途径以葡萄糖作为典型底物1、EMP途径（糖酵解途径）有氧时，与TCA连接，将丙酮酸彻底氧化成二氧化碳和水。

无氧时，丙酮酸进一步代谢成有关产物。

2、HMP途径（己糖-磷酸途径）产生大量NADPH2和多种重要中间代谢物。

3、ED途径2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径KDPG是少数缺乏完整EMP的微生物具有的一种替代途径，细菌酒精发酵经ED进行。

4、TCA循环（三羧酸循环）真核在线粒体中，原核在细胞质中。

TCA在代谢中占有重要枢纽地位四种途径产能比较：二、递氢和受氢根据递氢特别是最终氢受体不同划分1、发酵（分子内呼吸）无氧条件下，底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链而直接传递给某一中间代谢物的低效产能反应。

常见微生物的代谢方式马丽甘肃省临夏回民中学(731100)微生物种类繁多，代谢方式多样，本文将一些常见微生物的代谢方式归纳如下。

所涉及生物中，除特别标注外，其它均为原核生物。

1、光能自养需氧型这类微生物以光为能源，以CO2为主要碳源，适合生存于有氧环境，如：蓝藻、衣藻（原生生物）。

2、化能自养需氧型这类微生物以无机化学能为能源，以CO2为主要碳源，适合生存于有氧环境，如：铁细菌、无色硫细菌、硝化细菌。

3、光能自养厌氧型这类微生物如：绿硫菌，以光为能源，以CO2为主要主要碳源；有光合色素，进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如H2、H2S、S等作为供氢体或电子供体，使CO2还原为细胞物质。

适合生存于无氧环境。

4、化能异养需氧型这类微生物的能源和碳源均来自于有机物，适合生存于有氧环境，真菌和绝大多数的细菌都是这一类型，常见的有：霉菌（真核生物）、草履虫及变形虫（原生生物）、放线菌、根瘤菌、圆褐固氮菌、肺炎双球菌、结核杆菌、霍乱弧菌、炭疽杆菌、麻风杆菌、黄色短杆菌、土壤农杆菌、枯草芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌、谷氨酸棒状杆菌等。

5、化能异养厌氧型这类微生物的能源和碳源也是均来自于有机物，但是只有在缺氧的条件下才能很好的生长，如：乳酸菌、甲烷杆菌、反硝化细菌、破伤风杆菌、幽门螺旋杆菌。

6、化能异养兼性厌氧型这类微生物的能源和碳源也是均来自于有机物，在有氧和无氧的条件下均能生长，如：大肠杆菌、酵母菌（真核生物）、金黄色葡萄糖球菌、支原体、酿脓链球菌。

7、兼性营养需氧型这类微生物比较少见，如：裸藻，又叫眼虫（原生生物），适合生存于有氧环境，它在含有有机物的水中，能够靠细胞膜吸取水里的有机物“食物”，过着动物式的化能异养生活。

但是同时，眼虫的细胞中具有含叶绿素的叶绿体，在无有机物的情况下，能够自己制造营养物质进行光合作用。

因此兼有光能自养和化能异养的代谢方式。

8、兼性营养兼性厌氧型这类微生物也是比较少见，如：红螺菌，它的同化方式是兼性营养型，以光为能源，以二氧化碳为主要碳源，以水或其他无机物作为供氢体，进行光合作用，还原CO2合成有机物。

一、微生物代谢类型：1．细菌：原核类：具细胞结构，但细胞内无核膜和核仁的分化，也无复杂的细胞器，包括：细菌（杆状、球状、螺旋状）、放线菌、蓝细菌、支原体、衣原体、立克次氏体、螺旋体。

①细菌：三册书中所涉及的所有细菌的种类：乳酸菌、硝化细菌（代谢类型）；肺炎双球菌S型、R型（遗传的物质基础）；结核杆菌和麻风杆菌（胞内寄生菌）；根瘤菌、圆褐固氮菌（固氮菌）；大肠杆菌、枯草杆菌、土壤农杆菌（为基因工程提供运载体，也可作为基因工程的受体细胞）；苏云金芽孢杆菌（为抗虫棉提供抗虫基因）；假单孢杆菌（分解石油的超级细菌）；甲基营养细菌、谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌（微生物的代谢）；链球菌（一般厌氧型）；产甲烷杆菌（严格厌氧型）等②放线菌：是主要的抗生素产生菌。

它们产生链霉素、庆大霉素、红霉素、四环素、环丝氨酸、多氧霉素、环已酰胺、氯霉素和磷霉素等种类繁多的抗生素（85%）。

繁殖方式为分生孢子繁殖。

③衣原体：砂眼衣原体。

2．病毒：病毒类：无细胞结构，主要由蛋白质和核酸组成，包括病毒和亚病毒（类病毒、拟病毒、朊病毒）①动物病毒：RNA类（脊髓灰质炎病毒、狂犬病毒、麻疹病毒、腮腺炎病毒、流感病毒、艾滋病病毒、口蹄疫病毒、脑膜炎病毒、SARS病毒）DNA类（痘病毒、腺病毒、疱疹病毒、虹彩病毒、乙肝病毒）②植物病毒：RNA类（烟草花叶病毒、马铃薯X病毒、黄瓜花叶病毒、大麦黄化病毒等）③微生物病毒：噬菌体。

3．真核类：具有复杂的细胞器和成形的细胞核，包括：酵母菌、霉菌（丝状真菌）、蕈菌（大型真菌）等真菌及单细胞藻类、原生动物（大草履虫、小草履虫、变形虫、间日疟原虫等）等真核微生物。

①霉菌：可用于发酵上工业，广泛的用于生产酒精、柠檬酸、甘油、酶制剂（如蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶等）、固醇、维生素等。

在农业上可用于饲料发酵、生产植物生长素（如赤酶霉素）、杀虫农药（如白僵菌剂）、除草剂等。

危害如可使食物霉变、产生毒素（如黄曲霉毒素具致癌作用、镰孢菌毒素可能与克山病有关）。

微生物代谢一、微生物的基本代谢及产物微生物代谢途径错综复杂，代谢产物多种多样，微生物的代谢一般分为初级代谢和次级代谢。

1.1初级代谢产物初级代谢是与微生物生长繁殖有密切关系的代谢，在细胞生长繁殖时表现旺盛且普片存在一切生物中。

初级代谢产物一般有：氨基酸；蛋白质；核苷酸；核酸；多糖；脂肪酸；维生素等，他们与微生物生长繁殖有密切关系，受生长环境影响不大。

1.2次级代谢产物次级代谢是与微生物的生长繁殖无必然关系的代谢活动，是某些微生物为了避免初级代谢产物的过量积累或由于外界环境的胁迫而产生的一类有利于其生存的代谢活动。

次级代谢产物一般有：抗生素；生物碱；色素；毒素等，与微生物生长无必然关系，其在特定阶段产生，易受生长环境影响。

1.2.1 抗生素人类使用最多的抗菌药物，能在细胞内积累或分泌到细胞外，抑制微生物的生长或杀死他们。

目前主要有：青霉素；链霉素；庆大霉素；金霉素；土霉素；制霉素等。

1.2.2 生长刺激素刺激植物生长的一类生理活性物质如赤霉素，可取代光照和温度，打破植物休眠，促进植物迅速生长，提早收获，增加产量。

1.2.3 维生素在这里指某些微生物在特定条件下合成远远超过产生菌正常需要的那部分维生素。

如丙酸菌。

1.2.4 色素红酵母：分泌类胡萝卜素红曲霉：产生红曲素1.2.4 毒素主要包括细菌和霉菌，分内毒素和外毒素两类。

外毒素一般有：白喉杆菌；破伤风杆菌；内毒杆菌；金黄色葡萄球菌；霍乱弧菌等内毒素一般有：曲霉毒素；展青霉素；镰刀菌霉素等。

1.2.5 生物碱存在自然界中含有N 元素的有机化合物，主要存在植物中，常见类型有：吡啶；异喹啉；有机胺；吲哚；萜类；哌啶等。

1.3 初级代谢与次级代谢的关系1.3.1 概念不同在微生物的新陈代谢中，一般将微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程，称为初级代谢。

而次级代谢是相对于初级代谢而提出的一个概念。

一般认为，次级代谢是指微生物在一定的生长时期，以初级代谢产物为前体，合成一些对微生物的生命活动无明确功能的物质的过程。

第五章微生物的代谢代谢：细胞内发生各种化学反应的总称，主要由分解代谢和合成代谢两个过程组成。

分解代谢：是指将细胞内大分子物质降解为小分子物质，并在这个过程中产生能量；合成代谢：是指细胞利用简单的小分子物质合成复杂的大分子，在这个过程中要消耗能量，反应来源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。

无论是分解代谢还是合成代谢，代谢途径都是由一系列连续的酶促反应构成，前一步反应的产物是后续反应的底物。

第一节微生物产能代谢在生物体内大分子有机物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，这是一个产能的过程，又称生物氧化。

一、异养微生物的生物氧化微生物细胞内发生的生物氧化反应分成发酵和呼吸两种类型，而呼吸又可分为有氧呼吸和无氧呼吸两种方式。

1、发酵A、发酵是指微生物细胞将有机物氧化释放的电子直接交给底物本身未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的代谢产物，不需要外界提供电子体。

可发酵的底物有糖类、有机酸、氨基酸等，其中微生物发酵葡萄糖最为主要。

简单了解EMP途径、HM途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。

B、乳酸发酵：许多菌能利用葡萄糖产生乳酸，这类细菌称为乳酸菌。

根据产物不同，乳酸发酵有3种类型：同型乳酸发酵、异型乳酸发酵和双歧乳酸发酵。

a、同型乳酸发酵：葡萄糖经过EMP途径降解为丙酮酸，丙酮酸在乳酸脱氢酶的作用下被NADH还原为乳酸，由于产物只有一种，故称同型乳酸发酵。

b、异型乳酸发酵：葡萄糖先经PK途径分解，发酵产物除乳酸以外还有一部分乙醇或乙酸。

c、双歧乳酸发酵：是两歧双歧杆菌发酵葡萄糖产生乳酸的一条途径，此反应中有两种磷酸解酮酶参加反应。

2、呼吸作用发酵中底物所具有的能量只有小部分被释放出来，并合成少量ATP，造成这种现象的原因有两个：一是底物的碳原子只被部分氧化，二是初始电子供体和最终电子受体的还原电势差不大。

呼吸作用：微生物在降解底物的过程中，将释放的电子交给NAD(P)+、FAD、或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放能量的过程。