导图社区 微生物的代谢
微生物学之微生物的代谢知识梳理，包括代谢类型、微生物的产能代谢、耗能代谢（微生物独特合成代谢途径）、微生物的代谢调节等等。
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微生物的代谢
代谢类型
物质代谢（新陈代谢）
分解代谢（异化作用）
合成代谢（同化作用）
能量代谢
产能代谢
耗能代谢
初级代谢
次级代谢
微生物的产能代谢
化能异养微生物的生物氧化
发酵
脱氢——底物脱氢的四条途径
EMP途径（糖酵解 /己糖二磷酸途径）
耗能阶段
产能阶段
生理功能：
① 供应ATP形式的能量和NADH2形式的还原力。 ② 是连接其他几个重要代谢途径的桥梁，包括三羧酸循环（TCA）、HMP途径和ED途径等。 ③ 微生物合成提供多种中间代谢物。 ④ 通过逆向反应进行多糖合成。
HMP途径（戊糖磷酸途径）
氧化阶段：6-磷酸葡萄糖脱氢脱羧生成5-磷酸核酮糖
非氧化阶段：磷酸戊糖分子重排
重要意义
①为核苷酸和核酸的生物合成提供戊糖-磷酸； ②产生大量的NADPH2形式的还原剂； ③通过EMP途径与本途径在果糖-1，6-二磷酸和甘油醛-3-磷酸处的连接来加以调剂对戊糖的需要； ④作为自养微生物固定CO2的中介（Calvin循环）； ⑤由于在反应中存在着C3～C7的各种糖，使具有HMP途径的微生物的碳源利用范围更广； ⑥通过本途径而产生的重要发酵产物很多，例如核苷酸、若干氨基酸。
ED途径（2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸裂解途径）
特点
葡萄糖只经过4步反应即可快速获得由EMP途径须经10步才能获得的丙酮酸
意义
ED途径是少数缺乏完整EMP途径的微生物所具有的一种替代途径；通过与EMP途径、HMP途径和TCA循环等代谢途径相连，相互协调满足微生物对能量、还原力和不同中间代谢物的需要。
TCA循环（柠檬酸循环）
① 氧虽不直接参与其中反应，但必须在有氧条件下运转 （NAD+和 FAD 再生时需氧）。 ② 每分子丙酮酸可产4个NADH＋H+、1个FADH2 和1个GTP， 总共相当于15个ATP，因此产能效率极高。 ③ TCA位于一切分解代谢和合成代谢中的枢纽地位，可为 微生物的生物合成提供各种碳架原料，还与人类的发酵 生产紧密相关
呼吸作用
呼吸链
有氧呼吸：以分子氧作为最终电子受体
无氧呼吸：以氧化型化合物作为最终电子受体
无机盐呼吸
硝酸盐呼吸
硫酸盐呼吸
硫呼吸
铁呼吸
碳酸盐呼吸
有机物呼吸
延胡索酸呼吸
甘氨酸呼吸
氧化三甲胺呼吸
功能
产能（ATP）
产还原力 [H]
产小分子中间代谢物
自养微生物的生物氧化
化能自养微生物
铁细菌
硫细菌
氢细菌
硝化细菌
亚硝化细菌（氨氧化细菌）
硝化细菌（亚硝酸氧化细菌）
光能营养微生物
产氧
真核生物
原核生物
不产氧
真细菌
古生菌
能量转化
底物水平磷酸化
氧化磷酸化
光合磷酸化
循环光合磷酸化
非循环光合磷酸化
嗜盐菌紫膜的光合作用
耗能代谢（微生物独特合成代谢途径）
自养微生物的CO2固定
Calvin循环
羧化反应
还原反应
CO2受体的再生
厌氧乙酰-coA途径
逆向TCA循环途径
羟基丙酸途径
生物固氮
固氮生物（都是原核微生物）
自生固氮菌
共生固氮菌
联合固氮菌
固氮的生化机制（6要素）
ATP的供应
还原力及其传递载体
固氮酶
还原底物N2
镁离子
严格的厌氧微环境
好氧性固氮菌固氮酶避氧害机制
呼吸保护
构象保护
例子：蓝细菌，根瘤菌
二碳化合物的同化
乙醛酸循环
甘油酸途径
微生物结构大分子——肽聚糖的生物合成
在细胞质中的合成
在细胞膜中合成肽聚糖单体
在细胞膜外的合成
微生物次生代谢物的合成
概念
种类：抗生素，色素，毒素，生物碱，信息素，生长素
途径
糖代谢延伸途径
莽草酸
氨基酸
乙酸
微生物的代谢调节
代谢调节
酶活性调节
变构调节
修饰调节
酶合成调节
同工酶反馈抑制
协同反馈抑制
累积反馈抑制
顺序反馈抑制
应用
应用营养缺陷型菌株解除正常的反馈调节
应用抗反馈调节突变株解除反馈调节
控制细胞膜的渗透性
