內(nèi)容回顧1.理解米門(mén)公式推導(dǎo)過(guò)程。2.理解米門(mén)公式內(nèi)容和各參數(shù)意義。3.理解酶促反應(yīng)一級(jí)和零級(jí)反應(yīng)的由來(lái)。4.理解如何測(cè)得實(shí)際反應(yīng)速率。5.了解米門(mén)公式的推廣應(yīng)用。6.理解微生物呼吸類(lèi)型。,(一)基質(zhì)脫氫的條途徑,.EMP途徑(糖酵解途徑),這個(gè)過(guò)程，不存在外在的電子受體，底物進(jìn)行部分氧化，用氧化產(chǎn)物作為最終電子受體。能量有少量釋放，多數(shù)仍保留在產(chǎn)物中。,1、糖酵解途徑(EMP途徑),2、戊糖磷酸途徑(HMP途徑),3、2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖途徑(ED途徑),4、三羧酸循環(huán)(TCA循環(huán))（p101圖6-5）,糖酵解是微生物所共有的代謝途徑。,糖酵解分為兩大步驟：1.預(yù)備反應(yīng)，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是3磷酸甘油醛。2.氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生ATP，產(chǎn)物為丙酮酸整個(gè)過(guò)程，1mol葡萄糖產(chǎn)生4molATP，用去2mol，凈剩2molATP，即產(chǎn)生能量231.4KJ62.8KJ。產(chǎn)能斜率為2/825。,糖酵解產(chǎn)能效率低，但生理功能極其重要。提供ATP和還原力；是其他幾個(gè)代謝途徑的橋梁；提供較多的中間代謝產(chǎn)物；逆反應(yīng)可以合成多糖。,（1）第一階段：葡萄糖1,6-二磷酸果糖,（2）第二階段：1,6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛,（3）第三階段：3-磷酸甘油醛2-磷酸甘油酸,（4）第四階段：2-二磷酸甘油酸丙酮酸,丙酮酸是微生物糖酵解的必然產(chǎn)物，如果進(jìn)一步發(fā)酵，可形成多種產(chǎn)物。因此，有可將發(fā)酵分為很多類(lèi)型：如乙醇發(fā)酵；混合酸發(fā)酵等。其中，混合酸發(fā)酵是多數(shù)大腸桿菌的特征。,人們利用V.P試驗(yàn)進(jìn)行大腸埃希氏桿菌和產(chǎn)氣桿菌的區(qū)分。大腸埃希氏桿菌的發(fā)酵產(chǎn)物為甲酸、乙酸、乳酸、CO2等。產(chǎn)氣桿菌也能進(jìn)行混合酸發(fā)酵，丙酮酸經(jīng)過(guò)縮合、脫羧后形成乙酰甲基甲醇，可在堿性條件下被迅速氧化為二乙酰，二乙?？膳c蛋白胨水解出的精氨酸所含胍基反應(yīng)形成紅色化合物。稱(chēng)為陽(yáng)性反應(yīng)。,2.HMP途徑（戊糖磷酸途徑）,這個(gè)過(guò)程，將葡萄糖不經(jīng)過(guò)EMP途徑和TCA循環(huán)，而直接將葡萄糖徹底氧化，并產(chǎn)生大量的NADPH+H+還原力及多種中間代謝產(chǎn)物。（p103t）,HMP途徑的三個(gè)階段：、葡萄糖氧化成核酮糖-5-磷酸和CO2，2、核酮糖-5-磷酸轉(zhuǎn)化成核糖-5-磷酸、木酮糖-5-磷酸，3、戊糖進(jìn)行重排形成己糖磷酸。,HMP途徑的總反應(yīng)式,多數(shù)好氧和兼性菌都存在HMP途徑，通常與EMP途徑同時(shí)存在.,3.ED途徑（2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖途徑）,這個(gè)過(guò)程一些微生物在缺乏EMP途徑時(shí)的一種替代途徑。該過(guò)程將葡萄糖經(jīng)過(guò)4步反應(yīng)得到EMP途徑10步才能形成的丙酮酸。（p104t）,ED途徑的總反應(yīng)式,這個(gè)途徑可以和EMP途徑、HMP途徑、TCA循環(huán)相聯(lián)，因此和其它途徑一起滿(mǎn)足微生物對(duì)能量等代謝產(chǎn)物的需要。,4.TCA途徑（三羧酸循環(huán)檸檬酸循環(huán)）,這個(gè)過(guò)程丙酮酸經(jīng)過(guò)一系列循環(huán)式反應(yīng)而徹底氧化、脫羧形成CO2、H2O和NADH2的過(guò)程。各種好氧微生物普遍存在的脫氫途徑；真核生物TCA循環(huán)在線(xiàn)粒體中進(jìn)行；原核生物大部分在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，少部分在細(xì)胞膜上進(jìn)行。（p106t）,TCA途徑的總反應(yīng)式,TCA循環(huán)特點(diǎn)：氧不直接參與反應(yīng)，但必須在有氧條件下運(yùn)轉(zhuǎn)；將丙酮酸徹底氧化，產(chǎn)能效率高；處于分解代謝和合成代謝的樞紐位置。（p106圖）,仍然以葡萄糖為例子，降解好氧呼吸過(guò)程。葡萄糖的好氧呼吸分為兩個(gè)階段：1.糖酵解階段，形成丙酮酸，即EMP途徑酵解階段；2.丙酮酸有氧分解階段，即三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）階段。,NADH2被氧化后，電子傳遞給電子傳遞體系，最后由電子傳遞體系轉(zhuǎn)給O2。得到電子的O2與H結(jié)合形成H2O。(P107t6-11),1.TCA循環(huán)也稱(chēng)為檸檬酸（CAC）循環(huán)。從丙酮酸開(kāi)始，先形成乙酰輔酶A，乙酰輔酶A進(jìn)入TCA循環(huán)，最終被徹底氧化成為CO2和H2O。,1mol丙酮酸經(jīng)過(guò)TCA循環(huán)后形成了3mol的CO2：a.丙酮酸形成乙酰輔酶A時(shí)，產(chǎn)生1mol；b.草酰琥珀酸脫羧時(shí)產(chǎn)生1mol；c.脫羧時(shí)形成1mol。,2.TCA循環(huán)的能量問(wèn)題1mol丙酮酸在TCA循環(huán)中，可產(chǎn)生4mol的NADH2,1molNADH2通過(guò)電子傳遞體系重新氧化成為NAD，同時(shí)可生成3molATP，則4molNADH2被氧化生成12molATP。,可生成1molGTP，1mol的GTP轉(zhuǎn)變成1molATP；可生成1molFADH2,1mol的FADH2轉(zhuǎn)變成2molATP;則，1mol丙酮酸在TCA循環(huán)中共生產(chǎn)12+1+215molATP。,1mol葡萄糖可在EMP途徑形成2mol丙酮酸，則在TCA循環(huán)中可形成:21530molATP;,葡萄糖代謝產(chǎn)能多少？,由于葡萄糖的好氧呼吸包括兩部分，TCA已知產(chǎn)生30mol。那EMP途徑呢，在發(fā)酵時(shí)凈剩2molATP，在發(fā)酵過(guò)程中，可產(chǎn)生2mol的NADH2,則可換算成236molATP,因此，1mol葡萄糖可產(chǎn)生：30+2+638molATP.,好氧微生物氧化分解1mol葡萄糖分子總共可生成38molATP，共有1193kJ的能量轉(zhuǎn)變?yōu)锳TP。1mol葡萄糖分子完全氧化產(chǎn)生的總能量大約為2876kJ。這樣，好氧呼吸利用能量的效率大約是42，其余的能量以熱的形式散發(fā)掉?？梢?jiàn)，進(jìn)行發(fā)酵的厭氧微生物為了滿(mǎn)足能量的需要，消耗的營(yíng)養(yǎng)物要比好氧微生物多。,(二)微生物的呼吸類(lèi)型,1.好氧呼吸,是一種最普遍最重要的生物氧化或產(chǎn)能的方式。代謝體系電子的最終受體為O2，并有大量ATP產(chǎn)生。在好氧呼吸過(guò)程中，電子并不是直接傳遞給O2，而是先轉(zhuǎn)移給NAD，成為NADH2，然NADH2被氧化后，電子傳遞給電子傳遞體系，最后由電子傳遞體系轉(zhuǎn)給O2。得到電子的O2與H結(jié)合形成H2O。(P107t6-11),根據(jù)代謝體系最終電子受體不同分為好氧呼吸、厭氧呼吸、發(fā)酵。（P107t6-10）,有氧呼吸：最終電子受體：分子氧；,厭氧呼吸：最終電子受體：無(wú)機(jī)氧化物；,發(fā)酵：最終電子受體：有機(jī)物；,好氧呼吸分為兩種：外源呼吸和內(nèi)源呼吸。1）.外源呼吸：正常條件下的呼吸，利用外界營(yíng)養(yǎng)、能源進(jìn)行呼吸。2）.內(nèi)源呼吸：外界不能供給能源，利用自身貯存的能源物質(zhì)進(jìn)行呼吸。,2.無(wú)氧呼吸,無(wú)氧呼吸的最終電子受體不是未徹底氧化的有機(jī)物，也不是O2，而是除了O2以外的含氧無(wú)機(jī)物，如NO3-、SO42-、CO32-及CO2、CO等（利用了呼吸鏈傳遞電子）。,以NO3-為最終電子受體無(wú)氧呼吸。NO3-接受電子，形成NO2-、N2O、N2。（p109）,1).硝酸鹽呼吸,這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為脫氮作用。亦稱(chēng)為反硝化作用或硝酸鹽還原作用。,2）硫酸鹽呼吸（硫酸鹽還原菌）3）碳酸鹽呼吸（乙酸菌和甲烷菌）,3.發(fā)酵,在無(wú)氧條件下，基質(zhì)脫氫后所產(chǎn)生的還原力H未經(jīng)呼吸鏈而直接交給某內(nèi)源中間代謝物，實(shí)現(xiàn)基質(zhì),水平磷酸化產(chǎn)能的一類(lèi)生物氧化反應(yīng)。,基質(zhì)（底物）水平的磷酸化底物在其氧化過(guò)程中形成某些具有高能磷酸鍵的中間產(chǎn)物，這類(lèi)中間產(chǎn)物，可將其高能鍵通過(guò)酶的作用轉(zhuǎn)給ADP而形成ATP的過(guò)程。,發(fā)酵不是徹底氧化，產(chǎn)能效率低。是利用EMP、HMP、ED等脫氫途徑的產(chǎn)物丙酮酸進(jìn)行進(jìn)一步發(fā)酵。,發(fā)酵類(lèi)型,（1）丙酮酸乳酸（乳酸發(fā)酵）,在無(wú)氧條件下，糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸能夠被NADH還原成乳酸：乳酸脫氫酶丙酮酸+NADH=L-乳酸+NAD+催化此反應(yīng)的酶為乳酸脫氫酶。在供氧不足時(shí)，人體的大多數(shù)組織都能通過(guò)糖酵解途徑生成乳酸。人在激烈運(yùn)動(dòng)時(shí)，肌肉細(xì)胞中乳酸含量增高，會(huì)產(chǎn)生酸疼感。乳酸可以通過(guò)血液進(jìn)入肝、腎等組織內(nèi)，重新轉(zhuǎn)變成丙酮酸，再合成葡萄糖和肝糖元，或進(jìn)入三羧酸循環(huán)氧化。肌肉中的乳酸可以被氧化，為肌肉運(yùn)動(dòng)提供能量。,（2）丙酮酸乙醇（酒精發(fā)酵）,在酵母作用下，糖可以轉(zhuǎn)變成乙醇，這是釀酒和發(fā)酵法生產(chǎn)乙醇的基本過(guò)程，稱(chēng)為生醇發(fā)酵。酵母中含有多種酶系，可以催化不同的反應(yīng)過(guò)程。生醇發(fā)酵的化學(xué)反應(yīng)中，從葡萄糖到丙酮酸這一段反應(yīng)與葡萄糖的酵解完全相同。生成的丙酮酸在酵母催化下，脫羧產(chǎn)生乙醛，乙醛在醇脫氫酶催化下被NADH還原成乙醇。乙醇在人體及動(dòng)物體中可以氧化成