6微生物的代谢

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1、Chaoter6 Chaoter6 微生物的代谢微生物的代谢重点和难点：重点和难点：微生物的产能方式和微生微生物的产能方式和微生物特有的合成代谢（生物物特有的合成代谢（生物固氮、肽聚糖合成、次生固氮、肽聚糖合成、次生代谢产物）代谢产物）6.1代谢概论代谢概论代谢代谢(metabolism)(metabolism)是细胞内发生是细胞内发生的各种化学反应的总称。的各种化学反应的总称。分解代谢分解代谢(catabolism) 合成代谢合成代谢(anabolism) 6 66.1.1 6.1.1 分解代谢（分解代谢（catabolismcatabolism）分解代谢指细胞将大分子物质降解成小分子分解代

2、谢指细胞将大分子物质降解成小分子物质，并在这个过程中产生能量物质，并在这个过程中产生能量(ATP)(ATP) 。分分解解代代谢谢的的三三个个阶阶段段2 26.1.2合成代谢（合成代谢（anabolism） 合成代谢指细胞利用小分子物质合成复合成代谢指细胞利用小分子物质合成复杂大分子的过程，并在这个过程中消耗能量。杂大分子的过程，并在这个过程中消耗能量。 合成代谢所利用的小分子物质来源合成代谢所利用的小分子物质来源于分解代谢过程中产生的中间产物或环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。境中的小分子营养物质。 在代谢过程中，微生物通过分解作用在代谢过程中，微生物通过分解作用（光合

3、作用）产生化学能。（光合作用）产生化学能。这些能量用于：这些能量用于：1合成代谢合成代谢2微生物的运动和运输微生物的运动和运输3热和光热和光新陈代谢新陈代谢2 26.2 6.2 微生物产能代谢微生物产能代谢生物氧化生物氧化6.2.1 异养微生物的异养微生物的生物氧化生物氧化6.2.2自养微生物的自养微生物的生物氧化生物氧化6.2.36.2.3生物氧化过程中的能量转化生物氧化过程中的能量转化576.2.1异养微生物的异养微生物的生物氧化生物氧化1.发酵发酵2.呼吸作用呼吸作用什么是发酵什么是发酵发酵过程中底物脱氢的途径发酵过程中底物脱氢的途径发酵与人类生产生活发酵与人类生产生活6 6 发酵是指微

4、生物细胞将有机物氧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。量并产生各种不同的代谢产物。1.发酵（发酵（fermentation）什么是发酵什么是发酵7 7底物脱氢的四种途径底物脱氢的四种途径i.EMPi.EMP途径途径2i.HMP2i.HMP途径途径3i.ED3i.ED途径途径4i.PK途径途径7 7 i.i.EMPEMP途径途径（Embden-Meyerhof pathway）(糖酵解途径) 葡萄糖葡糖-6-磷酸果糖-6-磷酸果糖-1，6- 二磷酸1

5、，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸磷酸二羟丙酮甘油醛-3-磷酸ATPADPATPADPADPATPADPATPNAD+ NADH+H+aa :预备性反应预备性反应bb :氧化还原反应氧化还原反应底物水平磷酸化底物水平磷酸化9 947475-磷酸-木酮糖6-磷酸-景天庚酮糖6-磷酸-果糖6-磷酸-葡萄糖5-磷酸-核糖3-磷酸-甘油醛4-磷酸-赤藓糖6-磷酸-果糖6-磷酸-葡萄糖5-磷酸- 木酮糖3-磷酸- 甘油醛2i.HMP2i.HMP途径途径（磷酸戊糖途径，单磷酸己糖途径） 从从6-6-磷酸磷酸- -葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基础上葡萄糖开始，即在单磷酸已糖基

6、础上开始降解的故称为单磷酸已糖途径。开始降解的故称为单磷酸已糖途径。HMPHMP途径与途径与EMPEMP途径有着密切的关系，途径有着密切的关系，HMPHMP途径中途径中的的3-3-磷酸磷酸- -甘油醛可以进入甘油醛可以进入EMPEMP途径途径-磷酸戊磷酸戊糖支路。糖支路。HMPHMP途径的一个循环的最终结果是一分子葡萄糖途径的一个循环的最终结果是一分子葡萄糖-6-6-磷酸转变成一分子甘油醛磷酸转变成一分子甘油醛-3-3-磷酸、磷酸、3 3个个COCO2 2、6 6个个NADPHNADPH。一般认为一般认为HMPHMP途径不是产能途径，而是为生物合途径不是产能途径，而是为生物合成提供大量还原力（

7、成提供大量还原力（NADPHNADPH）和中间代谢产物。）和中间代谢产物。9 93i. ED3i. ED途径途径（2-2-酮酮-3-3-脱氧脱氧-6-6-磷酸葡糖酸裂解途径）磷酸葡糖酸裂解途径）ED途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。途径是在研究嗜糖假单孢菌时发现的。ED途径在革兰氏阴性菌中分布较广；途径在革兰氏阴性菌中分布较广；ED途径可不依赖于途径可不依赖于EMP与与HMP而单独存在；而单独存在；ED途径不如途径不如EMP途径经济。途径经济。C6H12O6+ADP+Pi+NADP+NAD+ 2CH3COCOOH+ATP+NADPH+H+NADH+H+ED途径总反应式：途径总反应式：9 94i

8、.磷酸解酮酶途径磷酸解酮酶途径 PKHK 磷酸解酮酶途径是磷酸解酮酶途径是明串珠菌明串珠菌在进在进行异型乳酸发酵过程中分解己糖和戊行异型乳酸发酵过程中分解己糖和戊糖的途径。该途径的特征性酶是磷酸糖的途径。该途径的特征性酶是磷酸解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有解酮酶，根据解酮酶的不同，把具有磷酸磷酸戊糖戊糖解酮酶的解酮酶的称为称为PK途径途径，把具，把具有磷酸有磷酸己糖己糖解酮酶的解酮酶的叫叫HK途径途径。 途径途径9 9发酵与人类生产生活发酵与人类生产生活工业概念工业概念在工业生产中常把好氧在工业生产中常把好氧或兼性厌氧微生物在通气或厌气或兼性厌氧微生物在通气或厌气的条件下的产品生产过程统称为

9、的条件下的产品生产过程统称为发酵。发酵。 根据代谢产物和代谢途径不同，有根据代谢产物和代谢途径不同，有各种不同的发酵类型，以下几种发酵是各种不同的发酵类型，以下几种发酵是最重要且研究得最清楚的发酵类型：最重要且研究得最清楚的发酵类型：i.乙醇发酵乙醇发酵2i.乳酸发酵乳酸发酵3i.混合酸发酵混合酸发酵4i.丙酮丁醇发酵丙酮丁醇发酵7 7参与微生物：酵母菌由由EMP途径中丙酮酸出发的发酵途径中丙酮酸出发的发酵丙酮酸脱羧酶2 2丙酮酸丙酮酸2 2乙醛乙醛2 2乙醇乙醇EMPG Gi.i.乙醇发酵乙醇发酵C6H12O6 2C2H5OH2CO2 2ATP酵母菌乙醇发酵过程中氢由供体给受体的方式3-p-

10、3-p-甘油醛甘油醛-H-H2 21 1，3-2P3-2P甘油酸甘油酸脱氢酶2NAD2NAD2NADH2NADH2 2乙醇乙醇乙醛乙醛( (受氢体受氢体) ) 厌厌 氧氧 不含NaHSO3PH小于7.6通过通过EDED途径进行的乙醇发酵途径进行的乙醇发酵发酵途径：发酵途径：ED途径途径 反应式：反应式：2C2H5OH+2CO2+ATPC6H12O6（细菌的乙醇发酵）（细菌的乙醇发酵）1717运动发酵单胞菌运动发酵单胞菌(Zymomonas mobilis)(Zymomonas mobilis)厌氧发酵单胞菌厌氧发酵单胞菌(Zymomonas anaerobia) (Zymomonas anae

11、robia) 胃八叠球菌胃八叠球菌(arcina ventriculi)(arcina ventriculi)肠杆菌肠杆菌(Enterobacteriaceae) (Enterobacteriaceae) 发酵途径：发酵途径：利用利用EMP途径进行乙醇发酵途径进行乙醇发酵两种类型：同型乳酸发酵两种类型：同型乳酸发酵 异型乳酸发酵异型乳酸发酵进行乳酸发酵的都是细菌：如短乳杆菌，乳链球菌等进行乳酸发酵的都是细菌：如短乳杆菌，乳链球菌等 乳酸菌将乳酸菌将G分解产生的丙酮酸逐渐还原成乳酸的过程。分解产生的丙酮酸逐渐还原成乳酸的过程。细菌积累乳酸的过程是典型的乳酸发酵。细菌积累乳酸的过程是典型的乳酸发酵

12、。牛奶变酸，生产酸奶牛奶变酸，生产酸奶渍酸菜，泡菜渍酸菜，泡菜青贮饲料青贮饲料 在糖的发酵中，产物只有乳酸的发酵在糖的发酵中，产物只有乳酸的发酵称为同型乳酸发酵，青贮饲料中的乳链球称为同型乳酸发酵，青贮饲料中的乳链球菌发酵即为此类型。菌发酵即为此类型。过过 程：程：EMPEMPC C3 3H H6 6O O3 3G G关键酶：乳酸脱氢酶关键酶：乳酸脱氢酶乳酸发酵过程中乳酸发酵过程中H由供体给受体的方式由供体给受体的方式2 2乳酸乳酸2 2丙酮酸丙酮酸+2ATP+2ATP3-P-3-P-甘油醛甘油醛-H-H2 21,3-2P1,3-2P甘油酸甘油酸2NAD2NAD2NADH2NADH2 2异型乳

13、酸发酵（通过异型乳酸发酵（通过HMPHMP途径途径）乳酸发酵细菌不破坏植物细胞，乳酸发酵细菌不破坏植物细胞，只利用植物分泌物生长繁殖。只利用植物分泌物生长繁殖。发酵产物除乳酸外还有乙醇与发酵产物除乳酸外还有乙醇与COCO2 2青贮饲料中短乳杆菌发酵即为异型乳酸发酵青贮饲料中短乳杆菌发酵即为异型乳酸发酵异型乳酸发酵结果：异型乳酸发酵结果：1 1分子分子G G生成乳酸、乙醇、生成乳酸、乙醇、COCO2 2各各1 1分子分子 北方渍酸菜，南方泡菜是常见的乳酸发酵北方渍酸菜，南方泡菜是常见的乳酸发酵 。17173i.3i.混合酸发酵混合酸发酵反应过程中产生红色化合物反应过程中产生红色化合物甲基红反应甲

14、基红反应 ：产酸使指示剂变色：产酸使指示剂变色E.aerogenesE.coliV.P反应反应甲基红反应甲基红反应+-3-羟基丁酮羟基丁酮二乙酰二乙酰红色化合物红色化合物GV.P试验（试验（Vogos-Prouskauer test） ：17174i.4i.丙酮丁醇发酵丙酮丁醇发酵丙酮丁醇梭菌丙酮丁醇梭菌( (Clostridium acetobutylicumClostridium acetobutylicum) )在在EMPEMP途径的基础上进行丙酮途径的基础上进行丙酮-丁醇发酵丁醇发酵发酵小结：发酵小结：17172.2.呼吸作用呼吸作用根据反应中氢受体根据反应中氢受体不同分为两种类型：不

15、同分为两种类型： 微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD(P)+、FAD或或FMN等电子载体，再经电子传递系统等电子载体，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传给外源电子受体，从而生成水或其他还原型产物并释放出能量的过程，称为放出能量的过程，称为呼吸作用呼吸作用。 有氧呼吸有氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸 呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不呼吸作用与发酵作用的根本区别在于：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交

16、给最终电子受体。子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。 能通过呼吸作用分解的有机物包括某能通过呼吸作用分解的有机物包括某些碳氢化合物、脂肪酸和许多醇类。些碳氢化合物、脂肪酸和许多醇类。 7 7 在呼吸作用中，以分子氧为最终受体的生物氧在呼吸作用中，以分子氧为最终受体的生物氧化称为有氧呼吸化称为有氧呼吸(aerobic respiration)(aerobic respiration)。 C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O有氧呼吸有氧呼吸（aerobic respiration）发酵面食的制作就是利用了微生物的有氧呼吸。发酵面食的制作就是利用了微生物的有氧呼吸。除糖酵解过程外，

17、还包括除糖酵解过程外，还包括:TCA循还循还 电子传递链电子传递链电子传递电子传递基质-H2基质脱氢酶递氢体递氢体-H2还原态细胞色素-H2细胞色素bca1a3氧化态细胞色素1/2O2H2O2H+氧化酶NAD FAD Q电子传递过程中能量电子传递过程中能量(ATP)产生机制产生机制化学渗透学说（化学渗透学说（1961，P.Mitchell） 1978Nobel 奖奖ADP+Pi膜内膜膜外2H 2H + +F0F1ATPATP+H2OcH+H+ADPc caH+H+H2O膜外膜外膜内膜内b bH+H+ADP+ PiATPATP氧氧 化化磷酸化磷酸化19971997Nobel Nobel 奖奖构象

18、变化偶联假说（构象变化偶联假说（1997，P.Boyer）电子传递过程中能量电子传递过程中能量(ATP)产生机制产生机制 基质氧化彻底生成基质氧化彻底生成COCO2 2和和H H2 2O O，（少数，（少数氧化不彻底，生成小分子量的有机物，氧化不彻底，生成小分子量的有机物，如如 醋酸发酵）。醋酸发酵）。 E E系完全，分脱氢系完全，分脱氢E E和氧化和氧化E E两种两种E E系。系。 产能量多，一分子产能量多，一分子G G净产净产3838个个ATPATP3131在呼吸作用中，以氧化型化合物作为在呼吸作用中，以氧化型化合物作为最终电子受体的最终电子受体的称为无称为无氧呼吸氧呼吸(anaerobi

19、c respiration)(anaerobic respiration)。 3131i. 硝酸盐呼吸硝酸盐呼吸（反硝化作用）（反硝化作用）3737NO3-硝酸盐还原细菌一系列酶NO2-NON2亚硝酸还原细菌基质-H2 基质辅酶辅酶-H2脱氢酶一系列酶5S + 6NO5S + 6NO3 3- - + 8H + 8H2 2O O5H5H2 2SOSO4 4 + 6OH + 6OH- - + 3N + 3N2 2 + + 能量能量 兼性厌氧的脱氮硫杆菌兼性厌氧的脱氮硫杆菌 兼性厌氧的脱氮副球菌兼性厌氧的脱氮副球菌 5H5H2 2 + 2NO + 2NO3 3 - - N N2 2 + 2OH +

20、2OH- - + 4H + 4H2 2O + O + 能量能量 3737 甲烷细菌甲烷细菌能在氢等物质的氧化过程中能在氢等物质的氧化过程中，把把COCO2 2还原成甲烷还原成甲烷，这就是碳酸盐呼吸这就是碳酸盐呼吸又称甲烷生成作用。又称甲烷生成作用。 CO2+4H2CH4+2H2O+ATP37376.2.2自养微生物的自养微生物的生物氧化生物氧化1.氨的氧化氨的氧化2.硫的氧化硫的氧化4.氢的氧化氢的氧化3.铁的氧化铁的氧化6 61.硝化细菌的能量代谢（氨的氧化）硝化细菌的能量代谢（氨的氧化）NH3 NO2亚硝酸菌NH3+1.5 O2 NO2 +H2O + H+ + 65.1 NO2 NO3硝

21、酸 菌NO2-+0.5O2 NO3 + 18.1NO2-+ +H2ONO3-+ +2H2e2e- -细胞色素细胞色素a a1 1细胞色素细胞色素a a3 3H2O0.5O2+2H+41412.硫细菌的硫细菌的 能量代谢（硫的氧化）能量代谢（硫的氧化）H2S + 0.5 O2 S + H2O + 能量能量S+1.5 O2 + H2O SO32- +2H+ 能量能量41413.铁的氧化铁的氧化 亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)(Thiobacillus ferrooxidans)中进行了较中进行了较为详细

22、的研究。为详细的研究。 41414.4.氢细菌的氢细菌的 能量代谢（氢的氧化）能量代谢（氢的氧化）H2+0.5 O2 H2O + 能量能量用途用途:用于生产单细胞蛋白用于生产单细胞蛋白41416.2.3 6.2.3 生物氧化过程中的能量转化生物氧化过程中的能量转化1.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)(substrate level phosphorylation)2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)(oxidative phosphorylation)3.3.光合磷酸化光合磷酸化(

23、photophosphorylation)( photophosphorylation)6 61.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation)(substrate level phosphorylation) 物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联物，而这些化合物可直接偶联ATP或或GTP的合成。这种产生的合成。这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。底物水平磷酸化既存在于底物水平磷酸化既存在于发酵过程发酵过程中

24、，也存在于中，也存在于呼吸过程呼吸过程。例 ：在在EMPEMP途径中途径中 1010草酰乙酸草酰乙酸柠檬酸柠檬酸异柠檬酸异柠檬酸草酰琥珀酸草酰琥珀酸- 酮戊二酸酮戊二酸琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A琥珀酸琥珀酸延胡索酸延胡索酸苹果酸苹果酸丙酮酸丙酮酸乙酰辅酶乙酰辅酶AGTPGTPGDP+PiGDP+PiTCATCA循循 环环底物水平磷酸底物水平磷酸化发生在呼吸化发生在呼吸作用过程中作用过程中46462.2.氧化磷酸化氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)(oxidative phosphorylation)4646(1)(1)环式光合磷酸化环式光合磷酸化(2)(2)非环式光合

25、磷酸化非环式光合磷酸化(3)(3)嗜盐菌紫膜的光合作用嗜盐菌紫膜的光合作用3.3.光合磷酸化光合磷酸化(photophosphorylation)(photophosphorylation) 光合磷酸化是将光能转变为化学能的过程。光合磷酸化是将光能转变为化学能的过程。 在这种转化过程中光合色素起着重要作用。在这种转化过程中光合色素起着重要作用。微生物中蓝细菌、光合细菌以及嗜盐细菌的光合色微生物中蓝细菌、光合细菌以及嗜盐细菌的光合色素的光合磷酸化特点均有所不同。素的光合磷酸化特点均有所不同。4646光合色素光合色素: : 叶绿素叶绿素 类胡萝卜素类胡萝卜素 藻胆素藻胆素 光合单位光合单位: :

26、(1)(1)环式光合磷酸化环式光合磷酸化（cyclic photophosphorylationcyclic photophosphorylation）代表微生物代表微生物光合作用部位光合作用部位光合作用特点光合作用特点红螺菌科红螺菌科红硫菌科红硫菌科绿硫菌科绿硫菌科菌绿素菌绿素光反应光反应和和暗反应暗反应组成组成,只有只有一个光反应系统不放氧。一个光反应系统不放氧。 Cyt.bc1e-e-e-e-环式光合磷酸化的光反应环式光合磷酸化的光反应QABphCyt.c2QBQ库e-P870*P870e-外源电子供体H2S等ADP+PiATPNAD(P)NAD(P)H2外源H2逆电子传递脱美菌绿素脱美

27、菌绿素51(2)(2)非环式光合磷酸化非环式光合磷酸化（non-cyclic photophosphorylationnon-cyclic photophosphorylation）P P700700P P680680叶绿素叶绿素a a叶绿素叶绿素b b513i.3i.紫膜光合磷酸化紫膜光合磷酸化（photophosphorylation by purple membrancephotophosphorylation by purple membrance）ATP酶酶紫紫 膜膜H+H+H+-+-细胞壁红红 膜膜H+ADP+PiATP516.3 耗能代谢耗能代谢6.3.1细胞物质的合成细胞物质的

28、合成6.3.2其他耗能反应其他耗能反应6.4.1细胞物质的合成细胞物质的合成1.CO2的同化（固定）的同化（固定）自养微生物对自养微生物对CO2的固定的固定异养微生物对异养微生物对CO2的固定的固定2.2.生物固氮（生物固氮（biological nitrogen fixationbiological nitrogen fixation） i.i.固氮微生物固氮微生物 好氧自生固氮菌好氧自生固氮菌 （固氮菌属）（固氮菌属）自生固氮菌自生固氮菌 兼性厌氧自生固氮菌兼性厌氧自生固氮菌 厌氧自生固氮菌厌氧自生固氮菌 (巴氏芽孢梭菌巴氏芽孢梭菌) 根瘤根瘤 豆科植物豆科植物共生固氮菌共生固氮菌 植物植

29、物 地衣地衣 满江红鱼腥藻满江红鱼腥藻联合固氮联合固氮 根际、叶面、动物肠道根际、叶面、动物肠道 等处的固氮微生物等处的固氮微生物2i.根瘤菌和根瘤的形成根瘤菌和根瘤的形成根瘤菌形态根瘤菌形态根瘤菌特点：感染性、专一性、有效性根瘤菌特点：感染性、专一性、有效性根瘤的形成根瘤的形成 根毛弯曲松驰变软根毛弯曲松驰变软根瘤菌侵入根毛根瘤菌侵入根毛根瘤形成根瘤形成分泌分泌微生物微生物植物植物色氨酸色氨酸吲哚乙酸吲哚乙酸 地衣地衣满江红鱼星藻满江红鱼星藻3i.固氮的生化机制固氮的生化机制生物固氮反应的生物固氮反应的6要素：要素：ATP的供应、还原力及其传递载体、的供应、还原力及其传递载体、固氮酶、还原底

30、物固氮酶、还原底物 N2、镁离子、严格的厌氧微环境。、镁离子、严格的厌氧微环境。固氮的生化途径：固氮的生化途径： 固二氮酶（固二氮酶（dinitrogenase） （组份（组份）固二氮酶还原酶（固二氮酶还原酶（dinitrogenase reductase）（组份）（组份） 氮分子的还原过程氮分子的还原过程4i.固氮的生化途径（自生固氮菌）固氮的生化途径（自生固氮菌）N2+8H+18-24ATP-2NH3+H2+18-24ADP+18-24Pi电子来源电子来源丙丙 酮酮 酸酸ATPADP+P(Fe4S4)2.2e- Fd.2e- Fd.2e- Fd (Fe4S4)2 FeMoCo.2e- Fe

31、MoCo 2NH3N2氧障3.3.大分子前体物质的合成大分子前体物质的合成 i.碳水化合物的合成碳水化合物的合成2i.氨基酸的合成氨基酸的合成 3i.核苷酸的生物合成核苷酸的生物合成 4i.细胞结构成分大分子物质的合成细胞结构成分大分子物质的合成肽聚糖的合成和细胞壁的增长肽聚糖的合成和细胞壁的增长 4.微生物合成的次生代谢产物微生物合成的次生代谢产物根据次生代谢产物作用不同根据次生代谢产物作用不同,主要可以分为：主要可以分为：毒素毒素 抗生素抗生素 生长刺激素生长刺激素 色素色素 6.3.2其他耗能反应其他耗能反应1.细胞中的高能化合物细胞中的高能化合物2.ATP结构结构3.其他耗能反应其他耗

32、能反应叶绿素叶绿素 叶绿素叶绿素a a普遍存在于光合生物中普遍存在于光合生物中叶绿素叶绿素a a、b b共同存在于高等植物、绿藻和蓝绿细菌中共同存在于高等植物、绿藻和蓝绿细菌中叶绿素叶绿素c c存在于褐藻和硅藻中存在于褐藻和硅藻中叶绿素叶绿素d d存在于红藻中存在于红藻中叶绿素叶绿素e e存在于金黄藻中存在于金黄藻中褐藻和红藻也含有叶绿素褐藻和红藻也含有叶绿素a a51类胡萝卜素类胡萝卜素 所有光合生物都有类胡萝卜素所有光合生物都有类胡萝卜素 捕获光能的作用捕获光能的作用 能把吸收的光能高效地传给细菌叶绿素能把吸收的光能高效地传给细菌叶绿素( (或叶绿素或叶绿素) ) 而且这种光能同叶绿素而且

33、这种光能同叶绿素( (或细菌叶绿素或细菌叶绿素) )直接捕直接捕捉到的光能一样被用来进行光合磷酸化作用捉到的光能一样被用来进行光合磷酸化作用 作为叶绿素所催化的光氧化反应的淬灭作为叶绿素所催化的光氧化反应的淬灭剂，以保护光合机构不受光氧化损伤剂，以保护光合机构不受光氧化损伤 可能在细胞能量代谢方面起辅助作用可能在细胞能量代谢方面起辅助作用 5151藻胆素藻胆素 因具有类似胆汁的颜色而得名因具有类似胆汁的颜色而得名 化学结构与叶绿素相似化学结构与叶绿素相似 都含有四个毗咯环都含有四个毗咯环 但藻胆素没有长链植醇基，也没有但藻胆素没有长链植醇基，也没有镁原子，而且四个毗咯环是直链的镁原子，而且四个

34、毗咯环是直链的 是藻类主要的光合色素，仅存在于红藻和蓝藻中是藻类主要的光合色素，仅存在于红藻和蓝藻中 具有收集和传递光能的作用具有收集和传递光能的作用 常与蛋白质结合为藻胆蛋白常与蛋白质结合为藻胆蛋白主要有藻红蛋白和藻蓝蛋白主要有藻红蛋白和藻蓝蛋白 光合单位光合单位 以往将在光合作用过程中还原一分子以往将在光合作用过程中还原一分子COCO2 2所需的叶绿素分子数称为光合单位所需的叶绿素分子数称为光合单位 后来通过分析紫色细菌载色体的结构，后来通过分析紫色细菌载色体的结构，获得了对光合单位的进一步认识。获得了对光合单位的进一步认识。 光合色素分布于两个光合色素分布于两个“系统系统”，分别称为，分

35、别称为“光光合系统合系统”和和“光合系统光合系统”。每个系统即为。每个系统即为一个光合单位。一个光合单位。 51新陈新陈代谢代谢合成代谢合成代谢（同化）（同化） 生物小分子合生物小分子合成生物大分子成生物大分子 耗能耗能分解代谢分解代谢（异化）（异化） 生物大分子分生物大分子分解为生物小分子解为生物小分子 产能产能能量能量代谢代谢物质物质代谢代谢新陈代谢的共同特点：新陈代谢的共同特点：（1 1）在温和条件下进行）在温和条件下进行( (由酶催化由酶催化) )；（2 2）反应步骤繁多，但相互配合、有）反应步骤繁多，但相互配合、有条不紊、彼此协调，且逐步进行，表条不紊、彼此协调，且逐步进行，表征了新

36、陈代谢具有严格的顺序性；征了新陈代谢具有严格的顺序性；（3 3）对内外环境具有高度的调节）对内外环境具有高度的调节功能和适应功能。功能和适应功能。按物质转按物质转化方式分：化方式分：分解代谢分解代谢合成代谢合成代谢物质代谢：物质在体内转化的过程。物质代谢：物质在体内转化的过程。 能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化。能量代谢：伴随物质转化而发生的能量形式相互转化。按代谢产按代谢产物在机体物在机体中作用不中作用不同分：同分：初级代谢：提供能量、前体、结构物质初级代谢：提供能量、前体、结构物质等生命活动所必须的代谢物的代谢类型；等生命活动所必须的代谢物的代谢类型；产物：氨基酸、核苷酸等。

37、产物：氨基酸、核苷酸等。次级代谢：在一定生长阶段出现非生命次级代谢：在一定生长阶段出现非生命活动所必需的代谢类型；产物：抗生素、活动所必需的代谢类型；产物：抗生素、色素、激素、生物碱等。色素、激素、生物碱等。中间代谢产物中间代谢产物分解代谢起源分解代谢起源在生物合成中的作用在生物合成中的作用葡萄糖葡萄糖-1-1-磷酸磷酸葡萄糖葡萄糖-6-6-磷酸磷酸核糖核糖-5-5-磷酸磷酸赤藓糖赤藓糖-4-4-磷酸磷酸磷酸烯醇式丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸丙酮酸3-3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸a-a-酮戊二酸酮戊二酸草酰乙酸草酰乙酸乙酰辅酶乙酰辅酶A A葡萄糖葡萄糖 半乳糖半乳糖 多糖多糖EMPEMP途径途径H

38、MPHMP途径途径HMPHMP途径途径EMPEMP途径途径EMPEMP途径途径 EDED途径途径EMPEMP途径途径三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环三羧酸循环丙酮酸脱羧丙酮酸脱羧 脂肪氧化脂肪氧化核苷糖类核苷糖类戊糖戊糖 多糖贮藏物多糖贮藏物核苷酸核苷酸 脱氧核糖核苷酸脱氧核糖核苷酸芳香氨基酸芳香氨基酸芳香氨基酸芳香氨基酸 葡萄糖异生葡萄糖异生 COCO2 2固定固定胞壁酸合成胞壁酸合成 糖的运输糖的运输丙氨酸丙氨酸 缬氨酸缬氨酸 亮氨酸亮氨酸 COCO2 2固定固定丝氨酸丝氨酸 甘氨酸甘氨酸 半胱氨酸半胱氨酸谷氨酸谷氨酸 脯氨酸脯氨酸 精氨酸精氨酸 赖氨酸赖氨酸天冬氨酸天冬氨酸 赖氨酸赖氨酸 蛋氨酸蛋氨酸 苏氨酸苏氨酸 异亮氨酸异亮氨酸脂肪酸脂肪酸 类异戊二烯类异戊二烯 甾醇甾醇5思思 考考 题题6.1 细胞中的高能化合物主要是什么？细胞中的高能化合物主要是什么？6.2 细胞合成细胞合成ATP的途径有哪些？的途径有哪些？6.3 ATP有何作用？有何作用？6.4 葡萄糖在有氧条件下的分解过程主要经葡萄糖在有氧条件下的分解过程主要经过哪四个阶段？过哪四个阶段？6.5 次生代谢产物是如何合成的？主要包括次生代谢产物是如何合成的？主要包括哪些？各有何作用？哪些？各有何作用？