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微生物从呼吸底物脱下氢和电子向最终受氢(电子)体转移的过程中,要经过一系列的中间传递体,而这些中间传递体按一定的顺序排列成链,按顺序将氢和电子转移,最终将电子传给氢,这种“链”称为呼吸链,也称为生物氧化链。
它主要由脱氢酶、辅酶Q(CoQ)、细胞色素组成。
真核生物的呼吸链在线粒体内膜上,原核生物的呼吸链在细胞质膜上。
它的主要功能就是传递氢和电子,同时将电子传递过程中释放的能量合成ATP。
三、 ATP的产生
ATP是生物体内能量的主要传递者。
当微生物获得能量后,都是先将它们转换成ATP。当需要能量时,ATP分子上的高能键水解,重新释放出能量。ATP是一高能磷酸化合物,ADP与Pi合成ATP的过程叫做磷酸化。
微生物体内ATP合成的方式有三种:
(一)底物水平磷酸化:底物分子中的能量直接以高能键形式转移给ADP生成ATP。
(二)氧化磷酸化:底物脱氢或失电子的过程与磷酸化这两个过程紧密地偶联在一起,氧化释放的能量用于ATP合成。
(三)光合磷酸化:在光照条件下,叶绿体将ADP和无机磷(Pi)结合形成ATP的过程。
第二节 微生物的分解代谢
糖、蛋白质、脂类等营养物质被微生物利用之前,通常都需要被分解成小分子的物质。营养物质不同,分解的方式也不一样。
一、微生物糖代谢的途径
糖类是异养微生物的主要碳素来源和能量来源,包括各种多糖、双糖和单糖。多糖必须在细胞外由相应的胞外酶水解,才能被吸收利用;双糖和单糖被微生物吸收后,立即进入分解途径,被降解成简单的含碳化合物,同时释放能量,供应细胞合成所需的碳源和能源。
微生物糖代谢的主要途径有:EMP途径,HMP途径ED途径PK和HK途径等四种。
(一)EMP途径
EMP途径又称糖酵解途径或二磷酸己糖途径(图5-2)。
EMP途径的特征性酶是1,6 - 二磷酸果糖醛缩酶,它催化1,6 - 二磷酸果糖裂解生成2个磷酸丙糖,其中磷酸二羟丙酮可以转为3-磷酸甘油醛。2个磷酸丙糖经磷酸烯醇式丙酮酸生成2分子丙酮酸。丙酮酸是EMP途径的关键产物,由它出发在不同微生物中可以进行多种发酵。
(二)HMP途径
HMP途径又称磷酸戊糖途径(图5-2)。它是循环途径。
(三)ED途径
ED途径又称2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡糖酸裂解途径(图5-3)。
(四)磷酸解酮酶途径
该途径的特征性酶是磷酸解酮酶,根据解酮酶的不同,把具有磷酸戊糖解酮酶的称为PK途径(图5-4),把具有磷酸己糖解酮酶的称HK途径(图5-5)。
二、多糖的分解
(一)淀粉的分解
微生物对淀粉的分解是由微生物分泌的淀粉酶催化进行的。
微生物产生的淀粉酶主要有以下几种:
-淀粉酶(又称液化酶)
这种酶可从直链淀粉的内部任意切割α-1,4糖苷键而不能切割α-1,6糖苷键。淀粉经该酶作用之后粘度很快下降。最终产物是麦芽糖和少量葡萄糖。不少微生物都可产生α-淀粉酶,芽孢杆菌属、梭菌属和曲霉属中的种,产生的较多。
-淀粉酶(又称糖化酶)
这种酶是从直链淀粉分子的外端(即非还原端)开始作用于α-1,4糖苷键,每次水解出一个麦芽糖分子,但这种酶不能水解也不能越过α-1,6糖苷键。分解产物是麦芽糖和分子较大的极限糊精。能产生β-淀粉酶的细菌很少,但能产生β-淀粉酶的真菌却不少,根霉和黑曲霉、米曲霉等都可产生大量β-淀粉酶。
这种酶是从淀粉分子的非还原端开始,每次切割下一个葡萄糖分子。但对α-1,6键作用缓慢。黑曲霉、米曲霉可产生这种酶。
这种酶专门分解α-1,6键,切下枝链淀粉的侧枝,黑曲霉和米曲霉也可产生这种酶。