一第一节微生物能量代谢 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飛式 相互转化 能量代谢:是新陈代谢的核心问题。 中心任务:是生物体如何把外界环境中多种 形式的最初能源转换成生物体的 通用能源一ATP
➢ 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： 是新陈代谢的核心问题。 ➢ 中心任务： 是生物体如何把外界环境中多种 形式的最初能源转换成生物体的 通用能源 — ATP。 第一节 微生物能量代谢 11
一第一节微生物能量代谢 CHa=C-COo NH2 CHO High energy Low energy N HCOH Low energy High energy o→p- o anhydride bonds ester bond OHCH ester bond anhydride Phosphoenolpyruvate o-P-O-PcO-P-O-CI HCOH /O H3C-C-0P-O CH2-O--P-O Acetyl phosphate OH OH Glucose 6-phosphate Adenosine triphosphate(ATP) Compound Go kJ/mol High energy Phosphoenolpyruvate -51.6 1, 3-Bisphosphoglycerate-520 CH3-C-S-(CH22-N-C-(CH2)2-N-C-(CH213-O-R Acetyl phosphate -44.8 ATP -31.8 ADP ty阝 Mercapto Pantothenic acid ethylamine Low energy AMP -14.2 Acetyl-CoA Glucose 6-phosphate -13.8 生物反应产生的能量多以高能化合物的形式储存,特别是ATP
生物反应产生的能量多以高能化合物的形式储存，特别是ATP。 第一节 微生物能量代谢 12
氧化-还原反应 NAD· reduction Enzyme I reacts with electron donor and 通过与酶结合,作为氧化还原 oxidized form of coenzyme, NAD NAD' Active substrate 反应电子传递体的NAD/NADH增 complex 加了细胞内氧化-还原反应的多 样性,可以使化学上不相似的 9--0 物质以最初电子供体和最终电 NAD"+ Electron donor NADH Electron 子受体的形式发挥其作用。 reduced oxidized NADH NAD+/NADH循环使用,反应中并 binding Active 不被消耗,细胞中只有少量NAD Electron NADH oxidation /NADH的存在。 Enzyme ll reacts with electron (substrate) acceptor and reduced form of coenzyme, NADH
氧化-还原反应 通过与酶结合，作为氧化-还原 反应电子传递体的NAD+/NADH增 加了细胞内氧化-还原反应的多 样性，可以使化学上不相似的 物质以最初电子供体和最终电 子受体的形式发挥其作用。 NAD+/NADH循环使用，反应中并 不被消耗，细胞中只有少量NAD +/NADH的存在。 13
Redox couple Eo M so42HsO3(0.522e 还原电势: CO/glucose (0. 43)24e 0.50 H/H2(0.42)2 0.40 COy/methanol (-0, 38)6e 还原电势E代表了物质的电子 NAD"/NADH (0. 32)2e 0.30 CO /acetate(-0 28)8e sH2s(028)2e 0.20 供体/受体潜力。如图所示: co2CH4(0.24)8e FAD/FADH 0. 22)2e Pyruvatelactate (-0 19)2e 电子塔最上面的具有最高负电 so2/H2s(0.1766 S2O282O32(0.0242e 势的偶极对,其还原性物质具 Fumarate/succinate(+0.03)2e Cytochrome bowed (+0.035)1 e +0.20 有提供电子的倾向;电子塔最 Fe3/Fe2(+0.2)1e,pH7 +030 Ubiquinoneowhed (0. 11)2e 下面的具有最高正电势的偶极 Cytochrome cow/red (+0. 25)1e Cytochrome agree f+0. 39)16 +0.50 No3NO2(+0.42)2 对,其氧化性物质具有接受电 +060 子的倾向。 NO3/N2{+0.74)5e Fe3/Fe2(+076)1,pH2) +0.80 o22o+08 若氧化-还原偶联,自由能 (1)H2+f (2)H2+NO3→No2+H2O△G=-163kJ △G=-mF"△E(其中,F=9648k/V) (3)H2+O2 AG=-237 KJ 14 So
还原电势： 还原电势 E0 ’代表了物质的电子 供体 /受体潜力。如图所示： 电子塔最上面的具有最高负电 势的偶极对，其还原性物质 具 有提供电子的倾向；电子塔最 下面的具有最高正电势的偶极 对，其氧化性物质具有接受电 子的倾向。 若氧化 -还原偶联，自由能： 14
间微生物的三类最初能源物 微生物为生物界中能源谱最广的一类生物。 化能异养微生物 微生有机物 物的 化能自养微生物 通用能源 最初还原态无机物 (ATP) 能源 光能营养微生物 日光
➢微生物为生物界中 能源谱最广 的一类生物。 微生 物的 最初 能源 有机物 还原态无机物 日光 化能异养微生物 化能自养微生物 光能营养微生物 通用能源 （ATP） 微生物的三类最初能源物 15