《食品微生物学》教案 (第8次课1学时) 一、授课题日 微生物的代谢—微生物的能量代谢 二、教学日的和要求 掌握化能异养菌的生物氧化和产能的主要方式。 三、教学重点和难点 化能异养微生物的生物氧化与产能，发酵和发酵的类型。 四、教学过程 教学内容：化能异养菌的生物氧化和产能方式 教学办法：讨论交流、师生互动：有部分内容在生物化学中已经学过，采用教师引导， 学生回顾，抓住重点 辅导手段：采用PPT辅助教学，结合生物化学基础内容说明 板书： 第6章“微生物的代谢“ 第一节微生物的能量代谢 2、respiration 1、fermentation 有氧呼吸 EMP HMP ED PK HK 无氧呼吸 乳酸发酒精发群 学时分配： 导入(2min) fermentation (20min) respiration (25min) 小结(3min) 五、作业 课后P1427、8 六、主要参考资料 微生物学教程，周德庆，1993，高等教育出版社 食品微生物学，何国庆、赏英民，2002，中国农业大学出版社 七、课后记
导入：细菌的新陈代谢是微生物生理活动的中心环节，是一系列复杂的生化反应过程，包 括合成代谢（同化作用）和分解代谢（异化作用）、物质代谢和能量代谢。其中的核心问 题是能量代谢 第4章 微生物的代谢 4.1微生物的能量代谢 能量代谢中心任务是做生物如何把外界环境中的各种形式的能量来源转化为一切生 命活动通用能源 一、化能异养菌的生物氧化和产能 biological oxidation:发生在活细胞内的一切产能性氧化反应的总和。 根据氧化还原反应电子受体不同分为：respiration(acrobic respiration、anacrobic respiration),fermentation. 1,fermentation (48min) 电子供体、最终电子受体均为有机化合物（底物脱氢后产生的还原力不经过呼吸链传 递，直接交给内源氧化性中问代谢产物)：氧化不彻底，产能较少：产能方式是底物磷酸 化，与氧气是否存在无关。 生化上学过的如EMP、HMP以回顾为主，略进 生物体内葡萄糖被降解的主要途径：EMP pathway、HMP pathway、ED pathway、磷 酸解酶途径。 Entner--Doudoroff pathway:葡萄糖只经过4步反应就可获得丙刷酸，速度快。 特点：A特征反应是KDPG裂解为丙酮酸和3-磷酸甘油醛，特征酶是KDPG醛缩 B两分子丙用骏来历不同一分子由KDPG直接裂解产生：另一分子由威酸甘 油醛经EMP途径转化而来 CI摩尔葡萄糖经ED途径仅产生I摩尔ATP D好氧时与TCA循环相连，厌氧时进行乙醇发酵 磷酸解耐酶途径： Phospho-pentose-.ketolase pathway:HMP变异途径，在5-P-木时糖之后，不是在转 羟乙醛酶作用下生成7-P景天庚酮糖和3P甘油醛，而是在磷酸戊糖解酮酶作用下，生成 1分子的乙酰磷酸和1分子的3-P甘油醛。 2
Phospho-hexose--ketolase pathway:EMP变异途径，生成F-6-P后，不是在果糖磷酸 激酶作用下生成果糖-1,6-二磷酸，而是在磷酸己糖解刷酶作用下生成1分子的4-磷酸-赤 藓糖和1分子的乙酰碳酸 这样简萄糖发酵产物主要有：通过EMP途径、ED途径、PK途径生成丙刷酸，再在 乳酸脱氢南作用下，接受NADH+H提供的氢，还原为乳酸。 丙酮酸在脱羧酶作用下生成乙醛，再接受3-P甘油醛脱下的氢，还原为乙醇。或通过 磷酸解刷酶途径生成乙酰磷酸一乙酰C0A→丁醇或异丙醇 乳酸发酵 同型乳酸发酵：通过EMP途径仅产生乳酸的发酵（乳酸占大多数）。如德氏乳杆茵、 保加利亚乳杆菌、链球菌属、乳酸杆菌属 异型乳酸发酵：通过PK途径产生乳酸、乙醇、乙酸等有机化合物的发酵。如简萄糖 明串球菌、肠膜明串珠菌。 双歧发酵：通过HK、HMP途径及PK途径有机结合，产生乳酸、乙酸等有机化合物 的发酵。两歧双歧乳杆菌、双叉乳杆菌 酒精发酵 能进行乙醇发酵的微生物有酵母菊、根霉、出霉、某些细菌，不同微生物进行发酵的 途径不同。通过表格说明 2、呼吸(respiration)(47min) 微生物在降解底物过程中，将释放的电子交给电子载体，通过电子传递系统传给外源 电子受体，从而生成水或其他还原性产物，并产能的过程 呼吸类型： I、有氧呼吸(aerobic respiration) :以游离的氧分子为最终电子受体。通过脱氢酶使基 质H游离出来，经过一系列传递传给经氧化酶活化的氧，从而接受氢，成为水。产能最 多，氧化彻底。 包括CO2、HO2的产生两部分，C02经TCA循环脱羧产生，HO2经电子传递链产生。 2、无氧呼吸(anaerobic respiration):以无机物（硝酸盐、硫酸盐）为最终电子受体。 脱氢酶脱氢，经电子传递链传递给电子的最终受体并伴随磷酸化作用。底物彻底氧化，能 量逐步释放，放能量较前少，但比发酵多。 进行无氧呼吸的菌类：厌氧和兼性厌氧菌 按照最终氢受体不同将无氧呼吸分为无机盐呼吸、延胡索酸呼吸，其中延胡索酸呼吸 末端氢受体为延胡索酸，还原产物为琥珀酸。如兼性厌氧菌埃希氏杆菌属、沙门氏菌属、 变形杆南属等。在无氧培养时如果在培养基中加入延胡索酸，就会促使快速生长，提高细 胞得率。 二、自养菌的生物氧化与产能（略） 3
《食品微生物学》教案 (第9次课2学时》 一、授课题日 第二节微生物的分解代谢与合成代谢 二、教学日的和要求 掌握微生物合成代谢必须的三个要素，肽聚糖合成过程。 三、教学重点和难点 肽聚糖合成过程 四、教学过程 教学内容：生物合成代谢必须的二个要素，肽聚糖合成过程 教学办法：引导探究法：基本代谢内容普通生物化学已经重点学习，故引导快速复习， 新课堂内容采取引导发现问题，探究解决方法。 辅导手段：PPT提供代谢途径 板书： 第二节微生物的分解代谢与合成代谢 、细胞合成代谢三要素 能量还原力小分子前体物合成过程： 质 合成肽聚糖的前体物质： 二、肽聚糖的合成 由Park核甘酸合成肽聚糖单体： 肽聚糖单体的组成：双糖单位、 合成完整的太聚糖 短肽“尾”、肽“桥” 学时分配： 导入(2min) 分解代谢、合成代谢回顾(30min） 肽聚糖合成(65min)(重点讲解) 小结(3min) 五、作业 课后12 六、主要参考资料 做生物学教程，周德庆，1993，高等教育出版社 微生物学，武汉大学、复旦大学生物系绳武学教研室编，1989，北京农业大学出版社 江南大学微生物学教学网站 七、课后记
4.2微生物的分解代谢与合成代谢 一、分解代谢与大分子物质的降解 对多糖类物质的分解须先经胞外酶作用分解成双糖，再分解成单糖后才吸收利用。对 复杂蛋白质的分解，先由胞外酶将蛋白分解成短肽或氨基酸后吸收入菌体，然后再由胞内 酶将肽类分解为氨基酸。大多数病原菌不能分解脂防。一部分有脂肪酶的细茵才能将脂防 水解为甘油和脂肪酸 二、合成代谢、生物大分子肽聚糖合成 细胞合成代谢三要素：能量(ATP、质子动力)、还原力（主要为NADH2、NADpHz) 小分子前体物质。具各三个基本条件，合成代谢才能进行。自养型微生物的合成代谢能力 很强，可利用无机物合成完全的自身物质。在食品工业中涉及最多的是化能异养型微生物， 所需三要素均来自有机物。 一骰的代谢略， 肽聚糖的合成：由三部分组成：双糖单位、短肽“尾”、肽“桥”。以金黄色萄球茵 为例说明。提出相关问题： 每个单糖单位的来源？各部分何时连接？发生的部位 有哪些物质参与？消耗能量情况？合成的部位？ 合成程依发生部位分成一个阶段： 合成肽聚糖的前体物质 Park核苷酸（细胞质）：由Park核甘酸合成片聚糖单体（细 胞膜)：合成完整的肽聚糖（细胞膜外）。 1、第一阶段N-乙酰萄糖胺、Pak核甘酸合成在胞质中进行，分两步完成。 A由简萄糖合成N-乙酰简糖胺和N-乙酰跑壁酸 BN-乙酰胞壁酸合成Pak核苷酸，在短肽形成过程中，没有发现tRNA参与，但肽 键的形成要消耗ATP。问题：前面对于肽聚糖单体的认识可知，在N-乙酰胞壁酸侧链上 连接的是四肽，而不是五肽，Pak核苷酸上侧链多连接一个D-丙氨酸残基。是否需要分 解去除？何时去除 2、由Pk核酸合成肽聚糖单体，反应在细胞膜中进行。问题 第一阶段生成的活化的原料何时组成肽聚糖单体，肽桥何时连接 Pak核苷酸为亲水性化合物，要顺利通过疏水性很强的细胞膜，如何解决疏水性问 题？ 整个过程必须依靠类脂载体（一异戊烯磷酸）参与，通过两个磷酸基与N-乙酰胞 壁酸相连。 3、第二阶段合成完整的新的肽聚糖，反应在膜外完成。包括两步： 第一步：多糖链的伸长一双糖肽先是插入细胞壁生长点上作为引物的肽聚糖骨架 (至少含6-8个肽聚糖单体分子)中，通过转糖基作用(transglycosylation)使多糖链延伸