2.第二章 发酵学第一假说（1）.ppt

第二章发酵学第一假说:  代谢能支撑假说
第一节微生物细胞过程的热力学
第二节微生物细胞内外的物质交换
第三节化能异养型微生物的生物氧化
第四节化能异养型微生物的能量形式转换第五节质子运动势和活细胞的质子回路第六节代谢能对微生物生长和维持的支撑
2017/11/11
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张星元:发酵原理
请带着以下问题学****1. 怎么给代谢能下定义? 为什么代谢能支撑是细 胞生物的基本性质?2. 代谢能如何支撑微生物细胞的生命活动?3. 为什么化能异养型微生物细胞属于开放体系?4. 怎样认识生物氧化的氧化还原本质? 在生物氧 化过程中,脱氢酶( 或氧化酶)的辅酶有什么 不可替代的作用?5. 为什么说微生物细胞的质子回路是代谢能支撑 生命活动的一种重要表现形式?6. 发酵学的三个基本假说是针对典型的工业发酵 提出的,所谓典型的工业发酵是什么样的发酵?
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张星元:发酵原理
发酵学第一假说·代谢能支撑假说
能直接推动生命活动(做细胞功)的能量形式叫做代谢能。微生物细胞依靠其自备的能量转换机构,把化学能或光能持续地转化成代谢能,并直接用来支撑其自身的生命活动。
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张星元:发酵原理
以上假说试图说明三个问题:①什么叫代谢能?②微生物细胞怎样获得代谢能?③代谢能与微生物的生命活动有什么 关系?
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生命活动是生物体高度有序的序列反应的总和,是耗能的、不可逆的过程。尽管不同的生物可以使用不同的能源;然而,实际上吸能的生物化学反应只能接受代谢能(metabolic energy),即可供细胞新陈代谢直接利用的能量形式。因此所有的生物体内都存在把其他形式的能量转化成代谢能的过程,以及代谢能支撑的问题。
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工业发酵过程主要是微生物细胞群体的生命活动过程。微生物细胞的生命活动当然也是耗能的,微生物细胞的大量的生物化学反应和细胞过程也只能接受代谢能。但是——
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张星元:发酵原理
微生物细胞直接面向环境而独立存在的处境,以及微生物细胞自主应对环境变化的生存方式,要求微生物细胞必须自己解决能量形式转换等生死攸关的问题。
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也就是说微生物细胞必须自备与能源相对应的能量形式转换机构,并具备把能源提供的能量形式持续不断地转化成代谢能的能力,最终实现代谢能对微生物细胞生命活动的支撑。
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能量经典地定义为物体做功的能力。能量是物质运动的一种度量,对应于物质不同的运动形式,能量也有不同的形式。代谢能是对应于生命运动的能量形式,是生物体直接用来建设自身或维持生命活动的能量形式。
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代谢能以高能磷酸键或电场的方式储存在代谢能的载体中,腺苷酸和可以被能量化的生物膜是最常见的代谢能载体,ATP(能量货币)和Δp (质子运动势,能库) 是代谢能最常见的供体。
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