第二节微生物细胞内外的物质交换.ppt

第二节微生物细胞内外的物质交换
张星元：发酵原理
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张星元：发酵原理
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微生物细胞要活下去就必须进行能量代谢，能量代谢必须依赖于微生物细胞内外的交流，包括微生物细胞与环境之间和微页，本课件共有131页
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张星元：发酵原理
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碳是有机物的必有元素，是生物分子的结构中心。碳原子可彼此反应并形成稳定的“C-C” 共价结合的化合物，可形成链式或环式的结构，其长度和大小几乎是无限度的，成为各种有机分子的骨架。
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张星元：发酵原理
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碳原子可与许多元素如H、O、N、S、P 等形成稳定的共价键。碳原子的四面体构型产生了大量的同分异构体。碳原子如此多样而稳定的结合方式，是导致生物分子种类繁多的原因之一。
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张星元：发酵原理
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微生物细胞及其代谢产物中包含了无数有机化合物，所有机化合物都有碳架。本课程现阶段主要研究有机化合物的代谢。有的有机化合物既属元素营养又属能源营养，比如对化能异养型微生物来说，葡萄糖既可作为的碳元素营养，又作为化学能源营养。凡可构成微生物细胞及其代谢产物的碳架来源的营养物质，均称为碳源。
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张星元：发酵原理
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微生物对碳源的需要极其广泛，从简单的无机碳化合物，如CO2、CO32-（自养型微生物的主要碳源），到复杂的天然有机含碳化合物，如糖、醇、有机酸、脂肪、烃类等（异养型微生物的主要碳源）都可被不同种类的微生物利用。对化能异养型微生物来说，碳源的生理功能可总括为两点：一是构成细胞物质和各种代谢产物的碳架；二是提供细胞活动所需的能量。
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有机（碳）化合物经分解代谢，转化生成代谢能（生物可以直接利用的能量形式） 、还原力和一系列重要的中间代谢物。
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代谢能对细胞生命活动的支撑与含磷化合物的关系密切。磷酸在细胞中并非呈游离态存在，而主要是通过酯键与各种有机化合物分子连接，一起成为细胞中的有机组分。
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张星元：发酵原理
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例如与脂类分子以磷酯键连接，形成各种磷脂化合物（参与膜的结构）；与糖类分子形成酯键，使其成为活化态的代谢物，如糖核苷酸、糖磷酸酯，它们能活跃地参与合成、分解代谢，还能活跃地参与输送；与蛋白质（酶）的结合或解离，实现酶或载体蛋白的活性的共价调节。
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磷酸的一个重要生物学作用是架桥，除上述磷脂类化合物外，最重要的是借磷酸的架桥作用将各种核苷酸连成长链，组成 DNA 和 RNA。磷酸可自我架桥成为多聚体，如焦磷酸、三磷酸和多聚偏磷酸等。多磷酸化合物对细胞的生命活动非常重要，是细胞能量代谢中一个主要的调节物。
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所有生物都依靠核苷三磷酸及二磷酸化合物，如ATP和ADP作为代谢能（生物可以直接利用的能量形式）周转的分子形式，细胞直接利用这些多磷酸化合物所含的能量做各式各样的细胞功（包括机械功、化学功和输送功等）。
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张星元：发酵原理
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几乎所有微生物都可利用无机磷酸盐。有机磷化合物经磷酸酶作用后也可作为磷源。几乎所有生物体都有磷酸酶（ 按其作用最适 pH 值分为酸性磷酸酶和碱性磷酸酶），通常位于周质区域，处于这一位置使它们更易与外界含磷化合物发生反应。
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微生物的营养类型
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微生物在长期进化过程中，逐渐地形成了不同的代谢类型。在考虑微生物代谢类型时，既要考虑同化作用类型，又必须考虑异化作用的类型。微生物新陈代谢的类型是根据同化作用和异化作用方式的不同划分的。
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张星元：发酵原理
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按同化作用（生物合成）方式的不同，可以把微生物分为自养型和异养型；按异化作用（生物氧化）方式的不同，可把微生物分为需氧型和厌氧型。
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微生物的营养类型，是按微生物对其从环境中吸收的营养进行不同方式的代谢而划分的代谢类型。根据微生物代谢中使用的能源和碳源可将微生物原则地划为 4 个营养类型。
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微生物
按能源分
化学能源
光能源
化能营养