一、底物（基质）脱氢的四条主要途径
以葡萄糖作为典型底物
1、EMP途径（糖酵解途径）
有氧时，与TCA连接，将丙酮酸彻底氧化成二氧化碳和水。
无氧时，丙酮酸进一步代谢成有关产物。
2、HMP途径（己糖-磷酸途径）
产生大量NADPH2和多种重要中间代谢物。
3、ED途径 2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖酸裂解途径 KDPG
是少数缺乏完整EMP的微生物具有的一种替代途径，细菌酒精发酵经ED进行。
4、TCA循环（三羧酸循环）
真核在线粒体中，原核在细胞质中。
TCA在代谢中占有重要枢纽地位
四种途径产能比较：
二、递氢和受氢
根据递氢特别是最终氢受体不同划分
1、发酵（分子内呼吸）
无氧条件下，底物脱氢后产生的还原力不经呼吸链而直接传递给某一中间代谢物的低效产能反应。
在此过程中，有机物是氧化基质，又是最终氢受体，且是未彻底氧化产物，结果仍积累有机物，产能少。
在发酵过程中，借底物水平磷酸化合成ATP，是合成ATP唯一方式。
X〜P ATP + X®+ ADP
高能化合物：1 ，3- 二磷酸甘油酸、乙酰磷酸、氨甲酰磷酸、PEP、 酰基辅酶A。
2、有氧呼吸（呼吸作用）
底物脱氢后，经完整的呼吸链（电子传递链）递氢，以分子氧作为最终氢受体，产生水和放出能量。
在电子传递过程中，通过与氧化磷酸化反应偶联，产生ATP，称氧化磷酸化。
1）呼吸链组成与顺序：
2）真核与原核生物呼吸链比较：
位置、组成
3、无氧呼吸（厌氧呼吸）
以无机氧化物代替分子氧作为最终氢受体的生物氧化。
氧化磷酸化合成ATP，但有些能量转移到最终受体，产能不多。
依据最终氢受体不同，分成多种类型。
1）硝酸盐还原作用（反硝化作用）
由硝酸盐逐步还原成分子氮的过程。使土壤N损失，肥力下降。属异化性硝酸盐还原。
2）硫酸盐还原作用（异化性）
通常以乳酸为基质，积累乙酸，以SO42-为最终氢受体。脱硫弧菌 Desulfovibrio sp.
3)甲烷发酵作用
产甲烷菌以二氧化碳为最终氢受体。如甲烷杆菌 Methanobacterium
四、不同呼吸类型微生物
与分子氧的不同关系
1、好氧微生物 aerobic
有氧条件下生长，进行有氧呼吸。
2、厌氧微生物 anaerobic
不需分子氧，进行无氧呼吸或发酵。
专性厌氧菌—只能在无氧条件下生长，分子氧对其有害。主要梭菌、产甲烷细菌、脱硫弧菌。
耐气厌氧菌（aerotolerant)—无论有氧无氧，都进行发酵，分子氧无害。如乳酸菌。
3、兼性厌氧微生物 facultative anaerobic
有氧与无氧条件下均能生长，但以不同氧化方式获得能量。
如酵母菌、一些肠道菌、反硝化细菌。
酵母菌酒精发酵时通入氧气，发酵减慢，停止产生乙醇，葡萄糖消耗速率下降，氧对发酵的这种抑制现象称为巴斯德效应。
4、微好氧微生物 microaerophilic
在氧浓度较低条件下生长，进行有氧呼吸。
氧的危害
O2 + e → O2— 超氧化物自由基
有一些酶可解除危害。
五、不同发酵类型
对G发酵产物不同划分，糖的无氧降解。
（一）乙醇发酵：
EMP 脱羧酶 脱氢酶
1.酵母无氧条件 ：G → 丙酮酸 → 乙醛 → 乙醇
此属正常形式，称Ⅰ型发酵，亦称同型酒精发酵
2.若有亚硫酸酸氢钠存在，与乙醛结合，而使磷酸二羟丙酮作为受氢体。
磷酸二羟丙酮 → α-磷酸甘油 → 甘油
此称为Ⅱ型发酵，但仍有乙醇产生。
3．碱性条件下（PH7.6），乙醛分子间歧化反应
一分子乙醛 → 乙酸（氧化）
一分子乙醛 → 乙醇（还原）
还有磷酸二羟丙酮 → 甘油
4．细菌同型酒精发酵，ED途径进行，产生2分子乙醇。
5．细菌异型酒精发酵，通过HMP途径进行，产生1分子乙醇和1分子乳酸。
总反应式如下：
G+2ADP+2Pi → 2乙醇+2 CO2+2ATP
G+HSO3- → 甘油+乙醛•HSO3-+CO2
2G → 2甘油+乙酸+乙醇+CO2
G+ADP+Pi → 2乙醇+2 CO2+ATP
G+ADP+Pi → 乳酸+乙醇+CO2+ATP
（二）乳酸发酵
发酵产物中只有乳酸，经 EMP途径，称为同型乳酸发酵（德氏乳杆菌）。
发酵产物中除乳酸外，还有其他，如乙醇、CO2等称异型乳酸发酵。经HMP 途径。如肠膜状明串珠菌Leuconostoc mesenteroides
总反应式：
同型：G+2ADP+2Pi → 2乳酸+2ATP
异型：G+ADP+Pi → 1乳酸+乙醇+CO2+ATP
真菌：丙酮酸→ 2分子乙醇→琥珀酸→延胡索酸 →苹果酸 → 乳酸
三）丁酸型发酵
Clostridium 所进行，特点是产物中都有丁酸。不同种类因酶系统不同，最终产物除丁酸外，还有其他产物。重要的有丁酸发酵、丙酮丁醇发酵、丁醇异丙醇发酵。
（四）丙酸发酵
由丙酸细菌Propionibacterium，与乳酸细菌相似，发酵产物有丙酸、乙酸、CO2。
丙酸 → 丙酸钙（防腐剂）
（五）混合酸发酵
肠杆菌特征，产物有甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸等有机酸，还有CO2、H2、少量2，3-丁二醇、乙酰甲基甲醇、甘油等。其中两个重要的鉴定反应：
1．V．P．实验（Vagex-Proskauer）
产气气杆菌产2，3-丁二醇比较多，碱性条件下可氧化为二乙酰，再与肌酸或胍类衍生物缩合成红色物质，若加入α-萘酚、肌酸可促进反应，此称VP反应。
大肠杆菌不产生或少产生2，3-丁二醇，VP反应阴性。
2．甲基红（M.R）反应
大肠杆菌产酸多，使pH降至4.2, 甲基红由黄变红，反应阳性。产气气杆菌产2，3-丁二醇，产酸少（pH5.3），甲基红反应阴性。
3．另外，甲酸只在碱性环境下积累（pH7.3）,而pH6.2以下，不产甲酸， HCOOH → CO2+H2。甲酸脱氢酶与氢化酶联合作用。
伤寒杆菌无甲酸脱氢酶，只产酸不产气。
2节：分解代谢
一、淀粉的分解
淀粉有两类：一类是直链淀粉（α-1，4-糖苷键）；另一类是支链淀粉（支链α-1，4、分支点α-1，6-糖苷键）。
1、液化型淀粉酶（α-淀粉酶）：分子内α-1，4-糖苷键，不作用α-1，6-糖苷键以及靠近α-1，6-糖苷键的α-1，4-糖苷键。作用的结果是产生麦芽糖，含有6个葡萄糖单位的寡糖和带有支链的寡糖，使黏度下降。枯草杆菌通常用作α-淀粉酶的生产菌。
2、糖化型淀粉酶：这是一类酶的总称。共同特点是可以将淀粉水解成麦芽糖或葡萄糖，包括以下三种：
（1）淀粉-1，4-麦芽糖苷酶（β-淀粉酶）：从非还原性末端开始，按双糖为单位，逐步作用于α-1，4生成麦芽糖。但不作用于α-1，6，遇到α-1，6时，作用停止。作用于淀粉后的产物是麦芽糖与极限糊精。
（2）淀粉-1，4-葡萄糖糖苷酶（糖化酶）： 从非还原性末端开始，依次以葡萄糖为单位逐步作用于α-1，4，生成葡萄糖，但能越过α-1，6。根霉与曲霉普遍都能合成与分泌此酶。
（3）淀粉-1，6-葡萄糖苷酶（异淀粉酶）：此酶专门作用α-1，6-糖苷键。
二、纤维素与半纤维素的分解
纤维素是葡萄糖通过β-1，4-糖苷键连接，分子量更大，不溶于水，不能直接被人和动物消化，但它可以被许多真菌包括木霉、青霉、根霉以及放线菌与细菌中的一些菌株分解与利用
纤维素酶复合物：纤维二糖酶（β-葡萄糖苷酶），C1酶， Cx酶。
天然纤维素 C1酶 水合非结晶纤维素 Cx酶 纤维二糖+葡萄糖
纤维二糖酶
葡萄糖
细菌的纤维素酶位于细胞膜上，真菌和放线菌的纤维素酶是胞外酶。
自然界中纤维素丰富，对纤维素的研究早就成为重要的课题了。
在植物细胞壁还有半纤维素，包括各种聚戊糖与聚已糖，最常见的半纤维素是木聚糖。半纤维素容易被微生物分解，但由于半纤维素的组成类型很多，因而分解它们的酶也各不同。生产半纤维素酶的微生物主要有曲霉、根霉、木霉等。
三、果胶质的分解
果胶质是构成高等植物细胞间质的主要物质，主要由D-半乳糖醛酸通过α-1，4-糖苷键连接。
天然果胶质（原果胶）原果胶酶 水溶性果胶 果胶甲酯水解酶 果胶酸 果胶酸酶 半乳糖醛酸。
分解果胶的微生物主要是一些细菌和真菌，麻类植物沤浸脱胶技术就是为了利用果胶分解菌分解果胶的能力。
四、几丁质的分解
几丁质由N-乙酰葡萄糖胺通过β-1，4-糖苷键连接起来，含氮多糖。是真菌细胞壁和昆虫体壁的组成成分，一般生物都不能分解与利用，只有某些细菌和放线菌能分解与利用。
几丁质酶使几丁质水解生成几丁二糖，再通过几丁二糖酶进一步水解生成N-乙酰葡萄糖胺。
五、油脂的分解
油脂在脂肪酶（Lipase）的作用下，逐步被水解生成甘油与脂肪酸，脂肪酸通过β-氧化进行分解。脂肪酶一般广泛存在于真菌中。
六、烃类化合物的分解
烃类化合物是一类高度还原性的物质，在好氧条件下，可以被一些微生物分解，主要是假单胞菌、分枝杆菌、诺卡氏菌、某些酵母等。
1、甲烷氧化：
2、正烷烃氧化：
先烃化酶（单氧酶）、铁硫蛋白和铁硫蛋白-NADH2还原酶作用。
三种方式：a:末端甲基氧化，
b:次末端亚甲基氧化，
c:两端甲基氧化 w 氧化。
3、芳香烃氧化
含苯环或联苯类化合物，在氧化过程中逐步被氧化生成儿茶酚或原儿茶酚。儿茶酚或原儿茶酸可以在苯环的邻位上或间位上被氧化打开，生成脂肪族化合物，再逐步分解成糖分解途径中的中间体物质，再按糖代谢的方式进行分解。
苯（联苯）→儿茶酚→开环（邻位、间位） →继续降解。
七、蛋白质的分解
蛋白酶（胞外） 肽酶（胞内）
蛋白质 肽 AA
一般真菌分解蛋白质的能力强，并能分解天然的蛋白质，而大多数细菌不能分解天然蛋白质，只能分解变性蛋白以及蛋白质的降解产物。
根据肽酶作用部位不同，分为氨肽酶（作用于有游离氨基端的肽键）；羧肽酶（作用于有游离羧基端的肽键）。
腐化 decay 和腐败 putrefaction
八、氨基酸的分解
1、脱氨作用
有机含氮化合物在微生物作用后放出氨的生物学过程中，通常称为氨化作用。
（1）氧化脱氨：氨基酸在有氧条件下脱氨，产生氨与α-酮酸，由氨基酸氧化酶催化。包括脱氨反应（酶促）与水解反应（非酶促）。
（2）还原脱氨作用：在无氧条件下进行，生成饱和脂肪酸和氨。
天冬氨酸 琥珀酸+NH3
（3）水解脱氨与减饱和脱氨：
氨基酸经水解产生羟酸与氨：
氨基酸+水 羟酸+ NH3
通过减饱和方式进行脱氨，生成不饱和脂肪酸和氨：
天冬氨酸 延胡索酸+ NH3
（4）脱水脱氨：含羟基氨基酸（如丝氨酸）在脱水过程中脱氨。
Ser → 氨基丙烯酸 → 亚氨基丙酸 →丙酮酸 + NH3
H2O
（5） Stickland反应
某些专性厌氧细菌如梭状芽孢杆菌在厌氧条件下生长时，以一种氨基酸作为氢的供体，进行氧化脱氨，另一种氨基酸作氢的受体，进行还原脱氨，两者偶联进行氧化还原脱氨。这其中有ATP生成。这个反应被称为Stickland反应。
供氢体：Ala、Leu、Val、Ser、Phe、Cys、His、Asp、Glu。
受氢体：Gly、Pro、Hyp、Orn、Arg、Trp。
丙氨酸+2甘氨酸 3乙酸+3NH3
2、脱羧作用
通过氨基酸脱羧酶作用，生成有机胺和二氧化碳。有机氨在胺氧化酶作用下放出氨生成相应的醛，醛再氧化成有机酸，最后按脂肪酸β-氧化的方式分解。
氨基酸脱羧酶具有高度的专一性，基本上是一种氨基酸有一种脱羧酶来催化它的分解。
反应中放出的二氧化碳可以用微量测压计测定，因此可根据一定基质在一定时间内，被单位细胞作用后、产生二氧化碳的量来测定脱羧酶的酶活。另外，也可以分析样品中的氨基酸的含量。
二元AA生成的二胺有毒。Lys-尸胺，Orn-腐胺