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能量代謝的中心任務(wù)是生物體如何把外界環(huán)境中多種形式的初能源轉(zhuǎn)換成對一切生命活動都能使用的通用能源—— atp 。對微生物來說，它們可利用的初能源有三大類即：有機(jī)物、日光和還原態(tài)無機(jī)物。
一、異養(yǎng)微生物的生物氧化
生物氧化是發(fā)生在活細(xì)胞內(nèi)的一系列產(chǎn)能性氧反應(yīng)的總稱。生物氧化的形式包括某物質(zhì)與氧結(jié)合、脫氫或失去電子；生物氧化的過程可分為脫氫（或電子）、遞氫（或電子）和受氫（或電子）三個階段；生物氧化的功能則有產(chǎn)能、產(chǎn)還原力和產(chǎn)小分子中間代謝物三種。異養(yǎng)微生物氧化有機(jī)物的方式，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子受體的不同可分成發(fā)酵和呼吸兩種類型，而呼吸以可分為有氧呼吸和無氧呼吸兩種方式。
1 、發(fā)酵
發(fā)酵是指微生物細(xì)胞將有機(jī)物氧化釋放的電子直接交給底物本身未完成氧化的某種中間產(chǎn)物，同時釋放能量并產(chǎn)生各種不同的代謝產(chǎn)物。在發(fā)酵條件下有機(jī)化合物只是部分地被氧化，因此只釋放出一小部分的能量。發(fā)酵過程的氧化是與有機(jī)物的還原偶聯(lián)在一起的。被還原的有機(jī)物來自于初始發(fā)酵的分解代謝，即不需要外界提供電子受體。
發(fā)酵的種類有很多，可發(fā)酵的底物有糖類、有機(jī)酸、氨基酸等，其中以微生物發(fā)酵葡萄糖重要。生物體內(nèi)葡萄糖被降解成丙酮酸的過程稱為糖酵解，主要分為四種途徑：emp 、 hmp 、 ed 、磷酸解酮酶途徑。
emp 途徑
整個 emp 途徑大致可分為兩個階段。第1階段可認(rèn)為是不涉及氧化還原反應(yīng)及能量釋放的準(zhǔn)備階段，只是生成兩分子的主要中間代謝產(chǎn)物：甘油醛 -3- 磷酸。第二個階段發(fā)生氧化還原反應(yīng)，合成 atp 并形成兩分子的丙酮酸。在糖酵解過程中，有兩分子 atp 用于糖的磷酸化，但合成出四個分子的 atp ，因此每氧化一個分子的葡萄糖凈得兩個 atp 。
在兩分子的 1，3-二磷酯甘油酸的合成過程中，兩分子 nad + 被還成為 nadh 。然而，細(xì)胞中的 nad + 供應(yīng)是有限的，假如所有的 nad + 都轉(zhuǎn)化為 nadh ，葡萄糖的氧化就得停止。因為甘油 -3- 磷酸的氧化反應(yīng)只有在 nad + 存在時才能進(jìn)行。這一路徑可以通過將丙酮酸還原，使 nadh 氧化重新成為 nad + 而得以克服。
例如在酵母細(xì)胞中丙酮酸被還原成為乙醇，并伴有 co2 的釋放。而在乳酸菌細(xì)胞中，丙酮酸被還原成乳酸。對于原核生物細(xì)胞，丙酮酸的還原途徑是多樣的，但有點是一致的：nadh 必須重新被還原成 nad + ，使得酵解過程中的產(chǎn)能反應(yīng)得以進(jìn)行。
emp 途徑可為微生物的生理活動提供 atp 和 nadh ，其中間產(chǎn)物又可為微生物的合成代謝提供碳骨架，并在一定的條件下可逆轉(zhuǎn)合成多糖。
hmp
hmp 途徑是從葡萄糖 -6- 磷酸開始的， hmp 途徑的一個循環(huán)的終結(jié)果是一分子葡萄糖 -6- 磷酸轉(zhuǎn)變成一分子甘油醛 -3- 磷酸，三分子 co2 和六分子 nadph 。一般認(rèn)為 hmp 途徑合成不是產(chǎn)能途徑，而是為生物合成提供大量的還原力（ nadph ）和中間代謝產(chǎn)物。
如核酮糖 -5- 磷酸是合成核酸，某些輔酶及*的原料。另外 hmp 途徑中產(chǎn)生的核酮糖 -5- 磷酸，還可以轉(zhuǎn)化為核酮糖 -1 ， 5- 二磷酸，在羧化酶作用下固定 co2 ，對于光能自養(yǎng)菌、化通自養(yǎng)菌具有重要意義。
雖然這條途徑中產(chǎn)生的 nadph 可經(jīng)呼吸鏈氧化產(chǎn)能， 1 摩爾葡萄糖經(jīng) hmp 途徑終可得到 35 摩爾 atp ，但這不是代謝中的主要方式。因此，不能把 hmp 途徑看作是產(chǎn)生 atp 的有效機(jī)制。大多數(shù)好氧和兼性厭氧微生物中都有 hmp 途徑，而且在同一微生物中往往同時存在 emp 和 hmp 途徑，單*有 emp 和 hmp 途徑的微生物較少見