微生物生理43.pptx

本节主要内容：本节主要内容：一、微生物的营养类型一、微生物的营养类型（微生物们需要吃什么？）（微生物们需要吃什么？）三、营养物质进入细胞三、营养物质进入细胞（微生物们是怎样吃东西的）（微生物们是怎样吃东西的）二、培养基二、培养基（如何给微生物们做饭）（如何给微生物们做饭）三、营养物质进入微生物细胞的方式三、营养物质进入微生物细胞的方式分四种分四种分四种分四种情况情况情况情况根据物质运输过程的特点根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为：可将物质的运输方式分为：1.1.单纯扩散单纯扩散2.2.促进扩散促进扩散3.3.主动运输主动运输4.4.基团转位基团转位六、营养物质进入细胞的方式六、营养物质进入细胞的方式四种运输方式也称为四种跨膜方式四种运输方式也称为四种跨膜方式1 1单纯扩散单纯扩散原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。散。特点特点物质在扩散过程中没有发生任何反应；物质在扩散过程中没有发生任何反应；不消耗能量；不能逆浓度运输；不消耗能量；不能逆浓度运输；运输速率较慢，与膜内外物质的浓度差成运输速率较慢，与膜内外物质的浓度差成正比正比水、水、O O2 2、COCO2 2是可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，是可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂溶性物质脂溶性物质(乙醇、甘油、苯乙醇、甘油、苯)被磷脂溶解也可通过单被磷脂溶解也可通过单纯扩散进出细胞，并比水溶性物质速度快。纯扩散进出细胞，并比水溶性物质速度快。水、无机盐、气体、甘水、无机盐、气体、甘水、无机盐、气体、甘水、无机盐、气体、甘油等小分子油等小分子油等小分子油等小分子1 1单纯扩散单纯扩散?推动力推动力推动力推动力?推动力推动力推动力推动力浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度无载体蛋白无载体蛋白无载体蛋白无载体蛋白不不不不 内部能量消耗内部能量消耗内部能量消耗内部能量消耗YorN?单纯扩散速度慢，不能满足微生物要求，有些物质也单纯扩散速度慢，不能满足微生物要求，有些物质也无法靠单纯扩散进入细胞。这些营养物质主要有氨基无法靠单纯扩散进入细胞。这些营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等。为了能够获得这些营酸、单糖、维生素及无机盐等。为了能够获得这些营养，微生物通过特殊的生理结构来帮助上述物质进入。养，微生物通过特殊的生理结构来帮助上述物质进入。这些特殊结构实际就是特异性蛋白质，可与营养物质这些特殊结构实际就是特异性蛋白质，可与营养物质进行可逆性结合，在细胞质膜内外循环往来运输营养进行可逆性结合，在细胞质膜内外循环往来运输营养物质，称其为载体蛋白。因其具有类似酶的一些性质，物质，称其为载体蛋白。因其具有类似酶的一些性质，如专一性，又被称为渗透酶。一种酶只对同一物质或如专一性，又被称为渗透酶。一种酶只对同一物质或同类进行运输，因此，为了能够获得多重营养，细胞同类进行运输，因此，为了能够获得多重营养，细胞质膜上有多种载体蛋白来完成一些营养物质的促进扩质膜上有多种载体蛋白来完成一些营养物质的促进扩散。散。不耗能量，动力仍为浓度梯度。不耗能量，动力仍为浓度梯度。2 2促进扩散促进扩散2 2促进扩散促进扩散特特点点不消耗能量不消耗能量参与运输的物质本身的分子结构不发生变化参与运输的物质本身的分子结构不发生变化不能进行逆浓度运输不能进行逆浓度运输运输速率与膜内外物质的浓度差成正比运输速率与膜内外物质的浓度差成正比需要载体参与需要载体参与 2促进扩散 促进促进促进促进载体蛋白协助载体蛋白协助载体蛋白协助载体蛋白协助 载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白 细胞外细胞外细胞外细胞外|细胞膜细胞膜细胞膜细胞膜|细胞内细胞内细胞内细胞内糖、氨基酸、金属离子等糖、氨基酸、金属离子等糖、氨基酸、金属离子等糖、氨基酸、金属离子等?推动力推动力推动力推动力浓度梯度浓度梯度浓度梯度浓度梯度有有有有载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白不不不不 内部能量消耗内部能量消耗内部能量消耗内部能量消耗YorN?推动力推动力推动力推动力?3 3主动运输主动运输它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体，而且可以进行逆浓度运输载体，而且可以进行逆浓度运输。运输过程需要三种运输过程需要三种渗透酶的作用即：单向转运载体、同向转运载体、反渗透酶的作用即：单向转运载体、同向转运载体、反向转运载体。向转运载体。主动运输的作用机理有主动运输的作用机理有3 3种：分别为钠钾泵主动运输、种：分别为钠钾泵主动运输、离子浓度梯度主动运输、离子浓度梯度主动运输、H H+浓度梯度主动运输。浓度梯度主动运输。主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式。输方式。以以H H+浓度梯度主动运输机制为例讲解主动浓度梯度主动运输机制为例讲解主动运输：运输：细菌将细菌将ATPATP水解后形成的水解后形成的H H+（好氧呼吸氧化营养（好氧呼吸氧化营养物质产生物质产生H H+）排出膜外，产生的电子与）排出膜外，产生的电子与O O2 2结合形结合形成成OHOH-。如此就形成了细胞膜两侧的。如此就形成了细胞膜两侧的H H+离子浓度梯离子浓度梯度。度。H H+可与营养物质结合。渗透酶上有特异性的可与营养物质结合。渗透酶上有特异性的位点，可以与营养物质和位点，可以与营养物质和H H+结合。三者在电位差结合。三者在电位差的作用下，将低浓度区的营养物质送的作用下，将低浓度区的营养物质送到细胞内部。到细胞内部。3 3主动运输主动运输3主动运输:将营养物质逆自身浓度梯度由稀处向将营养物质逆自身浓度梯度由稀处向浓处移动，并在细胞内富集的过程称为主动运输。浓处移动，并在细胞内富集的过程称为主动运输。运输运输运输运输载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白主动主动主动主动逆浓度梯度方向逆浓度梯度方向逆浓度梯度方向逆浓度梯度方向糖、氨基酸、有机酸糖、氨基酸、有机酸糖、氨基酸、有机酸糖、氨基酸、有机酸 NaNa+、KK+、硫酸根、磷硫酸根、磷硫酸根、磷硫酸根、磷酸根等酸根等酸根等酸根等?推动力推动力推动力推动力ATPATPATPATP放能放能放能放能有有有有载体蛋白载体蛋白载体蛋白载体蛋白消耗消耗消耗消耗 内部能量消耗内部能量消耗内部能量消耗内部能量消耗YorN?推动力推动力推动力推动力?基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸糖转移基团转位又称为磷酸烯醇式丙酮酸磷酸糖转移酶运输系统（酶运输系统（PTSPTS），），PTS PTS 包括酶包括酶I I、酶、酶IIII和一种热和一种热稳定蛋白质（稳定蛋白质（HPrHPr）。（）。（P P134-135134-135）4 4基团转位基团转位基团转位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方基团转位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化。PEP-P+HPr HPr-p+丙酮酸盐丙酮酸盐 P-HPr+糖糖 糖糖-P+HPr酶酶I酶酶I I比较项目比较项目 单纯扩散单纯扩散促进扩促进扩散散主动运主动运输输 基团移位基团移位特异载体蛋特异载体蛋白白 无无有有有有有有运送速度运送速度 慢慢快快快快快快溶质运送方溶质运送方向向 由浓至稀由浓至稀由浓至由浓至稀稀由稀至由稀至浓浓由稀至浓由稀至浓能量消耗能量消耗 不需要不需要不需要不需要需要需要需要需要运送前后溶运送前后溶质分子状态质分子状态 不变不变 不变不变不变不变改变改变运送对象举运送对象举例例 水、水、O2 糖、糖、SO42-氨基酸、氨基酸、乳糖乳糖糖、嘌呤糖、嘌呤四种运输方式比较四种运输方式比较第三节第三节 微生物的能量代谢微生物的能量代谢同化同化作用作用新陈代谢新陈代谢异化异化作用作用细胞物质合成（营养被转变为机体组分）细胞物质合成（营养被转变为机体组分）产生能量产生能量需要能量需要能量营养物质分解营养物质分解微生物生长繁殖需要营养，合成细胞需要能量，微生物生长繁殖需要营养，合成细胞需要能量，最终靠产能代谢提供。最终靠产能代谢提供。一、产能代谢与呼吸的关系一、产能代谢与呼吸的关系呼吸本质：氧化还原的统一过程。其中有能量呼吸本质：氧化还原的统一过程。其中有能量的产生与转移。的产生与转移。呼吸类型：发酵、好氧呼吸、无氧呼吸呼吸类型：发酵、好氧呼吸、无氧呼吸在呼吸过程中，都会发生电子转移。提供电子在呼吸过程中，都会发生电子转移。提供电子的物质被氧化，接受电子的物质被还原。的物质被氧化，接受电子的物质被还原。所谓的产能代谢就是通过三种呼吸来实现的。所谓的产能代谢就是通过三种呼吸来实现的。一、产能代谢与呼吸的关系一、产能代谢与呼吸的关系微生物产能种类：微生物产能种类：1.1.电能：电子转移产生的能量；电能：电子转移产生的能量；2.2.化学能：物质反应（氧化）过程中释放的能量；化学能：物质反应（氧化）过程中释放的能量；3.3.机械能：鞭毛运动、细胞质流动等产生的能量；机械能：鞭毛运动、细胞质流动等产生的能量；4.4.光能：发光菌产生的能量。光能：发光菌产生的能量。这些能量有的被用于生化反应，有的以热量的形式散发这些能量有的被用于生化反应，有的以热量的形式散发，有的被贮存在，有的被贮存在ATPATP中。中。一、产能代谢与呼吸的关系一、产能代谢与呼吸的关系ATPATP生物能量转移中心生物能量转移中心物质氧化放出能量物质氧化放出能量 细胞合成需要能量细胞合成需要能量ATPATP是在发酵、好氧呼吸、无氧呼吸中形成。具体方式：是在发酵、好氧呼吸、无氧呼吸中形成。具体方式：1.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化厌氧微生物或兼性微生物的底物被氧化，会产生高厌氧微生物或兼性微生物的底物被氧化，会产生高能中间体，并把高能键（）交给能中间体，并把高能键（）交给ADPADP，从而形成，从而形成ATPATP。2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化好氧微生物呼吸，通过电子传递体系形成好氧微生物呼吸，通过电子传递体系形成ATPATP。3.3.光合磷酸化光合磷酸化光可引发叶绿素、菌绿素等放出电子，电子在被传光可引发叶绿素、菌绿素等放出电子，电子在被传递过程中形成递过程中形成ATPATP。ATPATP含有高能磷酸键（含有高能磷酸键（31.4KJ31.4KJ），但仅是能量的），但仅是能量的暂时贮存物质，如果能量确实过剩，不能以暂时贮存物质，如果能量确实过剩，不能以ATPATP的形式储存，而用其他内含颗粒来长期贮存。的形式储存，而用其他内含颗粒来长期贮存。二、呼吸类型二、呼吸类型 根据最终电子受体可将微生物呼吸分为：发酵、好根据最终电子受体可将微生物呼吸分为：发酵、好氧呼吸、无氧呼吸三种。氧呼吸、无氧呼吸三种。呼吸是指从葡萄糖或其它有机基质脱下的电子（氢）呼吸是指从葡萄糖或其它有机基质脱下的电子（氢）经过一系列载体最终传递给外源分子氧或其它氧化型经过一系列载体最终传递给外源分子氧或其它氧化型化合物并产生较多化合物并产生较多ATP的生物氧化过程。的生物氧化过程。以分子氧作为最终电子受体的呼吸称为有氧呼吸。以分子氧作为最终电子受体的呼吸称为有氧呼吸。以分子氧以外的其它氧化型化合物作为最终电子受以分子氧以外的其它氧化型化合物作为最终电子受体的呼吸称为无氧呼吸。体的呼吸称为无氧呼吸。有机物脱下的氢不经过电子传递链的传递，直接交有机物脱下的氢不经过电子传递链的传递，直接交给另一个内源有机物，同时获得少量能量，这过程叫给另一个内源有机物，同时获得少量能量，这过程叫发酵。发酵。(一一).发酵发酵不存在外在的电子受体，底物进行部分不存在外在的电子受体，底物进行部分氧化，用氧化产物作为最终电子受体。氧化，用氧化产物作为最终电子受体。这个过程，能量有少量释放，多数仍保这个过程，能量有少量释放，多数仍保留在产物中。留在产物中。以葡萄糖为例，讲解发酵。以葡萄糖为例，讲解发酵。葡萄糖被分解的过程称为糖酵解过程，葡萄糖被分解的过程称为糖酵解过程，也叫也叫EMP过程。过程。糖酵解是微生物所共有的代谢途径。糖酵解是微生物所共有的代谢途径。糖酵解分为两大步骤：糖酵解分为两大步骤：1.1.预备反应，不发生氧化还原反应。产物是预备反应，不发生氧化还原反应。产物是3 3磷磷酸甘油醛。酸甘油醛。2.2.氧化还原反应，产生氧化还原反应，产生ATPATP，产物为丙酮酸，进一，产物为丙酮酸，进一步发酵可产生乙醇和步发酵可产生乙醇和COCO2 2。整个过程，整个过程，1mol1mol葡萄糖转变成葡萄糖转变成2molATP2molATP，2mol2mol乙醇，乙醇，2mol2mol水，水，2molCO2molCO2，即产生能量即产生能量231.4KJ231.4KJ62.8KJ62.8KJ。产能率为。产能率为62.8/238.362.8/238.32626(见见P139-140P139-140)丙酮酸是微生物糖酵解的必然产物，如果进一步发丙酮酸是微生物糖酵解的必然产物，如果进一步发酵，可形成多种产物。因此，有可将发酵分为很多酵，可形成多种产物。因此，有可将发酵分为很多类型：如乙醇发酵；混合酸发酵等。其中，混合酸类型：如乙醇发酵；混合酸发酵等。其中，混合酸发酵是多数大肠杆菌的特征。发酵是多数大肠杆菌的特征。人们利用人们利用V.PV.P试验进行大肠埃希氏杆菌和产气杆菌试验进行大肠埃希氏杆菌和产气杆菌的区分。的区分。(P(P140140)大肠埃希氏杆菌的发酵产物为甲酸、乙酸、乳酸、大肠埃希氏杆菌的发酵产物为甲酸、乙酸、乳酸、CO2CO2等。产气杆菌也能进行混合酸发酵，丙酮酸经等。产气杆菌也能进行混合酸发酵，丙酮酸经过缩合、脱羧后形成乙酰甲基甲醇，可在碱性条件过缩合、脱羧后形成乙酰甲基甲醇，可在碱性条件下被迅速氧化为二乙酰，二乙酰可与蛋白胨水解出下被迅速氧化为二乙酰，二乙酰可与蛋白胨水解出的精氨酸所含胍基反应形成红色化合物。称为阳性的精氨酸所含胍基反应形成红色化合物。称为阳性反应。反应。V-P试验试验某些细菌在葡萄糖蛋白胨水培养基中能分解葡萄糖产生丙酮酸，丙酮酸缩合，脱羧成乙酰甲基甲醇，后者在强碱环境下，被空气中氧氧化为二乙酰，二乙酰与蛋白胨中的胍基生成红色化合物，称VP（+）反应。另外，还可以用甲基红试验进行区别。另外，还可以用甲基红试验进行区别。产气杆菌在混合酸发酵时会产生中性的乙酰甲基醇，但产气杆菌在混合酸发酵时会产生中性的乙酰甲基醇，但大肠埃希氏杆菌的混合酸发酵产生多种有机酸，使培养大肠埃希氏杆菌的混合酸发酵产生多种有机酸，使培养液呈酸性，液呈酸性，p H在在4.2左右甚至更低。左右甚至更低。当用甲基红滴入时当用甲基红滴入时，大肠埃希氏杆菌培养液为红色，大肠埃希氏杆菌培养液为红色，称之为阳性反应；产气杆菌培养液为橙黄色，为甲基红称之为阳性反应；产气杆菌培养液为橙黄色，为甲基红反应阴性。反应阴性。VP试验和甲基红试验是卫生防疫常用的鉴定方法试验和甲基红试验是卫生防疫常用的鉴定方法.甲基红（甲基红（Methyl Red）试验）试验肠杆菌科各菌属都能发酵葡萄糖，在分解葡萄糖过程中产生丙酮酸，进一步分解中，由于糖代谢的途径不同，可产生乳酸，琥珀酸、醋酸和甲酸等大量酸性产物，可使培养基PH值下降至pH4.5以下，使甲基红指示剂变红。2.2.好氧呼吸好氧呼吸电子受体为电子受体为O O2 2，底物被彻底的完全氧化成，底物被彻底的完全氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，并，并有大量有大量ATPATP产生。产生。在好氧呼吸过程中，电子并不是直接传递给在好氧呼吸过程中，电子并不是直接传递给O O2 2，而是先，而是先转移给转移给NADNAD，成为，成为NADHNADH2 2，然后，然后NADHNADH2 2被氧化后，电子传递被氧化后，电子传递给电子传递体系，最后由电子传递体系转给给电子传递体系，最后由电子传递体系转给O O2 2。得到电子的得到电子的O O2 2与与H H结合形成结合形成H H2 2O O。仍然以葡萄糖为例子，讲解好氧呼吸过程。仍然以葡萄糖为例子，讲解好氧呼吸过程。葡萄糖的好氧呼吸分为两个阶段：葡萄糖的好氧呼吸分为两个阶段：1.1.糖酵解阶段，形成丙酮酸，即糖酵解阶段，形成丙酮酸，即EMPEMP途径酵解阶段；途径酵解阶段；2.2.丙酮酸有氧分解阶段，即三羧酸循环（丙酮酸有氧分解阶段，即三羧酸循环（TCATCA循环）阶循环）阶段。段。好氧呼吸第一阶段：好氧呼吸第一阶段：好氧呼吸第一阶段：好氧呼吸第一阶段：EMPEMP途径形成丙酮酸途径形成丙酮酸途径形成丙酮酸途径形成丙酮酸TCATCATCATCA循环循环循环循环1.TCA1.TCA循环循环循环循环也称为柠檬酸（也称为柠檬酸（也称为柠檬酸（也称为柠檬酸（CACCAC）循环。从丙酮酸开始，先形）循环。从丙酮酸开始，先形）循环。从丙酮酸开始，先形）循环。从丙酮酸开始，先形成乙酰辅酶成乙酰辅酶成乙酰辅酶成乙酰辅酶A A，乙酰辅酶，乙酰辅酶，乙酰辅酶，乙酰辅酶A A进入进入进入进入TCATCA循环，最终被循环，最终被循环，最终被循环，最终被彻底氧化成为彻底氧化成为彻底氧化成为彻底氧化成为COCO2 2和和和和HH2 2OO。1mol1mol丙酮酸经过丙酮酸经过丙酮酸经过丙酮酸经过TCATCA循环后形成了循环后形成了循环后形成了循环后形成了3mol3mol的的的的COCO2 2：a.a.丙酮酸形成乙酰辅酶丙酮酸形成乙酰辅酶丙酮酸形成乙酰辅酶丙酮酸形成乙酰辅酶A A时，产生时，产生时，产生时，产生1mol1mol；b.b.草酰琥珀酸脱羧时产生草酰琥珀酸脱羧时产生草酰琥珀酸脱羧时产生草酰琥珀酸脱羧时产生1mol1mol；c.c.脱羧时形成脱羧时形成脱羧时形成脱羧时形成1mol1mol。2.TCA2.TCA循环的能量问题循环的能量问题循环的能量问题循环的能量问题1mol1mol1mol1mol丙酮酸在丙酮酸在丙酮酸在丙酮酸在TCATCATCATCA循环中，可产生循环中，可产生循环中，可产生循环中，可产生4mol4mol4mol4mol的的的的NADHNADHNADHNADH2 2 2 2,1 molNADH1 molNADH1 molNADH1 molNADH2 2 2 2通过电子传递体系重新氧化成为通过电子传递体系重新氧化成为通过电子传递体系重新氧化成为通过电子传递体系重新氧化成为NADNADNADNAD，同时，同时，同时，同时可生成可生成可生成可生成3 mol ATP3 mol ATP3 mol ATP3 mol ATP，则，则，则，则4molNADH24molNADH24molNADH24molNADH2被氧化生成被氧化生成被氧化生成被氧化生成12molATP12molATP12molATP12molATP。可生成可生成可生成可生成1 molGTP1 molGTP1 molGTP1 molGTP，1 mol1 mol1 mol1 mol的的的的GTPGTPGTPGTP转变成转变成转变成转变成1 molATP1 molATP1 molATP1 molATP；可生成可生成可生成可生成1molFADH1molFADH1molFADH1molFADH2 2 2 2,1 mol,1 mol,1 mol,1 mol的的的的FADHFADHFADHFADH2 2 2 2转变成转变成转变成转变成2 molATP;2 molATP;2 molATP;2 molATP;则：则：则：则：1mol1mol1mol1mol丙酮酸在丙酮酸在丙酮酸在丙酮酸在TCATCATCATCA循环中共生产循环中共生产循环中共生产循环中共生产12+1+212+1+212+1+212+1+215molATP15molATP15molATP15molATP。问题：为什么是产生问题：为什么是产生38molATP?38molATP?1mol1mol葡萄糖可在葡萄糖可在EMPEMP途径形成途径形成2mol2mol丙酮酸，则在丙酮酸，则在TCATCA循环中可形成循环中可形成:21521530molATP;30molATP;由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，TCATCA已知产生已知产生30mol30mol。那。那EMPEMP途径呢，在发酵时净剩途径呢，在发酵时净剩2mol2mol，在发酵，在发酵过程中，可产生过程中，可产生2mol2mol的的NADHNADH2 2,则可换算成则可换算成23236molATP,6molATP,因此，因此，1mol1mol葡萄糖可产生：葡萄糖可产生：30+2+630+2+638molATP.38molATP.好氧微生物氧化分解好氧微生物氧化分解1 mol1 mol葡萄糖分子总共可生成葡萄糖分子总共可生成38molATP38molATP，共有，共有1193kJ1193kJ的能量转变为的能量转变为ATPATP。1 mol1 mol葡葡萄糖分子完全氧化产生的总能量大约为萄糖分子完全氧化产生的总能量大约为2876 KJ2876 KJ。这样，好氧呼吸利用能量的效率大约是这样，好氧呼吸利用能量的效率大约是4242，其余，其余的能量以热的形式散发掉。的能量以热的形式散发掉。发酵发酵l moll mol葡萄糖分子的能量利用率只有葡萄糖分子的能量利用率只有2626。可见，进行发酵的厌氧微生物为了满足能量的需要，可见，进行发酵的厌氧微生物为了满足能量的需要，消耗的营养物要比好氧微生物多。消耗的营养物要比好氧微生物多。乙醛酸循环乙醛酸循环TCA循环的一个支路（循环的一个支路（P141图中的虚线）图中的虚线）3.3.电子传递体系电子传递体系:有氧呼吸中传递电子的一系列有氧呼吸中传递电子的一系列 偶联反应偶联反应 组成：组成：NADNAD或或NADPNADP、FADFAD或或FMNFMN、辅酶、辅酶Q Q、细胞色素、细胞色素a a、a a3 3、b b、c c、c c1 1等。等。作用：作用：a.接受电子供体放出的电子，最终传递给接受电子供体放出的电子，最终传递给O2。b.合成合成ATP，把电子传递过程中释放的能，把电子传递过程中释放的能量收集贮存。量收集贮存。其在细胞中的位置：真核细胞是线粒体，其在细胞中的位置：真核细胞是线粒体，原核细胞是细胞质膜。原核细胞是细胞质膜。在好氧呼吸中，由前面在好氧呼吸中，由前面EMP和和TCA产生的产生的H（NADH2和和FADH2），通过电子传递体系（呼吸），通过电子传递体系（呼吸链），最终到达分子氧，形成水。在这一传递过程中，链），最终到达分子氧，形成水。在这一传递过程中，产生产生ATP。（称为氧化磷酸化）。（称为氧化磷酸化）有机物的氧化偶联合成有机物的氧化偶联合成ATP的方式的方式底物水平磷酸底物水平磷酸化；化；通过电子传递体系产生通过电子传递体系产生ATP的过程的过程氧化磷酸化；氧化磷酸化；光引起叶绿素、菌绿素等释放出电子，通过电子传递光引起叶绿素、菌绿素等释放出电子，通过电子传递产生产生ATP的过程的过程光合磷酸化。光合磷酸化。好氧呼吸分为两种：外源呼吸和内源呼吸。好氧呼吸分为两种：外源呼吸和内源呼吸。1.1.外源呼吸：正常条件下的呼吸，利用外界营养、外源呼吸：正常条件下的呼吸，利用外界营养、能源进行呼吸。能源进行呼吸。2.2.内源呼吸：外界不能供给能源，利用自身贮存的内源呼吸：外界不能供给能源，利用自身贮存的能源物质进行呼吸。能源物质进行呼吸。好氧呼吸的条件：好氧呼吸的条件：取决于取决于O O2 2的体积分数，微生物环境中的体积分数，微生物环境中O O2 2达到达到0.20.2（大气中氧的体积分数的（大气中氧的体积分数的1 1）或）或0.20.2以上，可以以上，可以进行好氧呼吸，达不到，则无法进行好氧呼吸。进行好氧呼吸，达不到，则无法进行好氧呼吸。(三三)无氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸的最终电子受体不是未彻底氧化的有机物，无氧呼吸的最终电子受体不是未彻底氧化的有机物，也不是也不是O O2 2，而是除了，而是除了O O2 2以外的含氧无机物，如以外的含氧无机物，如NONO3 3-、SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-及及COCO2 2、COCO等。等。以以NONO3 3-为最终电子受体为例讲解无氧呼吸。为最终电子受体为例讲解无氧呼吸。NONO3 3-接受电子，形成接受电子，形成NONO2 2-、N N2 2O O、N N2 2。（。（硝酸盐呼吸硝酸盐呼吸）NONO3 3-NONO3 3-N N2 2这个过程称为脱氮作用。亦称为反硝化作用或硝酸盐还这个过程称为脱氮作用。亦称为反硝化作用或硝酸盐还原作用。原作用。以其他无机氧化物为最终电子受体的情况：以其他无机氧化物为最终电子受体的情况：以以SO42-为最终电子受体为最终电子受体（硫酸盐呼吸硫酸盐呼吸）2CH2CH3 3CHOHCOOHCHOHCOOH（乳酸乳酸）+H+H2 2SOSO4 4-2CH2CH3 3COOHCOOH（乙酸乙酸）+2CO+2CO2 2+H+H2 2S+2HS+2H2 2O+1125kJO+1125kJ 以以COCO2 2和和COCO为最终电子受体（为最终电子受体（碳酸盐呼吸碳酸盐呼吸）2CH2CH3 3CHCH2 2OH+COOH+CO2 2-CH-CH4 4+2CH+2CH3 3COOH COOH 4H4H2 2+CO+CO2 2-CH-CH4 4+2H+2H2 2O O 3H3H2 2+CO-CH+CO-CH4 4+H+H2 2O O三种呼吸类型的比较三种呼吸类型的比较呼吸类呼吸类型型最终电子最终电子受体受体参与反应的酶与电子传递体参与反应的酶与电子传递体系系最终产物最终产物释放总能量释放总能量乙醇发乙醇发酵酵中间代谢中间代谢产物产物脱氢酶、脱羧酶脱氢酶、脱羧酶辅酶辅酶NAD低分子有机物、低分子有机物、CO2、ATP(2)238.3KJ好氧呼好氧呼吸吸氧气氧气脱氢酶、脱羧酶脱氢酶、脱羧酶辅酶辅酶NAD、FAD辅酶辅酶Q细胞色素细胞色素a、a3、b、c、c1CO2、H2O、ATP(38)、SO42-2876KJ无氧呼无氧呼吸吸NO3-CO32-SO42-脱氢酶、脱羧酶、脱氢酶、脱羧酶、硝酸还原酶、硝酸还原酶、硫酸还原酶硫酸还原酶辅酶辅酶NAD、细胞色素细胞色素b、cCO2、H2O、N2、ATP反硝化反硝化1756KJ反硫化反硫化1125KJ三、微生物发光现象三、微生物发光现象 细菌、真菌、藻类较高的种能够发光。细菌、真菌、藻类较高的种能够发光。发光微生物有两种特殊成分：虫荧光素酶和长链发光微生物有两种特殊成分：虫荧光素酶和长链脂肪醛。脂肪醛。发光过程实际上就是电子的传递及能量转移过程：发光过程实际上就是电子的传递及能量转移过程：电子由电子由NADHNADH2 2传给传给FMNFMN，和虫荧光素酶，从而虫荧，和虫荧光素酶，从而虫荧光素酶得到激活，在长链脂肪醛的催化下，有氧光素酶得到激活，在长链脂肪醛的催化下，有氧气存在时就会发光。发光后，虫荧光素酶由激活气存在时就会发光。发光后，虫荧光素酶由激活态恢复到基态。态恢复到基态。微生物发光作用：微生物发光作用：1.1.测定环境中的微量氧。测定环境中的微量氧。2.2.测定环境中的微量有毒有害抑制剂。测定环境中的微量有毒有害抑制剂。发光的微生物多为兼性厌氧菌，但有氧时才会发发光的微生物多为兼性厌氧菌，但有氧时才会发光。对氧气很敏感，黑暗中，在微量氧气存在下，光。对氧气很敏感，黑暗中，在微量氧气存在下，发光菌的光清晰可见。发光菌的光清晰可见。第四节第四节 微生物的合成代谢微生物的合成代谢一一 产甲烷菌的合成代谢产甲烷菌的合成代谢 产甲烷菌利用有机物产生产甲烷菌利用有机物产生CO2和和CH4，利，利用其中间代谢产物和能量物质用其中间代谢产物和能量物质ATP合成蛋合成蛋白质、多糖、脂肪和核酸等物质，用以构白质、多糖、脂肪和核酸等物质，用以构成自身的细胞。成自身的细胞。二、化能自养型微生物的合成代谢二、化能自养型微生物的合成代谢 各种化能自养型微生物的合成代各种化能自养型微生物的合成代谢的合成途径不同谢的合成途径不同1 硝化细菌硝化细菌亚硝化细菌：NH3 NO2-硝化细菌:NO2-NO3-2 硫氧化细菌硫氧化细菌3 氢氧化细菌氢氧化细菌 是依靠是依靠H2的氧化获得能量，以的氧化获得能量，以CO2为碳源的自养菌。氢细菌利用氢为碳源的自养菌。氢细菌利用氢酶氧化分子氢，产生生物合成所酶氧化分子氢，产生生物合成所需要的能量。需要的能量。三三 光合作用光合作用1藻类的光合作用（同绿色植物）藻类的光合作用（同绿色植物）白天，在有光的条件下，利用体内的素白天，在有光的条件下，利用体内的素（叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝素、藻红（叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝素、藻红素等），从素等），从H2O的光解中获得的光解中获得H2，还原，还原CO2成成CH2O。总反应式为：总反应式为：CO2+H2O CH2O+O2 2 细菌的细菌的光合作用光合作用l能量来源：能量来源：光能光能 ATP 细菌叶绿素细菌叶绿素 (光合细菌光合细菌)l光合色素：光合色素：叶绿素叶绿素 (蓝细菌蓝细菌)细菌紫素细菌紫素 (盐细菌盐细菌)细菌光合作用的供氢体为细菌光合作用的供氢体为H2S和和H2。因光合细菌种类不同，其光合反因光合细菌种类不同，其光合反应也有所不同。应也有所不同。光合色素光合色素（1）绿硫细菌属）绿硫细菌属 CO2+2H2S CH2O+2S+H2O（2）红硫细菌科）红硫细菌科 2CO2+H2S+2 H2O2CH2O+H2SO4 （3）氢单胞菌属）氢单胞菌属 CO2+2H2 CH2O+H2O 光合细菌通过光周期把光合细菌通过光周期把CO2固定，并转变为固定，并转变为高能贮存物高能贮存物聚聚羟基丁酸（羟基丁酸（PHB）。）。CO2固定的途径为卡尔文循环。固定的途径为卡尔文循环。3 有机光合细菌的光合作用有机光合细菌的光合作用 以光为能源，以有机物为供氢体还原以光为能源，以有机物为供氢体还原CO2，合，合成有机物。有机酸和醇是它们的供氢体和碳源。成有机物。有机酸和醇是它们的供氢体和碳源。例如，红螺菌科的细菌能利用异丙醇作供氢例如，红螺菌科的细菌能利用异丙醇作供氢体进行光合作用，并积累丙酮。体进行光合作用，并积累丙酮。(CH3)2CHOH+CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O四、异养微生物的合成代谢四、异养微生物的合成代谢 异养微生物利用现成的有机物作碳源和能源，异养微生物利用现成的有机物作碳源和能源，用分解过程中的中间代谢产物和分解代谢中用分解过程中的中间代谢产物和分解代谢中得到的得到的ATP合成自身细胞的组成成分。合成自身细胞的组成成分。