-微生物的生理PPT课件.ppt

1微生物代谢作用的催化剂酶一、酶的组成单成分酶：只含蛋白质（酶蛋白）双成分酶（全酶）全全酶酶蛋白蛋白活性基活性基团（辅酶或或辅基）基）有机物有机物金属离子金属离子 有机物有机物+金属离子金属离子1.酶的功能酶蛋白:催化生化反应加速进行活性基团:传递电子、原子或化学基团金属离子:传递电子、起激活剂作用并决定催化反应的性质2.重要的重要的辅酶或或辅基基铁卟啉：传递电子辅酶A：转酰基反应NAD(辅酶I)和NADP(辅酶II)：传递氢FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）：传递氢辅酶Q（CoQ)：传递氢和电子AMP、ADP、ATP3.二、酶蛋白结构 氨基酸肽链蛋白质一级结构二级结构三级结构四级结构4.一一级结级结构构 二二级结级结构构 三三级结级结构构 四四级结级结构构 5.蛋白蛋白质质的分子的分子结结构构1 1、氨基酸在蛋白、氨基酸在蛋白质质多多肽链肽链中的排列中的排列顺顺序序链接成接成多多肽链2 2、主要由、主要由肽键肽键和二硫和二硫键键维维持持结结构构3 3、是多、是多肽链肽链本身的本身的结结构构6.1.1.蛋白蛋白质质的二的二级结级结构是指多构是指多肽链肽链本身折叠或本身折叠或 盘盘曲所形成的局部空曲所形成的局部空间间构象构象2.2.维维持蛋白持蛋白质质二二级结级结构主要依靠构主要依靠氢键氢键3.3.主要主要类类型是型是一螺旋一螺旋蛋白蛋白质质的分子的分子结结构构4 4、是多、是多肽链肽链形成的初形成的初级级空空间结间结构构7.1.1.蛋白蛋白质质在二在二级结级结构形式的基构形式的基础础上上进进一步一步盘盘曲曲.折叠而形成特定格式的三折叠而形成特定格式的三级结级结构构2.2.三三级结级结构主要依靠疏水构主要依靠疏水键键、氢键氢键、盐键维盐键维持持蛋白蛋白质质的分子的分子结结构构8.由两个以上具有三由两个以上具有三级结级结构的多构的多肽链组肽链组成的，蛋白成的，蛋白质质的的这这种种结结构形式称构形式称为为蛋白蛋白质质的四的四级结级结构。构。蛋白蛋白质质的分子的分子结结构构9.三、酶的活性中心在酶蛋白中，与底物相结合，直接起催化作用的氨基酸微区。10.四、酶的分类与命名根据酶在细胞的不同部位胞外酶胞内酶根据作用底物的不同淀粉酶蛋白酶脂肪酶纤维素酶核糖核酸酶11.四、酶的分类与命名根据化学反应类型1.氧化氧化还原原酶类 AH2+BA+BH22.转移移酶类 AR+B A+BR 3.水解水解酶类AB+H2O AOH+BH4.裂解裂解酶类AB A+B5.异构异构酶类A A6.合成合成酶类 A+B+ATP AB+ADP+Pi 12.酶的命名（1）习惯命名法命名法1.1.一般采用一般采用底物底物+反反应类型型而命名而命名 如如:蛋白水解蛋白水解酶、乳酸脱、乳酸脱氢酶、磷酸己糖异构、磷酸己糖异构酶 2.2.对水解水解酶类只要底物名称即可只要底物名称即可 如如:蔗糖蔗糖酶、胆、胆硷酯酶、蛋白、蛋白酶 有有时在底物名称前冠以在底物名称前冠以酶的来源的来源 如如:唾液淀粉唾液淀粉酶 13.酶的命名（2）系统命名法一种酶只有一种名称包括酶的系统命名和4个数字分类的酶编号乳酸乳酸+NAD+NAD+丙丙酮酸酸+NADH+H+NADH+H+乳酸：乳酸：NADNAD氧化氧化还原原酶（EC1.1.1.27)EC1.1.1.27)酶学委员会第一亚亚类氢受体为NAD反应类型底物名称第一亚类被氧化的基团为CHOH第一大类,即氧化还原酶类该酶在亚亚类中的顺序号14.五五、酶酶的催化特性的催化特性催化性共性专一性绝对专一相对专一立体异构专一反应条件温和性易失活（敏感性）高效性15.酶就象一把锁,酶的底物或底物分子的一部分犹如钥匙,能专一性地插入酶的活性中心部位而发生反应。酶与底物结合机理锁和和钥匙模型匙模型刚性性16.酶与底物结合机理诱导楔合学楔合学说酶的活性中心结构与底物原本并非恰巧吻合底物分子与酶接触时，可诱导酶的活性中心结构发生构象改变柔性柔性17.酶蛋白的构型与催化功能的关系蛋白的构型与催化功能的关系一级结构与催化功能的关系是多是多肽链本身的本身的结构，是构，是酶的基本化学的基本化学结构构二、三级结构与催化功能的关系是是维持持酶的活性中心所必的活性中心所必须具具备的空的空间结构构四级结构与催化功能的关系取决于活性中心是否破坏取决于活性中心是否破坏破坏酶结构的环境因素物理：加热、紫外线、超声波、强烈搅拌、射线、射线、射线化学：浓酸、浓碱、酚、醛、重金属18.六六、影响、影响酶酶活力的因素活力的因素酶促反应的动力学方程式中中间产间产物学物学说说19.20.米曼公式米曼公式 P113当S很高时VVmax Vmax=K3E 21.米氏常数米氏常数(K(Km m)的意的意义 K Km m是是酶的的特特性性常常数数，与与酶的的种种类、性性质有有关关，与与酶浓度无关。度无关。K Km m反反映映了了酶与与底底物物亲和和力力大大小小，K Km m大大，酶与与底底物物亲和力小，和力小，K Km m小，小，酶与底物与底物亲和力大。和力大。当当V=VV=Vmaxmax/2/2时 S=S=K Km m ，K Km m是是酶促促反反应速速度度为最最大大反反应速度一半速度一半时的底物的底物浓度度。K Km m可可应用用双倒数法双倒数法（Lineweaver-BurkLineweaver-Burk）求得求得22.双倒数法求双倒数法求K Km m 1/S1/V1/Vmax-1/Km1/V=(Km/Vmax)1/S+1/Vmax23.Monod 方程 1942年Mond采用纯菌种在培养基溶液中进行微生物生长实验研究,提出了微生物生长速度和底物浓度之间的关系。微生物增长是底物降解的结果把微生物与废水中有机物浓度联系起来24.微生物比生长速率（S-1）；max微生物最大比生长速率(S-1)；Cs限制性底物浓度(g/L)；Ks饱和常数，即当=1/2max时的底物浓度。Monod方程是典型的均衡生长模型，其基本假设如下：1)细胞的生长为均衡式生长，因此描述细胞生长的唯一变量是细胞的浓度；2)培养基中只有一种基质是生长限制性基质，而其他组分为过量，不影响细胞的生长；3)细胞的生长视为简单的单一反应，细胞得率为一常数。25.影响酶促反应速率的因素酶的活力与测定酶活力测定方法 化学分析法 光吸收法 量气法 酶分析法26.2 2、酶的的浓度度和和底物底物浓度度对酶促反促反应速度的影响速度的影响 图1 图227.3 3、温度温度对酶促反促反应速度的影响速度的影响Q10=Q10=1.42.0温度过低温度过高最适（T+10）的反应速度T的反应速度TV28.4 4、pHpH对酶促反促反应速度的影响速度的影响酶的作用与基质的电离状态有关PHV最适29.5、激活剂对酶促反应速度的影响激活剂能使酶活性提高的物质必需激活剂缺乏时酶将丧失其催化能力非必需激活剂缺乏时酶仍有催化能力，但效率低30.6、抑制剂对酶促反应速度的影响P119抑制抑制剂减弱、抑制、破坏减弱、抑制、破坏酶活力的物活力的物质不可逆抑制抑制剂与酶分子上某些基团以共价键方式结合，导致酶活性下降或丧失，且不可恢复。可逆抑制抑制剂与酶分子上某些基团以非共价键方式结合，导致酶活性下降或丧失，除去抑制剂，酶可恢复活性。竞争性抑制非竞争性抑制反竞争性抑制31.微生物的微生物的酶酶的的组成及作用成及作用酶蛋白的蛋白的结构构酶的活性中心的活性中心酶蛋白的蛋白的结构及与催化功能的关系构及与催化功能的关系酶的分的分类与命名与命名酶的催化特性的催化特性影响影响酶活力的因素活力的因素32.2微生物的微生物的营养养营养物 满足微生物进行生命活动所需要的物质。以满足正常生长繁殖需要的一种最基本的生理功能。营养 微生物获取营养物的过程。33.新陈代谢微生物不断地从外界摄取营养物，经过一系列生化反应转变成自身细胞，并把废物排泄到体外的过程。异化作用：分解物质，放出能量同化作用：合成物质，吸收能量异化作用与同化作用的关系 P11934.一、微生物的化学组成（一）水分70%90%（二）干物质有机物：90%97%无机物：3%10%微生物的化学组成实验式细菌：C5H7O2NC:N:P35.微生物微生物细细胞化学胞化学组组成含量的成含量的变变化化微生物微生物细细胞化学胞化学组组成成可因菌种的种可因菌种的种类类、菌、菌龄龄、培养基、培养基组组成、培养条件、成、培养条件、分析方法等而有所不同。分析方法等而有所不同。水分水分干物干物质36.二、微生物的五大营养要素水碳源和能源氮源无机盐生长因素（生长因子）37.（一）水微生物最基本的营养元素必不可少的溶剂调节细胞温度38.（二）碳源碳源占细胞干重的50%以上作用：为菌体自身合成提供碳架为微生物生命活动提供能量39.微生物的碳源微生物的碳源谱谱40.微生物工微生物工业发业发酵中用做碳源的原料酵中用做碳源的原料传统传统种种类类：糖糖类类淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物淀粉等）淀粉等）麸皮麸皮各种米糠等各种米糠等代粮代粮发发酵：酵：纤维纤维素、石油、素、石油、COCO2 241.（二）能源无机无机营养微生物（自养型微生物）养微生物（自养型微生物）光能自养微生物光能自养微生物化能自养微生物化能自养微生物有机有机营养微生物（异养微生物）养微生物（异养微生物）光能异养微生物光能异养微生物化能异养微生物化能异养微生物42.43.无机氮：无机氮：铵盐铵盐、硝酸、硝酸盐盐、亚亚硝酸硝酸盐盐、尿素、尿素、氨、氨、N N2 2有机氮有机氮：蛋白蛋白质质及其及其降解降解产产物、物、牛肉膏、牛肉膏、鱼鱼粉、花生粉、花生 饼饼粉、黄豆粉、黄豆饼饼粉等粉等p迟迟效氮源：效氮源：氮主要以蛋白氮主要以蛋白质质形式存在，必形式存在，必须须通通过过水解后水解后降解成降解成胨胨、肽肽、氨基酸等才能被机体利用、氨基酸等才能被机体利用p速效氮源：速效氮源：无机氮源或以蛋白无机氮源或以蛋白质质降解降解产产物形式存在的有物形式存在的有机氮源机氮源功能功能：提供合成提供合成细细胞中含氮物，如蛋白胞中含氮物，如蛋白质质、核酸，以、核酸，以及含氮代及含氮代谢谢物等的原料；物等的原料；（三三）氮源）氮源44.微生物的氮源微生物的氮源谱谱45.微生物的分微生物的分类(根据根据对氮源的要求不同氮源的要求不同)1.固氮：固氮菌、根瘤菌固氮菌、根瘤菌2.利用无机氮：硝化硝化细菌、菌、亚硝化硝化细菌、大菌、大肠杆菌杆菌3.需要某种氨基酸：乳酸乳酸细菌、丙菌、丙细菌（没有蛋白菌（没有蛋白酶）4.分解蛋白质取得铵盐或氨基酸：细菌大量生菌大量生长时才生成蛋白才生成蛋白酶46.（四四）无机）无机盐盐大量元素：大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe （浓浓度在度在10-310-4mol/L）微量元素：微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co （浓浓度在度在10-610-8mol/L）一般微生物生长所需要的无机盐有：硫酸盐、磷酸盐、氯化物以及含有钠、钾、镁、铁等金属元素的化合物。47.无机无机盐的生理功能的生理功能p构成构成细胞胞结构构组分分 p作作为酶组分或活化分或活化剂 p参与能量参与能量传递或提供能源或提供能源p维持持结构构稳定性定性p调节渗透渗透压48.无机无机盐的生理功能：的生理功能：无机盐大量元素微量元素一般功能特殊功能酶酶的激活的激活剂剂（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）特殊分子特殊分子结结构成分构成分（Co、Mo等）维维持渗透持渗透压压生理调节物质酶酶的激活的激活剂剂pH的的稳稳定定化化能能自自养养菌菌的的能能源源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)无无氧氧呼呼吸吸时时的的氢氢受受体体(NO3-、SO42-)细细胞胞成成分分(如P，S，Ca，Mg，Fe等)49.（五）生长因子某些微生物在生长过程中不能自身合成的，但同时又是生长所必需的，须由外界供给的营养物质，称作生长因子。缺乏合成生长因子能力的微生物称为“营养缺陷型”微生物。50.三、碳氮磷比由于不同微生物的细胞元素组成比例不同，对各营养元素的比例要求也不同，所以有不同的碳氮磷比51.四、微生物的培养基 培养基是根据各种微生物营养需要，包括水、碳源、能源、氮源、无机盐及生长因素按一定的比例配制而成的，用以培养微生物的基质。52.配制培养基的原则和顺序原则：有的放矢，营养协调、条件适宜、经济节约顺序：适量水适量水各各营养养组分分调pHpH生生长因子或指示因子或指示剂等等高高压蒸汽蒸汽灭菌菌冷却冷却放置放置备用用53.微生物的培养基的分类*按培养基组成物分按培养基形态分*按实验目的分54.*按培养基组成物分合成培养基 成分明确、重复性强、价格贵，配制复杂，适用于研究。天然培养基 成分不稳定，营养丰富、价廉，配制容易，适用于实验、生产。复合培养基：合成培养基+天然培养基55.按培养基形态分液体培养基固体培养基半固体培养基56.*按实验目的分基础培养基：基础配方加富培养基：用于细菌分离前的富集鉴别培养基：用于区分鉴别不同的细菌选择培养基：用于分离菌种57.五、五、营营养物养物质进质进入入细细胞的方式胞的方式营养运输系统的多样性单纯扩散促进扩散 主动运输基团转位 58.单纯扩散特点高浓度低浓度不与膜上分子发生反应不消耗能量扩散速度慢59.促进扩散特点高浓度低浓度借助载体蛋白不消耗能量扩散速度快60.单纯扩散促进扩散61.*主主动运运输特点特点 低浓度高浓度载体对运输物有高度专一性消耗能量物质性质未改变62.主主动运运输63.基团转位特点基团转位是通过单向性的磷酸化作用而实现低浓度高浓度借助多种酶及载体消耗能量物质性质改变64.EEESSHPrHPrPPSEATP磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸盐细细胞膜胞膜外外侧侧内内侧侧基团转位SSSSSSPPPPPS65.微生物的营养微生物本体的化学组成*微生物的五（六）大营养要素*微生物的营养类型微生物的培养基*营营养物养物进进入微生物的方式入微生物的方式66.33微生物的微生物的能量代能量代谢微生物的生物氧化和产能生物能量的转移中心ATPATP的生成方式能量代能量代谢谢是新是新陈陈代代谢谢中的核心中的核心问题问题。中心任中心任务务：把外界：把外界环环境中的各种初境中的各种初级级能源能源转换转换成成对对一切生命活一切生命活动动都能使用的能源都能使用的能源ATP。67.生物能量的转移中心 ATPATP（是短期的储能）能量代能量代谢谢是新是新陈陈代代谢谢中的核心中的核心问题问题中心任中心任务务：把外界：把外界环环境中的各种初境中的各种初级级能源能源转换转换成成对对 一切生命活一切生命活动动都能使用的能源都能使用的能源ATPADP+H3PO4（Pi)ATP有机物有机物最初能源日光日光通用能源还还原原态态无机物无机物化能自养菌化能异养菌光能营养菌68.细胞物质能量+代谢产物异养菌ADPATP呼吸合成内源呼吸不可降解物底物异养菌新异养菌新陈陈代代谢谢中能量的中能量的释释放与利用放与利用69.生物氧化作用生物氧化作用：细细胞内代胞内代谢谢物以氧化作用物以氧化作用释释放（放（产产生）能量的化学反生）能量的化学反应应。氧化。氧化过过程中能程中能产产生大量的能量，分段生大量的能量，分段释释放，并以高能放，并以高能键键形式形式贮贮藏在藏在ATPATP分子内，供需分子内，供需时时使用。使用。生物氧化的方式生物氧化的方式：和氧的直接化合：和氧的直接化合：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O失去失去电电子：子：Fe2+Fe3+e-化合物脱化合物脱氢氢或或氢氢的的传递传递:CH CH3 3-CH-CH2 2-OH-OH CH3-CHONADNADH270.合成合成ATP ATP 的方法的方法：底物水平磷酸化底物水平磷酸化 异养异养厌氧微生物在基氧微生物在基质氧化氧化过程中程中产生生一种含高自由能的一种含高自由能的中中间体体，它将高能磷酸，它将高能磷酸键交交给ADP，合成，合成ATP的方式。的方式。氧化磷酸化氧化磷酸化 微生物通微生物通过电子子传递体系体系产生生ATP的方式。的方式。光能磷酸化光能磷酸化 光合光合细菌利用光合色素逐出菌利用光合色素逐出电子，通子，通过电子子传递产生生ATP的方式。的方式。71.33微生物的微生物的能量代能量代谢发酵作用酵作用：没有任何外援的最：没有任何外援的最终电子受体的生物氧化模式；子受体的生物氧化模式；呼吸作用呼吸作用：有外援的最：有外援的最终电子受体的生物氧化模式；子受体的生物氧化模式；呼吸作用又可分呼吸作用又可分为两两类：有氧呼吸有氧呼吸最最终电终电子受体是分子氧子受体是分子氧O2;无氧呼吸无氧呼吸最最终电终电子受体是子受体是O2以外的无机氧化物，以外的无机氧化物，如如NO3-、SO42-等等.根据最根据最终电子受体（或最子受体（或最终受受氢体）的不同，可将微生体）的不同，可将微生物的生物氧化分物的生物氧化分为：72.生物氧化的生物氧化的过过程程一般包括三个一般包括三个环节环节：底物脱底物脱氢氢（或脱（或脱电电子）作用子）作用（该该底物称作底物称作电电子供体或供子供体或供氢氢体）体）氢氢（或（或电电子）的子）的传递传递（需中（需中间传递间传递体，如体，如NAD、FAD等）等）最后最后氢氢受体接受受体接受氢氢（或（或电电子）子）（最（最终电终电子受体或最子受体或最终氢终氢受体）受体）底物脱底物脱氢氢的途径的途径 1、EMP途径途径 2、HMP 3、ED 4、TCA73.生物氧化的功能生物氧化的功能：产产能能(ATP)产还产还原力原力【H】小分子中小分子中间间代代谢谢物物74.化能异养微的生物氧化化能异养微的生物氧化底物脱底物脱氢氢的途径的途径 75.根据最终电子受体（受氢体）的不同划分好氧呼吸 厌氧呼吸发酵（分子内无氧呼吸）无氧呼吸（分子外无氧呼吸）76.1.发酵:是在是在无无O2等外源等外源氢受体受体的情况下，底的情况下，底物脱物脱氢后所后所产生的生的还原力原力H未未经呼吸呼吸链传递而直接交某一内源性中而直接交某一内源性中间代代谢产物，以物，以实现底物水平磷酸化底物水平磷酸化产能的能的一一类生物氧化反生物氧化反应。77.发酵以有机物的代谢产物为电子受体，发生氧化还原反应。A-H2A 辅辅酶酶脱脱氢氢酶酶 辅辅酶酶-H2受受氢氢体体（氧以外的物氧以外的物质质）受受氢氢体体-H278.发酵最终电子受体：氧化过程的中间产物有机物部分氧化无外在电子受体最终产物：醇、醛、酸、甲烷、CO2、能量能量利用率低26%79.糖酵解(EMP)过程 微生物在厌氧条件下，将葡萄糖分解为丙酮酸，并产生可供机体生长的能量的过程阶段（预备阶段）消耗2molATP，阶段发生2次氧化还原反应，每次产生2 molATP，净产2molATP发酵的底物不能过分氧化，也不能过分还原可转变为参与底物水平磷酸化的中间产物80.EMPEMP途径关途径关键键步步骤骤P139P139葡萄糖磷酸化葡萄糖磷酸化1.61.6二磷酸二磷酸果糖果糖(消耗消耗2molATP2molATP)1.61.6二磷酸果糖二磷酸果糖22分子分子3-3-磷酸甘油磷酸甘油醛醛 3-3-磷酸甘油磷酸甘油醛醛丙丙酮酮酸酸（产产生生4molATP4molATP）最最终净终净得得2molATP2molATP81.82.概念概念:是以分子氧作是以分子氧作为最最终电子子(或或氢)受体的氧化受体的氧化过程；程；是是最普遍、最重要的生物氧化方式。最普遍、最重要的生物氧化方式。途径：途径：EMP,TCA循循环环特点：特点：必必须须指出，在有氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与指出，在有氧呼吸作用中，底物的氧化作用不与氧的氧的还还原作用直接偶原作用直接偶联联，而是底物在氧化，而是底物在氧化过过程中程中释释放的放的电电子子先通先通过电过电子子传递链传递链（由各种（由各种电电子子传递传递体，如体，如NAD,FAD,辅辅酶酶Q和各种和各种细细胞色素胞色素组组成）最后才成）最后才传递传递到氧。到氧。由此可由此可见见，TCA循循环环与与电电子子传递传递是有氧呼吸中两个主是有氧呼吸中两个主要的要的产产能能环节环节。1.有氧呼吸（有氧呼吸（aerobic respiration）83.1.有氧呼吸:微生物在降解底物的微生物在降解底物的过过程中程中,将将释释放出来的放出来的电电子交子交给给NAD(P)+、FAD或或FM等等电电子子载载体体,再再经电经电子子传传递递系系统传给统传给外源分子外源分子O2受体受体,从而生成水并从而生成水并释释放出能放出能量的量的过过程。程。84.85.好氧呼吸的产能效率EMP途径产能效率8molATPTCA循环产能效率30mol 好氧微生物氧化分解1mol葡萄糖共生成38molATP86.呼吸呼吸链链：位于原核生物：位于原核生物细细胞膜上或真核生物胞膜上或真核生物线线粒体粒体上的由一系列氧化上的由一系列氧化还还原原势势不同的不同的氢传递氢传递体体组组成的一成的一组链组链状状顺顺序。序。主要主要组组分：分：（1）烟）烟酰酰胺腺胺腺嘌嘌呤二核苷酸（呤二核苷酸（NAD）和烟）和烟酰酰胺腺胺腺嘌嘌呤二核苷酸呤二核苷酸磷酸（磷酸（NADP）（2）黄素腺）黄素腺嘌嘌呤二核苷酸（呤二核苷酸（FAD）和黄素）和黄素单单核苷酸（核苷酸（FMN）FAD和和FMN是黄素蛋白是黄素蛋白FP的的辅辅基。基。（3）铁铁硫蛋白硫蛋白FeS：含：含2Fe+2S的中心部分，每次的中心部分，每次传递传递一个一个电电子。子。（4）泛）泛醌醌CoQ：一：一类类脂溶性脂溶性载载体。体。（5）细细胞色素系胞色素系统统。87.真核生物与原核生物呼吸真核生物与原核生物呼吸链的差异。的差异。（1）原核生物呼吸）原核生物呼吸链上的氧上的氧还载体的取代性体的取代性较强。真核生物与真核生物与G菌通常都有泛菌通常都有泛醌，在，在G及某些及某些G菌中菌中则常被甲基常被甲基萘醌（MK或或维生素生素K）取代，）取代，细胞胞色素也常有色素也常有变化。化。（2）原核生物氧）原核生物氧还载体的数量可增减。如大体的数量可增减。如大肠杆杆菌菌细胞色素有胞色素有9种以上。种以上。（3）原核生物有分支呼吸）原核生物有分支呼吸链的存在。的存在。（4）真核生物呼吸）真核生物呼吸链的的P/O=3,而原核生物而原核生物则普遍普遍3。88.氧化磷酸化（氧化磷酸化（oxidative phosphorylation）物物质在生物氧化在生物氧化过程中形成的程中形成的NADH和和FADH2可通可通过位于位于线粒体内膜和粒体内膜和细菌菌质膜上的膜上的电子子传递系系统将将电子子传递给氧或其他氧化型物氧或其他氧化型物质，在，在这个个过程中偶程中偶联着着ATP的合成，的合成，这种种产生生ATP的方式称的方式称为氧化磷酸氧化磷酸化。化。89.P145外源性呼吸外源性呼吸-利用外界供利用外界供给的有机物的有机物为基基质呼吸。呼吸。内源性呼吸内源性呼吸-利用自身利用自身储藏物藏物为基基质呼呼吸。吸。90.2.2.无氧呼吸无氧呼吸有机物碳原子电子流向CO2NO3-。SO4-2CO2 Fe+3等有特殊的氧化有特殊的氧化酶酶化合物以无机氧化物化合物以无机氧化物为电为电子受体，氧子受体，氧化脱下的化脱下的氢氢和和电电子子经经呼吸呼吸链传递链传递，最，最终终交交给给无机氧化无机氧化物物NO3、NO2、SO4、S2O3或或CO2等或延胡索酸等有机等或延胡索酸等有机物的物的过过程。程。91.以硝酸以硝酸盐作作为最最终电子受体的生物学子受体的生物学过程，也称程，也称为硝酸硝酸盐的的异化作用（异化作用（Dissimilative）。）。1）硝酸）硝酸盐盐呼吸呼吸反硝化作用：反硝化作用：92.兼性兼性厌厌氧微生物氧微生物（粪产碱杆菌、地衣、芽孢杆菌、螺菌等）异化还原（反硝化作用）：NO3 NO2 NO N2O N2同化还原：NO3 NO2 NH2OH NH3无O2有或无O2硝酸盐还原酶硝酸盐还原酶93.硝酸盐呼吸最终电子受体：NO3-、NO2-最终产物：N2、NH3反硝化作用 缺氧条件下：NO3-NO2-NO-N2O N294.硫酸盐呼吸最终电子受体：SO42-最终产物：H2S反硫化 厌氧条件下：S042-H2S95.碳酸盐呼吸最终电子受体：CO32-、CO2最终产物：产甲烷菌：CH4 产乙酸菌：CH3COOH96.97.98.四、微生物呼吸类型在生物处理中的应用 传统活性污泥法好氧呼吸 延时曝气、污泥减容内源代谢 高浓度废水处理、污泥消化发酵 生物脱氮无氧呼吸99.微生物的能量代谢*能量代谢生物能量的转移中心-ATP*微生物的呼吸类型应用100.第四节 微生物的合成代谢合成代谢 微生物利用能量代谢所产生的能量、中间产物以及从外界吸收的小分子，合成复杂的细胞物质的过程称合成代谢 化能异养微生物和化能自养微生物101.产甲烷细菌的CO2固定l乙酸是甲烷细菌合成细胞物质的前体，如何由CO2乙酸实际上是乙酸细菌如何固定CO2 乙酸的问题。然后CO2乙酸丙酮酸丙氨酸2CO2乙酸草酰乙酸-酮戊二酸102.卡尔文循环l卡尔文循环又称核酮糖二磷酸途径或还原性戊糖磷酸循环。这一循环是光能自养微生物和化能自养微生物固定CO2的主要途径。l利用Calvin循环进行CO2固定的生物，除了绿色植物、蓝细菌和多数光合细菌外，还包括硫细菌、铁细菌和硝化细菌等化能自养菌，因此十分重要。103.l卡尔文循环固定CO2的途径可以分为三个阶段：羧化反应（CO2的固定）；还原反应；CO2受体的再生；其中羧化反应是Calvin循环的关键，也是自养微生物和高等植物所特有的反应，其它反应在异养微生物的EMP和HMP中也存在。104.（1）羧化反应 CO2的受体是1，5-二磷酸核酮糖，它是在5-磷酸核酮糖激酶的催化下，由5-磷酸核酮糖产生的。然后，在l，5-二磷酸核酮糖羧化酶的作用下，l，5二磷酸核酮糖吸收一个CO2，生成2分子3-磷酸甘油酸。105.（2）还原反应 被固定的CO2的还原，这一过程是紧接在羧化反应后，立即发生3-磷酸甘油酸上羧基还原为醛基的反应（经EMP途径的逆反应进行），生成3-磷酸甘油醛。将酸还原成醛需要还原态的NADPH，还需要3-磷酸甘油酸激酶和3-磷酸甘油醛脱氢酶。106.（3）CO2受体的再生 一部分3-磷酸甘油醛转变成5-磷酸核酮糖，5-磷酸核酮糖在5-磷酸核酮糖激酶的催化下转变成1，5-磷酸核酮糖。从而再生受体1，5-二磷酸核酮糖。107.转转酮酮酶酶醛醛缩缩酶酶磷脂磷脂酶酶转酮转酮酶酶5-磷磷酸酸核核酮酮糖糖激激酶酶羧羧化化酶酶108.ll，5-二磷酸核酮糖羧化酶、1，7-二磷酸景天庚酮糖磷酸酯酶和5-磷酸核酮糖激酶是Calvin循环的特征酶，它们都是不可逆的，保证Calvin 循环沿着合成的方向运转。lCalvin循环的意义:在Calvin循环中，3个受体分子循环一次，固定3个CO2，生成1mol 3-磷酸甘油醛，或6个受体分子循环一次，固定6个CO2，生成1mol葡萄糖。l自养微生物单糖的主要来源，也是其他糖类合成的起点，不仅如此，Calvin循环还是其他它有机物合成的基础，CO2固定后的产物以及Calvin循环的中间产物，可进入别的代谢途径，合成其它有机物。109.