第六章微生物的代謝ppt課件

1、第二節(jié) 微生物的產能代謝,微生物的能量代謝,有機物 最初能源 日 光 通用能源 還原態(tài)無機物,化能異養(yǎng)菌,光能營養(yǎng)菌,化能自養(yǎng)菌,ATP,相當于貨幣、電力一樣,一、產能代謝與呼吸作用的關系,微生物產生能量的方式有多種，產生的能量也有多種: 電能（電子移動產生的能量 化學能（氧化有機物和無機物的化學反應中釋放的能量） 機械能（在細胞運動、鞭毛和纖毛的擺動、細胞質流動、線粒體和葉綠體的移動等情況下產生的能） 光能（發(fā)光細菌產生的能量） 微生物所產生的能量中，有一部分變?yōu)闊嵘l(fā)掉，有一部分供合成反應和生命的其他活動所需，另有一部分被貯存在ATP（三磷酸腺苷）中，以備生長、運動及其他活動用,在微生物的

2、呼吸過程中，底物的氧化分解產生能量；同時，微生物將能量用于細胞組分的合成。在這兩者之間存在能量轉移的中心ATP,ATP生成的具體方式如下： 基質（底物）水平磷酸化 氧化磷酸化 光合磷酸化 ADP是能量的載體，ATP是能量庫,基質（底物）水平磷酸化: 厭氧微生物和兼性厭氧微生物在基質氧化過程中，產生一種含高自由能的中間體，如發(fā)酵中產生高能健的1，3二磷酸甘油酸。這一中間體將高能鍵（）交給ADP，使ADP磷酸化而生成ATP。,氧化磷酸化: 好氧微生物在呼吸時，通過電子傳遞體系產生ATP的過程叫氧化磷酸化。,光合磷酸化: 光引起葉綠素、菌綠素或菌紫素逐出電子，通過電子傳遞產生ATP的過程叫光合磷酸化

3、。 產氧光合生物包括藻類和藍細菌，它們依靠葉綠素通過非環(huán)式的光合磷酸化合成ATP； 不產氧的光合細菌則通過環(huán)式光合磷酸化合成ATP,二、產能代謝與呼吸類型,微生物的呼吸類型劃分為3類： 發(fā)酵 有氧呼吸 無氧呼吸,一）發(fā)酵,概念：發(fā)酵是微生物在厭氧（無外在電子受體）的條件下，部分氧化有機物，形成的中間代謝產物（即分子內的低分子有機物）作為最終電子受體，接受部分氧化有機物產生的電子，同時釋放少量能量，其余的能量保留在最終產物中,特征：發(fā)酵在微生物細胞質中進行，在發(fā)酵過程中，通過底物水平磷酸化合成ATP 有機物氧化不徹底 大部分能量依然存留在發(fā)酵產物中 產能效率低 產生多種代謝產物,2.發(fā)酵類型 由

4、上述各種發(fā)酵途徑可知，不同的微生物可以通過不同的發(fā)酵類型得到多種發(fā)酵產物。 back,二）有氧呼吸,概念：以分子態(tài)氧（O2）作為最終電子受體，將底物全部氧化生成CO2和H2O，并產生ATP的呼吸作用稱為有氧呼吸,特征： 在有氧呼吸過程中，能源氧化釋放出的電子首先轉移給NAD，使NAD還原為NADH2 NADH2 再氧化釋放電子而成氧化型NAD，電子轉移給電子傳遞體系 電子傳遞體系再將電子轉移給最終電子受體O2，O2得到電子被還原，與能源脫下的H結合生成H2O。 back,三）無氧呼吸,特征：無氧呼吸因為沒有氧的參與，在電子傳遞體系中： 氧化NADH2 時的最終電子受體不是氧氣，而是一些無機化合

5、物，如 NO2、NO3、SO42、CO32及 CO2等 氧化底物一般為有機物，如葡萄糖、乙酸和乳酸等，它們被氧化為CO2，同時生成ATP。 無氧呼吸也能產生較多的能量，但由于部分能量隨電子傳遞給最終電子受體，所以生成的能量不如有氧呼吸過程產生的多,四）發(fā)酵、有氧呼吸與無氧呼吸的比較,第三節(jié) 光能微生物的能量代謝,光合細菌（Photosynthetic bacteria，簡稱PSB）是一類能將光能轉化為ATP的原核生物的總稱,特征： 體內具有光合色素，包括菌綠素a或b、類胡蘿卜素 呈現(xiàn)紅色 在厭氧和光照條件下利用CO2或簡單有機物進行光合作用 在黑暗中微量好氧和好氧條件下進行氧化代謝。 在細胞形

6、態(tài)、分裂方式、運動方式、代謝能力等方面具有多樣性,球形紅假單胞菌,度光紅螺菌,廢水處理系統(tǒng)中常見的光合細菌,莢膜紅假單胞菌,萬尼氏紅微菌,深紅螺菌,萬尼氏紅微菌,膠化紅假單胞菌,沼澤紅假單胞菌,光合細菌的獲能形式也有幾種類型,一是通過光合作用獲得能量。只要供氫體和碳源合適，所有光合細菌都能在光照厭氧條件下，通過光合磷酸化過程獲得能量。 二是通過呼吸作用獲得能量。這是在有氧黑暗條件下進行的，從有機物的氧化磷酸化中取得能量。 三是通過發(fā)酵或脫氮獲得能量。這是在厭氧黑暗條件下進行的，是由有機酸發(fā)酵所產生的能量，或是在反硝化過程中從有機物放出的能量,光合細菌在污水治理中的應用,一）利用光合細菌處理高濃

7、度有機廢水 光合細菌在豆制品、罐頭食品、水產加工、淀粉、染料、屠宰、化肥、造紙、制酒及生活污水等高濃度有機廢水的處理中得到了實際應用，并取得了滿意的效果,凈化機理：光合細菌直接參與水體的自凈過程，其凈化機理主要是通過微生物生態(tài)演替過程變化而實現(xiàn)的。 當處理高濃度有機廢水時： 先是異養(yǎng)微生物大量繁殖，將大分子有機物分解成小分子有機物 隨后異養(yǎng)菌逐漸減少，此時光合細菌以小分子有機物作為養(yǎng)料而迅速增殖，使有機物濃度大大降低 隨著光合細菌數量的下降，取而代之的是活性污泥微生物和綠藻，進一步去除有機物。 因此，光合細菌對高濃度有機廢水具有很高的忍耐力及降解能力,二）利用光合細菌處理有毒有機廢水 能在較“

8、惡劣”的環(huán)境條件下發(fā)揮其處理有機廢水的作用。 PSB對多種有機物有較強的分解轉化能力， PSB是紫外線耐受菌，且能忍受lmg/L濃度的余氯， 還能除油，忍受酚、氰等毒物以及高達20的NaCl。 我國近年來由PSB與物化超聲法相結合，完成了多種化工醫(yī)藥等廢水的處理，取得了良好的環(huán)境、社會和經濟效益,三）利用光合細菌處理殘留農藥,PSB用于處理農藥殘留量分別為0.2diazinon（二嗪農，地亞農），0.1benomyl（苯菌靈、苯來特），0.8Thiuram（福美聯(lián)）的廢水時，10d后的TOC去除率超過99.5。表現(xiàn)出對環(huán)境殘留農藥良好的耐受能力和降解能力,問題： 采用PSB法進行廢水治理，在菌種培養(yǎng)及調試技術要求較高 同時由于該法要求與活性污泥法及球藻培養(yǎng)等方法相結合