8水處理微生物學(xué)-生理ppt課件

1、第四章 微生物的生理.微生物生理活動(dòng)的根底是 由酶催化的各種化學(xué)反響酶是生命的根底.第一節(jié)微生物的酶.酶enzyme的概念酶是生物活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化才干的生物催化劑。 酶催化的生物化學(xué)反響，稱為酶促反響。酶是細(xì)胞的產(chǎn)物，在細(xì)胞內(nèi)、外都能發(fā)揚(yáng)活性。絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)都是蛋白質(zhì)。.牛胰核糖核酸酶RNase.酶enzyme的概念酶是生物催化劑，催化在熱力學(xué)上允許的反響。酶能大大加快化學(xué)反響速率，縮短到達(dá)平衡的時(shí)間，而不改動(dòng)化學(xué)反響的平衡點(diǎn)。酶在反響中只起到催化的作用，酶的構(gòu)造和性質(zhì)在反響前后不發(fā)生變化，本身也不耗費(fèi)。 .酶的催化機(jī)理是降低活化能.酶是如何降低活化能的呢 ? 首先需求酶與底物分子結(jié)

2、合，酶蛋白構(gòu)造中有底物結(jié)合中心/活性中心。 然后，酶蛋白分子以各種方式，作用于底物分子，使底物分子活化起來(lái)。 酶與底物的專注結(jié)合，又是酶促反響專注性的表達(dá)。.酶enzyme的特性1高效性對(duì)于生命體內(nèi)的很多在沒(méi)有催化劑的條件下難以進(jìn)展或進(jìn)展的異常緩慢的反響，酶可使反響成為能夠并且速度提高1061012倍。在極少量酶存在的條件下就能大大加速化學(xué)反響的進(jìn)展。例如，唾液淀粉酶。 .用簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)證明酶的催化效率：2 H2O2 2 H2O + O2正常 鐵屑 肝糜 肝糜煮 .酶enzyme的特性2專注性對(duì)催化的反響和反響物有嚴(yán)厲的選擇性，往往只能催化一種或一類特定的物質(zhì)發(fā)生反響。分絕對(duì)、相對(duì)和立體異構(gòu)專注

3、性當(dāng)代謝過(guò)程中某一環(huán)節(jié)的酶遭到破壞或缺失時(shí)，這一代謝過(guò)程就會(huì)停頓，出現(xiàn)紊亂而不能正常繼續(xù)。 .酶enzyme的特性3反響條件的溫暖性通常是在常溫常壓下進(jìn)展，反響溫度范圍普通為2040，pH值普通在58之間。 .酶enzyme的特性4環(huán)境條件的敏感性酶是由細(xì)胞產(chǎn)生的生物大分子，凡能使生物大分子變性的要素都能使酶使去催化活性。.酶enzyme的組成11、單純酶 這類酶由單一的蛋白質(zhì)組成，不含有其它物質(zhì)，酶蛋白本身就具有催化活性。 胃蛋白酶、淀粉酶和核酸水解酶等都屬于單純蛋白酶。.酶enzyme的組成2、結(jié)合酶全酶= 酶蛋白 + 輔因子輔酶或輔基與酶蛋白的結(jié)合較疏松，用透析法可以除去的小分子物質(zhì)稱輔

4、酶；而把與酶蛋白結(jié)合較嚴(yán)密，用透析法不易除去的稱輔基。只需結(jié)合成全酶才具有催化活性。.酶enzyme的組成全酶= 酶蛋白 + 有機(jī)物 各種脫氫酶全酶= 酶蛋白 + 有機(jī)物 + 金屬離子 丙酸脫氫酶全酶= 酶蛋白 + 金屬離子 細(xì)胞色素氧化酶.黃色圓球是Zn2+羧基肽酶.鐵卟啉輔基.肌紅蛋白.血紅蛋白.酶enzyme的組成酶蛋白起加速反響的作用輔基或輔酶起傳送電子、原子或化學(xué)基團(tuán)的作用金屬離子還有激活劑的作用。.酶enzyme的組成重要的輔基鐵卟啉 是細(xì)胞色素氧化酶、過(guò)氧化氫酶、過(guò)氧化物酶的輔基，靠Fe2+Fe3+ + e 傳送電子.酶enzyme的組成重要的輔基輔酶ACoA 構(gòu)造中含有腺嘌呤核

5、苷酸、泛酸等，在糖和脂肪代謝中起重要作用，經(jīng)過(guò)巰基-SH的受酰和脫酰參與轉(zhuǎn)?；?。.酶enzyme的組成重要的輔基NAD輔酶和NADP輔酶 NAD是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，NADP是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，都是脫氫酶，傳送氫的作用。.酶enzyme的組成重要的輔基FMN黃素單核苷酸和FAD黃素腺嘌呤二核苷酸 是黃素酶，是氨基酸氧化酶和琥珀酸脫氫酶的輔基，起電子傳送作用，傳送氫。.酶enzyme的組成重要的輔基輔酶QCoQ，泛醌 是電子傳送作用，傳送氫和電子。.酶enzyme的組成重要的輔基金屬離子 Fe2+是鐵卟啉的輔基，Mg 2+是葉綠素的輔基，還有銅、鋅、鈷、鉬、鎳等離子。.酶enzyme的

6、組成重要的輔基輔酶M 是產(chǎn)甲烷菌的專性輔酶，活性甲基的轉(zhuǎn)移載體。.酶enzyme的組成重要的輔基F420 是產(chǎn)甲烷菌的輔酶，低分子的熒光化合物，是甲基轉(zhuǎn)移酶，活性甲基的載體。.酶enzyme的構(gòu)造為蛋白質(zhì)，分為四級(jí)構(gòu)造。一級(jí)指肽鏈本身二級(jí)多肽鏈由氫鍵構(gòu)成的初級(jí)空間構(gòu)造三級(jí)由氫鍵、鹽鍵和疏水鍵等在二級(jí)根底上進(jìn)一步彎曲環(huán)繞構(gòu)成四級(jí)由幾個(gè)或幾十個(gè)亞基三級(jí)構(gòu)造由氫鍵、鹽鍵和疏水鍵、范德華力等構(gòu)成。.蛋白質(zhì)的一級(jí)構(gòu)造.蛋白質(zhì)的二級(jí)構(gòu)造.蛋白質(zhì)的三級(jí)構(gòu)造.血紅蛋白四級(jí)構(gòu)造表示圖.酶enzyme的構(gòu)造1活性部位 酶的活性中心：酶蛋白分子中與底物結(jié)合并起催化作用的小部分氨基酸微區(qū)。酶的活性中心包括酶的結(jié)合部位

7、和催化部位。.酶蛋白的活性中心.底物分子結(jié)合在酶的底物結(jié)合中心 .使底物靠攏使底物分子產(chǎn)生應(yīng)力使底物分子電荷變化.酶enzyme的構(gòu)造結(jié)合部位是酶與底物結(jié)合的部位，決議了酶對(duì)底物的專注性。催化部位是直接參與催化反響的部位，決議了其催化的高效性。 .酶enzyme的分類1、氧化復(fù)原酶類引起底物的脫氫或受氫，催化氧化復(fù)原反響。 A2H + B A + B2H此酶數(shù)量很大，可分為氧化酶和脫氫酶兩種。氧化酶催化的反響都有氧分子直接參與，脫氫酶催化的反響總伴隨著氫原子的轉(zhuǎn)移。例如細(xì)胞色素C氧化酶底物脫氫氧化生成水和乳酸脫氫酶乳酸的脫氫 。 .酶enzyme的分類2、轉(zhuǎn)移酶類催化基團(tuán)的轉(zhuǎn)移反響，將一個(gè)底物

8、分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。如谷丙轉(zhuǎn)氨酶能催化氨基的轉(zhuǎn)移反響，屬于轉(zhuǎn)移酶類中的轉(zhuǎn)氨基酶。 AB C A BC.酶enzyme的分類3、水解酶類催化大分子底物為小分子的反響。常見的有淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂肪酶等。 AB HOH AOH BH.酶enzyme的分類4、裂解酶類催化有機(jī)物裂解為小分子有機(jī)物。包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。例如，草酰乙酸脫羧酶、碳酸酐酶等。 AB A + B .酶enzyme的分類5、異構(gòu)酶類 催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重新陳列過(guò)程。包括消旋酶、差向異構(gòu)酶、順?lè)串悩?gòu)酶、分子內(nèi)氧化復(fù)原酶、分子內(nèi)轉(zhuǎn)移酶和分子內(nèi)裂解酶等。6-磷酸

9、葡萄糖異構(gòu)酶催化6-磷酸葡萄糖和6-磷酸果糖之間的異構(gòu)反響。 A B.酶enzyme的分類6、合成酶類又稱為銜接酶，能催化兩種物質(zhì)合成一種新物質(zhì)的反響。酪氨酰tRNA合成酶能催化酪氨酰tRNA的合成，在蛋白質(zhì)的生物合成中發(fā)揚(yáng)著重要作用。 A + B + ATP AB + ADP +Pi.影響酶活力的要素.終產(chǎn)物從底物A,B到終產(chǎn)物E.米門公式 k1 k3E + S ES E + P k2E：酶； S：底物； ES：中間產(chǎn)物； P：最終產(chǎn)物Km：反響速度為最大速度一半時(shí)的底物濃度K3ESKm + SV =米氏公式VmaxSKm + SV =K2 + K3 K1Km =.米門公式K2 + K3 K

10、1Km =米氏常數(shù)米氏常數(shù)KM表示：反響速度為最大反響速度一半V正好等于Vmax/2時(shí)的底物濃度S= KM ，單位mg/LKM越小表示酶與底物反響越完全，反之，不完全。. Km與Vmax的測(cè)定.影響酶活性的要素1、酶濃度對(duì)酶促反響速度的影響正比初期2、底物濃度對(duì)酶促反響速度的影響正比初期以上到一定程度，均呈平穩(wěn)變化.酶反響速度與底物濃度的關(guān)系.影響酶活性的要素3、溫度對(duì)酶促反響速度的影響12倍/10增高4、pH對(duì)酶促反響速度的影響 改動(dòng)底物和酶分子的帶電形狀從而影響結(jié)合才干； 影響酶的穩(wěn)定性要在最適范圍內(nèi).影響酶活性的要素5、激活劑能激活酶的物質(zhì)對(duì)酶促反響速度的影響無(wú)機(jī)陽(yáng)離子：Na、K、Rb、

11、Cs、NH4+、Ca、Zn、Cd等；無(wú)機(jī)陰離子：Cl、I、Br、CN、NO3-等；有機(jī)化合物：Vc、半胱氨酸、巰基乙酸等.影響酶活性的要素5、抑制劑抑制、減弱或破壞酶的物質(zhì)對(duì)酶促反響速度的影響無(wú)機(jī)陽(yáng)離子：重金屬Ag、Cu、Hg等；無(wú)機(jī)化合物：CO、H2S、HCN、F-、等；有機(jī)化合物：染料、外表活性劑等競(jìng)爭(zhēng)性抑制：與底物構(gòu)造類似的物質(zhì)爭(zhēng)先與酶的活性中心結(jié)合而降低酶促反響速度可逆的；非競(jìng)爭(zhēng)性抑制：與活性中心以外的位點(diǎn)結(jié)合，不干擾酶與底物的結(jié)合，但酶不顯活性不可逆；.競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑在構(gòu)造上與底物類似.對(duì)氨基苯甲酸細(xì)菌生長(zhǎng)因子對(duì)氨基苯磺酰胺磺胺藥 磺胺類藥物 競(jìng)爭(zhēng)性抑制細(xì)菌體內(nèi)的酶.TO unit9

12、.第三節(jié)微生物的產(chǎn)能代謝 .一、產(chǎn)能代謝與呼吸作用的關(guān)系 .微生物產(chǎn)生能量的類型電能： 電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的能量化學(xué)能：氧化無(wú)機(jī)物或有機(jī)物的化學(xué)反響中產(chǎn)生的能量機(jī)械能：細(xì)胞運(yùn)動(dòng)等產(chǎn)生的能量光能：發(fā)光細(xì)菌產(chǎn)生的能量.能量的去處1、作為熱量分發(fā)2、供合成反響和生命活動(dòng)所需3、儲(chǔ)存在ATP中 ATP是生物能量的轉(zhuǎn)移中心. ATP.ATP的生成方式1、底物基質(zhì)程度磷酸化 厭氧和兼性微生物在基質(zhì)氧化過(guò)程中產(chǎn)生一種含高能磷酸鍵的中間體ATPADP+E ATP是生物能量的轉(zhuǎn)移中心.ATP的生成方式2、氧化磷酸化 好氧微生物在呼吸時(shí)經(jīng)過(guò)電子傳送體系產(chǎn)生ATP的過(guò)程 ATP是生物能量的轉(zhuǎn)移中心.ATP的生成方式3、光

13、合磷酸化 光引起葉綠素、菌綠素等逐出電子，經(jīng)過(guò)電子傳送產(chǎn)生ATP。 ATP是生物能量的轉(zhuǎn)移中心.ATP是能量的儲(chǔ)存中心ADP是能量的轉(zhuǎn)移載體 ATP中每一個(gè)高能磷酸鍵31.4kJ的能量，適于短期儲(chǔ)存，長(zhǎng)期時(shí)要轉(zhuǎn)換給其他能量物質(zhì)中.3、生物體把能量用在生命活動(dòng)的各個(gè)方面 .二、產(chǎn)能代謝與呼吸類型 .微生物氧化的方式生物氧化作用：細(xì)胞內(nèi)代謝物以氧化作用釋放產(chǎn)生能量的化學(xué)反響。氧化過(guò)程中能產(chǎn)生大量的能量，分段釋放，并以高能鍵方式貯藏在ATP分子內(nèi)，供需時(shí)運(yùn)用。 生物氧化的方式： 和氧的直接化合： C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O失去電子： Fe2+ Fe3+ + e -化合物脫氫或

14、氫的傳送: CH3-CH2-OH CH3-CHONADNADH2.生物氧化的功能：產(chǎn)能(ATP)產(chǎn)復(fù)原力【H】小分子中間代謝物.三、生物體主要靠有機(jī)分子的氧化獲得能量1、有機(jī)物氧化釋放能量一支火柴的熄滅是纖維素氧化C6H12O6n + O2 n CO2 + nH2O + 能量 纖維素 氧 溫度 光和熱 可燃物生物體也進(jìn)展類似的反響C6H12O6n + O2 n CO2 + nH2O + 能量 淀粉 氧 酶 ATP 氧化底物 .把火柴熄滅和生物體內(nèi)氧化相比，根本原那么是類似的有機(jī)物氧化釋放出能量。有哪些不同？ A、生物體內(nèi)氧化比熄滅過(guò)程緩慢的多，不是 猛然地發(fā)出光和熱。B、生物體內(nèi)氧化在水環(huán)境中

15、進(jìn)展。C、生物體內(nèi)的氧化由酶催化。D、生物體內(nèi)氧化分步驟進(jìn)展，產(chǎn)生能量?jī)?chǔ)存在 ATP 中。.2、生物體內(nèi)氧化分步驟進(jìn)展淀粉葡萄糖丙酮酸CO2+H2OATP.根據(jù)電子的最終受體不同，可將微生物的產(chǎn)能方式分為：發(fā)酵：以有機(jī)物分解的中間代謝產(chǎn)物為最終電子受體的氧化復(fù)原過(guò)程。 最終產(chǎn)物：有機(jī)酸、醇、CO2、H2、能量。呼吸：有氧呼吸：以氧氣為最終電子受體。 最終產(chǎn)物： CO2、H2O、能量 無(wú)氧呼吸：以含氧無(wú)機(jī)鹽為最終電子受體。 最終產(chǎn)物：N2、H2S、CH4、CO2、 H2O、能量 .一、發(fā)酵：糖酵解途徑EMP 無(wú)外在的電子受體，僅是氧化有機(jī)物，以中間代謝產(chǎn)物為電子受體。 六個(gè)碳的葡萄糖分解為兩個(gè)三

16、碳的丙酮酸，凈得兩個(gè)ATP，同時(shí)還產(chǎn)生 NADH。1、預(yù)備性反響：生成3-磷酸甘油醛，耗費(fèi)ATP。2、氧化復(fù)原反響：產(chǎn)生丙酮酸，產(chǎn)生ATP，底物程度磷酸化。3、氧化復(fù)原反響：由丙酮酸產(chǎn)生終產(chǎn)物，產(chǎn)生NADH2.糖酵解途徑總生成2個(gè)ATP總生成2個(gè)NADH.主要發(fā)酵類型根據(jù)在葡萄糖酵解的中間產(chǎn)物丙酮酸之后的不同末端發(fā)酵產(chǎn)物，劃分發(fā)酵的主要類型：乙醇發(fā)酵：丁酸發(fā)酵：丙酸發(fā)酵：混合酸發(fā)酵：大多數(shù)腸桿菌的發(fā)酵類型無(wú)氧.乙醇乳酸丙酮乙酸丙酸丁醇無(wú)氧時(shí)的發(fā)酵產(chǎn)物.V.P實(shí)驗(yàn)：區(qū)分產(chǎn)氣腸道桿菌和大腸埃希氏菌 + - 紅色甲基紅實(shí)驗(yàn)：區(qū)分產(chǎn)氣腸道桿菌和大腸埃希氏菌 - + 橙黃色 紅色.對(duì)發(fā)酵底物的要求1、不

17、能被過(guò)分氧化不能產(chǎn)生維持生長(zhǎng)的能量或者復(fù)原不能作為電子受體2、必需能轉(zhuǎn)變成為一種可參與底物程度磷酸化的中間產(chǎn)物；.二、好氧呼吸TCA循環(huán)葡萄糖經(jīng)EMP產(chǎn)生丙酮酸在有氧條件下經(jīng)過(guò)電子傳送體系最終將電子傳送給O2的呼吸。三羧酸循環(huán)一定需求氧才干進(jìn)展。在三羧酸循環(huán)中脫下的氫，構(gòu)成NADH 和 FADH2，然后再逐漸傳送給氧。.丙酮酸在進(jìn)入三羧酸循環(huán)之先要脫羧生成乙酰CoA，乙酰CoA和草酰乙酸縮合成檸檬酸再進(jìn)入三羧酸循環(huán)。循環(huán)的結(jié)果是乙酰CoA被徹底氧化成CO2和H2O，每氧化1分子的乙酰CoA可產(chǎn)生12分子的ATP，草酰乙酸參與反響而本身并不耗費(fèi)。.兩個(gè)丙酮酸分解成三個(gè)二氧化碳三羧酸循環(huán)生成4個(gè)N

18、ADH生成1個(gè)FADH2生成1個(gè)ATP.二、好氧呼吸TCA循環(huán)1G 2個(gè)丙酮酸乙酰COA TCATCA中，1mol丙酮酸產(chǎn)生3molCO2，因此總產(chǎn)生6molCO2。P101 TCA中產(chǎn)生4個(gè)NADH2 12個(gè)ATP 產(chǎn)生1個(gè)FADH2 2個(gè)ATP 15個(gè)ATP 產(chǎn)生1個(gè)ATP2個(gè)丙酮酸 30個(gè)ATP1G 2個(gè)丙酮酸 8個(gè)ATP38個(gè)ATP.ATP循環(huán)之父.二、好氧呼吸乙醛酸循環(huán) 乙醛酸循環(huán)是TCA的支路。 利用乙酸鹽進(jìn)展的乙醛酸循環(huán)，從琥珀酸或蘋果酸進(jìn)入TCA。.二、好氧呼吸電子傳送體系 電子傳送體系由NADNADP、FADFMN、輔酶Q、細(xì)胞色素b、c1、c、a、a3等組成。在原核生物中位

19、于細(xì)胞質(zhì)膜上，在真核生物中位于線粒體上。.呼吸鏈脫下的氫可以看作是電子加上質(zhì)子 2H 2e 2H 在呼吸鏈起端，電子處在高能程度，傳送到 O2 時(shí)，處于低能程度。傳送過(guò)程中釋出的能量，用于產(chǎn)生 ATP。.呼吸鏈：電子逐漸傳送到氧.cyt.ccyt.a, a3.糖酵解三羧酸循環(huán)呼吸鏈2232. 總之，一個(gè)葡萄糖分子經(jīng)過(guò)： 無(wú)氧 糖酵解途徑 丙酮酸 2個(gè) ATP 有氧 糖酵解途徑、 三羧酸循環(huán)途徑、 呼吸鏈 完全氧化 36個(gè) ATP、CO2 和 H2O. 除了葡萄糖，其他生物分子，包括脂類、氨基酸、核苷酸等，都可以經(jīng)過(guò)三羧酸循環(huán)途徑，徹底氧化為 CO2 和 H2O ，同時(shí)產(chǎn)生能量。 對(duì)于人體來(lái)說(shuō)，

20、最適宜的燃料是葡萄糖。.二、好氧呼吸電子傳送體系功能：接受電子供體釋放出的電子，將電子最終傳送給O2；合成ATP，儲(chǔ)存電子傳送過(guò)程中釋放出的能量.二、好氧呼吸內(nèi)/外源呼吸 內(nèi)源呼吸：在外界沒(méi)有能源供應(yīng)，利用本身內(nèi)部?jī)?chǔ)存的能源物質(zhì)多糖、脂肪、PHB等進(jìn)展的呼吸。廢水處置中，常利用微生物的內(nèi)源呼吸減少污泥的產(chǎn)量。.三、無(wú)氧呼吸 在電子傳送中，氧化NADH2的最終電子受體不是O2，而是其他的無(wú)機(jī)化合物，如NO2-、NO3-、SO42-、CO32-、CO2等。底物通常為有機(jī)物，最終氧化產(chǎn)物是CO2、生成ATP.三、無(wú)氧呼吸硝酸鹽呼吸在缺氧條件下，有些細(xì)菌能以有機(jī)或無(wú)機(jī)物作為供氫體，以硝酸鹽作為最終電子

21、受體，這類細(xì)菌稱為硝酸鹽復(fù)原菌。經(jīng)過(guò)硝酸鹽呼吸將NO32-復(fù)原為N2的過(guò)程稱為反硝化作用。生成2molATP。 .三、無(wú)氧呼吸硫酸鹽呼吸能進(jìn)展硫酸鹽復(fù)原作用的細(xì)菌稱為硫酸鹽復(fù)原菌。大多數(shù)硫酸鹽復(fù)原菌不能利用葡萄糖作為能源，而是利用乳酸和丙酮酸等其他細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物。 它能以有機(jī)物作為氧化的基質(zhì)，在氧化放出的電子可使SO42-逐漸復(fù)原為H2S。 .三、無(wú)氧呼吸碳酸鹽呼吸碳酸鹽呼吸也稱為異化型碳酸鹽復(fù)原或產(chǎn)甲烷作用。進(jìn)展碳酸鹽復(fù)原作用的細(xì)菌屬于產(chǎn)甲烷細(xì)菌(methanogens)。在供氫體有機(jī)或無(wú)機(jī)物，復(fù)原物質(zhì)的作用下，以CO2或CO為最終的電子受體，經(jīng)過(guò)厭氧呼吸將其復(fù)原為甲烷。 .三、無(wú)氧呼吸碳酸

22、鹽呼吸的酶或輔酶1、氫化酶 2、NADP 3、其他輔酶4、Fd及細(xì)胞色素等依托F420轉(zhuǎn)移甲基電子傳送.發(fā)酵、好氧呼吸、無(wú)氧呼吸比較電子受體乙醇發(fā)酵：中間代謝產(chǎn)物丙酮酸好氧呼吸：氧氣無(wú)氧呼吸：NO3-、NO2-、SO42-、CO32-、 CO2.發(fā)酵、好氧呼吸、無(wú)氧呼吸比較參與的酶和電子傳送體系乙醇發(fā)酵：脫氫酶、脫羧酶、乙醛復(fù)原酶 輔酶：NAD好氧呼吸：脫氫酶、脫羧酶、細(xì)胞色素氧化酶 輔酶：NAD、FAD、輔酶Q、細(xì)胞色素b、c1、c、a、a3無(wú)氧呼吸：脫氫酶、脫羧酶、硝酸和硫酸鹽復(fù)原酶 輔酶：NAD、細(xì)胞色素b、c.發(fā)酵、好氧呼吸、無(wú)氧呼吸比較最終產(chǎn)物乙醇發(fā)酵：低分子有機(jī)物、CO2、ATP好

23、氧呼吸： CO2、H2O、ATP、S、 SO42- 、NO3-、Fe3+無(wú)氧呼吸：CO2、H2O、ATP、NH3 、N2 、 CH4.其他代謝途徑磷酸己糖裂解途徑HMP：大多數(shù)好氧菌和兼性厭氧菌脫氧核糖酸途徑ED：好氧G-菌磷酸酮糖裂解途徑PK：少數(shù)細(xì)菌的異型乳酸發(fā)酵過(guò)程.三、微生物的發(fā)光景象.發(fā)光細(xì)菌、某些真菌和藻類發(fā)光細(xì)菌是兼性厭氧菌在氧氣存在時(shí)的發(fā)光。因此可以作為DO的生物傳感器及毒性預(yù)警。特殊的物質(zhì)：蟲熒光素酶、長(zhǎng)鏈脂肪族醛發(fā)光過(guò)程包括電子傳送和能量轉(zhuǎn)移，電子供體為NADH2。.四、微生物的合成代謝 .合成代謝 微生物利用能量代謝分解代謝產(chǎn)生的能量、中間產(chǎn)物以及從外界吸收的小分子，合成

24、復(fù)雜的細(xì)胞物質(zhì)的過(guò)程。異養(yǎng)微生物分解代謝有機(jī)物產(chǎn)生能量；自養(yǎng)微生物碳源來(lái)自于無(wú)機(jī)碳。.一、產(chǎn)甲烷菌的合成代謝產(chǎn)甲烷菌的分解代謝可以利用C1甲酸、甲醇、甲醛、 CO2等和C2 乙酸產(chǎn)生CH4。 其中C2的僅為乙酸。任何其他的物質(zhì)都要乙酸化，甲烷的72%來(lái)自于乙酸。.產(chǎn)甲烷菌的合成代謝 產(chǎn)甲烷菌可以同化二氧化碳，以逆TCA的過(guò)程合成細(xì)胞物質(zhì)。 同化作用中需求的能量來(lái)自于分解代謝和外源ATP。.二、自養(yǎng)微生物的合成代謝好氧條件下從無(wú)機(jī)物的氧化中獲得能量，利用其產(chǎn)生的能量，進(jìn)展CO2的固定，合本錢身生命物質(zhì)。包括化能細(xì)菌和光能細(xì)菌。亞硝化細(xì)菌氨氧化菌、硝化細(xì)菌亞硝酸氧化菌、硫氧化菌、鐵氧化菌、氫氧化菌

25、，經(jīng)過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)能。.化能自養(yǎng)微生物的能量代謝1、氫細(xì)菌/氫氧化菌經(jīng)過(guò)細(xì)胞膜上電子傳送體系從氫的氧化中獲得能量ATP。 H2 + 1/2O2 H2O + 237.2 kJ 2 H2 + CO2 + 能量C H2O + H2O卡爾文循環(huán)氫細(xì)菌是兼性自養(yǎng)菌，不但能從氫的氧化中獲得能量，還能利用有機(jī)物作碳源和能源生長(zhǎng)。 .2、硝化細(xì)菌硝化作用是指將氨氧化為亞硝酸、亞硝酸氧化為硝酸的過(guò)程。硝化細(xì)菌分為將氨氧化為亞硝酸的亞硝酸菌，NH4+ + 3/2O2 NO2+ H2O + 2H+ + 270.7 kJ 將亞硝酸氧化為硝酸的硝酸菌。NO2 + 1/2O2 NO3 + 77.4 kJ 4 H + +

26、CO2 + 能量C H2O + H2O.3、 硫氧化細(xì)菌硫細(xì)菌經(jīng)過(guò)硫化物或元素硫的氧化獲得能量，這些物質(zhì)最終被氧化為硫酸。S2- + 2O2 SO42- + 794.5 kJS + 3/2O2 + H2O SO42- + 2H+ + 584.9 kJ 硫、硫化氫和硫代硫酸鹽豐富的環(huán)境中。在氧化硫化氫時(shí)可構(gòu)成元素硫，元素硫可構(gòu)成硫粒貯藏在生物體內(nèi)備硫缺乏時(shí)利用。 4 H + + CO2 + 能量C H2O + H2O.3、 硫氧化細(xì)菌生理O2氧化硫化氫、硫磺和其它硫化物為硫酸，化能自養(yǎng)。形狀絲狀1.貝日阿托氏菌 漂浮在池沼上，絲狀體中的一串細(xì)胞相互聯(lián)接并擁有共同的衣鞘。.2.發(fā)硫細(xì)菌發(fā)固著 .化

27、能自養(yǎng)微生物的能量代謝 4、鐵細(xì)菌鐵細(xì)菌能從將Fe2+氧化為Fe3+的反響中獲得能量。4FeCO3 + O2 + 6H2O 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 167.5kJ構(gòu)成大量的Fe(OH)3使輸水管道堵塞。鐵細(xì)菌對(duì)Fe2+的吸收，將使管道腐蝕。 4 H + + CO2 + 能量C H2O + H2O.三、光合自養(yǎng)微生物的能量代謝 1、藍(lán)細(xì)菌和藻類白天：利用各種葉綠素等進(jìn)展植物性光協(xié)作用 H2O + CO2 + 光能CH2O + O2這其中葉綠素能將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而類胡蘿卜素是捕捉光能傳送給葉綠素的輔助色素產(chǎn)物為ATP和NADPH2夜間：利用合成的有機(jī)物作為底物，進(jìn)展呼吸作用，產(chǎn)出CO2。.光協(xié)作用：光合生物經(jīng)過(guò)光協(xié)作用將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，并將二氧化碳固定的過(guò)程。.光協(xié)作用是如何進(jìn)展的？分為兩個(gè)步驟