《廢水生物處理》第三章微生物生物化學(xué)課件

第三章微生物生物化學(xué)§3.1細(xì)菌的成分§3.2細(xì)菌的營(yíng)養(yǎng)與生長(zhǎng)環(huán)境§3.3細(xì)菌的生物催化劑—酶§3.4分批培養(yǎng)物的生長(zhǎng)規(guī)律§3.6微生物的需氧代謝§3.7微生物的厭氧代謝§3.8微生物的生物合成§3.5細(xì)菌的呼吸與生物氧化3/14/20231第三章微生物生物化學(xué)§3.1細(xì)菌的成分1細(xì)菌的元素組成細(xì)菌本身約含水分80%，干物質(zhì)約占20%（有機(jī)物約占90%，無機(jī)物約占10%）。微生物細(xì)胞的化學(xué)組成隨種類、培養(yǎng)條件和生長(zhǎng)階段的不同而有明顯差異。通常細(xì)菌的元素組成有：生物元素C、O、N、H、P、S、Fe等元素約占90%～97%，另有次要生物元素Zn、Mn等在細(xì)菌代謝過程中仍然不可或缺。3/14/20232第三章微生物生物化學(xué)細(xì)菌和其他微生物細(xì)胞物質(zhì)組成：大分子占95%以上，低分子有機(jī)物及鹽分約占3%。其代表組成如下表3-1。Hoover提出廢水處理中，通常用實(shí)驗(yàn)式C5H7O2N來代表細(xì)菌的有機(jī)組成部分。如果考慮磷，則通常為C60H87O23N12P。大分子含量所占百分?jǐn)?shù)蛋白質(zhì)52.4%多糖16.6%類脂9.4%RNA15.7%DNA3.2%總計(jì)97.3%表3-1微生物大分子組成3/14/20233第三章微生物生物化學(xué)蛋白質(zhì)的重要性質(zhì)：蛋白質(zhì)是大分子物質(zhì)，在水中形成膠體溶液，不能透過半透膜，能與水結(jié)合，在分子周圍形成一層水膜。蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)和組成它們的氨基酸的性質(zhì)是分不開的。首先，蛋白質(zhì)與氨基酸類似，也是一種兩性電解質(zhì)。組成蛋白質(zhì)的天然氨基酸主要有20種，所以蛋白質(zhì)中所含氨基酸種類和數(shù)目眾多，且有支鏈，分子中離解基很多，是多價(jià)電解質(zhì)。因此蛋白質(zhì)在不同pH溶液中可為正離子、負(fù)離子或兩性離子。3/14/20235第三章微生物生物化學(xué)其次，蛋白質(zhì)存在變性現(xiàn)象。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)受物理或化學(xué)因素的影響，其分子內(nèi)部原有的高度規(guī)則性的空間排列發(fā)生變化，以致其原有性質(zhì)發(fā)生部分或者全部喪失的現(xiàn)象，稱為蛋白質(zhì)的變性。變性的蛋白質(zhì)分子相互凝聚為固體的現(xiàn)象稱為凝固。引起蛋白質(zhì)變性的因素很多，熱（60～70℃）、酸、堿、有機(jī)溶劑（如乙醇、丙醇）、光（X射線、紫外線）、尿素、高壓等均可引起蛋白質(zhì)的變性。因此，當(dāng)清洗帶有血漬的衣服時(shí)，不宜用熱水清洗。3/14/20236第三章微生物生物化學(xué)2）核酸和核苷酸（約占20%）：是構(gòu)成微生物細(xì)胞核中染色體及細(xì)胞質(zhì)內(nèi)核糖體和質(zhì)粒的主要成分，在微生物遺傳變異和蛋白質(zhì)生物合成中具有特殊重要功能。核酸分為DNA和RNA，占RNA總量5%的mRNA起著傳遞遺傳信息到蛋白質(zhì)合成基地的作用；約占RNA總量10%～15%的tRNA在蛋白質(zhì)合成時(shí)起著運(yùn)轉(zhuǎn)氨基酸到核糖體和翻譯的作用；核糖體（簡(jiǎn)稱rRNA）約占80%，與蛋白質(zhì)特殊構(gòu)象的聚合有關(guān)。90%的RNA存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，10%在細(xì)胞核內(nèi)。而DNA主要存在于細(xì)胞核的染色體內(nèi)。3/14/20237第三章微生物生物化學(xué)光能營(yíng)養(yǎng)菌（photoautotrophicbacteria），在利用CO2進(jìn)行生長(zhǎng)時(shí)，它們需要電子供體，以便將CO2還原為細(xì)胞物質(zhì)。光能自養(yǎng)菌通常用的電子供體是各種無機(jī)化合物，有些是分子氫或還原性硫化物。有些光能營(yíng)養(yǎng)菌能利用有機(jī)物在光照條件下生長(zhǎng)，這時(shí)還原反應(yīng)的電子供體是有機(jī)物，這類細(xì)菌稱為光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌，它們要求的碳源是有機(jī)化合物而不是CO2，因而又叫光能異養(yǎng)菌。光合細(xì)菌（photosyntheticbacteria簡(jiǎn)稱PSB）能利用各種有機(jī)碳化物和氧化物，因而這幾年利用光合細(xì)菌凈化有機(jī)廢水取得較好效果，例如可以使洗毛廢水BOD的去除率達(dá)98%。3/14/20239第三章微生物生物化學(xué)2）化能營(yíng)養(yǎng)：大多數(shù)細(xì)菌依靠各種氧化還原反應(yīng)獲得ATP。反應(yīng)中一種底物被還原，一種底物被氧化，可表示成下列偶聯(lián)反應(yīng)式。下標(biāo)red代表還原劑，為電子供體，ox代表氧化劑，為電子受體。Aox可以是菌體內(nèi)的氧、硝酸鹽、硫酸鹽、CO2或有機(jī)物；Bred可以是無機(jī)物或有機(jī)物。這一氧化還原反應(yīng)是一個(gè)放能反應(yīng)，它所釋放的能量通過某種中間體的作用傳給了ADP+Pi的反應(yīng)，ADP轉(zhuǎn)化為ATP的反應(yīng)是一個(gè)吸能反應(yīng)。3/14/202310第三章微生物生物化學(xué)能利用有機(jī)物作為電子供體的稱為化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)菌，或者化能異養(yǎng)菌，它們包括各種需氧菌和厭氧菌。典型的化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型有反硝化菌，它在缺氧時(shí)可將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽、氨和氮?dú)?，即生物脫氮過程?；茏责B(yǎng)菌能利用無機(jī)物、氫、硫化氫、亞硝酸鹽或氨等作為電子供體。主要有需氧的硝化細(xì)菌、硫磺細(xì)菌、鐵細(xì)菌和絕對(duì)厭氧的產(chǎn)甲烷菌和產(chǎn)乙酸菌?；軤I(yíng)養(yǎng)細(xì)菌的類型見表3-4。3/14/202311第三章微生物生物化學(xué)2營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的傳遞各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)出細(xì)菌菌體，直接依賴于細(xì)菌細(xì)胞膜的功能，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)從周圍環(huán)境通過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)有以下三種方式。（1）滲透作用（被動(dòng)擴(kuò)散）：相對(duì)分子質(zhì)量小的物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞，一般主要決定于細(xì)胞外該物質(zhì)的濃度，物質(zhì)由高濃度透過細(xì)胞膜向低濃度擴(kuò)散。通過細(xì)胞膜時(shí)不與膜內(nèi)任何成分發(fā)生特異性的相互作用。被動(dòng)擴(kuò)散速率受分子的大小和所帶電荷的影響很大。水、氣體及Na+、K+等都是借助滲透作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的。3/14/202313第三章微生物生物化學(xué)（2）促進(jìn)擴(kuò)散（facilitateddiffusion）：促進(jìn)擴(kuò)散通過專一性的膜蛋白質(zhì)載體傳送物質(zhì)。被傳送物質(zhì)現(xiàn)在細(xì)胞外與載體結(jié)合，然后在細(xì)胞內(nèi)釋放。這種運(yùn)輸不需要能量，但對(duì)于被輸送物質(zhì)具有專一性，并且按濃度梯度方向進(jìn)行運(yùn)輸。在厭氧中，促進(jìn)擴(kuò)散的過程常參與某些化合物的吸收和發(fā)酵以及發(fā)酵產(chǎn)物的排出。在需氧菌中這種物質(zhì)傳送機(jī)制不太重要。3/14/202314第三章微生物生物化學(xué)（3）主動(dòng)運(yùn)輸：首先，載體對(duì)底物具有專一性，運(yùn)輸營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的載體透酶在細(xì)胞膜的外側(cè)，與底物形成透酶-底物的復(fù)合體；其次，主動(dòng)運(yùn)輸需要代謝能，細(xì)胞外側(cè)透酶對(duì)底物具有高度親和力，而在細(xì)胞內(nèi)側(cè)透酶對(duì)底物的親和力降低，因此透酶的這種變構(gòu)需要能量；第三，運(yùn)輸并釋放到細(xì)胞內(nèi)的底物性質(zhì)不發(fā)生改變。只有生活的細(xì)胞才具有這種功能，通過主動(dòng)運(yùn)輸可以使得細(xì)胞在底物濃度很低的情況下，獲得濃度增加幾百倍的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。3/14/202315第三章微生物生物化學(xué)3

細(xì)菌的生長(zhǎng)環(huán)境細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，除了需要必須的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和對(duì)氧的要求外，還需要其他適宜的環(huán)境條件，如溫度、酸堿度、無毒環(huán)境等。廢水處理中，把有計(jì)劃、有目的的控制細(xì)菌的生長(zhǎng)條件，使細(xì)菌遺傳有利于處理某種廢水的定向誘導(dǎo)過程叫馴化。在工業(yè)廢水的生物處理中，往往要利用細(xì)菌對(duì)營(yíng)養(yǎng)要求、溫度、pH值和耐毒力的變異，以改善處理效果。3/14/202317第三章微生物生物化學(xué)（1）溫度溫度對(duì)細(xì)菌有廣泛的影響。大多數(shù)細(xì)菌生長(zhǎng)適宜的溫度為20～40℃。但有的細(xì)菌喜歡高溫，適宜的繁殖溫度是50～60℃，有機(jī)污泥的高溫厭氧消化就是利用這一類細(xì)菌來完成。按照溫度的不同，可將微生物（主要是細(xì)菌）分為低溫、中溫和高溫菌三類。低溫，在零度時(shí)，細(xì)菌并不死亡，只有在頻繁的反復(fù)結(jié)凍和解凍的條件下，才會(huì)使細(xì)胞受到破壞而死亡，但是低溫可降低細(xì)菌的代謝活動(dòng)，溫度逐漸升高后，細(xì)菌會(huì)慢慢恢復(fù)活性。類別生長(zhǎng)溫度（℃）備注最低最適最高低溫性微生物-5～010～2025～30水生微生物中溫性微生物5～1020～4045～50大多數(shù)腐生性微生物以及所有寄生性微生物高溫性微生物25～4550～6070～80土壤、堆肥、溫泉中的微生物表3-5微生物對(duì)于溫度的適應(yīng)性3/14/202318第三章微生物生物化學(xué)（2）pH值每一種細(xì)菌生長(zhǎng)時(shí)都要求一定的環(huán)境pH條件，大多數(shù)細(xì)菌在pH6.5～7.5之間生長(zhǎng)最好，有些絕對(duì)厭氧菌（如產(chǎn)甲烷菌）的最適宜pH在6.8～7.2。pH值對(duì)細(xì)菌生長(zhǎng)的影響，主要是可以改變底物和菌體酶蛋白的帶電狀態(tài)。當(dāng)?shù)孜餅榈鞍踪|(zhì)、肽類或氨基酸等兩性電解質(zhì)時(shí)，隨著pH值的變化表現(xiàn)出不同的解離狀態(tài)，而菌體內(nèi)酶的活性部位只能作用于底物的某一種解離狀態(tài)。酶蛋白質(zhì)具有兩性解離特性，pH值的改變會(huì)改變酶活性部位上有關(guān)基團(tuán)的解離狀態(tài)，從而影響酶與底物的結(jié)合。3/14/202319第三章微生物生物化學(xué)（4）光線除少數(shù)光和細(xì)菌外，大多數(shù)細(xì)菌不需要光線。許多微生物在日光直接照射下容易死亡，細(xì)菌更是如此。能起殺菌作用的光主要是紫外線。菌體內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸都有高度吸收紫外線的能力，紫外線殺菌力最強(qiáng)的波長(zhǎng)260nm正是核酸吸收的光譜。紫外線照射造成部分核酸的損傷，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)RNA發(fā)生突變，對(duì)微生物的誘變育種具有重要意義。3/14/202321第三章微生物生物化學(xué)（5）壓力壓力對(duì)細(xì)菌的作用可分為滲透壓、機(jī)械壓和氣體壓力。細(xì)菌生活在高滲透壓溶液中，細(xì)胞就要失水，發(fā)生質(zhì)壁分離，影響細(xì)胞生命活動(dòng)甚至死亡。然而在低滲透壓溶液中，細(xì)菌細(xì)胞容易膨脹，甚至破裂。因此培養(yǎng)細(xì)菌時(shí)，不僅要注意無機(jī)鹽的種類，還需注意其濃度。在微生物試驗(yàn)中稀釋菌液，一般用0.85%的食鹽溶液維持細(xì)菌等微生物的正常生活，這種濃度的鹽水稱為生理鹽水。培養(yǎng)細(xì)菌的培養(yǎng)基中無機(jī)鹽的滲透壓為0.05～0.1MPa，加入糖后可產(chǎn)生總的滲透壓約0.35～0.7MPa。高濃度的氧壓對(duì)細(xì)菌有害，0.2MPa的純氧能使一些細(xì)菌受抑制，但不能殺死。更高的氧壓可使其致死。5MPa的CO2在1.5h能將無芽孢細(xì)菌殺死，這是因?yàn)镃O2容易滲透到細(xì)胞液中，一旦壓力突然降低，細(xì)菌可立即死亡。氮?dú)鈱?duì)細(xì)菌無大影響，12MPa的N2也不致使細(xì)菌死亡。此外，干燥程度、化學(xué)藥劑等對(duì)細(xì)菌的生活影響也很大。3/14/202322第三章微生物生物化學(xué)§3.3細(xì)菌的生物催化劑—酶細(xì)菌的一切新陳代謝活動(dòng)，都發(fā)生在細(xì)胞內(nèi)，這些復(fù)雜的反應(yīng)都是在微生物酶的催化下進(jìn)行的。酶（enzyme）是由活細(xì)菌細(xì)胞產(chǎn)生的一類具有高度催化專一性的特殊蛋白質(zhì)。微生物在廢水生物處理中之所以能起重要作用，就是由于它們能產(chǎn)生各種各樣的酶。在酶作用下進(jìn)行化學(xué)變化的物質(zhì)叫底物，有酶催化的化學(xué)反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)。酶也可以被分離出來，做成酶劑或固定化酶，在廢水生物處理中應(yīng)用。3/14/202323第三章微生物生物化學(xué)編號(hào)酶的名稱酶的催化反應(yīng)性質(zhì)1氧化還原酶（oxido-reductase）此類酶能催化物質(zhì)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，即能引起物質(zhì)（底物）的脫氫和受氫作用，分為氧化酶和脫氫酶兩類。氧化酶類能活化分子氧（空氣中的氧）作為氫的受體而形成水，或使過氧化氫中的氧轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物質(zhì)而使前者還原；脫氫酶類能催化直接從底物上脫氫2轉(zhuǎn)移酶類（transferase）此類酶能催化一種化合物分子上的基團(tuán)，轉(zhuǎn)移到另一種化合物分子上3水解酶類（hydrolase）此類酶催化大分子物質(zhì)加水分解為小分子物質(zhì)。這類酶屬于細(xì)胞外酶（或適應(yīng)酶）。在生物體內(nèi)分布最廣，數(shù)量也多，應(yīng)用也最廣泛。例如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶等4異構(gòu)酶類（isomerase）此類酶催化同分異構(gòu)化合物之間的相互轉(zhuǎn)化，使分子內(nèi)部基團(tuán)重新排列5裂解酶類（lyase）這些酶催化它們的底物發(fā)生非水解性裂解，其逆反應(yīng)由相同的酶催化，因而又稱為縮合酶或裂和酶6合成酶類（Ligase）此類酶一般指在有腺苷三磷酸（ATP）參加的合成反應(yīng)。這類酶關(guān)系著許多重要生命物質(zhì)的合成，如蛋白質(zhì)，核酸等的生物合成表3-6酶的分類3/14/202325第三章微生物生物化學(xué)2酶的組成酶按其組成可分為單成分酶和雙成分酶（復(fù)合酶）。單成分酶一般僅由蛋白質(zhì)分子組成，不含非蛋白成分，大多數(shù)水解酶就屬于這一類。雙成分酶除蛋白質(zhì)部分（酶蛋白）外，還有非蛋白質(zhì)部分（輔酶或輔基）。雙成分酶中，蛋白質(zhì)部分稱為主酶，主酶與輔酶組成全酶。3/14/202326第三章微生物生物化學(xué)活性部位由為數(shù)不多的氨基酸殘基組成（有的還有金屬離子），它們?cè)陔逆溕喜灰欢ㄊ窍噜徑?，而是肽鏈的折疊或是肽鏈的空間構(gòu)象中，按一定的相對(duì)位置相互接近在一起。因此酶的活性部位只有在酶蛋白保持一定的空間構(gòu)象時(shí)才能發(fā)揮催化功能。活性部位也包含活力需要的輔酶，活性部位的一部分與底物的結(jié)合有關(guān)（結(jié)合部位），而另外部分承擔(dān)著化學(xué)鍵的生成或斷裂（即催化部分）。酶蛋白非活性部位的分子的功能可以使活性部位的組分保持適當(dāng)?shù)南鄬?duì)位置和定向。3/14/202329第三章微生物生物化學(xué)4

酶的性質(zhì)

酶是真正的催化劑，因?yàn)槊覆⒉桓淖兯鼈兯呋姆磻?yīng)的平衡點(diǎn)，在催化過程中，本身也不消耗。和其他催化劑一樣，酶能降低它所催化的反應(yīng)的活化能，縮短反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，但酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，尚有自己的特性。酶能夠在常溫和pH值近乎中性的溫和條件下發(fā)揮其催化功能。但一般催化劑卻需要高溫高壓、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等劇烈條件，而這些條件會(huì)使酶變性而喪失其催化能力。酶的催化具有高效性，其效率要比一般的催化劑的催化效率高得多。同等條件下，氧化氫酶比Fe3+酶催化H2O2分解為水和氧氣，催化效率要高1010倍。3/14/202330第三章微生物生物化學(xué)5

酶的催化機(jī)理酶的催化本質(zhì)是降低反應(yīng)能閾、減少活化能，使反應(yīng)能夠進(jìn)行。關(guān)于酶的催化機(jī)理，目前較公認(rèn)的是1913年由Michue

lis

和Menten首先提出的中間產(chǎn)物學(xué)說?；菊擖c(diǎn)是，首先由酶（E）和底物（S）結(jié)合生成中間產(chǎn)物（ES），然后中間產(chǎn)物再形成產(chǎn)物（P），同時(shí)使酶（E）重新游離出來，表示為下列反應(yīng)：對(duì)于有兩種底物的酶促反應(yīng)，可以下式表示：中間產(chǎn)物學(xué)說的關(guān)鍵，在于中間產(chǎn)物的形成。酶和底物可以通過共價(jià)鍵、氫鍵、離子鍵等結(jié)合成中間產(chǎn)物，中間產(chǎn)物穩(wěn)定性較低，易于分解成產(chǎn)物并使酶游離出來。3/14/202331第三章微生物生物化學(xué)6

影響酶催化活性的因素因?yàn)槊甘堑鞍踪|(zhì)，同時(shí)又具有催化化學(xué)反應(yīng)的特性，因而易受到各種環(huán)境因素的影響。（1）pH值氫離子濃度對(duì)酶反應(yīng)速度的影響很大。每種酶都有其特定的最適宜pH值，大于或小于這個(gè)數(shù)值，酶的活力就會(huì)降低，甚至引起酶蛋白變性而失去活性。pH值對(duì)酶活力的影響主要因?yàn)閜H值改變底物和酶分子的帶電狀態(tài)。當(dāng)?shù)孜餅閮尚噪娊赓|(zhì)時(shí)，它們隨著pH值的變化表現(xiàn)出不同的解離狀態(tài)，而酶的活性部位往往只能作用于底物的某一種解理狀態(tài)。酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因而具有兩性解離特性，pH值的改變會(huì)改變酶的活性部位上有關(guān)基團(tuán)的解離狀態(tài)，從而影響酶與底物的結(jié)合。假定酶在某一pH值時(shí)，酶分子的活性部位上存在一個(gè)帶正電的基團(tuán)和帶負(fù)電荷的基團(tuán)時(shí)，此時(shí)酶最容易與底物相結(jié)合，當(dāng)pH偏高或偏低時(shí)，活性部位帶電情況改變，酶與底物的結(jié)合能力便降低。3/14/202332第三章微生物生物化學(xué)（2）溫度各種酶的反應(yīng)有其最適宜的溫度，此時(shí)，酶的反應(yīng)速率最快。在酶的最適宜溫度范圍內(nèi)，溫度每升高10℃，反應(yīng)速度相應(yīng)地增加1～2倍。溫度對(duì)酶反應(yīng)速率的影響通常用溫度系數(shù)Q10來表示：

3/14/202333第三章微生物生物化學(xué)（3）激活劑許多酶促反應(yīng)必須有其它適當(dāng)物質(zhì)存在時(shí)才能表現(xiàn)酶的催化活性或加強(qiáng)催化效力，這種作用稱為酶的激活作用。引起激活作用的物質(zhì)叫做激活劑。它與輔酶或輔基不同，無激活劑存在時(shí)，酶仍能表現(xiàn)一定的活性，而輔酶不存在時(shí)，酶完全失去活性。一般認(rèn)為，金屬離子的激活作用是由于金屬離子與酶結(jié)合后，再與底物結(jié)合成三位一體的“酶-金屬-底物”的復(fù)合物，這里的金屬離子使底物更有利于同酶的活性部位的催化部位和結(jié)合部位相結(jié)合，使反應(yīng)加速進(jìn)行。金屬離子起了某種搭橋作用。3/14/202334第三章微生物生物化學(xué)（4）抑制劑有些化學(xué)物質(zhì)可以減弱、抑制甚至破壞酶的作用，稱為酶的抑制劑。重金屬離子如Ag+、Hg2+、Cu2+等以及CO、H2S、HCN等都是典型的抑制劑。有的抑制作用可加入其它物質(zhì)或用其它方法解除，使酶活性恢復(fù)，這種抑制稱為可逆性抑制；有的抑制作用不能因加入某種物質(zhì)而解除，這種抑制稱為不可逆抑制。3/14/202335第三章微生物生物化學(xué)（5）反饋抑制作用下列反應(yīng)中，

起始物A被酶E1、E2、E3轉(zhuǎn)化為所需要的產(chǎn)物D，產(chǎn)物D對(duì)酶E1具有專一的可逆的抑制作用，稱為反饋抑制。這種抑制對(duì)微生物的代謝是有利的，因?yàn)樗鼈儨?zhǔn)確地控制產(chǎn)物D的濃度。當(dāng)D達(dá)到一定濃度時(shí)，通過反饋抑制了E1的活性，阻止了A轉(zhuǎn)化為B的作用，D的合成速率降低，中間產(chǎn)物B和C不能積累，起始物就讓給需要它的其它反應(yīng)。當(dāng)D的濃度降低時(shí)，對(duì)酶E1的抑制作用減低，D的合成再繼續(xù)進(jìn)行。3/14/202336第三章微生物生物化學(xué)§3.4分批培養(yǎng)物的生長(zhǎng)規(guī)律細(xì)菌通過代謝作用將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變成細(xì)胞物質(zhì)，增加了菌體重量，這是生長(zhǎng)。單細(xì)胞生物的生長(zhǎng)往往伴隨著細(xì)胞的分裂繁殖。由于細(xì)菌繁殖一代的時(shí)間很短（20-30min），在一群體細(xì)菌中無法區(qū)分每單個(gè)細(xì)菌的生長(zhǎng)狀態(tài)，因此，細(xì)菌的生長(zhǎng)，實(shí)際是以群體細(xì)胞數(shù)目的增加作標(biāo)志。3/14/202337第三章微生物生物化學(xué)1分批培養(yǎng)物的生長(zhǎng)在一給定容積的培養(yǎng)基中生長(zhǎng)的細(xì)菌，稱為分批培養(yǎng)物。當(dāng)細(xì)菌處于平衡生長(zhǎng)時(shí)，如果生物量增長(zhǎng)一倍，則細(xì)菌體內(nèi)所有可量測(cè)物質(zhì)，如蛋白質(zhì)、RNA、DNA及胞內(nèi)水分也增長(zhǎng)了一倍。也就是說，平衡生長(zhǎng)的細(xì)菌，其化學(xué)組成是恒定的。如圖3-2。這一現(xiàn)象簡(jiǎn)化了細(xì)菌培養(yǎng)物增殖率的測(cè)定工作，因?yàn)闇y(cè)量細(xì)菌培養(yǎng)物中任何一種成分的增長(zhǎng)率就足以代表細(xì)菌的增殖率。3/14/202338第三章微生物生物化學(xué)圖3-2：營(yíng)養(yǎng)物濃度對(duì)比增殖率的影響3/14/202339第三章微生物生物化學(xué)因此以下三個(gè)公式都可以認(rèn)為是細(xì)菌的增殖率公式。μ為增殖率常數(shù)，或稱比增值率；N、X及Z分別表示每毫升溶液中的細(xì)菌個(gè)數(shù)、細(xì)菌質(zhì)量及任何一種細(xì)胞成分（RNA、DNA等）的質(zhì)量。3/14/202340第三章微生物生物化學(xué)μ的單位一般用h-1。前面已講過倍增時(shí)間（doublingtime）td，是指細(xì)菌培養(yǎng)物的各種成分都增為原來二倍的時(shí)間，倍增時(shí)間（td）與μ的關(guān)系如下：3/14/202341第三章微生物生物化學(xué)雖然，細(xì)菌的增殖率公式是一級(jí)反應(yīng)的形式，增殖率常數(shù)μ相當(dāng)于反應(yīng)速率常數(shù)k，但兩者還是還有不同的一面。這可以從μ與限制營(yíng)養(yǎng)物濃度ρ的關(guān)系看出來，由Monod方程μmax—底物濃度不是限制條件時(shí)的比增長(zhǎng)速度，即最大比增長(zhǎng)速度（1/h）；圖3-2即反應(yīng)了該公式的典型曲線，μ隨營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度ρ的變化，當(dāng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)濃度很低時(shí)，μ值降低，因而細(xì)菌生長(zhǎng)率隨之下降。隨營(yíng)養(yǎng)物濃度的提高，μ值增大，生長(zhǎng)速率也上升，并得到更大的菌體量。但由于曲線隨著營(yíng)養(yǎng)物濃度的繼續(xù)增加而逐漸平緩下來，細(xì)菌的生長(zhǎng)速率也必然緩慢下來。3/14/202342第三章微生物生物化學(xué)2細(xì)菌的增長(zhǎng)曲線圖3-3：細(xì)菌的生長(zhǎng)曲線微生物的增長(zhǎng)一般需要經(jīng)過如下幾個(gè)階段。1）停滯期：細(xì)胞物質(zhì)有所增加，但細(xì)胞總數(shù)沒有增加。2）對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期：細(xì)胞數(shù)按一定的比生長(zhǎng)速度增加。3）靜止期：由于缺乏底物（養(yǎng)料的消耗）或抑制物質(zhì)的積累等原因，微生物的生長(zhǎng)繁殖處于停止?fàn)顟B(tài)。4）衰亡期：由于細(xì)胞不能維持生命，細(xì)胞數(shù)目下降。這時(shí)的細(xì)菌稱為老齡菌，以別于指數(shù)生長(zhǎng)期的幼齡菌。3/14/202343第三章微生物生物化學(xué)在指數(shù)生長(zhǎng)階段，細(xì)菌的增殖速率dx/dt與限制營(yíng)養(yǎng)物的減少速率dρ/dt之間存在著下列正比例關(guān)系：式中Y稱為產(chǎn)率因數(shù)（yieldfactor），它的涵義在把上式寫成下式后就更明顯了：從上式可以看出，Y代表每克營(yíng)養(yǎng)物所產(chǎn)生的細(xì)菌質(zhì)量。3/14/202344第三章微生物生物化學(xué)在細(xì)菌生長(zhǎng)的各個(gè)i時(shí)期中，細(xì)菌的大小和成分的變化見圖3-4。圖3-4：分批培養(yǎng)物中細(xì)菌的大小及成分A：滯后期結(jié)束；b：指數(shù)生長(zhǎng)期結(jié)束；c：指數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞分裂結(jié)束；d：靜止期3/14/202345第三章微生物生物化學(xué)圖3-4：分批培養(yǎng)物中細(xì)菌的大小及成分A：滯后期結(jié)束；b：指數(shù)生長(zhǎng)期結(jié)束；c：指數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞分裂結(jié)束；d：靜止期圖中可以看出，單個(gè)細(xì)菌的質(zhì)量，只有在指數(shù)生長(zhǎng)期才是恒定的，在滯后期以及靜止期以后，單個(gè)細(xì)菌的質(zhì)量都是變化的。另外，在指數(shù)生長(zhǎng)期單位質(zhì)量中所含RNA以及DNA量都是恒定的。3/14/202346第三章微生物生物化學(xué)§3.5細(xì)菌的呼吸與生物氧化細(xì)菌的呼吸可以定義為產(chǎn)生ATP的代謝過程。呼吸過程以有機(jī)或無機(jī)化合物作為電子供體（即使之氧化）開始，以無機(jī)化合物為最終電子受體（即使之還原）完成。生產(chǎn)ATP的過程即獲得能量的過程。通常的最終電子受體為分子氧，但是硫酸鹽、硝酸鹽和碳酸鹽等化合物也是電子最終受體的一些類型。在呼吸過程中將產(chǎn)生許多中間產(chǎn)物，這些產(chǎn)物一部分將繼續(xù)分解，一部分則作為合成細(xì)胞物質(zhì)的原料。3/14/202347第三章微生物生物化學(xué)1

細(xì)菌的呼吸類型根據(jù)與氧氣的關(guān)系，細(xì)菌的呼吸作用分為需氧呼吸和厭氧呼吸兩大類。由于呼吸類型的不同，細(xì)菌也就分為需氧菌（好氣菌）、厭氧菌（厭氣菌）和兼性菌（兼氣菌）三類。需氧菌生活時(shí)需要氧氣，沒有氧氣就無法生存。它們?cè)谟醒醯臈l件下，可以將有機(jī)物分解成二氧化碳和水，這個(gè)物質(zhì)分解的過程叫需氧分解。厭氧菌只有在沒有氧氣的環(huán)境中才能生長(zhǎng)，氧氣甚至對(duì)它還有毒害作用。它們?cè)跓o氧條件下，可以將復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單的有機(jī)物和二氧化碳等，這個(gè)過程稱為厭氧分解。兼性菌則既可以在有氧環(huán)境下生活，也可以在無氧環(huán)境下生長(zhǎng)，在自然界中，大部分細(xì)菌屬于這一類。3/14/202348第三章微生物生物化學(xué)1）需氧呼吸：需氧呼吸的過程是底物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入需氧細(xì)菌細(xì)胞后，通過一系列氧化還原反應(yīng)獲得能量的過程。這個(gè)過程是在氧化酶、脫氫酶、細(xì)胞色素（電子傳遞體）和氧氣的參與下進(jìn)行的。首先是底物中的氫被脫氫酶活化，從底物中脫出交給其輔酶，同時(shí)放出電子。氧化酶利用底物放出的電子激活氧氣，活化氧與由脫氫酶從底物中脫出的氫結(jié)合成水。因此需氧呼吸的最終受氫體是游離的氧。在這個(gè)過程中放出能量。需氧呼吸過程中，底物被氧化得比較徹底，獲得能量較多，底物被氧化后得最終產(chǎn)物積累較少。如圖3-5。圖3-5：需氧呼吸過程圖示3/14/202349第三章微生物生物化學(xué)2）厭氧呼吸：厭氧呼吸只具有脫氫酶系統(tǒng)，沒有氧化酶系統(tǒng)。在呼吸過程中，底物中的氫被脫氫酶活化，從底物中脫下來的氫經(jīng)輔酶?jìng)鬟f給氧以外的有機(jī)物或無機(jī)物使其還原。接受氫的物質(zhì)就是受氫體。厭氧呼吸有分子內(nèi)呼吸之稱。這種分子內(nèi)的無氧呼吸也稱為發(fā)酵。在整個(gè)厭氧呼吸過程中底物氧化不徹底，在其最終代謝產(chǎn)物中有的還可以燃燒，還含有相當(dāng)多的能量，故釋放的能量較少（有氧氧化的最終產(chǎn)物是含能量最低的二氧化碳和水，故釋放能量多）。如圖3-6。圖3-6：需氧呼吸過程圖示3/14/202350第三章微生物生物化學(xué)由于厭氧呼吸氧化不徹底，釋放的能量較少，因此厭氧菌在進(jìn)行生命活動(dòng)過程中，為了滿足能量的需要，消耗的底物比需氧菌多。厭氧菌對(duì)氧氣很敏感，這是由于在有氧存在時(shí)，活化的氫和氧結(jié)合生成過氧化氫，而厭氧菌缺乏分解過氧化氫的酶，過氧化氫的積累對(duì)細(xì)胞發(fā)生毒害作用。3/14/202351第三章微生物生物化學(xué)3）兼性細(xì)菌：兼性細(xì)菌在有氧和無氧條件下都能生長(zhǎng)，在有氧時(shí)，進(jìn)行需氧呼吸，在無氧時(shí)進(jìn)行厭氧呼吸。進(jìn)行厭氧呼吸時(shí)有兩種類型：分子內(nèi)呼吸和分子外呼吸。分子內(nèi)無氧呼吸類型的細(xì)菌兼有需氧菌和厭氧菌的酶系統(tǒng)。例如，酵母菌對(duì)葡萄糖的作用，在有氧條件下為：C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O+2872kJ在無氧條件下則為：C6H12O6→2CH3CH2OH

+2CO2+109kJ3/14/202352第三章微生物生物化學(xué)分子外無氧呼吸的兼性細(xì)菌在有氧時(shí)可靠脫氫酶和氧化酶全部呼吸酶體系的作用，進(jìn)行有氧呼吸；在無氧時(shí)，由于它們具有特殊的氧化酶，能使某些無機(jī)氧化物如硝酸鹽、亞硝酸鹽、硫酸鹽中的氧活化而作為受氫體，接受底物中被脫氫酶活化的氫生成水，硝酸鹽被還原為氮?dú)饣虬钡取Ｏ跛猁}作為受氫體的反應(yīng)如下：C6H12O6+4NO3-→6CO2+2N2+6H2O+1758kJ3/14/202353第三章微生物生物化學(xué)2生物氧化的類型生物氧化是生物體新陳代謝重要的基本反應(yīng)，與一切在生理?xiàng)l件下所發(fā)生的其它反應(yīng)，如水解、脫羧、醇醛縮合等相比，所提供的能量也是最多。生物氧化是生物體生命活動(dòng)最重要和最基本的供能方式。生物氧化作用主要通過脫氫反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，一般包括脫氫、傳遞氫和受氫三個(gè)環(huán)節(jié)。對(duì)于不同的微生物來說，因所含的氧化還原酶類的不同，它們的氧化方式的不同，脫氫、傳遞氫和受氫過程的不同，因而構(gòu)成各種不同的生物氧化體系。3/14/202354第三章微生物生物化學(xué)1）好氧生物氧化（需氧氧化）：好氧生物氧化以分子氧作為最終電子受體，呼吸作用就是需氧和兼性微生物在有氧條件下所進(jìn)行的好氧生物氧化。大多數(shù)細(xì)菌以及霉菌、放線菌、藻類和原生動(dòng)物都需要由空氣中獲得氧氣以進(jìn)行呼吸。微生物從呼吸底物分子脫下來的氫到最終電子受體之間，要經(jīng)過一系列的中間傳遞體的電子傳遞過程。中間傳遞體是一些能進(jìn)行生物氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)，并按一定順序排列，按順序?qū)㈦娮觽鬟f到最終電子受體分子氧。這些傳遞體所構(gòu)成的鏈稱為呼吸鏈，也稱為電子傳遞體系或電子傳遞鏈。3/14/202355第三章微生物生物化學(xué)2）厭氧生物氧化：厭氧條件下，氧化以有機(jī)物或無機(jī)物為最終電子受體。當(dāng)以有機(jī)物作為最終受體時(shí)，這種有機(jī)物通常是代謝的中間產(chǎn)物。這種氧化作用不徹底，最終形成還原性產(chǎn)物，因此只放出一部分自由能。當(dāng)厭氧氧化以無機(jī)化合物為最終電子受體時(shí)，常以NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-和CO2等為最終受體。3/14/202356第三章微生物生物化學(xué)§3.6微生物的需氧代謝需氧生物代謝過程的主要途徑如圖3-7。降解代謝的起始物質(zhì)不外乎蛋白質(zhì)、多糖類、脂類和烷烴，而合成代謝的最終產(chǎn)物也只是蛋白質(zhì)、多糖類和脂類。無論是降解還是合成代謝，都可分為三個(gè)階段：水解、酵解和三羧酸循環(huán)。三羧酸循環(huán)既是降解的最后階段，又是合成的起始階段，是整個(gè)代謝過程的核心內(nèi)容。3/14/202357第三章微生物生物化學(xué)需氧代謝三階段圖3-7：實(shí)線箭頭：降解代謝①：水解；②：末端甲基氧化；③：酵解；④：磷酸甘油EMP途徑；⑤：β-氧化；⑥：氨化作用（脫氨基）虛線箭頭：合成代謝3/14/202358第三章微生物生物化學(xué)1

大分子有機(jī)物的水解大分子有機(jī)物或不溶性有機(jī)物必須先經(jīng)過微生物水解酶類的水解作用，變成小分子或可溶性有機(jī)物，然后再進(jìn)一步降解。需氧生物處理和厭氧生物處理都需要經(jīng)過這一步。（1）蛋白質(zhì)的水解有機(jī)氮化物主要指蛋白質(zhì)，微生物不能直接吸收利用蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)經(jīng)過下列分解變成簡(jiǎn)單的氨基酸才能吸收進(jìn)細(xì)胞內(nèi)。一部分氨基酸作為合成細(xì)胞物質(zhì)的原料而被利用，另一部分繼續(xù)被分解成氨、CO2和H2O，或是有機(jī)酸及硫、磷化物。

3/14/202359第三章微生物生物化學(xué)（2）脂肪的水解脂類分子都含碳、氫、氧元素，有的也含有氮和磷。脂類被水解后產(chǎn)生醇和脂肪酸。脂類不溶于水，但溶于脂溶劑等，可以被生物所利用，作為構(gòu)造、修補(bǔ)組織或供給能量之用。脂肪的水解是逐步進(jìn)行的，每一步水解只能水解出一個(gè)脂肪酸，經(jīng)過3次水解后就水解成1個(gè)分子甘油和3個(gè)脂肪酸分子。3/14/202360第三章微生物生物化學(xué)（3）多糖的水解高分子多糖是由多個(gè)單糖分子縮合而成，因相對(duì)分子質(zhì)量很大，在水中只能成膠態(tài)溶液，不能成真溶液，纖維素根本不溶于水，無甜味，無還原性，經(jīng)分解成為葡萄糖。最重要的多糖是淀粉、纖維素、糖元、果膠及細(xì)菌多糖等。淀粉是自然界中容易被分解的不含氮有機(jī)物。能分解淀粉的微生物種類很多，包括各種細(xì)菌、放線菌和真菌中的曲霉、根酶和毛酶等。分解淀粉有兩個(gè)基本方式：一種是在磷酸化酶的作用下，將支鏈淀粉中的葡萄糖分子一個(gè)一個(gè)地分解下來，另一種是在淀粉酶作用下進(jìn)行分解。纖維素的分解必須經(jīng)微生物（主要是細(xì)菌）外酶的水解，才能成為可溶性的纖維二糖或葡萄糖而被利用。3/14/202361第三章微生物生物化學(xué)2、單糖、氨基酸和脂肪酸代謝（1）葡萄糖的酵解葡萄糖的酵解途徑幾乎是所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物所共有的主要代謝途徑，葡萄糖被降解為2分子的丙酮酸（如圖3-8），丙酮酸在好氧條件下通過三羧酸循環(huán)，最終氧化成CO2和H2O，并產(chǎn)生大量能量。3/14/202362第三章微生物生物化學(xué)圖3-8：EMP途徑3/14/202363第三章微生物生物化學(xué)（2）丙酮酸的有氧生物氧化丙酮酸有氧分解可分為兩個(gè)階段，首先是丙酮酸氧化脫羧作用釋放能量，形成高能硫酯鍵的乙酰輔酶A（反應(yīng)如下），然后乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)，徹底氧化。CH3COCOOH+NAD+CoASH————→CH3CO-SCoA+CO2+NADH2丙酮酸氧化脫羧酶乙酰輔酶A3/14/202364第三章微生物生物化學(xué)（3）三羧酸循環(huán)（TCA環(huán)）三羧酸循環(huán)是因?yàn)檠h(huán)中有檸檬酸等幾個(gè)含有三個(gè)羧基的有機(jī)酸而得名的。是葡萄糖有氧分解的一種方式，是葡萄糖酵解過程的繼續(xù)。由酵解得的丙酮酸，在有氧條件下進(jìn)入TCA環(huán)后，產(chǎn)生乙酰輔酶A，并與草酰乙酸縮合成檸檬酸，再經(jīng)過脫氫、脫羧等一系列反應(yīng)，最終是葡萄糖完全氧化分解為CO2和H2O。如圖3-9。三羧酸循環(huán)不僅是糖類好氧代謝的主要途徑，而且也是脂肪、蛋白質(zhì)、氨基酸等最終氧化的共同途徑。3/14/202365第三章微生物生物化學(xué)三羧酸循環(huán)與乙醛酸循環(huán)圖3-9：TCA每循環(huán)一次由乙酰基氧化產(chǎn)生2個(gè)CO2，并再生一個(gè)草酰乙酸。3/14/202366第三章微生物生物化學(xué)（4）氨基酸的代謝蛋白質(zhì)水解后生成各種氨基酸。脫氨基作用是氨基酸降解的第一步。不同的微生物和不同條件，氨基酸的脫氨基作用是不同的，主要分為氧化脫氨基和非氧化脫氨基兩類反應(yīng)。氨基酸生成的酮酸進(jìn)入三羧酸循環(huán)。3/14/202367第三章微生物生物化學(xué)氧化脫氨基：氨基酸在酶的催化下，脫氫被氧化成亞氨基酸，壓氨基酸在水溶液中極不穩(wěn)定，自發(fā)水解成酮酸基和氨。脫氨的脫氫酶中活性最強(qiáng)、分布最廣的是L-谷氨酸脫氫酶，它的輔酶為NAD或NADP，它能催化谷氨酸脫氫脫氨基，生成α-酮戊二酸和氨。3/14/202368第三章微生物生物化學(xué)聯(lián)合脫氨：由轉(zhuǎn)氨酶和L-谷氨酸脫氫酶聯(lián)合作用進(jìn)行脫氨基。α-氨基酸先與α-酮戊二酸起轉(zhuǎn)氨基作用，形成谷氨酸，再經(jīng)谷氨酸脫氫酶作用進(jìn)行氧化性脫氨基，生成氨。3/14/202369第三章微生物生物化學(xué)非氧化性脫氨基：還原性脫氨基反應(yīng)在厭氧條件下進(jìn)行，主要發(fā)生在厭氧微生物和梭狀芽孢桿菌及一些兼性微生物中。在氫化酶的催化下，反應(yīng)使氨基酸加氫脫氨。例如甘氨酸還原性脫氨基反應(yīng)生成乙酸和氨（大腸桿菌，熒光桿菌）。3/14/202370第三章微生物生物化學(xué)（5）甘油的代謝甘油的代謝，一般按照糖的分解途徑進(jìn)行。甘油經(jīng)甘油激酶的作用形成α-磷酸甘油，α-磷酸甘油再經(jīng)脫氫酶的作用形成磷酸二羥丙酮，磷酸二羥丙酮進(jìn)一步氧化進(jìn)入三羧酸循環(huán)。3/14/202371第三章微生物生物化學(xué)（6）脂肪酸的β-氧化每經(jīng)一次β-氧化，碳鏈短兩個(gè)碳原子，生成一分子乙酰－SCoA，如此反復(fù)反應(yīng)，最后可使一個(gè)偶數(shù)碳原子的脂肪酸完全降解成乙酰輔酶A，而奇數(shù)碳原子的脂肪酸降解的結(jié)果除生成若干個(gè)分子的乙酰輔酶A外，還有一分子丙酰輔酶A。乙酰輔酶A進(jìn)入三羧酸循環(huán)，最后氧化成CO2和H2O。脂肪酸的氧化主要是進(jìn)行β-氧化。脂肪酸的有氧徹底氧化可以產(chǎn)生大量能量，一分子的C16飽和脂肪酸被徹底氧化時(shí)可獲得130個(gè)ATP。3/14/202372第三章微生物生物化學(xué)§3.7微生物的厭氧代謝厭氧代謝整個(gè)過程可大致分為三個(gè)階段。第一階段是由兼性細(xì)菌產(chǎn)生的水解酶類，將大分子物質(zhì)或不溶性物質(zhì)水解成低分子可溶性的有機(jī)物，如葡萄糖（已糖）、氨基酸、脂肪酸和甘油等。第二階段是由產(chǎn)酸細(xì)菌把可溶性有機(jī)物氧化成為低分子的有機(jī)酸、醇等，并合成新細(xì)胞物質(zhì)。第三階段是產(chǎn)甲烷細(xì)菌把第二階段的產(chǎn)物進(jìn)一步氧化成甲烷、二氧化碳等，并合成新的細(xì)胞物質(zhì)。3/14/202373第三章微生物生物化學(xué)圖3-8:厭氧生物處理三階段3/14/202374第三章微生物生物化學(xué)1、丙酮酸的厭氧氧化大多數(shù)厭氧和兼性厭氧微生物進(jìn)行葡萄糖厭氧分解的途徑都是經(jīng)1，6-二磷酸果糖降解為丙酮酸。但不同的微生物在進(jìn)一步處理丙酮酸上卻有很大差別，形成多種發(fā)酵類型。有乙醇發(fā)酵，乙酸發(fā)酵，同型乳酸發(fā)酵，丁醇，丁酸發(fā)酵等。多數(shù)細(xì)菌或酵母菌將丙酮酸進(jìn)一步降解為乙醇。梭狀芽孢桿菌所進(jìn)行的發(fā)酵產(chǎn)物中有丁酸、乙酸、乙醇、丙酮等。丙酸細(xì)菌將丙酮酸分解成丙酸、乙酸和CO2。大腸桿菌發(fā)酵葡萄糖產(chǎn)生甲酸、乙酸、乳酸和琥珀酸等各種有機(jī)酸。通常在堿性條件下（pH=7.8）才產(chǎn)生甲酸，在酸性條件下（pH=6.2以下）不產(chǎn)生甲酸，而產(chǎn)生大量氣體。3/14/202375第三章微生物生物化學(xué)2、甲烷的生成厭氧生物處理最終的重要產(chǎn)物是沼氣。甲烷在沼氣中含量約占60%～70%，二氧化碳約占20%～30%。甲烷是有機(jī)物中最還原的化合物，其生成處于發(fā)酵微生物鏈的末端。產(chǎn)甲烷菌在有機(jī)物厭氧分解的過程中普遍存在，且對(duì)氧氣極端敏感。甲烷菌不能利用復(fù)雜的有機(jī)物，只能靠CO2、H2、甲酸、乙酸和丙酸等簡(jiǎn)單化合物來生長(zhǎng)，但自然界中最重要的底物為CO2、H2、乙酸。3/14/202376第三章微生物生物化學(xué)有關(guān)甲烷形成的機(jī)理，存在著多種學(xué)說，歸納起來主要有兩種，一種是二氧化碳