自养微生物产ATP和产还原力.pptVIP

自养微生物按其最初能源的不同的分类 能对无机物进行氧化而获得能量的微生物，称为化能无机自养型微生物。 一 能利用日光辐射能的微生物，称做光能自养型微生物。 有机物 化能异养菌 日 光 光能营养菌 无机物 化能自养菌 最初能源 通用能源 （ATP） 一 、化能自养微生物 还原CO2所需要的ATP和[H]是通过氧化无机物 而获得的 NH4+、NO2-、H2S、S0、H2、Fe2+等 呼吸链的氧化磷酸化反应 硝化细菌、铁细菌、硫细菌、氢细菌 等属于化能自养类型 通常是化能自养型细菌，一般是好氧菌。 利用固定C02作为它们的碳源。其产能的途径主要也是借助于无机电子供体(能源物质)的氧化，从无机物脱下的氢(电子)直接进入呼吸链通过氧化磷酸化产生ATP。 代谢特点 1）无机底物脱下的氢（电子）从相应位置 直接进入呼吸链 2）存在多种呼吸链 3）产能效率低； 4）生长缓慢，产细胞率低。 复杂分子 （有机物） 分解代谢 合成代谢 简单小分子 ATP [H] 自养微生物的合成代谢： 将CO2先还原成[CH2O]水平的简单有机物，然后再进一步合成复杂的细胞成分。 化能自养微生物： 无机物氧化过程中主要通过氧化磷酸化产生ATP 如果作为电子供体的无机物的氧化还原电位足够低，也在 氧化磷酸化的过程中产生还原力，但大多数情况下都需要 通过电子的逆向传递，以消耗ATP为代价获得还原力。 1 . 硝化细菌 能氧化氮的化能无机营养型细菌。杆状、椭圆形、球形、螺旋形或裂片状，且它们可能有极生或周生鞭毛。好氧、没有芽孢的革兰氏阴性有机体， 在细胞质中有非常发达的内膜复合体。将氨氧化成硝酸盐的过程称为硝化作用。 a、亚硝化细菌 NH3 +O2 + 2H+ NH2OH + H2O 氨单加氧酶 羟氨氧化酶 HNO2 +4H+ +4e- b、硝化细菌 NO2- + H2O 亚硝酸氧化酶 NO3-+ 2H+ +2e- 根据它们氧化无机化合物的不同 也称氨氧化细菌 (产生1分子ATP) 2 氢细菌（氧化氢细菌）  能利用氢作为能源的细菌组成的生理类群称氢细菌或氢氧化细菌(hydrogen oxidizing bacteria)。 兼性化能自养菌 主要有假单胞菌属、产碱杆菌属(Alcaligenes)、副球菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属(Flavobacterium)、水螺菌属(Aquaspirillum)、分支杆菌属(Mycobacterium)和诺卡氏菌属(Nocardia)等。 产能： 2H2 + O2 —? 2 H2O 合成代谢反应： 2H2 + CO2 —? [ CH2O ] + H2O。 3 硫细菌（硫氧化细菌） ——利用H2S、S02、S2O32-等无机硫化物进行自养生长,主要指化能自氧型硫细菌 嗜酸型硫细菌能氧化元素硫和还原性硫化物外，还能将亚铁离子(Fe2＋)氧化成铁离子(Fe3＋)。 产能途径 第一阶段，H2S、S0和S2O32－等硫化物被氧化为SO32－ 第二阶段，形成的SO32－进一步氧化为SO42－和产能。 1、由细胞色素－亚硫酸氧化酶将SO32－直接氧化成为SO42－，并通过电子传递磷酸化产能，普遍存在于硫杆菌中。 2、磷酸腺苷硫酸(adenosine phosphosulfate，APS)途径。在这条途径中，亚硫酸与腺苷单磷酸反应放出2个电子生成一种高能分子，放出的电子经细胞电子传递链的氧化磷酸化产生ATP。由腺苷酸激酶的催化，每氧化1分子SO32－产生1.5分子ATP。 二、光能营养微生物 指具有捕捉光能并将它用于合成ATP和产生NADH或NADPH的微生物。 分为不产氧光合微生物和产氧光合微生物 。 前者利用还原态无机物H2S，H2或有机物作还原C02的氢供体以生成NADH和NADPH。后者由H2O分子光解产物H’和电子形成还原力(NADPH+H’) （还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸） 1）循环光合磷酸化 细菌叶绿素将捕获的光能传输给其反应中心叶绿素，吸收光能并被激发，使它的还原电势变得很负，被逐出的电子经过由脱镁菌绿素(bacteriopheophytin，Bph)、CoQ、细胞色素b和c组成的电子传递链传递返回到细菌叶绿素，同时造成了质子的跨膜移动，提供能量用于合成ATP。 特点： a、光驱使下，电子自菌绿素上逐出后，经过类似呼吸链的循环，又回到菌绿素； b、产ATP和还原力[H]分别进行，还原力来自H2S等无机物； c、不产氧（O2）。