吉林大学《微生物》5-微生物的代谢.pptVIP

3.铁的氧化 从亚铁到高铁状态的铁的氧化，对于少数细菌来说也是一种产能反应，但从这种氧化中只有少量的能量可以被利用。 亚铁的氧化仅在嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌(Thiobacillus ferrooxidans)中进行了较为详细的研究。在低pH环境中这种菌能利用亚铁氧化时放出的能量生长。 在该菌的呼吸链中发现了一种含铜蛋白质 (rusticyanin)，它与几种细胞色素c和一种细胞色素a1氧 化酶构成电子传递链。在电子传递到氧的过程中细胞质内有质子消耗，从而驱动ATP的合成。 4.氢的氧化 氢细菌都是一些呈革兰氏阴性的兼性化能自养菌。它们能利用分子氢氧化产生的能量同化CO2，也能利用其他有机物生长。 氢细菌的细胞膜上有泛醌、维生素K2及细胞色素等呼吸链组分。 在氢细菌中，电子直接从氢传递给电子传递系统，电子在呼吸链传递过程中产生ATP。 最初 能源 有机物 还原态无机物 日光 化能异养微生物 化能自养微生物 光能营养微生物 通用能源 （ATP） 三、能量转换 在产能代谢过程中，微生物通过底物水平磷酸化和氧化磷酸化将某种物质氧化而释放的能量储存于ATP等高能分子中。 对光合微生物而言，则可通过光合磷酸化将光能转变为化学能储存于ATP中。 1.底物水平磷酸化(substrate level phosphorylation) 物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键的化合物，而这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合成，这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸化。 底物水平磷酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。 2.氧化磷酸化(oxidative phosphorylation) 物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH2可通过位于线粒体内膜和细菌质膜上的电子传递系统将电子传递给氧或其他氧化型物质，在这个过程中偶联着ATP的合成，这种产生ATP的方式称为氧化磷酸化。 一分子NADH和FADH2可分别产生3个和2个ATP。 氧化磷酸化作用的化学渗透假说 化学渗透偶联假说、构象变化偶联假说 位于细胞膜或线粒体内膜的呼吸链组分在传递来自基质的氢时，在将电子传递给下一个电子载体的同时把质子从膜内泵到膜外，因而造成了膜内外两侧的质子梯度和电位梯度，由此产生质子动势，这种动势蕴藏着电子传递过程中所释放的能量。在质子动势的驱动下，质子通过跨膜的ATP合酶从膜外回到膜内，并释放能量驱使ADP磷酸化生成ATP。 3.光合磷酸化(photophosphorylation) 光合作用是自然界一个极其重要的生物学过程，其实质是通过光合磷酸化将光能转变成化学能，以用于从CO2合成细胞物质。 行光合作用的生物体除了绿色植物外，还包括光合微生物，如藻类、蓝细菌和光合细菌(包括紫色细菌、绿色细菌、嗜盐菌等)。它们利用光能维持生命，同时也为其他生物(如动物和异养微生物)提供了赖以生存的有机物。 光合色素 光合色素是光合生物所特有的色素，是将光能转化为化学能的关键物质。共分三类：叶绿素 (chl)或细菌叶绿素(Bchl)，类胡萝卜素和藻胆素。 细菌叶绿素具有和高等植物中的叶绿素相类似的化学结构，两者的区别在于侧链基团的不同，以及由此而导致的光吸收特性的差异。 光合单位 光合色素分布于两个“系统”，分别称为“光合系统Ⅰ”和“光合系统Ⅱ”。每个系统即为一个光合单位，其光合色素的成分和比例不同。一个光合单位由一个光捕获复合体和一个反应中心复合体组成。 光捕获复合体含有菌绿素和类胡萝卜素，它们吸收一个光子后，引起波长最长的菌绿素(P870)激活，从而传给反应中心，激发态的P870可释放出一个高能电子。 非环式光合磷酸化 ①电子的传递途径属非循环式的； ②在有氧条件下进行； ③有两个光合系统，其中色素系统I（PS I）含叶绿素a，可以吸收利用红光，反应中心的吸收光波为“P700”，色素系统II（PSII）含叶绿素b，可以吸收利用蓝光，反应中心的吸收光波为“P680” ； ④反应中同时有ATP（产自PSII）、NAD(P)H+H+ （产自PS I）和O2 产生； ⑤NAD(P)H+H+中的[H]是来自H2O分子光解后的H+和电子。 非环式光合磷酸化特点： ①电子传递途径属循环式的； ②产ATP和NAD(P)H+H+分别进行； ③NAD(P)H+H+中的[H]是来自H2S等无机氢供体 ④无O2产生。 环式光合磷酸化特点： 这种不产氧的环式光合磷酸化，只存在于原核生物（光合细菌）中。 这是一条在1960年代中后期才发现的双歧杆菌（Bifidobacteria）通过HMP发酵葡萄糖的新途径。 特点： 2分子葡萄糖→3分子乙酸＋2分子乳酸＋5分子ATP C.双歧发酵 ③ 丙酸发酵