(环境工程微生物学)8生理.ppt

化能自养微生物的能量代谢 1、氢细菌/氢氧化菌 通过细胞膜上电子传递体系从氢的氧化中获得能量ATP。 H2 + 1/2O2 → H2O + 237.2 kJ 2 H2 + CO2 + 能量→[C H2O] + H2O卡尔文循环 氢细菌是兼性自养菌，不但能从氢的氧化中获得能量，还能利用有机物作碳源和能源生长。 2、硝化细菌 硝化作用是指将氨氧化为亚硝酸、亚硝酸氧化为硝酸的过程。 硝化细菌分为将氨氧化为亚硝酸的亚硝酸菌，NH4+ + 3/2O2 → NO2-+ H2O + 2H+ + 270.7 kJ 将亚硝酸氧化为硝酸的硝酸菌。 NO2- + 1/2O2 → NO3- + 77.4 kJ 4 H + + CO2 + 能量→[C H2O] + H2O 3、 硫氧化细菌 硫细菌通过硫化物或元素硫的氧化获得能量，这些物质最终被氧化为硫酸。 S2- + 2O2 → SO42- + 794.5 kJ S + 3/2O2 + H2O → SO42- + 2H+ + 584.9 kJ 硫、硫化氢和硫代硫酸盐丰富的环境中。在氧化硫化氢时可形成元素硫，元素硫可形成硫粒贮藏在生物体内备硫缺乏时利用。 4 H + + CO2 + 能量→[C H2O] + H2O 3、 硫氧化细菌 生理—O2氧化硫化氢、硫磺和其它硫化物为硫酸，化能自养。 形态—丝状 1.贝日阿托氏菌 漂浮在池沼上，丝状体中的一串细胞相互联接并拥有共同的衣鞘。 2.发硫细菌 发—固着 化能自养微生物的能量代谢 4、铁细菌 铁细菌能从将Fe2+氧化为Fe3+的反应中获得能量。 4FeCO3 + O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3 + 4CO2 + 167.5kJ 形成大量的Fe(OH)3使输水管道堵塞。铁细菌对Fe2+的吸收，将使管道腐蚀。 4 H + + CO2 + 能量→[C H2O] + H2O 三、光合自养微生物的能量代谢 1、蓝细菌和藻类 白天：利用各种叶绿素等进行植物性光合作用 H2O + CO2 + 光能→[CH2O] + O2 这其中叶绿素能将光能转化为化学能，而类胡萝卜素是捕捉光能传递给叶绿素的辅助色素 产物为ATP和NADPH2 夜间：利用合成的有机物作为底物，进行呼吸作用，产出CO2。 光合作用：光合生物通过光合作用将光能转化为化学能，并将二氧化碳固定的过程。 光合作用是如何进行的？ 　　　分为两个步骤： 　　　光反应（光合作用、合成代谢）：在叶绿素参与下，把光能用来劈开水分子，放出O2，同时造成两种高能化合物 ATP和 NADPH。 　　　暗反应（呼吸作用、分解代谢） ：把 ATP 和 NADPH 中的能量，用于固定 CO2，生成糖类化合物。这个过程不需要光。 “非循环式光合磷酸化” 蓝细菌和藻类通过非循环光合磷酸化作用，利用光能产生ATP。 非循环光合磷酸化作用的特点是： ①在有氧条件下进行，电子传递是非循环式； ②存在两个光合系统，即光系统Ⅰ和光系统Ⅱ； ③反应过程中有ATP、NADPH2和O2产生。 ④还原力来自于水的光解。 三、光合自养微生物的能量代谢 2、光合细菌 硫细菌（绿硫菌、红硫菌）：利用H2S为供氢体 H2S + CO2 + 光能+菌绿素→[CH2O] + 2S+H2O H2S+2H2O +2 CO2 + 光能+菌紫素→2[CH2O] + H2SO4 三、光合自养微生物的能量代谢 2、细菌 氢细菌（氢单胞菌）：利用H2为供氢体 通过卡尔文循环固定CO2 H2 + CO2 + 光能+菌紫素→[CH2O] +H2O “循环式光合磷酸化” 循环光合磷酸化作用的特点是： ①电子传递循环式，产生ATP； ②不产生O2； ③产生的ATP和还原力是分别进行的。 ④还原力来自于H2S等供氢体。 以上类型的细菌均为原核微生物中的厌氧菌 四、卡尔文循环 是光能和化能自养微生物固定CO2的主要途径。 分为三个阶段： 1、羧化反应（CO2的固定） 2、还原反应 3、 CO2受体(1、5-二磷酸核酮糖)的再生 四、卡尔文循环 意义： 6个受体分子循环一次，固定6个CO2，生成1mol葡萄糖。 是其他有机物合成的基础。 三、光合异养微生物的能量代谢 光能异养厌氧光合细菌： 为光能异养的厌氧光合细菌，以光为能源，有机物为供氢体还原CO2 ，合成有机物 如荚膜红甲单胞菌等 三、藻类和细菌光合作用的比较 藻类 光合细菌 微生物： 蓝细菌、真