5微生物学讲义 第五章教材课程.pptVIP

“发酵”的特点： （1）发酵是厌氧微生物或兼性厌氧微生物获得能量 的一种主要方式； （2）糖酵解作用是各种发酵的基础，而发酵则是糖 酵解过程的发展； （2）有机物既是被氧化的基质，又是氧化还原反应 过程中的电子最终受体； （3）不需要外界提供电子受体。 一、异养微生物的生物氧化 2. 呼吸作用 P104 微生物在降解底物的过程中，将释放出的电子交给NAD（P）+、 FAD或FMN等电子载体，再经电子传递系统传给外源电子受体， 从而生成水或其它还原型产物并释放出能量的过程，称为呼吸作 用。 以氧化型化合物作为最终电子受体 有氧呼吸（aerobic respiration）： 无氧呼吸（anaerobic respiration）： 以分子氧作为最终电子受体 一、异养微生物的生物氧化 2. 呼吸作用 呼吸作用与发酵作用的根本区别： 电子载体（NADH）不是将电子直接传递给底物 降解的中间产物（如丙酮酸），而是交给电子传递系 统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。 根据反应中电子受体不同分为两种类型： 有氧呼吸 无氧呼吸 一、异养微生物的生物氧化 2. 呼吸作用 (1) 有氧呼吸 葡萄糖 糖酵解作用 丙酮酸 发酵 有氧 无氧 各种发酵产物 三羧酸循环 被彻底氧化生成CO2 和水，释放大量能量。 呼吸作用的一般过程 糖原 三酰甘油 蛋白质 葡萄糖 脂肪酸+甘油 氨基酸 乙酰CoA TAC CO2 2H 呼吸链 H2O ADP+Pi ATP 二、异养微生物的生物氧化 2. 呼吸作用 有氧呼吸： 电子传递链； 氧分子； (最终电子受体) 有氧呼吸的特点： 1、以分子氧为最终受体的生物氧化 2、基质氧化彻底生成CO2和H2O，（少数氧 化不彻底，生成小分子量的有机物，如 醋 酸发酵）。 3、除糖酵解过程外，还包括三羧循环和电子传 递链两部分反应 4、E系完全，分脱氢E和氧化E两种E系 （P105）。 5、产能量多，一分子G净产38个ATP。 发酵面食的制作即利用了 微生物的有氧呼吸 一、异养微生物的生物氧化 2. 呼吸作用 （2）无氧呼吸 某些厌氧和兼性厌氧微生物在无氧条件下进行无氧呼吸； 无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等无机物，或延胡索酸（fumarate）等有机物。 体现了微生物代谢类型的多样性。 无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体。 所生成的能量不如有氧呼吸产生的多，但比发酵多。 （参见P106） 2. 呼吸作用 （2）无氧呼吸（与有氧呼吸的互变） 能进行硝酸盐呼吸的细菌被称为硝酸盐还原细菌，主要生活在 土壤和水环境中，如假单胞菌等。（反硝化作用） 硝酸盐还原细菌是兼性厌氧菌，无氧时进行厌氧呼吸，而有氧 时其细胞膜上的硝酸盐还原酶活性被抑制，细胞进行有氧呼吸。 第二节 微生物产能代谢——生物氧化 一、异养微生物的生物氧化 1、发酵(fermentation) 2、呼吸作用 二、自养微生物的生物氧化 1、氨的氧化 2、硫的氧化 3、铁的氧化 4、氢的氧化 三、能量转换 1、底物水平磷酸化（substrate level phosphorylation） 2、氧化磷酸化（oxidative phosphorylation） 3、光合磷酸化（photophosphorylation） 第二节 微生物产能代谢 二．自养微生物的生物氧化 从无机物的氧化获得能量 以无机物为电子供体 化能自养型微生物 二．自养微生物的生物氧化 1、 氨的氧化 （参见P106） NH3、亚硝酸（NO2-）等无机氮化物可以被某些化能自养细菌用作能源 亚硝化细菌： 硝化细菌： 将氨氧化为亚硝酸并获得能量 将亚硝酸氧化为硝酸并获得能量 这两类细菌往往伴生在一起，在它们的共同作用下将铵盐氧化 成硝酸盐，避免亚硝酸积累所产生的毒害作用。 产生的能量较少，因此这类细菌生长缓慢，平均代时在10h以上。 二．自养微生物的生物氧化 2、 硫的氧化 （参见P106） 硫细菌（sulfur bacteria）能够利用还原态的硫化合物 （包括硫化物、硫、硫酸盐等）作能源。 硫细菌在进行硫的氧化时会产酸（主要是硫酸），因此 它们的生长会显著降低环境的pH。 二．自养微生物的生物氧化 3、铁的氧化 （参见P107） 嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）： 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。因