清华大学微生物学第五章 微生物的代谢1-2PPT.ppt

ATP合成酶合成ATP的旋转催化假说 头部：3个亚基，构象可变 颈部 基部 ADP与Pi结合 合成ATP 释放ATP ATP合成酶 呼吸链氧化磷酸化效率高低怎么表示？ 用P/O表示 ：每消耗1摩尔氧原子所产生ATP摩尔数 1、呼吸（好氧呼吸） 呼吸链中有几处可以合成ATP？ 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是NO3-、NO2-、SO42-、S2O32-、CO2等无机物，或延胡索酸（fumarate）等有机物。 经过部分呼吸链递氢 无氧呼吸的特点 2、无氧呼吸（厌氧呼吸） 概念：以外源无机氧化物作为呼吸链最终电子（或氢）受体的生物氧化；少数是有机氧化物。 （1）硝酸盐呼吸 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、依氏螺菌、脱氮小球菌等。 硝酸盐还原细菌被认为是一种兼性厌氧菌，无氧但环境中存在硝酸盐时进行厌氧呼吸，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。 土壤及水环境 氧被消耗而造成局部的厌氧环境 松土，排除过多的水分，保 证土壤中有良好的通气条件。 硝酸盐是一种容易溶解于水的物质，通常通过水从土壤流入水域中。如果没有反硝化作用，硝酸盐将在水中积累，会导致水质变坏与地球上氮素循环的中断。 反硝化作用的生态学作用： 好氧性机体的呼吸作用 硝酸盐还原细菌进行厌氧呼吸 反硝化作用在氮素循环中的重要作用 土壤中植物能利用的氮 （硝酸盐NO3-）还原成 氮气而消失，从而降低 了土壤的肥力。 (2) 硫酸盐呼吸 底物脱氢后，经呼吸链递氢，最终由硫酸盐受氢，在递氢过程中与氧化磷酸化偶联产生ATP。 严格厌氧菌 可引起植物根系病害 (3) 硫呼吸 以无机硫为呼吸链末端氢受体并产生H2S的 无氧呼吸 某些专性厌氧菌和兼性厌氧菌 (4) 铁呼吸 以Fe3+为呼吸链末端氢受体的无氧呼吸 某些专性厌氧菌和兼性厌氧菌 (5) 碳酸盐呼吸 以CO2或重碳酸盐为呼吸链末端氢受体的无氧呼吸 产甲烷菌、产乙酸细菌 （详见第八章） (6) 延胡索酸呼吸 兼性厌氧，将延胡索酸还原成琥珀酸，以往都是把琥珀酸的形成作为微生物的一般发酵产物来考虑。 实际上在延胡索酸呼吸中，延胡索酸是最终电子受体，而琥珀酸是还原产物。 有关“鬼火”的生物学解释 在无氧条件下，某些微生物在没有氧、氮或硫作为呼吸作用的最终电子受体时，可以磷酸盐代替，其结果是生成磷化氢（PH3），一种易燃气体。当有机物腐败变质时，经常会发生这种情况。 若埋葬尸体的坟墓封口不严时，这种气体就很易逸出。古代的墓地通常位于山坡上，埋葬着大量尸体。在夜晚，气体燃烧会发出绿幽幽的光。长期以来人们无法正确地解释这种现象，将其称之为“鬼火”。 厌氧呼吸的产能较有氧呼吸少，但比发酵多，它使微生物在没有氧的情况下仍然可以通过电子传递和氧化磷酸化来产生ATP，因此对很多微生物是非常重要的。 除氧以外的多种物质可被各种微生物用作最终电子受体，充分体现了微生物代谢类型的多样性。 水果汁等会不断冒泡并产生有益产品的一些自然现象看是的 在发酵工业上，发酵是指任何利用厌氧或好氧微生物来生产有用代谢产物的一类生产方式。 在生物氧化中发酵? 3. 发酵(fermentation) 三个含义 3. 发酵(fermentation) 底物-H 底物 中间代谢物 中间代谢物-H2 ATP ADP+Pi 无O2下 （发酵产物） （1）由EMP途径中丙酮酸出发的发酵 （2）通过HMP途径的发酵 ——异型乳酸发酵 （3）通过ED途径进行的发酵 （4）由氨基酸发酵产能 ——Stickland反应 （5）发酵中的产能反应 (1)由EMP途径中 丙酮酸出发的发酵 大肠杆菌： 产气肠杆菌： V.P.试验阳性 V.P.试验阴性 （2）通过HMP途径的发酵 ——异型乳酸发酵 异型乳酸发酵的经典途径 异型乳酸发酵的双歧杆菌途径 同型乳酸发酵（经EMP途径） 2( 1,3-二-磷酸甘油酸） 葡萄糖 3-磷酸甘油醛 磷酸二羟丙酮 2乳酸 2丙酮酸 2NAD+ 2NADH 4ATP 4ADP 2ATP 2ADP 同型乳酸发酵 乳 酸 2ADP 2ATP 乙醇 CO2 葡 萄 糖 6-磷酸葡萄糖 6-磷酸葡萄糖酸 5-磷酸木酮糖 3-磷酸甘油醛