微生物的生理第一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日§1微生物代謝作用的催化劑——酶一、酶的組成單成分酶：只含蛋白質(zhì)（酶蛋白）雙成分酶（全酶）全酶＝酶蛋白＋活性基團（輔酶或輔基）

有機物金屬離子有機物+金屬離子第二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日酶的功能酶蛋白:催化生化反應(yīng)加速進行活性基團:傳遞電子、原子或化學(xué)基團金屬離子:傳遞電子、起激活劑作用并決定催化反應(yīng)的性質(zhì)第三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日重要的輔酶或輔基鐵卟啉：傳遞電子輔酶A：轉(zhuǎn)?；磻?yīng)NAD(輔酶I)和NADP(輔酶II)：傳遞氫FMN（黃素單核苷酸）和FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）：傳遞氫輔酶Q（CoQ)：傳遞氫和電子AMP、ADP、ATP第四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日二、酶蛋白結(jié)構(gòu)

氨基酸→肽鏈→蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)第五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日

一級結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)

第六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)1、氨基酸在蛋白質(zhì)多肽鏈中的排列順序鏈接成多肽鏈2、主要由肽鍵和二硫鍵維持結(jié)構(gòu)RHCCαON一級結(jié)構(gòu)3、是多肽鏈本身的結(jié)構(gòu)第七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日1.蛋白質(zhì)的二級結(jié)構(gòu)是指多肽鏈本身折疊或盤曲所形成的局部空間構(gòu)象2.維持蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)主要依靠氫鍵3.主要類型是α一螺旋蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)二級結(jié)構(gòu)4、是多肽鏈形成的初級空間結(jié)構(gòu)第八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日1.蛋白質(zhì)在二級結(jié)構(gòu)形式的基礎(chǔ)上進一步盤曲.折疊而形成特定格式的三級結(jié)構(gòu)2.三級結(jié)構(gòu)主要依靠疏水鍵、氫鍵、鹽鍵維持蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)三級結(jié)構(gòu)第九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日由兩個以上具有三級結(jié)構(gòu)的多肽鏈組成的，蛋白質(zhì)的這種結(jié)構(gòu)形式稱為蛋白質(zhì)的四級結(jié)構(gòu)。HbA輔基αβ蛋白質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)第十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日三、酶的活性中心——在酶蛋白中，與底物相結(jié)合，直接起催化作用的氨基酸微區(qū)。第十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日四、酶的分類與命名根據(jù)酶在細胞的不同部位胞外酶胞內(nèi)酶根據(jù)作用底物的不同淀粉酶蛋白酶脂肪酶纖維素酶核糖核酸酶第十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日四、酶的分類與命名

——根據(jù)化學(xué)反應(yīng)類型1.氧化還原酶類

AH2+B→A+BH22.轉(zhuǎn)移酶類

AR+B→A+BR

3.水解酶類AB+H2O→AOH+BH4.裂解酶類AB→A+B5.異構(gòu)酶類A→A’6.合成酶類

A+B+ATP→AB+ADP+Pi

第十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日酶的命名（1）——習(xí)慣命名法

1.一般采用底物+反應(yīng)類型而命名

如:蛋白水解酶、乳酸脫氫酶、磷酸己糖異構(gòu)酶

2.對水解酶類只要底物名稱即可如:蔗糖酶、膽鹼酯酶、蛋白酶

有時在底物名稱前冠以酶的來源如:唾液淀粉酶

第十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日酶的命名（2）——系統(tǒng)命名法

一種酶只有一種名稱包括酶的系統(tǒng)命名和4個數(shù)字分類的酶編號乳酸+NAD+→丙酮酸+NADH+H+乳酸：NAD氧化還原酶（EC1.1.1.27)酶學(xué)委員會第一亞亞類氫受體為NAD反應(yīng)類型底物名稱第一亞類被氧化的基團為CHOH第一大類,即氧化還原酶類該酶在亞亞類中的順序號第十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日五、酶的催化特性催化性共性專一性絕對專一相對專一立體異構(gòu)專一反應(yīng)條件溫和性易失活（敏感性）高效性第十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日酶就象一把鎖,酶的底物或底物分子的一部分猶如鑰匙,能專一性地插入酶的活性中心部位而發(fā)生反應(yīng)。酶與底物結(jié)合機理

——鎖和鑰匙模型剛性第十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日酶與底物結(jié)合機理

——誘導(dǎo)楔合學(xué)說酶的活性中心結(jié)構(gòu)與底物原本并非恰巧吻合底物分子與酶接觸時，可誘導(dǎo)酶的活性中心結(jié)構(gòu)發(fā)生構(gòu)象改變?nèi)嵝缘谑隧摚惨话僖皇摚?022年，8月28日酶蛋白的構(gòu)型與催化功能的關(guān)系一級結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系是多肽鏈本身的結(jié)構(gòu)，是酶的基本化學(xué)結(jié)構(gòu)二、三級結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系是維持酶的活性中心所必須具備的空間結(jié)構(gòu)四級結(jié)構(gòu)與催化功能的關(guān)系取決于活性中心是否破壞破壞酶結(jié)構(gòu)的環(huán)境因素物理：加熱、紫外線、超聲波、強烈攪拌、α射線、β射線、Χ射線化學(xué)：濃酸、濃堿、酚、醛、重金屬第十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日六、影響酶活力的因素

酶促反應(yīng)的動力學(xué)方程式中間產(chǎn)物學(xué)說第二十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日第二十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日米－曼公式P113當(dāng)[S]很高時

V→VmaxVmax=K3[E]第二十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日米氏常數(shù)(Km)的意義

Km是酶的特性常數(shù)，與酶的種類、性質(zhì)有關(guān)，與酶濃度無關(guān)。

Km反映了酶與底物親和力大小，Km大，酶與底物親和力小，Km小，酶與底物親和力大。當(dāng)V=Vmax/2時[S]=Km

，Km是酶促反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度。Km可應(yīng)用雙倒數(shù)法（Lineweaver-Burk）求得第二十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日

雙倒數(shù)法求Km

1/[S]1/[V]1/Vmax-1/Km1/V=(Km/Vmax)×1/[S]+1/Vmax第二十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日Monod方程

1942年Mond采用純菌種在培養(yǎng)基溶液中進行微生物生長實驗研究,提出了微生物生長速度和底物濃度之間的關(guān)系。

微生物增長是底物降解的結(jié)果把微生物與廢水中有機物濃度聯(lián)系起來第二十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日μ——微生物比生長速率（S-1）；μmax——微生物最大比生長速率(S-1)；Cs——限制性底物濃度(g/L)；Ks——飽和常數(shù)，即當(dāng)μ=1/2μmax時的底物濃度。Monod方程是典型的均衡生長模型，其基本假設(shè)如下：1)細胞的生長為均衡式生長，因此描述細胞生長的唯一變量是細胞的濃度；2)培養(yǎng)基中只有一種基質(zhì)是生長限制性基質(zhì)，而其他組分為過量，不影響細胞的生長；3)細胞的生長視為簡單的單一反應(yīng)，細胞得率為一常數(shù)。第二十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日影響酶促反應(yīng)速率的因素酶的活力與測定酶活力測定方法化學(xué)分析法光吸收法量氣法酶分析法第二十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2、酶的濃度和底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響圖1圖2第二十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日3、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響

Q10=————————Q10=1.4~2.0溫度過低溫度過高最適（T+10℃）的反應(yīng)速度T的反應(yīng)速度TV第二十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日4、pH對酶促反應(yīng)速度的影響

酶的作用與基質(zhì)的電離狀態(tài)有關(guān)PHV最適第三十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日5、激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響

激活劑——能使酶活性提高的物質(zhì)必需激活劑——缺乏時酶將喪失其催化能力非必需激活劑——缺乏時酶仍有催化能力，但效率低第三十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日6、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響P119抑制劑——減弱、抑制、破壞酶活力的物質(zhì)不可逆抑制——抑制劑與酶分子上某些基團以共價鍵方式結(jié)合，導(dǎo)致酶活性下降或喪失，且不可恢復(fù)?？赡嬉种啤种苿┡c酶分子上某些基團以非共價鍵方式結(jié)合，導(dǎo)致酶活性下降或喪失，除去抑制劑，酶可恢復(fù)活性。競爭性抑制非競爭性抑制反競爭性抑制第三十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日微生物的酶酶的組成及作用酶蛋白的結(jié)構(gòu)酶的活性中心酶蛋白的結(jié)構(gòu)及與催化功能的關(guān)系酶的分類與命名酶的催化特性影響酶活力的因素第三十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日§2微生物的營養(yǎng)營養(yǎng)物——滿足微生物進行生命活動所需要的物質(zhì)。以滿足正常生長繁殖需要的一種最基本的生理功能。營養(yǎng)——微生物獲取營養(yǎng)物的過程。第三十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日新陳代謝

——微生物不斷地從外界攝取營養(yǎng)物，經(jīng)過一系列生化反應(yīng)轉(zhuǎn)變成自身細胞，并把廢物排泄到體外的過程。異化作用：分解物質(zhì)，放出能量同化作用：合成物質(zhì)，吸收能量異化作用與同化作用的關(guān)系

P119第三十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日一、微生物的化學(xué)組成

（一）水分

70%~90%（二）干物質(zhì)有機物：90%~97%無機物：3%~10%微生物的化學(xué)組成實驗式細菌：C5H7O2NC:N:P第三十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日微生物細胞化學(xué)組成含量的變化微生物細胞化學(xué)組成可因菌種的種類、菌齡、培養(yǎng)基組成、培養(yǎng)條件、分析方法等而有所不同。水分干物質(zhì)第三十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日二、微生物的五大營養(yǎng)要素水碳源和能源氮源無機鹽生長因素（生長因子）第三十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日（一）水

——微生物最基本的營養(yǎng)元素

必不可少的溶劑調(diào)節(jié)細胞溫度第三十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日（二）碳源

碳源占細胞干重的50%以上作用：為菌體自身合成提供碳架為微生物生命活動提供能量第四十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機碳C·H·O·N·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、蛋白胨、花生餅粉等C·H·O·N多數(shù)氨基酸、簡單蛋白質(zhì)等一般氨基酸、明膠等C·H·O糖、有機酸、醇、脂類等葡萄糖、蔗糖、各種淀粉、糖蜜等C·H烴類天然氣、石油及其不同餾份、石蠟油等無機碳C·OCO2CO2C·O·XNaHCO3NaHCO3、CaCO3、等微生物的碳源譜第四十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日微生物工業(yè)發(fā)酵中用做碳源的原料傳統(tǒng)種類：糖類 淀粉（玉米粉、山芋粉、野生植物 淀粉等） 麩皮 各種米糠等代糧發(fā)酵：纖維素、石油、CO2第四十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日（二）能源無機營養(yǎng)微生物（自養(yǎng)型微生物）光能自養(yǎng)微生物化能自養(yǎng)微生物有機營養(yǎng)微生物（異養(yǎng)微生物）光能異養(yǎng)微生物化能異養(yǎng)微生物第四十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日第四十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日無機氮：銨鹽、硝酸鹽、亞硝酸鹽、尿素、氨、N2有機氮：蛋白質(zhì)及其降解產(chǎn)物、牛肉膏、魚粉、花生餅粉、黃豆餅粉等遲效氮源：氮主要以蛋白質(zhì)形式存在，必須通過水解后降解成胨、肽、氨基酸等才能被機體利用速效氮源：無機氮源或以蛋白質(zhì)降解產(chǎn)物形式存在的有機氮源功能：提供合成細胞中含氮物，如蛋白質(zhì)、核酸，以及含氮代謝物等的原料；（三）氮源第四十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日類型元素水平化合物水平培養(yǎng)基原料水平有機氮N·C·H·O·X復(fù)雜蛋白質(zhì)、核酸等牛肉膏、酵母膏、蠶蛹粉等N·C·H·O尿素、氨基酸、簡單蛋白質(zhì)等尿素、蛋白胨、明膠等無機氮N·HNH3、銨鹽等(NH4)2SO4等N·O硝酸鹽等KNO3等NN2空氣

微生物的氮源譜

第四十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日微生物的分類

(根據(jù)對氮源的要求不同)1.固氮：固氮菌、根瘤菌2.利用無機氮：硝化細菌、亞硝化細菌、大腸桿菌3.需要某種氨基酸：乳酸細菌、丙細菌（沒有蛋白酶）4.分解蛋白質(zhì)取得銨鹽或氨基酸：

細菌大量生長時才生成蛋白酶第四十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日（四）無機鹽大量元素：P、S、K、Mg、Ca、Na、Fe（濃度在10-3~10-4mol/L）微量元素：Cu、Zn、Mn、Mo、Co（濃度在10-6~10-8mol/L）

一般微生物生長所需要的無機鹽有：硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物以及含有鈉、鉀、鎂、鐵等金屬元素的化合物。第四十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日無機鹽的生理功能構(gòu)成細胞結(jié)構(gòu)組分作為酶組分或活化劑參與能量傳遞或提供能源維持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性調(diào)節(jié)滲透壓第四十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日無機鹽的生理功能：無機鹽大量元素微量元素一般功能特殊功能酶的激活劑（Cu2+、Mn2+、Zn2+等）特殊分子結(jié)構(gòu)成分（Co、Mo等）

維持滲透壓生理調(diào)節(jié)物質(zhì)

酶的激活劑

pH的穩(wěn)定化能自養(yǎng)菌的能源(S、Fe2+、NH4+、NO2-)無氧呼吸時的氫受體(NO3-、SO42-)細胞成分(如P，S，Ca，Mg，F(xiàn)e等)第五十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日（五）生長因子某些微生物在生長過程中不能自身合成的，但同時又是生長所必需的，須由外界供給的營養(yǎng)物質(zhì)，稱作生長因子。缺乏合成生長因子能力的微生物稱為“營養(yǎng)缺陷型”微生物。第五十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日三、碳氮磷比由于不同微生物的細胞元素組成比例不同，對各營養(yǎng)元素的比例要求也不同，所以有不同的碳氮磷比第五十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日四、微生物的培養(yǎng)基

培養(yǎng)基是根據(jù)各種微生物營養(yǎng)需要，包括水、碳源、能源、氮源、無機鹽及生長因素按一定的比例配制而成的，用以培養(yǎng)微生物的基質(zhì)。第五十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日配制培養(yǎng)基的原則和順序

原則：有的放矢，營養(yǎng)協(xié)調(diào)、條件適宜、經(jīng)濟節(jié)約順序：適量水→各營養(yǎng)組分→調(diào)pH→生長因子或指示劑等→高壓蒸汽滅菌→冷卻→放置備用第五十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日微生物的培養(yǎng)基的分類*按培養(yǎng)基組成物分按培養(yǎng)基形態(tài)分*按實驗?zāi)康姆值谖迨屙?，共一百一十頁?022年，8月28日*按培養(yǎng)基組成物分

合成培養(yǎng)基

——成分明確、重復(fù)性強、價格貴，配制復(fù)雜，適用于研究。天然培養(yǎng)基

——成分不穩(wěn)定，營養(yǎng)豐富、價廉，配制容易，適用于實驗、生產(chǎn)。復(fù)合培養(yǎng)基：合成培養(yǎng)基+天然培養(yǎng)基第五十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日按培養(yǎng)基形態(tài)分

液體培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基第五十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日*按實驗?zāi)康姆只A(chǔ)培養(yǎng)基：基礎(chǔ)配方加富培養(yǎng)基：用于細菌分離前的富集鑒別培養(yǎng)基：用于區(qū)分鑒別不同的細菌選擇培養(yǎng)基：用于分離菌種第五十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日五、營養(yǎng)物質(zhì)進入細胞的方式

——營養(yǎng)運輸系統(tǒng)的多樣性單純擴散促進擴散主動運輸基團轉(zhuǎn)位第五十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日單純擴散特點

高濃度→低濃度不與膜上分子發(fā)生反應(yīng)不消耗能量擴散速度慢第六十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日促進擴散特點高濃度→低濃度借助載體蛋白不消耗能量擴散速度快第六十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日單純擴散促進擴散第六十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日*主動運輸特點

低濃度→高濃度載體對運輸物有高度專一性消耗能量物質(zhì)性質(zhì)未改變第六十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日主動運輸?shù)诹捻?，共一百一十頁?022年，8月28日基團轉(zhuǎn)位特點基團轉(zhuǎn)位是通過單向性的磷酸化作用而實現(xiàn)低濃度→高濃度借助多種酶及載體消耗能量物質(zhì)性質(zhì)改變第六十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日EⅡEⅡSSHPrHPrPPSEⅠATP磷酸烯醇丙酮酸丙酮酸鹽細胞膜外側(cè)內(nèi)側(cè)基團轉(zhuǎn)位SSSSSSPPPPPS第六十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日微生物的營養(yǎng)微生物本體的化學(xué)組成*微生物的五（六）大營養(yǎng)要素*微生物的營養(yǎng)類型微生物的培養(yǎng)基*營養(yǎng)物進入微生物的方式第六十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日§3微生物的能量代謝微生物的生物氧化和產(chǎn)能生物能量的轉(zhuǎn)移中心——ATPATP的生成方式能量代謝是新陳代謝中的核心問題。中心任務(wù)：把外界環(huán)境中的各種初級能源轉(zhuǎn)換成對一切生命活動都能使用的能源——ATP。第六十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日

生物能量的轉(zhuǎn)移中心

——ATP（是短期的儲能）能量代謝是新陳代謝中的核心問題中心任務(wù)：把外界環(huán)境中的各種初級能源轉(zhuǎn)換成對一切生命活動都能使用的能源——ATPADP+H3PO4（Pi)→ATP 有機物最初能源 日光 通用能源

還原態(tài)無機物化能自養(yǎng)菌化能異養(yǎng)菌光能營養(yǎng)菌第六十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日細胞物質(zhì)能量+代謝產(chǎn)物異養(yǎng)菌ADPATP呼吸合成內(nèi)源呼吸不可降解物底物異養(yǎng)菌新陳代謝中能量的釋放與利用第七十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日生物氧化作用：細胞內(nèi)代謝物以氧化作用釋放（產(chǎn)生）能量的化學(xué)反應(yīng)。氧化過程中能產(chǎn)生大量的能量，分段釋放，并以高能鍵形式貯藏在ATP分子內(nèi)，供需時使用。

生物氧化的方式：①和氧的直接化合：

C6H12O6+6O2→6CO2+6H2O②失去電子：Fe2+→Fe3++e-③化合物脫氫或氫的傳遞:CH3-CH2-OHCH3-CHONADNADH2第七十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日合成ATP的方法：

底物水平磷酸化

——異養(yǎng)厭氧微生物在基質(zhì)氧化過程中產(chǎn)生一種含高自由能的中間體，它將高能磷酸鍵交給ADP，合成ATP的方式。氧化磷酸化

——微生物通過電子傳遞體系產(chǎn)生ATP的方式。光能磷酸化

——光合細菌利用光合色素逐出電子，通過電子傳遞產(chǎn)生ATP的方式。第七十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日§3微生物的能量代謝發(fā)酵作用：沒有任何外援的最終電子受體的生物氧化模式；呼吸作用：有外援的最終電子受體的生物氧化模式；★呼吸作用又可分為兩類：

有氧呼吸——最終電子受體是分子氧O2;

無氧呼吸——最終電子受體是O2以外的無機氧化物，如NO3-、SO42-等.根據(jù)最終電子受體（或最終受氫體）的不同，可將微生物的生物氧化分為：第七十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日生物氧化的過程一般包括三個環(huán)節(jié)：①底物脫氫（或脫電子）作用（該底物稱作電子供體或供氫體）②氫（或電子）的傳遞（需中間傳遞體，如NAD、FAD等）③最后氫受體接受氫（或電子）（最終電子受體或最終氫受體）底物脫氫的途徑1、EMP途徑2、HMP3、ED4、TCA第七十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日生物氧化的功能：產(chǎn)能(ATP)產(chǎn)還原力【H】小分子中間代謝物第七十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日化能異養(yǎng)微的生物氧化底物脫氫的途徑第七十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日根據(jù)最終電子受體（受氫體）的不同劃分

好氧呼吸厭氧呼吸發(fā)酵（分子內(nèi)無氧呼吸）無氧呼吸（分子外無氧呼吸）第七十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日1.發(fā)酵:是在無O2等外源氫受體的情況下，底物脫氫后所產(chǎn)生的還原力[H]未經(jīng)呼吸鏈傳遞而直接交某一內(nèi)源性中間代謝產(chǎn)物，以實現(xiàn)底物水平磷酸化產(chǎn)能的一類生物氧化反應(yīng)。

第七十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日發(fā)酵——以有機物的代謝產(chǎn)物為電子受體，發(fā)生氧化還原反應(yīng)。A-H2A輔酶脫氫酶輔酶-H2受氫體（氧以外的物質(zhì)）受氫體-H2第七十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日

發(fā)酵

最終電子受體：氧化過程的中間產(chǎn)物有機物部分氧化無外在電子受體最終產(chǎn)物：醇、醛、酸、甲烷、CO2、能量能量利用率低26%第八十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日糖酵解(EMP)過程

——微生物在厭氧條件下，將葡萄糖分解為丙酮酸，并產(chǎn)生可供機體生長的能量的過程階段Ⅰ（預(yù)備階段）消耗2molATP，階段Ⅱ發(fā)生2次氧化還原反應(yīng)，每次產(chǎn)生2molATP，凈產(chǎn)2molATP發(fā)酵的底物不能過分氧化，也不能過分還原可轉(zhuǎn)變?yōu)閰⑴c底物水平磷酸化的中間產(chǎn)物第八十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日EMP途徑關(guān)鍵步驟P139葡萄糖磷酸化→1.6二磷酸果糖(消耗2molATP)1.6二磷酸果糖→2分子3-磷酸甘油醛

3-磷酸甘油醛→丙酮酸（產(chǎn)生4molATP）最終凈得2molATP第八十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日第八十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日概念:是以分子氧作為最終電子(或氫)受體的氧化過程；是最普遍、最重要的生物氧化方式。途徑：EMP,TCA循環(huán)特點：必須指出，在有氧呼吸作用中，底物的氧化作用不與氧的還原作用直接偶聯(lián)，而是底物在氧化過程中釋放的電子先通過電子傳遞鏈（由各種電子傳遞體，如NAD,FAD,輔酶Q和各種細胞色素組成）最后才傳遞到氧。

由此可見，TCA循環(huán)與電子傳遞是有氧呼吸中兩個主要的產(chǎn)能環(huán)節(jié)。1.有氧呼吸（aerobicrespiration）第八十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日1.有氧呼吸:微生物在降解底物的過程中,將釋放出來的電子交給NAD(P)+、FAD或FMＮ等電子載體,再經(jīng)電子傳遞系統(tǒng)傳給外源分子O2受體,從而生成水并釋放出能量的過程。第八十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日第八十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日好氧呼吸的產(chǎn)能效率EMP途徑產(chǎn)能效率8molATPTCA循環(huán)產(chǎn)能效率30mol

好氧微生物氧化分解1mol葡萄糖共生成38molATP第八十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日呼吸鏈：位于原核生物細胞膜上或真核生物線粒體上的由一系列氧化還原勢不同的氫傳遞體組成的一組鏈狀順序。

主要組分：

（1）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）

（2）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）和黃素單核苷酸（FMN）

FAD和FMN是黃素蛋白FP的輔基。

（3）鐵硫蛋白FeS：含2Fe+2S的中心部分，每次傳遞一個電子。

（4）泛醌CoQ：一類脂溶性載體。

（5）細胞色素系統(tǒng)。

第八十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日真核生物與原核生物呼吸鏈的差異。

（1）原核生物呼吸鏈上的氧還載體的取代性較強。真核生物與G－菌通常都有泛醌，在G＋及某些G－菌中則常被甲基萘醌（MK或維生素K）取代，細胞色素也常有變化。

（2）原核生物氧還載體的數(shù)量可增減。如大腸桿菌細胞色素有9種以上。

（3）原核生物有分支呼吸鏈的存在。

（4）真核生物呼吸鏈的P/O=3,而原核生物則普遍<3。第八十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日氧化磷酸化（oxidativephosphorylation）物質(zhì)在生物氧化過程中形成的NADH和FADH2可通過位于線粒體內(nèi)膜和細菌質(zhì)膜上的電子傳遞系統(tǒng)將電子傳遞給氧或其他氧化型物質(zhì)，在這個過程中偶聯(lián)著ATP的合成，這種產(chǎn)生ATP的方式稱為氧化磷酸化。

第九十頁，共一百一十頁，2022年，8月28日P145

外源性呼吸---利用外界供給的有機物為基質(zhì)呼吸。內(nèi)源性呼吸---利用自身儲藏物為基質(zhì)呼吸。第九十一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日2.無氧呼吸有機物碳原子電子流向CO2NO3-。SO4-2CO2

Fe+3等有特殊的氧化酶化合物以無機氧化物為電子受體，氧化脫下的氫和電子經(jīng)呼吸鏈傳遞，最終交給無機氧化物NO3、NO2、SO4、S2O3或CO2等或延胡索酸等有機物的過程。第九十二頁，共一百一十頁，2022年，8月28日以硝酸鹽作為最終電子受體的生物學(xué)過程，也稱為硝酸鹽的異化作用（Dissimilative）。1）硝酸鹽呼吸——反硝化作用：第九十三頁，共一百一十頁，2022年，8月28日兼性厭氧微生物（糞產(chǎn)堿桿菌、地衣、芽孢桿菌、螺菌等）

異化還原（反硝化作用）：

NO3—

NO2—NO—N2ON2同化還原：NO3—NO2—NH2OHNH3無O2有或無O2硝酸鹽還原酶硝酸鹽還原酶第九十四頁，共一百一十頁，2022年，8月28日硝酸鹽呼吸

最終電子受體：NO3-、

NO2-最終產(chǎn)物：N2、

NH3反硝化作用

缺氧條件下：

NO3-→NO2-→NO-→N2O→N2第九十五頁，共一百一十頁，2022年，8月28日硫酸鹽呼吸最終電子受體：SO42-最終產(chǎn)物：H2S反硫化

厭氧條件下：

S042-→

H2S第九十六頁，共一百一十頁，2022年，8月28日碳酸鹽呼吸最終電子受體：CO32-、CO2最終產(chǎn)物：產(chǎn)甲烷菌：CH4

產(chǎn)乙酸菌：CH3COOH第九十七頁，共一百一十頁，2022年，8月28日第九十八頁，共一百一十頁，2022年，8月28日方式電子受體產(chǎn)物獲能(千卡)微生物類型條件發(fā)酵有機物各種中間代謝產(chǎn)物54好氧菌，厭氧菌,兼性厭氧菌無O2或有O2有氧呼吸O2

CO2

688好氧菌,兼性厭氧菌有O2無氧呼吸無機物CO2

429厭氧菌,兼性厭氧菌無O2第九十九頁，共一百一十頁，2022年，8月28日四、微生物呼吸類型在生物處理中的應(yīng)用

傳統(tǒng)活性污泥法——好氧呼吸延時曝氣、污泥減容——內(nèi)源代謝高濃度廢水處理、污泥消化——發(fā)酵生物脫氮——無氧呼吸第一百頁，共一百一十頁，2022年，8月28日微生物的能量代謝

*能量代謝生物能量的轉(zhuǎn)移中心---ATP*微生物的呼吸類型應(yīng)用第一百零一頁，共一百一十頁，2022年，8月28日第四節(jié)