1、第四章 微生物的生理,41 微生物的酶,微生物的營養(yǎng)和代謝需在酶的參與下才能正常進(jìn)行。哪里有生命現(xiàn)象哪里就有酶的作用。,（一） 定義： 酶(enzyme)是由活性細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化性、專一性的一種特殊蛋白質(zhì)，是動物、植物和微生物等生物體內(nèi)合成、催化生化反應(yīng)，并傳遞電子、原子和化學(xué)基團的生物催化劑。,一、酶的定義和組成,（二） 組成,輔助因子,輔酶（cofactor ,coenzyme),輔基(prosthetic group),激活劑,：主要是金屬離子,（三）酶的各個組分的功能：,酶蛋白：加速生物化學(xué)反應(yīng)的作用，決定了催化反應(yīng)作用的底物類型（反應(yīng)的專一性)。,輔酶和輔基：決定了催化反應(yīng)的性質(zhì)，

2、傳遞電子、原子或化學(xué)基團，其中的金屬離子還起激活劑的作用。（參見課本P101）,激活劑：主要作用是使酶蛋白或基質(zhì)保持一定的構(gòu)型，有利于化學(xué)反應(yīng)的完成，但并不直接參加。,輔基和輔酶的區(qū)別在于它們與酶蛋白的結(jié)合牢固程度不同。與酶蛋白結(jié)合得牢，用透析法分不開的叫輔基；與酶蛋白結(jié)合得不牢，用透析法可以分開的叫輔酶。,對于全酶，酶蛋白自身沒有催化活性，只有與輔助因子結(jié)合才具有催化作用,二、酶的分類與命名,(一) 酶的分類,() 按照酶所催化的化學(xué)反應(yīng)類型，把酶劃分為6類：水解酶類、氧化還原酶類、異構(gòu)酶類、轉(zhuǎn)移酶類、裂解酶類和合成酶類。,() 按酶在細(xì)胞的不同部位，可把酶分為胞外酶、胞內(nèi)酶和表面酶。,()

3、 按酶作用底物的不同，可把酶分為淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶、核糖核酸酶。,1、水解酶類：是催化大分子有機物水解成小分子的酶。反應(yīng)通式為：,2、氧化還原酶類：催化氧化還原反應(yīng)的酶。反應(yīng)通式為：,式中AH2為供氫體，B為受氫體。,(1)氧化酶類：氧化酶催化的反應(yīng)有兩種結(jié)果： 催化底物脫氫，氫由輔酶（FAD或FMN）傳遞給活化的氧，兩者結(jié)合形成H2O2，反應(yīng)通式如下 ：, 催化底物脫氫，活化的氧和氫結(jié)合生成H2O，反應(yīng)通式為：,(2) 脫氫酶類；催化底物脫氫，氫由中間受體NAD接受。如乙醇脫氫酶和谷氨酸脫氫酶。,3、轉(zhuǎn)移酶類：催化底物的基團轉(zhuǎn)移到另一有機物上的酶。其通式為：,式中的R是被轉(zhuǎn)移的

4、基團：氨基、醛基、酮基、磷酸基等。,4、異構(gòu)酶類：催化同分異構(gòu)分子內(nèi)的基團重新排列。反應(yīng)通式為：,5、裂解酶類：催化有機物裂解為幾個分子較小的有機物，其通式為：,6、合成酶類：催化底物的合成反應(yīng)。蛋白質(zhì)、核酸的生物合成都需要合成酶參與，需要消耗ATP以獲取能量。反應(yīng)通式為：,(二)酶的命名,1、系統(tǒng)命名法：底物名+催化反應(yīng)類型+“酶”如葡萄糖異構(gòu)酶：催化葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖。,谷丙轉(zhuǎn)氨酶：催化谷氨酸的氨基轉(zhuǎn)移到丙酮酸上成為丙氨酸和-酮戊二酸。,底物為名：淀粉酶、蛋白酶等。 催化反應(yīng)類型：合成酶、裂解酶等。,2、習(xí)慣命名法,三、酶蛋白的結(jié)構(gòu),酶蛋白具有-螺旋或片狀的復(fù)雜空間結(jié)構(gòu)。由20種氨基酸按一定

5、順序以肽鍵（CONH）連接成多肽鏈，兩條多肽鏈之間或一條多肽鏈卷曲后相鄰的基團之間以氫鍵( )、二硫鍵(SS)、鹽鍵（-NH3+-OOC-）、酯鍵（RCOOR）、疏水鍵、范德華力及金屬鍵等相連接而成。,酶蛋白的結(jié)構(gòu)分一級、二級和三級結(jié)構(gòu)，少數(shù)酶具有四級結(jié)構(gòu)。,(1) 一級結(jié)構(gòu)：指多肽鏈本身的結(jié)構(gòu)。,(2) 二級結(jié)構(gòu)：由多肽鏈形成的初級空間結(jié)構(gòu)，由氫鍵維持其穩(wěn)定性。氫鍵受到破壞時，其緊密的空間結(jié)構(gòu)變得松散，多肽鏈展開，酶蛋白即變性。,(3) 三級結(jié)構(gòu)：是在二級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，多肽鏈進(jìn)一步彎曲盤繞形成更復(fù)雜的構(gòu)型。由氫鍵、鹽鍵及疏水鍵等維持三級結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。,(4) 四級結(jié)構(gòu)：由幾個或幾十個亞基形成。

6、亞基是由一條或幾條多肽鏈在三級結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上形成的小單位。亞基之間也以氫鍵、鹽鍵、疏水鍵和范德華力等相連，從而穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。,對蛋白質(zhì)分子的二級、三級結(jié)構(gòu)，只考慮到是由一條多肽鏈卷曲而成的蛋白質(zhì)。 大多數(shù)酶蛋白只有一條多肽鏈，只具有一條多肽鏈的酶蛋白有三級結(jié)構(gòu)，僅少數(shù)酶蛋白具有四級結(jié)構(gòu)。,四、酶的活性中心,酶的活性中心是指酶蛋白分子中與底物結(jié)合，并直接起催化作用的小部分氨基酸微區(qū)。,構(gòu)成活性中心的微區(qū)或處在同一條肽鏈的不同部位，或處在不同肽鏈上；在多肽鏈盤曲成一定空間構(gòu)型時，它們按一定位置靠近在一起，形成特定的酶活性中心，見右圖。,酶的活性中心分為結(jié)合部位和催化部位，兩個部位各有其作用。 結(jié)合部位：直

7、接與底物結(jié)合，決定反應(yīng)的專一性。 催化部位：參與酶的催化反應(yīng)，決定反應(yīng)性質(zhì)。 酶的活性中心對催化作用至關(guān)重要，但其他部位也很重要，它們在維持酶的空間構(gòu)型、保持酶的活性中心和催化作用等方面都起著不同程度的作用。,五、酶的催化特性,（一）：具有一般催化劑的特點： 用量少，催化效率高； 僅改變化學(xué)反應(yīng)速度，不改變反應(yīng)的平衡點； 酶的本身在反應(yīng)前后不變； 降低反應(yīng)活化能。,（二）：特性 1、高度專一性：一種酶只能作用于某一類；某一種特定的物質(zhì)或催化某一類化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一定的產(chǎn)物，酶所作用的物質(zhì)稱為該酶的底物或基質(zhì)。 絕對專一性：一種酶只作用一種物質(zhì)；催化一種反應(yīng)，如麥芽酶只能使葡萄糖茸鍵斷裂，不能使葡

8、萄糖茸鍵斷裂。 相對專一性：一種酶只能作用于一類化合物，該類化合物具有相同的化學(xué)鍵或基團。如蛋白酶只能水解肽鍵（-CO-NH-），因此可水解許多蛋白質(zhì)。,立體專一性：只能對某一種含有不對稱碳原子異構(gòu)體起催化作用，而不能催化它的另一種異構(gòu)體。,2、催化條件溫和，易失活，只需在常溫常壓下進(jìn)行，而在強酸強堿高溫條件下會使酶破壞而失活，對環(huán)境條件極為敏感。,3、催化效率高：比一般催化劑高幾千至百億倍。,六、酶的催化機制,酶與底物結(jié)合完成催化反應(yīng)的機制目前有兩種假說：鑰匙學(xué)說和誘導(dǎo)契合學(xué)說,鑰匙學(xué)說：酶與底物結(jié)合時，二者必須吻合，若結(jié)構(gòu)稍有改變，則催化反應(yīng)將不能進(jìn)行。 該學(xué)說可以解釋酶對底物的專一性。,

9、誘導(dǎo)契合學(xué)說：認(rèn)為酶的活性中心構(gòu)象柔韌可變，二者結(jié)合之前并非恰巧吻合，只有當(dāng)酶與底物結(jié)合時，誘導(dǎo)中心因受底物誘導(dǎo)，其構(gòu)象與底物配合，形成復(fù)合物。酶完成催化反應(yīng)后隨即恢復(fù)原有構(gòu)象。,七、酶促反應(yīng)動力學(xué),1、研究對象：研究酶反應(yīng)速度及影響酶反應(yīng)速度的各種因素的科學(xué)。,2、酶促反應(yīng)：包括底物（S）與酶（E）結(jié)合成中間絡(luò)合物（ES），ES再分解成E和產(chǎn)物P。酶促反應(yīng)一般為可逆反應(yīng)，所以ES還可以分解成E和S。,3、酶促反應(yīng)動力學(xué)方程米門氏方程,大約在1913年由Michaclis and Menten 兩人根據(jù)中間產(chǎn)物理論提出了表明底物濃度與反應(yīng)速度的定量關(guān)系數(shù)學(xué)式，即米門氏方程：,(修正后的)米-門

10、方程,式中：-酶促反應(yīng)速度：指單位時間內(nèi)底物被 分解量，指反應(yīng)的初速度。 km- 米氏常數(shù)，表示反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度。,Km的特點： 是酶的重要特征常數(shù)，酶不同， Km值不同，與酶的濃度無關(guān)； 底物不同， Km值不同， Km最小的底物為最適底物； Km可近似判斷酶與底物的親和力大小， Km越小，其親和力越大，即達(dá)到max/2時所需底物濃度就越小，易達(dá)到最大反應(yīng)速度。 Km受T和PH影響較大，其測定需在特定的T和PH條件下進(jìn)行； Km的求解-雙倒數(shù)作圖法 （參見教材P114）,八、影響酶活力的因素,一定條件下，酶所催化反應(yīng)的反應(yīng)速度，稱為酶活力。,(一)酶的活力單位,國際生化協(xié)

11、會決定用國際單位（IU）表示酶的活力。即在溫度25，最適pH值，最適的緩沖溶液和最佳底物濃度諸條件下，每分鐘能使1微摩爾底物轉(zhuǎn)化的酶量定為一個酶活力單位。,1972國際生化和分子生物學(xué)聯(lián)合會酶學(xué)委員會推薦了一個新的酶活力單位“催量”,即Katal ,簡稱 kat.,1Kat 的定義:在最適條件下,每秒鐘內(nèi)催化1mol/L 底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量定為1Kat。,在酶學(xué)研究和生產(chǎn)中常用酶比活力，其含義是：固定條件下，每毫克或每毫升酶液所具有的酶活力。,1Kat=6107,1、酶的濃度對酶促反應(yīng)速度的影響,由米-門公式可見，酶促反應(yīng)速度與酶分子濃度成正比。當(dāng)?shù)孜锓肿訚舛茸銐蚨鄷r，酶分子越多，底物轉(zhuǎn)

12、化的速度越快。,但事實上，當(dāng)酶濃度很高時，并不保持這種關(guān)系，曲線逐漸折成平緩，見右圖。這可能是由于高濃度的底物夾帶有較多的抑制劑所致。,2、底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響,生化反應(yīng)中，若酶的濃度為定值，底物的初始濃度S0較低時，酶促反應(yīng)速度隨S的增加而增加【但不是線性關(guān)系！】。當(dāng)所有的酶與底物結(jié)合生產(chǎn)ES后，即使再增加底物濃度，中間產(chǎn)物濃度ES也不會增加，酶促反應(yīng)速度也不增加。,S相同條件下，酶促反應(yīng)速度V與酶的初始濃度E0成正比。,3、溫度對酶促反應(yīng)速度的影響,各種酶在最適溫度范圍內(nèi)，酶活性最強，酶促反應(yīng)速度最大。各種生物酶的最適溫度不同。動物組織中各種酶的最適溫度一般在3740；微生物的最適

13、溫度一般在2560；有的酶最適溫度在60以上。 一般，溫度過高，大部分酶被破壞，發(fā)生不可逆變性，甚至催化作用完全停止。低溫(0或更低些)可降低酶的活性，但不會使酶失去活性，當(dāng)提高到合適溫度酶就會恢復(fù)活性，有些酶經(jīng)低溫處理后活性反而有所提高。,4、pH對酶促反應(yīng)速度的影響,酶在最適pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，大于或小于最適pH值，都會降低酶的活性。 pH值對酶活力的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：引起底物分子和酶分子的帶電狀態(tài)的改變，從而影響酶和底物的結(jié)合；過高、過低的pH值都會影響酶的穩(wěn)定性，進(jìn)而遭到不可逆性的破壞。,5、激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響,許多酶促反應(yīng)只有當(dāng)某一種適當(dāng)?shù)奈镔|(zhì)存在時，才表現(xiàn)出酶的催化

14、活性或強化其催化活性，這稱為對酶的激活作用。能激活酶的物質(zhì)稱為酶的激活劑。 激活劑的種類很多，包括無機陽離子、無機陰離子和有機化合物，詳見P117-118。,6、抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響,能減弱、抑制甚至破壞酶作用的物質(zhì)，叫酶的抑制劑。它可降低酶促反應(yīng)速度。酶的抑制劑有重金屬離子(如，Ag+、Cu2+、Hg2+)、CO、H2S、HCN、氟化物、碘化乙酸、生物堿、染料、對氯汞苯甲酸、二異丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性劑等。,42 微生物的營養(yǎng),一、新陳代謝,新陳代謝：微生物從外界環(huán)境中不斷地攝取營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)過一系列的生物化學(xué)反應(yīng)，轉(zhuǎn)變成細(xì)胞的組分，同時產(chǎn)生廢物并排泄到體外，這個過程稱為新陳

15、代謝（簡稱代謝）。,同化作用和異化作用相輔相成：異化作用為同化作用提供物質(zhì)基礎(chǔ)和能量。同化作用為異化作用提供基質(zhì)。,二、微生物的化學(xué)組成,微生物機體質(zhì)量,水分： 7090,干物質(zhì)： 1030,從不同微生物細(xì)胞成分分析可知（教材表4-5、4-6）微生物細(xì)胞與其它生物細(xì)胞化學(xué)組成相似，常見元素為： C、H、O、N、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu、Co、Zn和Mo等。 其中C、H、O、N占細(xì)胞干重90-97%，碳占干重50%左右，C：H：O：N=5：8：2：1。這些元素結(jié)合成水，有機物及無機鹽。 水是細(xì)胞的主要成分，含量大。占70-90%, 有機物蛋白質(zhì)、核酸、糖、類脂和維生素等。 蛋白

16、質(zhì)是微生物細(xì)胞的主要結(jié)構(gòu)成分及生物催化劑-酶的組成成分。 核酸是微生物遺傳變異的基礎(chǔ)； 糖類物質(zhì)既是細(xì)胞的結(jié)構(gòu)成分又是能量來源； 類脂參與細(xì)胞結(jié)構(gòu)并作為儲藏物質(zhì)； 維生素是各種酶的輔基。 無機物多數(shù)以元素形式組成有機物，少數(shù)游離在細(xì)胞中,三、微生物的營養(yǎng),微生物需要的營養(yǎng)物質(zhì)有水、碳源、氮源、無機鹽及生長因子。,(一)水,生理作用： (1)良好的溶劑，能將多種物質(zhì)溶解，有利于微生物對營養(yǎng)的吸收和利用； (2)水是滲透、分泌、排泄的重要場所； (3)微生物的新陳代謝每步反應(yīng)必須有水的參與； (4)有利于散熱，調(diào)節(jié)細(xì)胞溫度。,(二)碳源和能源(carbon source and energy so

17、urce),簡單的無機碳化合物到復(fù)雜的有機碳化合物，都可作為碳源。微生物最好的碳源是糖類，尤其是葡萄糖、蔗糖；少數(shù)微生物還能以CO2或CO32中的碳素為唯一的或主要的碳源。,1、碳源：凡能供給微生物碳素營養(yǎng)的物質(zhì)，稱為碳源。,2、碳源的作用,組成微生物細(xì)胞的含碳物質(zhì)（碳架）和供給微生物生長、繁殖及運動所需要的能量。,組成細(xì)胞結(jié)構(gòu) 作為代謝產(chǎn)物及細(xì)胞內(nèi)貯藏物質(zhì)的主要原料 為微生物的生命活動提供能量，即碳源物質(zhì)通常 也是機體生長的能源物質(zhì),機體能夠利用的碳素化合物分為兩類：,其中糖類是微生物最好的碳源，尤其是葡萄糖和蔗糖。,(三)氮源(nitrogen source),1、氮源：凡是能夠供給微生物

18、氮素營養(yǎng)的物質(zhì)稱為氮源。 氮源有N2、NH3、尿素、硫酸銨、硝酸鉀、硝酸鈉、氨基酸和蛋白質(zhì)等。,2、作用：提供微生物合成蛋白質(zhì)和核酸的原料。,根據(jù)氮源要求不同，可將微生物分成四類：,固氮微生物 利用無機氮為氮源的微生物 利用有機氮為氮源的微生物：以氨基酸或分解蛋 白質(zhì)取得氮鹽或氨基酸,（四）無機鹽(mineral salts),構(gòu)成細(xì)胞組分，維持細(xì)胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性（P、S、Ca、Mg、Fe等）； 構(gòu)成酶的組分和維持酶的活性(酶的激活劑Mg2+等)； 調(diào)節(jié)滲透壓（Na+等）、pH的穩(wěn)定和氧化還原電位等； 供給(化能)自養(yǎng)微生物的能源（S0、Fe2+、NH+、NO2等）,1、生理功能,大量元素（mac

19、roelements）：生長所需濃度在10-310-4mol/L范圍內(nèi)的元素，如P、S、Mg、Fe、Na、Ca、K等 ；,2、大量元素和微量元素,微量元素（microelements）：生長所需濃度在10-610-8mol/L范圍內(nèi)的元素，如Cu、Zn、Co、Mo、Mn、Ni、Sn、Se等。,（五）生長因素/子(growth factor),生長因子是一類調(diào)節(jié)微生物正常代謝所必需，但不能用簡單的C、N源自行合成的有機物。,由于它沒有能源和C、N源等結(jié)構(gòu)材料的功能，因此需要量一般很少。廣義的生長因子除維生素外，還包括堿基、卟啉及其衍生物、甾醇、胺類、C4C6的分支或直鏈脂肪酸等；狹義的生長因子一

20、般僅指維生素。,在配制培養(yǎng)基時，一般可用生長因子含量豐富的天然物質(zhì)作原料以保證微生物對它們的需要，例如酵母膏(yeast extract)、玉米漿（cornsteep liquor,一種浸制玉米以制取淀粉后產(chǎn)生的副產(chǎn)品），肝浸液（liver infusion）、麥芽汁（malt extract）或其它新鮮動、植物的汁液等。,四、碳氮磷比,污水生物處理中好氧微生物群體（活性污泥）要求C、N、P比為BOD5:N:P100:5:1； 厭氧消化污泥中的厭氧微生物群體對C、N、P比為BOD5:N:P100:6:1； 有機固體廢棄物、堆肥發(fā)酵C：N=30：1，C：P=75-100：1 為了保證污（廢）水生

21、物處理和有機固體廢物生物處理的效果，要按C、N、P比配給營養(yǎng)。,五、微生物的營養(yǎng)類型, 按照微生物對碳源的需求,（2）按能量來源不同,光能營養(yǎng)型：從光線中獲取能量,化能營養(yǎng)型：從物質(zhì)的氧化過程中獲取能量,由此可將微生物劃分為四種營養(yǎng)類型,光能自養(yǎng)型: 這類微生物以光作為能源進(jìn)行光合作用，以無機化合物作為供氫體，還原CO2，合成有機物，可在完全無機環(huán)境中生存，它們含有葉綠素或細(xì)菌體葉綠素，常見的如：藍(lán)細(xì)菌、紅硫細(xì)菌，綠硫細(xì)菌。, 光能異樣型,以光作為能源，有機物為供氫體，將CO2還原，合成有機物，如紅螺菌一異丙醇味供氫體，還原CO2產(chǎn)生糖類。該類微生物缺乏合成生長素的能力，因此提供生長素時才能生

22、長，可用于處理高濃度有機廢水厭氧處理。, 化能自養(yǎng)型,以CO2或碳酸鹽為碳源，以氨或硝酸鹽為氮源，能量來自一些無機物氧化時產(chǎn)生的化學(xué)能，供氫體是H2、H2S、Fe2+或NO3-，CO2還原。, 化能異樣型,這類微生物主要依靠有機物生活，有機物既是碳源又是能源，自然界大多數(shù)有機物屬于這種類型，該類微生物有腐生性、兼性寄生、專性寄生。, 混合營養(yǎng)型,既可以用無機碳作為碳素營養(yǎng)，又可以以有機碳化合物作為營養(yǎng)物質(zhì)，即為兼性自養(yǎng)微生物。,六、微生物的培養(yǎng)基（medium，復(fù)數(shù)media；或culture medium）,1、培養(yǎng)基,培養(yǎng)基是指由人工配制的、適合微生物生長繁殖或產(chǎn)生代謝產(chǎn)物用的混合營養(yǎng)料。

23、配制培養(yǎng)基時應(yīng)盡快配制并立即滅菌，否則就會令雜菌叢生，并破壞其固有的成分和性質(zhì)。,2、配制方法,(1)燒杯中加一定量的蒸餾水（或去離子水或自來水，視試驗要求而定）； (2)按配方稱取各營養(yǎng)成分，然后將各營養(yǎng)成分逐一加入，待每一種成分溶解后方可加入下一成分，否則會引起沉淀物形成。各成分加入的順序是：緩沖化合物；無機元素；微量元素；維生素及其他生長因子； (3)調(diào)整pH值，用100g/L NaOH或體積百分?jǐn)?shù)10 HCl調(diào)； (4)過濾：用紗布或濾紙或棉花過濾均可。如果培養(yǎng)基雜質(zhì)很少或?qū)嶒炓蟛桓?，可不過濾； (5)分裝：分裝于試管或錐形瓶中； (6)置高壓蒸氣滅菌鍋內(nèi)滅菌，冷卻備用（須先包扎）。

24、,3、培養(yǎng)基的種類,(1)按培養(yǎng)基組成物的性質(zhì)分,天然培養(yǎng)基,組合培養(yǎng)基,半合成培養(yǎng)基,(2)按培養(yǎng)基外觀的物理狀態(tài)分類,液體培養(yǎng)基,固體培養(yǎng)基,半固體培養(yǎng)基, 脫水培養(yǎng)基,(3) 按培養(yǎng)基對微生物的功能分類,基礎(chǔ)培養(yǎng)基,選擇性培養(yǎng)基,鑒別性培養(yǎng)基,加富（富集）培養(yǎng)基,天然培養(yǎng)基（complex media或undefined media）,利用動、植物或微生物體包括其提取物制成的培養(yǎng)基。,營養(yǎng)成分既復(fù)雜又豐富，難以說出其確切化學(xué)組成。只適用于一般實驗室中的菌種培養(yǎng)、發(fā)酵工業(yè)中生產(chǎn)菌種的培養(yǎng)基或某些發(fā)酵產(chǎn)物的生產(chǎn)等。,組合培養(yǎng)基(chemical defined media)，又稱合成/綜合(

25、synthetic media)培養(yǎng)基,用多種高純化學(xué)試劑配制成。成分精確、重復(fù)性高，但價貴、配制麻煩，微生物生長比較一般。,僅適用于營養(yǎng)、代謝、生理、生化、遺傳、育種、菌種鑒定等對定量要求較高的研究工作中。,半合成培養(yǎng)基（semi-synthetic media），又稱半組合培養(yǎng)基（semi-defined media）,主要以化學(xué)試劑配制，同時還加入有某種或某些天然成分。,嚴(yán)格地講，凡含有未經(jīng)特殊處理的瓊脂的任何組合培養(yǎng)基，因其中含有一些未知的天然成分，故實質(zhì)上也只能看作是一種半組合培養(yǎng)基。,液體培養(yǎng)基,一類呈液體狀態(tài)的培養(yǎng)基，在實驗室和生產(chǎn)實踐中用途廣泛，尤其適用于大規(guī)模地培養(yǎng)微生物。,

26、固體培養(yǎng)基（solid media）,按固態(tài)的性質(zhì)，又可分為： a、固化培養(yǎng)基（solidified media），常稱“固體培養(yǎng)基”，由液體培養(yǎng)基加入適量凝固劑（gelling agent）而成，如加12瓊脂（agar）或512明膠（gelatin），還可用海藻酸膠（alginate）、脫乙酰吉蘭糖膠（gelrite）和多聚醇F127（pluronic polyol F127）。但瓊脂是最優(yōu)良的凝固劑。 b、非可逆性固化培養(yǎng)基：一旦凝固后不能再重新融化的固化培養(yǎng)基，如血清培養(yǎng)基或無機硅膠（silica gel）培養(yǎng)基等，后者專門用于化能自養(yǎng)細(xì)菌的分離和純化等方面。 c、天然固態(tài)培養(yǎng)基：由天然

27、固態(tài)物質(zhì)直接配制成培養(yǎng)基，如培養(yǎng)真菌用的麩皮、米糠、木屑、纖維或稻草粉配制成的培養(yǎng)基；由馬鈴薯片、胡蘿卜條、大米、麥粒、大豆、面包或動植物組織直接制備的培養(yǎng)基等。 d、濾膜（membrane filter）：是一種堅韌且?guī)в袩o數(shù)微孔的醋酸纖維薄膜。若把濾膜制成圓片覆蓋在營養(yǎng)瓊脂或浸有液體培養(yǎng)基的纖維素襯墊上，就形成具有固化培養(yǎng)基性質(zhì)的培養(yǎng)條件。濾膜主要用于對含菌量很少的水中微生物進(jìn)行過濾、濃縮，然后揭下濾膜，把它放在含有適當(dāng)液體培養(yǎng)基的襯墊上培養(yǎng)，待長出菌落后，就可計算單位水樣中的實際含菌量。,固體培養(yǎng)基在科學(xué)研究和生產(chǎn)實踐上用途很廣。例如，可用于菌種分離、鑒定、菌落計數(shù)、檢驗雜菌、選種、育種

28、、菌種保藏、生物活性物質(zhì)的生物測定、獲取大量真菌孢子以及用于微生物的固體培養(yǎng)和大規(guī)模生產(chǎn)等。,半固體培養(yǎng)基（semi-solid media）,指在液體培養(yǎng)基中加入少量凝固劑而配制成的半固體狀態(tài)培養(yǎng)基，例如“稀瓊脂”（sloppy agar），它們在小型容器倒置時不會流出，但在劇烈振蕩后則呈破碎狀態(tài)，可加0.30.5瓊脂制成。,半固體培養(yǎng)基可放入試管中形成“直立柱”，用于細(xì)菌的動力觀察，趨化性研究，厭氧菌的培養(yǎng)、分離和計數(shù)，以及細(xì)菌和酵母菌的菌種保藏等，若用于雙層平板法中，還可測定噬菌體的效價。,脫水培養(yǎng)基（dehydrated culture media）,又稱脫水商品培養(yǎng)基（dehydra

29、ted commercial media）或預(yù)制干燥培養(yǎng)基（pre-fabricated dried culture media），指含有除水以外的一切成分的商品培養(yǎng)基，使用時只要加入適量水分并加以滅菌即可，是一類既有成分精確又有使用方便等優(yōu)點的現(xiàn)代化培養(yǎng)基。,基礎(chǔ)培養(yǎng)基,由牛肉膏、蛋白胨、NaCl按一定比例配制而成，這種培養(yǎng)基一般微生物均可生長。,選擇性培養(yǎng)基（selected media）,一般根據(jù)某微生物的特殊營養(yǎng)要求或其對某化學(xué)、物理因素的抗性而設(shè)計的培養(yǎng)基，具有使混合菌樣中的劣勢菌變成優(yōu)勢菌的功能，廣泛用于菌種篩選等領(lǐng)域。,鑒別性培養(yǎng)基（differential media）,一類在

30、成分中加有能與目的菌的無色代謝產(chǎn)物發(fā)生顯色反應(yīng)的指示劑，從而達(dá)到只須用肉眼辨別顏色即可方便地從近似菌落中找出目的菌菌落的培養(yǎng)基。,最常見的鑒別性培養(yǎng)基是伊紅美藍(lán)乳糖培養(yǎng)基，即EMB（Eosin Methylene Blue）培養(yǎng)基。在飲用水、牛奶的大腸菌群（coliforms）數(shù)等細(xì)菌學(xué)檢查中有重要用途。,加富（富集）培養(yǎng)基（enriched selected media）,利用分離對象對某種營養(yǎng)物有一特殊“嗜好”的原理，或利用該分離對象對某種制菌物質(zhì)所特有的抗性，而使對此抑制劑表現(xiàn)敏感的優(yōu)勢菌生長大受抑制，而使目的菌種大量繁殖。,七、營養(yǎng)物質(zhì)加入細(xì)胞的方式,除原生動物外，其他各大類有細(xì)胞的微

31、生物都是通過細(xì)胞膜的滲透和選擇吸收作用而從外界吸收營養(yǎng)物的。不同營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的方式也不同，概括有4種方式：單純擴散、促進(jìn)擴散、主動運輸、基團轉(zhuǎn)位。,(一)單純擴散（simple diffusion）,單純擴散又稱被動運輸（passive transport），指疏水性雙分子層細(xì)胞膜（包括孔蛋白在內(nèi)）在無載體蛋白參與下，單純依靠物理擴散方式讓許多小分子、非電離分子尤其是親水性分子被動通過的一種物質(zhì)運送方式。運送的物質(zhì)主要是O2、CO2、水、乙醇和某些氨基酸分子。,單純擴散是物理過程，由高濃度區(qū)向低濃度區(qū)擴散，不與膜上的分子發(fā)生反應(yīng)。這種擴散是非特異性的，擴散速度慢，不需要消耗能量，不是細(xì)胞獲

32、取營養(yǎng)物的主要方式。,（二）促進(jìn)/成擴散（facilitated diffusion）,(1) 概念：促進(jìn)擴散指溶質(zhì)在運送過程中，必須借助存在于細(xì)胞膜上的底物特異載體蛋白（carrier protein）的協(xié)助，但不消耗能量的一類擴散性運送方式；,(3) 運送過程：載體蛋白（又叫滲透酶，permease）在細(xì)胞膜外與營養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生可逆性結(jié)合，攜帶營養(yǎng)物質(zhì)通過細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)入細(xì)胞，然后與營養(yǎng)物質(zhì)分離，它本身再返回細(xì)胞質(zhì)膜外表面與另一營養(yǎng)物質(zhì)可逆性結(jié)合，如此不斷循環(huán)。 (4) 依靠濃度梯度驅(qū)動，不消耗能量，滲透酶起加速運輸作用。 (5) 多見于真核生物，如紅細(xì)胞和酵母菌中糖的運輸。,(2) 運送對象為有

33、些非脂溶性物質(zhì)，如糖、氨基酸、金屬離子等；,（三）主動運輸（active transport）,(1)主動運輸指一類須提供能量（包括ATP、質(zhì)子動勢（proton motive force，pfm，指因細(xì)胞膜外表面聚集質(zhì)子而引起的膜兩側(cè)電位差）或“離子泵”等）并通過細(xì)胞膜上特異性載體蛋白構(gòu)象的變化，而使膜外環(huán)境中低濃度的溶質(zhì)運入膜內(nèi)的一種運輸方式。,(2)運送對象：主要有無機離子、有機離子和一些糖類（乳糖、葡萄糖、麥芽糖或蜜二糖）等。 (3)消耗能量,根據(jù)底物與離子共同運載機理：,主動運輸,滲透酶,（4）主動運輸?shù)念愋?單一運載是帶電荷或不帶電荷的物質(zhì)通過載體進(jìn)入細(xì)胞的運輸方式。,協(xié)同運載是指

34、兩種底物通過同一載體按同一個方向運輸?shù)姆绞健?反向運載是兩種底物通過同一載體以相反方向同時移動，陽離子及非電荷物質(zhì)由胞內(nèi)排出。,（5）主動運輸?shù)淖饔脵C制,鉀鈉泵主動運輸,離子濃度梯度主動運輸,H+濃度梯度主動運輸,（四）基團轉(zhuǎn)位（group translocation）,(1)基團轉(zhuǎn)位是一類既需特異性載體蛋白的參與，又需耗能的一種物質(zhì)運送方式。其特點是溶質(zhì)在運送前后還會發(fā)生分子結(jié)構(gòu)的變化，因此不同于一般的主動運輸。 (2)運送對象：主要用于運送各種糖類（葡萄糖、果糖、甘露聚糖和N-乙酰葡萄糖胺等）、核苷酸、乙酸、丁酸和腺嘌呤、嘧啶等。 (3)主要靠磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)（phosphotransfer

35、ase system）即磷酸烯醇式丙酮酸-己糖磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)進(jìn)行。每輸入一個葡萄糖分子，就要消耗一個ATP的能量。,4種運送營養(yǎng)物質(zhì)方式的比較,43 微生物的呼吸作用和產(chǎn)能代謝,微生物的生長繁殖，需要吸收營養(yǎng)合成細(xì)胞組分。合成細(xì)胞組分及維持生命活動所需的能量需要產(chǎn)能代謝來提供，產(chǎn)能代謝即能量的產(chǎn)生與轉(zhuǎn)移都是通過呼吸作用來完成。,一、微生物的呼吸作用,1、呼吸作用,也稱生物氧化作用，即在細(xì)胞內(nèi)酶的作用下，將營養(yǎng)物質(zhì)氧化同時釋放能量的過程。,2、電子供體（供氫體)和電子受體（受氫體）,微生物的呼吸作用是氧化與還原的統(tǒng)一過程，在氧化還原反應(yīng)中，凡失去電子的物質(zhì)稱電子供體（供氫體）-被氧化；凡接受電子

36、的物質(zhì)稱電子受體（受氫體）-被還原。,二、產(chǎn)能代謝與呼吸作用的類型,微生物的呼吸作用伴隨著能量代謝，不同種類的微生物產(chǎn)能方式不同，但它們有一個共性能量的轉(zhuǎn)移都是通過能量的轉(zhuǎn)換站ATP（三磷酸腺苷）,1、ATP 的結(jié)構(gòu)和作用,（一） ATP三磷酸腺苷,我們先來認(rèn)識ATP。它是一種有機物，稱為三磷酸腺苷英文縮寫為ATP。A表示腺苷，T表示三，P表示磷酸鹽。Adenosine tri-phosphate。它是一種各種活細(xì)胞中普遍存在的高能磷酸化合物。,ATP 、 ADP 和無機磷酸廣泛存在于細(xì)胞內(nèi)，起著儲存和傳遞能量的作用。因此 , 也稱為能量傳遞系統(tǒng)（ energy-transmitting sy

37、stem ）。 ATP 的分子結(jié)構(gòu)式見下圖 。,腺嘌呤核苷三磷酸（ ATP ）的分子結(jié)構(gòu)式,2、微生物產(chǎn)生能量的去向, 變?yōu)闊崃可⑹У簦?共給反應(yīng)和生命活動的其他活動需要； 貯存在ATP中，需要時通過水解釋放出來， 每釋放一個高能磷酸鍵，釋放出31.4KJ的能量；,ATP ADP+H3PO4+31.4KJ ADP+ H3PO4 ATP AMP+ 2H3PO4 ATP,水解,ATP ADP+H3PO4+31.4KJ ADP+ H3PO4 ATP AMP+ 2H3PO4 ATP,ATP ADP+H3PO4+31.4KJ ADP+ H3PO4 ATP AMP+ 2H3PO4 ATP,以 ATP 形式

38、貯存的自由能，用于提供以下各方面對能量的需要： 提供生物合成所需的能量。在生物合成過程中， ATP 將其所攜帶的能量提供給大分子的結(jié)構(gòu)元件，例如氨基酸，使這些元件活化，處于較高能態(tài)，為進(jìn)一步裝配成生物大分子蛋白質(zhì)等作好準(zhǔn)備。 是為細(xì)胞各種運動（如鞭毛運動等）提供能量來源。 為細(xì)胞提供逆濃度梯度跨膜運輸營養(yǎng)物所需的自由能 在 DNA 、 RNA 、蛋白質(zhì)等生物合成中，保證基因信息的正確傳遞， ATP 也以特殊方式起著遞能作用等等 在細(xì)胞進(jìn)行某些特異性生物過程如固定氮素時提供能量。,3、ATP生成的具體方式, 基質(zhì)（底物）水平磷酸化：厭氧或兼性厭氧微生物在基質(zhì)氧化過程中產(chǎn)生一種高自能的中間體； 氧

39、化磷酸化：好氧微生物在呼吸過程中通過電子傳遞系統(tǒng)產(chǎn)生ATP的過程； 光合磷酸化：光引起葉綠素、菌紫素逐出電子，通過電子傳遞系統(tǒng)產(chǎn)生ATP的過程。,（二） 呼吸類型,按照電子受體不同，呼吸類型：發(fā)酵、好氧呼吸與無氧呼吸三種代謝途徑 以及底物水平磷酸化、氧化磷酸化和光合磷酸化三種化能與光能轉(zhuǎn)換為生物通用能源的能量轉(zhuǎn)換方式。, 發(fā)酵(酵解),在無外在電子受體時，厭氧微生物氧化部分有機物，以它的中間代謝產(chǎn)物(分子內(nèi)的低分子有機物)為最終電子受體，釋放少量能量，其余的能量保留在最終產(chǎn)物中。以葡萄糖的酵解為例葡萄糖的逐步分解稱糖酵解(即EMP途徑或EM途徑，Embden Meyerhof pathway

40、)。糖酵解幾乎是所有具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的生物所共有的主要代謝途徑。,EMP 途徑及某些微生物以丙酮酸為底物的發(fā)酵產(chǎn)能,EMP 途徑 以葡萄糖為起始底物，丙酮酸為其終產(chǎn)物，整個代謝途徑歷經(jīng) 10 步反應(yīng)，分為兩個階段；,第一階段為耗能階段 在這一階段中，不僅沒有能量釋放，還在以下兩部步反應(yīng)中消耗 2 分子 ATP ： 在葡萄糖被細(xì)胞吸收運輸進(jìn)入胞內(nèi)的過程中，葡萄糖被磷酸化，消耗了 1 分子 ATP ，形成 6- 磷酸葡萄糖； 6- 磷酸葡萄糖進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為 6- 磷酸果糖后，再一次被磷酸化，形成 1, 6- 二磷酸果糖，此步反應(yīng)又消耗了 1 分子 ATP 。而后，在醛縮酶催化下， 1, 6- 二磷酸果糖

41、裂解形成 2 個三碳中間產(chǎn)物： 3- 磷酸甘油醛和磷酸二羥丙酮。在細(xì)胞中，磷酸二羥丙酮為不穩(wěn)定的中間代謝產(chǎn)物，通常很快轉(zhuǎn)變?yōu)?3- 磷酸甘油醛而進(jìn)入下步反應(yīng)。 因此，在第一階段實際是消耗了 2 分子 ATP ，生成 2 分子 3- 磷酸甘油醛；這一階段為第二階段的進(jìn)一步反應(yīng)做準(zhǔn)備，故一般稱為準(zhǔn)備階段。,第二階段為產(chǎn)能階段 在這第二階段中， 3- 磷酸甘油醛接受無機磷酸被進(jìn)一步磷酸化，此步以 NAD + （輔酶）為受氫體發(fā)生氧化還原反應(yīng)， 3- 磷酸甘油醛轉(zhuǎn)化為 1, 3- 二磷酸油甘酸；同時， NAD + 接受氫（ 2e + 2H + ）被還原生成 NADH 2 。與磷酸己糖中的有機磷酸鍵不同

42、，二磷酸甘油酸中的 2 個磷酸鍵為高能磷酸鍵，在 1, 3- 二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變成 3- 磷酸甘油酸及隨后發(fā)生的磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)變成丙酮酸的 2 個反應(yīng)中，發(fā)生能量釋放與轉(zhuǎn)化，各生成 1 分子 ATP 。,EMP 途徑以 1 分子葡萄糖為起始底物，歷經(jīng) 10 步反應(yīng)，產(chǎn)生 4 分子 ATP ，由于在反應(yīng)的第一階段消耗 2 分子 ATP ，故凈得 2 分子 ATP ；同時生成 2 分子 NADH 2 和2分子丙酮酸。,微生物在無氧條件下的能量代謝，極為重要的是圖 中的第三階段，即丙酮酸后的發(fā)酵。沒有丙酮酸后的發(fā)酵，細(xì)胞在無氧條件下難于持續(xù)獲得生長與代謝需要的能量，此即發(fā)酵產(chǎn)能的實質(zhì)內(nèi)涵。但 AT

43、P 的生成以 EMP 途徑的第二階段為主，因此， EMP 是微生物在無氧條件下發(fā)酵產(chǎn)能的重要途徑。,丙酮酸是各種微生物進(jìn)行葡萄糖酵解的產(chǎn)物：丙酮酸在各種微生物的發(fā)酵作用下，生成各種最終產(chǎn)物。各種發(fā)酵類型及其最終產(chǎn)物見表1.4-4,V.P反應(yīng)和甲基紅反應(yīng),V.P反應(yīng)V.P反應(yīng) 混合酸發(fā)酵(又稱甲酸發(fā)酵)是大多數(shù)腸桿菌的特征如大腸埃希氏茵的發(fā)酵產(chǎn)物有甲酸、乙酸、乳酸、琥珀酸、CO2及H2等。產(chǎn)氣腸道桿菌也進(jìn)行混合酸發(fā)酵，其丙酮酸經(jīng)縮合、脫羧而變成乙酰甲基甲醇，在堿性環(huán)境中易被氧化成二乙酰。二乙?？膳c蛋白胨水解出的精氨酸所含胍基起作用，生成紅色化合物，這稱為V. P試驗(Voges Proskaue

44、r test)。產(chǎn)氣腸道桿菌V.P試驗陽性，大腸埃希氏菌的VP試驗陰性。所以，V.P試驗常用于 區(qū)別產(chǎn)氣腸道桿菌和大腸埃希氏菌。,甲基紅反應(yīng) 產(chǎn)氣腸道桿菌進(jìn)行混合酸發(fā)酵產(chǎn)生中性的乙酰甲基甲醇；而大腸埃希氏菌的混合酸發(fā)酵產(chǎn)生酸，使培養(yǎng)液PH下降至4.2或更低，比產(chǎn)氣腸道桿菌培養(yǎng)液的PH低。在兩者的培養(yǎng)液中加入甲基紅，則大腸埃希氏菌的培養(yǎng)液呈紅色，甲基紅反應(yīng)陽性；產(chǎn)氣腸道桿菌的培養(yǎng)液呈橙黃色，為甲基紅反應(yīng)陰性。,V.P試驗和甲基紅試驗是衛(wèi)生防疫常用的鑒定方法。, 有氧呼吸,在物質(zhì)與能量代謝中底物降解釋放出的高位能電子，通過呼吸鏈（也稱電子傳遞鏈）最終傳遞給外源電子受體 O 2 或氧化型化合物，從而

45、生成 H 2 O 或還原型產(chǎn)物并釋放能量的過程，稱為呼吸或呼吸作用（ respiration ）。 在呼吸過程中通過氧化磷酸化合成 ATP 。呼吸與氧化磷酸化是微生物特別是好氧性微生物產(chǎn)能代謝中形成 ATP 的主要途徑。在呼吸作用中， NAD 、 NADP 、 FAD 和 FMN 等電子載體是呼吸鏈電子傳遞的參與者。因此，它們在呼吸產(chǎn)能代謝中發(fā)揮著更為重要的作用。,呼吸又可根據(jù)在呼吸鏈末端接受電子的是氧還是氧以外的氧化型物質(zhì)，將它分為有氧呼吸與無氧呼吸兩種類型。以分子氧作為最終電子受體的稱為有氧呼吸 (aerobic respiration) ，而以氧以外的外源氧化型化合物作為最終電子受體的稱

46、為無氧呼吸 (anoxic respiration) 。,以葡萄糖為例在好氧呼吸過程中，葡萄糖的氧化分解分兩階段： 葡萄糖經(jīng)EMP途徑酵解。這一過程不需要消耗氧，形成中間產(chǎn)物丙酮酸。 丙酮酸的有氧分解。在環(huán)境有氧的條件下，細(xì)胞行有氧呼吸，丙酮酸先轉(zhuǎn)變?yōu)橐阴?CoA （ acetyl-coenzymeA ， acetyl-CoA ），隨即進(jìn)入三羧酸循環(huán) (tricarboxylic acid cycle ，簡稱 TCA 循環(huán) ) ，被徹底氧化生成 CO 2 和水，同時釋放大量能量，見 TCA 循環(huán)圖。,三羧酸循環(huán)（ TCA ）,電子傳遞鏈及ATP的生成,由此可以看出，1分子NADH2可生產(chǎn)3個A

47、TP，而1分子FADH2 可生產(chǎn)2個ATP。,從 TCA 循環(huán)圖與電子傳遞鏈產(chǎn)能反應(yīng)可見， 1 分子丙酮酸經(jīng) TCA 循環(huán)而被徹底氧化，共釋放出 3 分子 CO 2 ，生成 4 分子的 NADH 2 和 1 分子的 FADH 2 ，通過底物水平磷酸化產(chǎn)生 1 分子的 GTP 。而每分子 NADH 2 經(jīng)電子傳遞鏈，通過氧化磷酸化產(chǎn)生 3 分子 ATP ，每分子 FADH 2 經(jīng)電子傳遞鏈通過氧化磷酸化產(chǎn)生 2 分子 ATP ，因此， 1 分子的丙酮酸經(jīng)有氧呼吸徹底氧化，生成 ATP 分子的數(shù)量為： 4 3+1 2+1 = 15 。,微生物行有氧呼吸時，葡萄糖的利用首先經(jīng) EMP 途徑生成 2

48、分子丙酮酸，并經(jīng)底物水平磷酸化產(chǎn)生 4 分子 ATP 和 2 分子 NADH 2 。在有氧條件下， EMP 途徑中生成 2 分子 NADH 2 可進(jìn)入電子傳遞鏈，經(jīng)氧化磷酸化產(chǎn)生 6 分子 ATP 。因此，在有氧條件下，微生物經(jīng) EMP 途徑與 TCA 循環(huán)，通過底物水平磷酸化與氧化磷酸化，徹底氧化分解 1mol 葡萄糖，共產(chǎn)生 40mol ATP 。但在 EMP 途徑中，葡萄糖經(jīng) 2 次磷酸化生成 1, 6- 二磷酸果糖的過程中有 2 步為耗能反應(yīng)，共消耗了 2 分子 ATP ，故凈得 38mol ATP 。,已知 ATP 水解為 ADP 釋放的能量約為 31.8kJ mol ，故 1mol

49、 葡萄糖被徹底氧化約有 1 208kJ （ 31.8kJ 38 ）的能量被轉(zhuǎn)儲于 ATP 的高能磷酸鍵中。 1mol 葡萄糖被徹底氧化為 CO 2 和 H 2 O 可釋放的總能量約為 2 822kJ 。因此好氧微生物通過有氧呼吸利用葡萄糖，其能量利用效率約為 43 ，其余的能量以熱等形式散失。可見，生物機體在有氧條件下的能量利用效率極高。,外源呼吸與內(nèi)源呼吸,外源呼吸：微生物利用外界共給的能源進(jìn)行呼吸,內(nèi)源呼吸：外界沒有供給能源，而是利用自身內(nèi)部貯存的能源物質(zhì)(如多糖、脂肪、聚P經(jīng)基丁酸等)進(jìn)行呼吸。 內(nèi)源性呼吸的速度取決于細(xì)胞的原有營養(yǎng)水平：有豐富營養(yǎng)的細(xì)胞具有相當(dāng)多的能源貯備和高度的內(nèi)源呼

50、吸；饑餓細(xì)胞的內(nèi)源呼吸速度很低。不過，這兩種細(xì)胞在有外源性能源供給時，可能進(jìn)行同等程度的呼吸反應(yīng)。, 無氧呼吸,無氧呼吸亦稱厭氧呼吸。某些厭氧和兼性厭氧微生物在無氧條件下能進(jìn)行無氧呼吸。在無氧呼吸中，作為最終電子受體的物質(zhì)不是分子氧，而是 NO 3 - 、 NO 2 - 、 SO 4 2- 、 S 2 O 3 2- 、 CO 2 等這類外源含氧無機化合物。 與發(fā)酵不同，無氧呼吸也需要細(xì)胞色素等電子傳遞體，并在能量分級釋放過程中伴隨有氧化磷酸化作用而生成 ATP ，也能產(chǎn)生較多的能量。但由于部分能量在沒有充分釋放之前就隨電子傳遞給了最終電子受體，故產(chǎn)生的能量比有氧呼吸少。,在無氧呼吸中，作為能源物質(zhì)的呼吸基質(zhì)一般是有機物，如葡萄糖、乙酸等，通過無氧呼吸也可被徹底氧化成 CO 2 ，并伴隨有 ATP 的生成。例如：,（ 1 ） 硝酸鹽還原細(xì)菌在厭氧條件下，可把 NO 3 - 作為電子的最終受體，即 :,兼性厭氧的脫氮副球菌（ Paracoccus denitrificans ）在無氧條件下行無氧呼吸，以氫為電子供體，硝酸鹽為最終電子受體，還原硝酸鹽，進(jìn)行徹底地反硝化作用：,（ 2 ） 在厭氧條件下，硫酸鹽還原細(xì)菌可以 S