第四章微生物的生理.ppt

1、第四章 微生物營(yíng)養(yǎng)與代謝,第二節(jié) 微生物的營(yíng)養(yǎng),第三節(jié) 微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制,第四節(jié) 微生物代謝,第一節(jié) 酶,第二節(jié) 微生物的營(yíng)養(yǎng),一、概念： 微生物營(yíng)養(yǎng)： 微生物吸收必要的物質(zhì)以獲得能量并合成細(xì)胞物質(zhì)的過(guò)程。 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：那些能夠滿(mǎn)足機(jī)體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì)通常稱(chēng)為微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營(yíng)養(yǎng)是生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過(guò)程。 微生物代謝： 微生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的總和。分為異化作用和同化作用。 異化作用：物質(zhì)分解反應(yīng)將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞物質(zhì)分解放出能量的過(guò)程。 同化作用：將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)體組分的過(guò)程，吸收能量。,二、微生物的化學(xué)組成 水

2、：70%90% 干物質(zhì)：10% 30% 。 有機(jī)物：90% 97% 包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)、脂類(lèi)。 無(wú)機(jī)物：3% 10% 包括P、S、K、Na等基本元素和Cu、Co、Mn、Zn 等微量元素。 微生物的化學(xué)組成通常隨菌齡、培養(yǎng)條件、環(huán)境及生理特性改變而改變。,不同微生物細(xì)胞的化學(xué)組成,三、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì) 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按照它們?cè)跈C(jī)體中的生理作用不同，可以將它們區(qū)分成六大類(lèi)。,六要素：碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水,1、碳源 (碳素化合物)：凡可構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝中碳元素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱(chēng)為碳源。 微生物細(xì)胞含碳量：細(xì)胞干重的50%。 微生物細(xì)胞中碳的功能： （1）構(gòu)成微生物體有機(jī)分子的骨架； （2）

3、大多數(shù)微生物的能源物質(zhì)。,微生物可以利用的碳源種類(lèi)：,其中糖是應(yīng)用最廣泛的碳源。,甲烷氧化菌（甲基營(yíng)養(yǎng)型） ：甲烷、甲醇,根據(jù)不同微生物對(duì)碳素利用的情況，可以做什么工作？,不同的微生物利用碳素的情況：,洋蔥假單胞菌：九十多種碳素化合物,纖維素分解菌（部分）：只利用纖維素,2、氮源（氮素化合物）：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱(chēng)為氮源。,微生物可利用的氮素化合物：,氮素化合物的功能：,構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，少數(shù)微生物的能源物質(zhì)。,3、礦質(zhì)元素(無(wú)機(jī)鹽) 為機(jī)體提供了必要的金屬元素等,P、S、Fe、Mg、K、Ca (大量元素) Mn、Cu、Zn、Mo、Co （微量元素）,礦質(zhì)元素主要

4、功能： 1）、構(gòu)成細(xì)胞組分。如P、S、Mg（核酸、蛋白、酶、輔酶） 2）、構(gòu)成酶的組分和維持酶的活性。如（Mg、K、 Ca）是組分和激活劑，F(xiàn)e、P、Co 、Zn是組分。 3）、調(diào)節(jié)滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等。 如P、Fe、Ca、K 4）、供給自養(yǎng)微生物能源。如Fe、P、S。 5）、影響細(xì)胞分裂。 Fe 大腸桿菌在分裂時(shí)缺鐵，只核物質(zhì)增長(zhǎng)、延長(zhǎng)而不分裂，細(xì)胞呈絲狀生長(zhǎng)。 微量元素之間有協(xié)同作用，也有拮抗作用。如Fe、Zn、Mn可促進(jìn)銅的作用，Mn卻抵消Zn的促進(jìn)作用。 再如Co和Ni與鎂的拮抗作用。（當(dāng)鎂的濃度低而Ni的濃度0.2Mg/L時(shí)，完全抑制產(chǎn)氣桿菌的生長(zhǎng)。當(dāng)鎂的濃度為20Mg

5、/L時(shí)，Ni的抑制作用極小）,生長(zhǎng)因子功能：構(gòu)成酶的輔基或輔酶,生長(zhǎng)因子分類(lèi)：氨基酸 核 苷 維生素,生長(zhǎng)因子是指微生物生長(zhǎng)必需的但不能利用普通的碳源 和氮源合成，需要從外界吸收的且需要量又很小的有機(jī)物質(zhì)。,4、生長(zhǎng)因子,有關(guān)生長(zhǎng)因子的注意點(diǎn)：,（1）不同的微生物，它們生長(zhǎng)所需要的生長(zhǎng)因子各不相同,克氏桿菌 生物素、對(duì)氨基苯甲酸 腸膜明串珠菌 十七種氨基酸,（2）微生物生長(zhǎng)需要的生長(zhǎng)因子會(huì)隨著外界條件的變化而變化,魯毛霉：厭氧：需維生素B與生物素 好氧：無(wú)需生長(zhǎng)因子,（3）生長(zhǎng)因子未知微生物的培養(yǎng),加入天然成分：,酵母膏、牛肉膏或動(dòng)物、植物的組織液,5、水分,微生物水分含量：營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞90%，孢

6、子40%。 水分在微生物生長(zhǎng)代謝中的功能： 機(jī)體內(nèi)生理生化反應(yīng)的基礎(chǔ)，維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象； b. 溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)； c. 細(xì)胞內(nèi)溫度的緩沖劑作用，熱的良好導(dǎo)體。,微生物最適水的活度值,水的活度（Aw） ：一定溫度和壓力條件下，溶液中水的蒸汽壓力與同樣條件(T、P)下純水蒸汽壓力之比。,四、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型,生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),自養(yǎng)型生物,異養(yǎng)型生物,生物生長(zhǎng)過(guò)程中能量的來(lái)源,化能營(yíng)養(yǎng)型,光能營(yíng)養(yǎng)型,微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型,1、光能自養(yǎng)型（光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型） 能夠利用光能并以CO2作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)的微生物。,念珠藍(lán)細(xì)菌,基本特點(diǎn)：,B、供氫體：還原性無(wú)機(jī)物，還原CO2

7、,A、光合色素（葉綠素、細(xì)菌葉綠素）,光 葉綠素,H2OCO2 (CH2O)+O2（藍(lán)細(xì)菌）,實(shí)例：,紅硫細(xì)菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。,CO2+ 2H2S,光合色素,光能, CH2O + 2S+ H2O,2、光能異養(yǎng)型 (光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型） 利用光能并以有機(jī)化合物作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)的一類(lèi)厭氧微生物，又稱(chēng)有機(jī)光合細(xì)菌。在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)需要外源的生長(zhǎng)因子。,紫色非硫細(xì)菌,基本特點(diǎn)：,b.供氫體：有機(jī)物，還原CO2或 有機(jī)物形成細(xì)胞物質(zhì),a.光合色素，光合作用,光能異養(yǎng)型微生物在C源利用上的特殊性： 以有機(jī)質(zhì)作為主要C源， 能利用CO2 ，但它不是唯一碳源。,典型

8、實(shí)例：,3、化能自養(yǎng)型(化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型） 利用無(wú)機(jī)化合物氧化時(shí)（S、H2S、H2、NH3、Fe)釋放的能量作為能源，利用CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)的一類(lèi)微生物。,產(chǎn)甲烷細(xì)菌,典型實(shí)例： 硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌(亞硝酸菌和硝酸菌)、產(chǎn)甲烷菌、鐵細(xì)菌 H2S、 NO2 H2、 Fe2+,基本特點(diǎn)： a. 能源：無(wú)機(jī)物氧化； b. 供氫體：無(wú)機(jī)物，還原CO2； c. CO2為唯一碳源。,硝化細(xì)菌: 亞硝化細(xì)菌 2NH4+ +3O22NO2- +2H2O + 4H+132Kcal 硝化細(xì)菌 NO2- +1/2O2 NO3- +18.1 Kcal 硫化細(xì)菌:通過(guò)氧化還原態(tài)的無(wú)機(jī)硫化物（H2S、

9、S、 S2O32- 、SO32-）獲得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬） H2S + 1/2 O2 S +H2O + 50.1 Kcal S + 1 1/2 O2+H2O H2SO4+149.8 Kcal 鐵細(xì)菌：氧化Fe2+為Fe3+獲取能量并同化CO2 2Fe2+1/2O2+2H+ 2Fe3+H2O+21.2 Kcal 氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能量，同化CO2 H2+ 1/2 O2 H2O + 56.7 Kcal,硝化細(xì)菌,鐵細(xì)菌,4、化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型） 以有機(jī)化合物為碳源，利用有機(jī)化合物氧化過(guò)程中產(chǎn)生的能量作為能源而生長(zhǎng)的一類(lèi)微生物。它包括絕大多數(shù)的細(xì)菌、放線(xiàn)菌及全部的真菌

10、。,蘇云金桿菌,基本特點(diǎn)： a. 能源：有機(jī)物氧化 b. 碳源：有機(jī)物,所有致病微生物均為化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物。,化能異養(yǎng)型微生物的分類(lèi)：（生活場(chǎng)所、獲取養(yǎng)料方式）,兼性寄生/兼性腐生菌：既營(yíng)寄生又營(yíng)腐生生活的。,寄生菌：只能在活寄主體吸收營(yíng)養(yǎng)物生活的。,腐生菌：利用無(wú)生命的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。,結(jié)核桿菌,大腸桿菌,小 結(jié) 1、微生物營(yíng)養(yǎng)型劃分的依據(jù)是什么？,2、微生物營(yíng)養(yǎng)劃分的相對(duì)性 同一微生物在不同培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)時(shí)，它們的營(yíng)養(yǎng)型可能發(fā)生變化。,微生物 提供的環(huán)境條件 能源利用情況 營(yíng)養(yǎng)型 氫單胞菌 單純的無(wú)機(jī)物環(huán)境 利用氫的氧化獲得能量， 自養(yǎng)生活 將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì) 提供有機(jī)物 利用

11、有機(jī)物獲得能量 異養(yǎng)生活 紅螺菌： 光 照 利用光能作能源 光能異養(yǎng) 暗處理 利用有機(jī)物氧化產(chǎn)能 化能異養(yǎng),五、培養(yǎng)基: 是人工配制的適合微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。,培養(yǎng)基的作用： 為微生物提供理想的人工培養(yǎng)環(huán)境，以進(jìn)行微生物生命活動(dòng)規(guī)律的研究和微生物生物制品的生產(chǎn)。,（一）、配制培養(yǎng)基的基本原則,1、適合不同微生物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn) (1)從營(yíng)養(yǎng)型的角度看,(2)從類(lèi)群的角度看,自養(yǎng)微生物 合成能力強(qiáng) 簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物 異養(yǎng)微生物 合成能力弱 至少提供一種有機(jī)物,2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營(yíng)養(yǎng)成分的比例和濃度 濃度過(guò)高微生物的生長(zhǎng)起抑制作用， 濃度過(guò)小不能滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)的需要。 a、碳氮比（C

12、/N）直接影響微生物生長(zhǎng)與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)；,不同的微生物，所需營(yíng)養(yǎng)物C/N不同。 細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的C/N=5:1，而霉菌=10:1 ,土壤中微生物群體要求碳氮比25:1 （？）,同一種微生物在不同C/N培養(yǎng)基培養(yǎng)時(shí)，表現(xiàn)不同。 短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵C/N=4:1，菌體繁殖； C/N=3:1，谷氨酸形成,碳氮磷比： 水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子為微生物共同需要的物質(zhì)。由于不同微生物細(xì)胞的組成不同，對(duì)各營(yíng)養(yǎng)元素的比例要求也不同。 這里主要是指碳氮比 培養(yǎng)基中所含的C源中C原子的摩爾數(shù)/ N源中N原子的摩爾數(shù)。,C/N比值=,碳源中的碳原子的m

13、ol數(shù) 氮源中所含的氮原子的mol數(shù),b、其它營(yíng)養(yǎng)的比例（礦質(zhì)元素、氨基酸） 大量元素 10-3-10-4 mol/L 微量元素 10-6-10-8 mol/L,廢水處理中的碳氮磷比：滿(mǎn)足活性污泥的營(yíng)養(yǎng)要求！ 工業(yè)廢水:如酒精廢水缺氮；洗滌廢水磷過(guò)剩、缺氮。 缺氮用糞便污水或尿素補(bǔ)充。缺磷用磷酸二氫鉀補(bǔ)充。 污水好氧處理：C：N：P100：5：1； 厭氧法： C：N：P200：5：1。,3、控制物理化學(xué)條件,pH O2 CO2 滲透壓,微生物生長(zhǎng)繁殖,培養(yǎng)條件,影響,影響,微生物培養(yǎng)體系,(1) 培養(yǎng)基的pH值的控制。,a.根據(jù)各類(lèi)微生物的特點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。 霉菌、酵母菌適于酸性， (

14、pH4.5-6.0左右) 細(xì)菌、放線(xiàn)菌喜中性或偏堿性 (pH7.0-7.5左右),b.使用pH值緩沖劑 磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸(配制培養(yǎng)時(shí)加入) 磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為： H+(強(qiáng)酸)+HPO 4 = (弱堿) H2PO 4 - (弱酸) OH-(強(qiáng)堿)+H2PO4 -(弱酸) HPO 4 = (弱堿)+H2O 碳酸鈣（配制培養(yǎng)基時(shí)加入） 酸或堿（培養(yǎng)過(guò)程中加入）,由微生物與氧氣的關(guān)系形成了三類(lèi)微生物： 專(zhuān)性好氧性微生物 專(zhuān)性厭氧性微生物 兼性厭氧的微生物,實(shí)踐對(duì)策： 專(zhuān)性好氧性微生物：空氣提供氧氣、工業(yè)上采用通氣裝置。 專(zhuān)性厭氧性微生物：采用理化方法除氧、向培養(yǎng)體系加入還原劑 （胱

15、氨酸、巰基乙酸鈉、Na2S和抗壞血酸）,(2) O2濃度的調(diào)節(jié),（3）CO2的調(diào)節(jié) 對(duì)自養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，空氣中只占容積的0.03%的CO2量意味著什么？,增加CO2供應(yīng)的途徑：培養(yǎng)基中加入NaHCO3,（4）滲透壓和aw,等滲溶液適宜微生物生長(zhǎng) 高滲溶液細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離 低滲溶液細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂,大多數(shù)微生物適合在等滲的環(huán)境下生長(zhǎng)，而有的菌如Staphylococcus aureus則能在3mol/L NaCl的高滲溶液中生長(zhǎng)。能在高鹽環(huán)境（2.86.2/L NaCl）生長(zhǎng)的微生物常被稱(chēng)為嗜鹽微生物。,水的活度aw 有時(shí)也常用相對(duì)濕度（RH) 的概念（ w 100= RH ）,（5）氧化還

16、原電勢(shì),是度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢(shì)的一種指標(biāo)。 各種微生物對(duì)培養(yǎng)基的氧化還原電勢(shì)的要求： 好氧微生物：+0.3+0.4V,(在0.1V以上的環(huán)境中均能生長(zhǎng))； 厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長(zhǎng)； 兼性厭氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下發(fā)酵。 對(duì)微生物影響最大的是： 分子氧和分子氫的濃度。 培養(yǎng)基中常用的還原劑： 巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。,配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)盡量考慮利用價(jià)廉并且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基的成分，特別是在工業(yè)發(fā)酵中，培養(yǎng)基用量很大，更應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)，以便降低產(chǎn)品成本。 1.以粗代精 2.以野代家 3.

17、以廢代好 4.以簡(jiǎn)代繁 5.以氮代朊 6.以纖代糖 7.以烴代糧 8.以國(guó)代進(jìn),4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約,按培養(yǎng)基成分分 按培養(yǎng)基的用途分 按物理性狀分,（三）、培養(yǎng)基的類(lèi)型,培養(yǎng)基類(lèi)型,合成培養(yǎng)基 天然培養(yǎng)基,基本培養(yǎng)基 加富培養(yǎng)基 選擇培養(yǎng)基 鑒別培養(yǎng)基,固體培養(yǎng)基 液體培養(yǎng)基 半固體培養(yǎng)基,（二）、培養(yǎng)基的配制,1、配制溶液；按配方。 加入順序：1緩沖劑 2無(wú)機(jī)化合物 3微量元素化合物 4維生素及生長(zhǎng)素 根據(jù)需要加入螯合劑EDTA (加入濃度0.01%)或NTA(氮川三乙酸)避免產(chǎn)生金屬鹽沉淀。 2、調(diào)節(jié)pH值；可用10%HCl或10%NaOH進(jìn)行調(diào)節(jié)。 3、過(guò)濾；用濾紙、紗布或棉花趁熱將已配好的培

18、養(yǎng)基過(guò)濾。 4、分裝；試管或錐形瓶。 5、加棉塞 ；分裝完畢后，需要用棉塞堵住管口或瓶口。堵棉塞的主要目的是過(guò)濾空氣，避免污染。 6、滅菌； 高壓蒸氣滅菌。 一般培養(yǎng)基: 1.05 Kg/cm2, 121.3, 15-30 min 含糖培養(yǎng)基: 0.56 Kg/cm2, 112.6 , 15-30 min,常見(jiàn)的培養(yǎng)四大類(lèi)微生物的培養(yǎng)基,細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）： 牛肉膏 3g 蛋白胨 10g NaCl 5g H2O 1000ml,放線(xiàn)菌（高氏1號(hào)） 淀粉 20g K2HPO4 0.5g NaCl 0.5g MgSO4.7H2O 0.5g KNO3 1g FeSO4 0.01g H2O 10

19、00ml,酵母菌(麥芽汁培養(yǎng)基) 干麥芽粉加四倍水，在50-60保溫糖化3-4小時(shí)，用碘液試驗(yàn)檢查至糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，沙布過(guò)濾，調(diào)PH為6.0。,霉菌（查氏合成培養(yǎng)基） NaNO3 3g K2HPO4 1g KCl 0.5g MgSO4.7H2O 0.5gFeSO4 0.01g 蔗糖 30g H2O 1000ml,1、按照培養(yǎng)基成分分： a. 合成培養(yǎng)基 化學(xué)成分和濃度完全清楚的物質(zhì)配制的培養(yǎng)基。,b. 天然培養(yǎng)基 以動(dòng)植物組織或微生物浸出液為原料配制的培養(yǎng)基。（牛肉膏蛋白胨）,2、按照培養(yǎng)用途：,b、加富培養(yǎng)基：加富培養(yǎng)基是指在普通培養(yǎng)基里加某些特殊的營(yíng)養(yǎng)物，如

20、血、血清、動(dòng)物（或植物）組織液或其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（或生長(zhǎng)因子）的一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，用以培養(yǎng)某種或某類(lèi)營(yíng)養(yǎng)要求苛刻的異養(yǎng)微生物。,a、基本培養(yǎng)：將多種微生物都需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)配而成培養(yǎng)基。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基,D、鑒別培養(yǎng)基 根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)，通過(guò)指示劑的呈色反應(yīng)，用以鑒別不同微生物的培養(yǎng)基。（伊紅-甲基藍(lán)培養(yǎng)基）鑒別大腸桿菌(菌落小,綠色光澤)和產(chǎn)氣腸桿菌(菌落大,灰棕色),C、選擇培養(yǎng)基 利用微生物對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)敏感程度的差異，在培養(yǎng)基中加入染料、膽汁酸鹽、抗生素等，用以抑制非目的微生物的生長(zhǎng)并使所要分離的微生物生長(zhǎng)繁殖的培養(yǎng)基。如缺氮培養(yǎng)基可分離到固氮微生物 。,G+菌

21、受抑制,G-菌,能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸,不發(fā)酵乳糖不產(chǎn)酸，菌落無(wú)色透明,產(chǎn)酸力強(qiáng)，菌落呈紫綠色金屬光澤,產(chǎn)酸力弱，菌落棕色,Enterbacter Klebsiella Hafnia Sarrdia,Proteus Salmonella Shigella,E.coli,試樣,EMB在鑒別各種腸道桿菌中的作用：,某化工廠(chǎng)的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機(jī)化合物A，研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌（目的菌）。 實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所 示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：,培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是篩選 ，這種培養(yǎng)基屬于培養(yǎng)基。 “目的菌”生長(zhǎng)所需的氮源

22、和碳源是來(lái) 自培養(yǎng)基中的。 實(shí)驗(yàn)需要振蕩培養(yǎng)，由此推測(cè)“目的菌” 的代謝類(lèi)型是 。 培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合 物A含量的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng) 液中連續(xù)培養(yǎng)，使“目的菌”的數(shù)量。,目的菌,選擇,化合物A,異氧需氧,降低,增加,加入膽汁酸鹽（麥康蓋培養(yǎng)基） G+被抑制，G-生長(zhǎng)； 加入幾滴10%酚 細(xì)菌、霉菌被抑制，放線(xiàn)菌可生長(zhǎng)； 加入青霉素、四環(huán)素、鏈霉素 細(xì)菌、放線(xiàn)菌被抑制，酵母菌和霉菌可被分離。,3、按照培養(yǎng)基的物理性狀,b、液體培養(yǎng)基 未加凝固劑呈液態(tài)的培養(yǎng)基稱(chēng)為液體培養(yǎng)基。,c、半固體培養(yǎng)基 在液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂。瓊脂含量一般為0.2%-0.7%。,a、固體培養(yǎng)基 在液體培

23、養(yǎng)基中加入凝固劑使呈固體狀態(tài)，稱(chēng)為固體培養(yǎng)基。(瓊脂1.5-2%),第三節(jié) 微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制,一、影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素,1、第一因素：細(xì)胞膜 細(xì)胞膜選擇性透膜 細(xì)胞莢膜、粘液層以及細(xì)胞壁,2、第二因素：微生物細(xì)胞生活的環(huán)境 pH值、溫度,3、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。 分子量、溶解度,(影響物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流動(dòng)性和運(yùn)輸系統(tǒng)的活性),二、微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式,是否消耗能量 是否需要載體 是否發(fā)生被吸收物的化學(xué)變化 。,單純擴(kuò)散 促進(jìn)擴(kuò)散 主動(dòng)運(yùn)輸 基團(tuán)轉(zhuǎn)位,根據(jù)微生物對(duì)物質(zhì)的吸收過(guò)程：,1、單純擴(kuò)散（稱(chēng)被動(dòng)擴(kuò)散） 被吸收物質(zhì)依靠其在細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動(dòng)力，從濃度

24、高的地區(qū)向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散的過(guò)程。,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,胞外 胞膜 胞內(nèi),S,S,S,單純擴(kuò)散的特點(diǎn)：,C、運(yùn)輸動(dòng)力,A、非特異性的,B、吸收過(guò)程不發(fā)生化學(xué)變化,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)單純擴(kuò)散能力的影響因素：,A、吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分子大小,B、溶解性(脂溶性或水溶性),C、極性大小(小 高）,D、膜外pH,E、溫度。,2、促進(jìn)擴(kuò)散 以細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動(dòng)力，在載體物質(zhì)參與下，物質(zhì)從濃度高的胞外向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散。（真核微生物）,與單純擴(kuò)散的相同點(diǎn)：,c.無(wú)需代謝能。,a.被動(dòng)的擴(kuò)散。,b.無(wú)化學(xué)變化。,促進(jìn)擴(kuò)散獨(dú)有的特點(diǎn)：,載體使?fàn)I養(yǎng)物

25、質(zhì)的擴(kuò)散加快，它會(huì)影響該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在膜內(nèi)外建立濃度的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)嗎？,A、載體的專(zhuān)一性,B、運(yùn)輸速率提高,3、主動(dòng)運(yùn)輸 以代謝能為動(dòng)力，在載體參與下，將物質(zhì)從胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,S,T,S,S,S,S,S,S,胞外 胞膜 胞內(nèi),T,S T,S T,主動(dòng)運(yùn)輸同促進(jìn)擴(kuò)散的共同點(diǎn)：,A、 載體,B、載體構(gòu)型的變化。,主動(dòng)運(yùn)輸與促進(jìn)擴(kuò)散的不同點(diǎn)：,A、動(dòng)力,B、載體構(gòu)型變化原理,4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位： 被吸收物質(zhì)以微生物的代謝能為動(dòng)力，通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)從胞外轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)，并發(fā)生化學(xué)變化。（厭氧細(xì)菌和兼性厭氧細(xì)菌）,大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系與葡萄糖的運(yùn)輸,大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)

26、移酶體系與葡萄糖的運(yùn)輸,磷酸化的葡萄糖被限制在細(xì)胞內(nèi)，因?yàn)榱姿峄奶呛袔ж?fù)電荷的磷?；煞乐固欠肿釉俅瓮ㄟ^(guò)質(zhì)膜。這是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制。在糖代謝的整個(gè)過(guò)程中，直至凈合成能量之前，中間代謝物都是磷酸化的。,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式的區(qū)別,三、幾種主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收,1、糖： 促進(jìn)擴(kuò)散、基團(tuán)轉(zhuǎn)位、主動(dòng)運(yùn)輸。,2、肽與氨基酸： 主動(dòng)運(yùn)輸（主要方式）、促進(jìn)擴(kuò)散（次要方式）,3、離子： 主動(dòng)運(yùn)輸,微生物代謝：微生物細(xì)胞所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的總和。 微生物合成代謝：小分子合成復(fù)雜大分子的過(guò)程。 微生物分解代謝：細(xì)胞物質(zhì)或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解形成簡(jiǎn)單產(chǎn)物的過(guò)程。,微生物的代謝,物質(zhì)代謝,能量代謝,產(chǎn)能代謝,耗能代謝,分解

27、代謝,合成代謝,第四節(jié) 微生物的代謝,一、微生物的產(chǎn)能代謝,（一）微生物產(chǎn)能代謝與呼吸作用的關(guān)系,微生物呼吸作用是生物體內(nèi)的物質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)分解并釋放能量的過(guò)程。 微生物呼吸作用的本質(zhì)是氧化與還原的統(tǒng)一過(guò)程，在這一過(guò)程中有能量的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。 有三種類(lèi)型：發(fā)酵 、好氧呼吸、無(wú)氧呼吸，所謂的產(chǎn)能代謝就是通過(guò)三種呼吸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。,生物氧化基本過(guò)程,（二）ATP的產(chǎn)生方式,基質(zhì)（底物）水平磷酸化：厭氧微生物 或 兼性厭氧微生物 在基質(zhì)氧化過(guò)程中，產(chǎn)生 一種含高自由能的中間體，如 發(fā)酵產(chǎn)生 1，3二磷酸甘油酸。這一中間體將高能鍵交給 ADP，生成 ATP。 氧化磷酸化：好氧微生物在呼吸時(shí)，

28、通過(guò)電子傳遞體系產(chǎn)生 ATP的過(guò)程。,光和磷酸化：光引起葉綠素、菌紫素或菌綠素逐出電子，通過(guò)電子傳遞產(chǎn)生ATP的過(guò)程。 非環(huán)式（產(chǎn)氧光合生物）：葉綠素 -葉綠素 環(huán)式 （不產(chǎn)氧光合細(xì)菌 ）：葉綠素 -NADP H2S，琥珀酸 -葉綠素 生物能量的 轉(zhuǎn)移中心是 -ATP,高能鍵化合物的共性： 高能鍵的形成和斷開(kāi)可逆，溝通了微生物兩個(gè)代謝類(lèi)型,光能,光能營(yíng)養(yǎng)型微生物 化能營(yíng)養(yǎng)型微生物,化學(xué)能,耗能代謝,合成代謝 和 分解代謝,ATP,ADP,（三）微生物的主要產(chǎn)能方式,發(fā) 酵 好氧呼吸 無(wú)氧呼吸,產(chǎn)能方式（呼吸類(lèi)型）,共同點(diǎn)：氧化還原反應(yīng) 區(qū)別點(diǎn)：電子最終受體 氧化基質(zhì),1、發(fā)酵（代謝發(fā)酵）,發(fā)酵

29、的特點(diǎn)：,工業(yè)發(fā)酵：利用微生物進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的過(guò)程，均稱(chēng)發(fā)酵。,微生物或細(xì)胞在不需要氧的條件下轉(zhuǎn)化物質(zhì)的形態(tài)并將底物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)移產(chǎn)生ATP的一種方式。 不存在外在的電子受體，底物進(jìn)行部分氧化，用氧化產(chǎn)物作為最終電子受體。這個(gè)過(guò)程，能量有少量釋放，多數(shù)仍保留在產(chǎn)物中。,以葡萄糖為例，講解發(fā)酵。葡萄糖被分解的過(guò)程稱(chēng)為糖酵解過(guò)程，也叫EMP過(guò)程。糖酵解是微生物所共有的代謝途徑。,*糖酵解包括10步酶催化反應(yīng) Step 1、己糖激酶催化葡萄糖磷酸化形成葡萄糖-6-磷酸，消耗一分子ATP。,糖酵解分為兩大步驟： 1.預(yù)備反應(yīng)，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是3磷酸甘油醛。 2.氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生ATP，產(chǎn)物

30、為丙酮酸，進(jìn)一步發(fā)酵可產(chǎn)生乙醇和CO2。,Step 2、葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶催化葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為果糖-6-磷 酸 葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶催化葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為果糖-6-磷酸，這是一個(gè)醛糖酮糖同分異構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)是可逆的。,Step 3、磷酸果糖激酶-I催化果糖-6-磷酸磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸，消耗了第二個(gè)ATP分子。 磷酸果糖激酶-I 催化ATP中的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到果糖-6-磷酸的C-1的羥基上，生成果糖-1,6-二磷酸。,Step 4、醛縮酶催化果糖-1,6-二磷酸裂解，生成甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮 果糖-1,6-二磷酸在醛縮酶的作用下使 C-3和C-4之間鍵斷裂，生

31、成甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮。甘油醛-3-磷酸進(jìn)一步進(jìn)行酵解反應(yīng)，而磷酸二羥丙酮可以作為-甘油磷酸合成的前體，或者是轉(zhuǎn)換成甘油醛-3-磷酸進(jìn)行酵解。 平衡有利于逆反應(yīng)方向，但在生理?xiàng)l件下，甘油醛-3-磷酸不斷地轉(zhuǎn)化成丙酮酸，大大地降低了甘油醛-3-磷酸的濃度，從而驅(qū)動(dòng)反應(yīng)向裂解方向進(jìn)行。,Step 5、丙糖磷酸異構(gòu)酶催化甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮的相互轉(zhuǎn)換,磷酸二羥丙酮需要在丙糖磷酸異構(gòu)酶的的催化下轉(zhuǎn)化為甘油醛-3-磷酸，反應(yīng)進(jìn)行到這一步實(shí)際上等于一分子的果糖-1,6-二磷酸裂解生成了能進(jìn)一步酵解的兩分子的甘油醛-3-磷酸。,Step 6、甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化甘油醛-3-磷酸氧化

32、為1,3-二磷酸甘油酸,甘油醛-3-磷酸在有NAD和H3PO4存在下，由甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）催化生成1,3-二磷酸甘油酸，這是酵解中唯一的一步氧化反應(yīng)。 反應(yīng)中一分子NAD被還原成NADH，同時(shí)在1,3-二磷酸甘油酸中形成一個(gè)高能酸酐鍵。在下一步酵解反應(yīng)中，保存在酸酐化合物中的能量可以使得ADP變成ATP。,Step 7、磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸，同時(shí)生成ATP 1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的作用下，將高能磷?；鶑母缓芰康乃狒?,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)給ADP形成ATP 和3-磷酸甘油酸。 這步反應(yīng)是酵解中第一次產(chǎn)生ATP的反應(yīng)，反應(yīng)可逆

33、。,Step 8、磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)換為2-磷酸甘油酸 磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸之間的相互轉(zhuǎn)換。變位酶是一種催化一個(gè)基團(tuán)從底物分子的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到同分子的另一部分的異構(gòu)酶。,Step 9、 烯醇化酶催化2-磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸 在烯醇化酶（需要Mg2）催化下，從2-磷酸甘油酸中的，位脫去水形成磷酸烯醇式丙酮酸，反應(yīng)是可逆的。,Step 10 、丙酮酸激酶催化磷?；鶑牧姿嵯┐际奖徂D(zhuǎn)移給ADP，生成丙酮酸和ATP 這是酵解中第二個(gè)底物水平磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)是由丙酮酸激酶催化的。當(dāng)磷?；鶑牧姿嵯┐际奖徂D(zhuǎn)移到ADP的-磷酸基團(tuán)上時(shí)，形成ATP

34、和烯醇式丙酮酸，反應(yīng)是不可逆的。 與酶結(jié)合的烯醇式丙酮酸異構(gòu)化形成更穩(wěn)定的丙酮酸，丙酮酸是酵解中第一個(gè)不再被磷酸化的化合物。,糖酵解途徑,丙酮酸的去路（向）： (1)在無(wú)氧或相對(duì)缺氧時(shí) 酒精發(fā)酵 (2)在無(wú)氧或相對(duì)缺氧時(shí) 乳酸發(fā)酵 許多微生物常進(jìn)行這種過(guò)程。此外，高等動(dòng)物在氧不充足時(shí)，也可進(jìn)行這條途徑，如肌肉強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)時(shí)即產(chǎn)生大量乳酸。 (3)在有氧條件下 丙酮酸有氧氧化 這一過(guò)程在線(xiàn)粒體中進(jìn)行。通過(guò)此過(guò)程可以使葡萄糖徹底降解、氧化成CO2。被徹底氧化成CO2。,酵解進(jìn)行到這一步，除了凈生成二分子ATP外，還使得二分子的NAD還原為NADH。 葡萄糖2ADP2 NAD2Pi 2丙酮酸2ATP2N

35、ADH2H2H2O,酵母菌乙醇發(fā)酵,（1）氧化基質(zhì)：葡萄糖 （2）最終的受氫體：乙醛 （3）丙酮酸脫羧酶,發(fā)酵特點(diǎn),正型乳酸發(fā)酵,C6H12O6+2ADP+2Pi 2CH3CHOHCOOH+2ATP,混合酸發(fā)酵等-混合酸發(fā)酵是多數(shù)大腸桿菌的特征。,人們利用V.P試驗(yàn)進(jìn)行大腸埃希氏桿菌和產(chǎn)氣桿菌的區(qū)分。 大腸埃希氏桿菌的發(fā)酵產(chǎn)物為甲酸、乙酸、乳酸、CO2等，呈陰性。 產(chǎn)氣桿菌也能進(jìn)行混合酸發(fā)酵，丙酮酸經(jīng)過(guò)縮合、脫羧后形成乙酰甲基甲醇，可在堿性條件下被迅速氧化為二乙酰，二乙?？膳c蛋白胨水解出的精氨酸所含胍基反應(yīng)形成紅色化合物。稱(chēng)為陽(yáng)性反應(yīng)。 另外，還可以用甲基紅試驗(yàn)進(jìn)行區(qū)別。 產(chǎn)氣桿菌在混合酸發(fā)酵

36、時(shí)會(huì)產(chǎn)生中性的乙酰甲基醇，但大腸埃希氏桿菌的混合酸發(fā)酵產(chǎn)生多種有機(jī)酸，使培養(yǎng)液呈酸性，pH下降至4.2，甚至更低。 當(dāng)用甲基紅滴入時(shí) ，大腸埃希氏桿菌培養(yǎng)液為紅色，稱(chēng)之為陽(yáng)性反應(yīng)；產(chǎn)氣桿菌培養(yǎng)液為橙黃色，為甲基紅反應(yīng)陰性。,大腸桿菌：+ 產(chǎn)氣桿菌：-,在無(wú)氧或相對(duì)缺氧時(shí),酒精發(fā)酵中：作為 乙醛 乙醇 的供氫體,乳酸發(fā)酵中：作為 丙酮酸 乳酸 的供氫體,NADH的去路： 在有氧條件下,原核生物中：1分子的NADH通過(guò)呼吸鏈可產(chǎn)生3個(gè)ATP。,真核生物中：在植物細(xì)胞或動(dòng)物的肌細(xì)胞中，1分子的NADH通過(guò)呼吸鏈可產(chǎn)生2個(gè)ATP。,2、呼吸-微生物以O(shè)2或其它無(wú)機(jī)物為電子最終受體進(jìn)行有機(jī)物氧化的過(guò)程。

37、 (1) 特點(diǎn)：,B、 電子載體傳遞電子伴隨ATP大量形成。 （氧化磷酸化、電子傳遞水平磷酸化),A、電子載體 -傳遞電子。,電子傳遞鏈： 一系列電子載體按照氧化還原電位升高的順序排列而成的鏈。,(2)呼吸類(lèi)型 （據(jù)電子最終受體分）,a.有氧呼吸：當(dāng)存在外在的最終電子受體O2時(shí)，底物可全部氧化成CO2和H2O，并產(chǎn)生ATP。這種有外在的最終電子受體O2存在時(shí)對(duì)能源的氧化稱(chēng)為好氧呼吸。 最終電子受體：分子氧；底物：有機(jī)物。,好氧呼吸： 外源性呼吸微生物利用外界供給的能源進(jìn)行呼吸； 內(nèi)源性呼吸利用自身內(nèi)部貯存的能源物質(zhì)（如多糖、脂肪、PHB等）進(jìn)行呼吸，呼吸速度取決于細(xì)胞的原有營(yíng)養(yǎng)水平。 好氧呼吸

38、能否進(jìn)行取決于氧的體積分?jǐn)?shù)是否達(dá)到0.2%，低于此不能進(jìn)行。,丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA的反應(yīng)是在真核細(xì)胞的線(xiàn)粒體基質(zhì)中進(jìn)行的，這是一個(gè)連接酵解和三羧酸循環(huán)的中心環(huán)節(jié)。 這個(gè)反應(yīng)由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體包括3個(gè)不同的酶和5種不同的輔酶，包括焦磷酸硫胺素（TPP），硫辛酸，F(xiàn)AD，NAD+和CoA。,丙酮酸到乙酰輔酶A,Lys殘基,硫辛酰胺,硫辛酸,乙酰硫辛酰胺,還原型,二氫硫辛酰胺的氧化,三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle)，又叫做TCA循環(huán)，是由于該循環(huán)的第一個(gè)產(chǎn)物是檸檬酸，它含有三個(gè)羧基，故此得名。,該循環(huán)的提出的主要貢獻(xiàn)者是英國(guó)生化學(xué)家Kr

39、ebs，所以又稱(chēng)Krebs循環(huán)。,該循環(huán)還叫做檸檬酸循環(huán)。,a、TCA循環(huán)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程,氧化磷酸化,三羧酸循環(huán),ADP+Pi,CoA,葡萄糖,甘油 脂肪酸,氨基酸,2H,CO2,ATP,O2,H2O,呼吸鏈,step1. 乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸的合成,乙酰輔酶A（acetyl CoA）與草酰乙酸（oxaloacetate）縮合成檸檬酸（citrate）； 反應(yīng)由檸檬酸合酶（citrate synthase）催化。,step2. 檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕?此反應(yīng)是由順烏頭酸酶催化的異構(gòu)化反應(yīng)； 由兩步反應(yīng)構(gòu)成，(1)：脫水反應(yīng)；(2)：水合反應(yīng)。,step3. 異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)

40、變?yōu)?酮戊二酸羧,異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶（Isocitrate dehydrogenase）作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成 -酮戊二酸（ - Ketoglutarate）。,step4. -酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰 CoA,在-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化下-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)； 該脫氫酶復(fù)合體的組成及催化機(jī)理與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體類(lèi)似。,step5. 琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng),在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯鍵水解與GDP磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、GTP和輔酶A。 這是三羧酸循環(huán)中唯一直接生成高能磷酸鍵的反應(yīng)。,step6.

41、琥珀酸脫氫生成延胡索酸,此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其輔酶是FAD，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。,step7. 延胡索酸加水生成蘋(píng)果酸,蘋(píng)果酸酶催化此步反應(yīng)。,step8. 蘋(píng)果酸脫氫生成草酰乙酸,蘋(píng)果酸脫氫酶催化此步反應(yīng)，輔酶是NAD+。,由TCA循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2必須經(jīng)呼吸鏈將電子交給O2，才能回復(fù)成氧化態(tài)，再去接受TCA循環(huán)脫下的氫。,b、產(chǎn)物NADH和FADH2的去路:,所以，TCA循環(huán)需要在有氧的條件下進(jìn)行。否則NADH和FADH2攜帶的H無(wú)法交給氧，即呼吸鏈氧化磷酸化無(wú)法進(jìn)行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循環(huán)中的脫氫反應(yīng)因缺乏氫的受體而無(wú)法進(jìn)行。,在好氧呼

42、吸過(guò)程中，電子并不是直接傳遞給O2，而是先轉(zhuǎn)移給NAD，成為NADH2，然后NADH2被氧化后，電子傳遞給電子傳遞體系，最后由電子傳遞體系轉(zhuǎn)給O2。得到電子的O2與H結(jié)合形成H2O。,電子傳遞鏈,ADP+Pi,ATP,1/2 O2,H2O,呼吸鏈,e-,HH+e-,O2,C、能量的化學(xué)計(jì)量,葡萄糖徹底氧化經(jīng)由的途徑： EMP途徑、丙酮酸氧化脫羧、TCA循環(huán)、呼吸鏈氧化磷酸化。,對(duì)于原核生物：,由于在EMP途徑中生成的NADH在線(xiàn)粒體外，其磷氧比為2，所以1分子葡萄糖徹底氧化只能合成 36 ATP。,對(duì)于真核生物（高等植物、真菌、動(dòng)物的肌細(xì)胞）:,P/O ： 表示當(dāng)一對(duì)電子通過(guò)呼吸鏈傳遞至O2所

43、產(chǎn)生的ATP分子數(shù)，即表示呼吸鏈氧化磷酸化效率。,磷氧比（ P/O ）,呼吸過(guò)程中無(wú)機(jī)磷酸（Pi）消耗量和分子氧（O2）消耗量的比值稱(chēng)為磷氧比。由于在氧化磷酸化過(guò)程中，每傳遞一對(duì)電子消耗一個(gè)氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi ，因此P/O的數(shù)值相當(dāng)于一對(duì)電子經(jīng)呼吸鏈傳遞至分子氧所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。,NADH,FADH2,H2O,H2O,例 實(shí)測(cè)得NADH呼吸鏈： P/O 3,實(shí)測(cè)得FADH2呼吸鏈： P/O 2,2e-,2e-,B、 無(wú)氧呼吸：在電子傳遞體系中，氧化NADH2時(shí)的最終電子受體不是氧氣，而是氧以外的無(wú)機(jī)化合物。 最終電子受體：氧以外的無(wú)機(jī)物；底物：有機(jī)物。 NO3 SO

44、4 CO3 硝酸還原、硫酸鹽還原、碳酸鹽還原,無(wú)氧呼吸： 無(wú)氧呼吸不能以分子氧作為氫及電子受體，而是以某些無(wú)機(jī)氧化物SO42，NO3，CO2等作為H及電子受體。例如： （1）反硝化菌在無(wú)氧存在時(shí)，以NO3為H受體 （2）硫酸還原菌在無(wú)氧存在時(shí)，以SO42為H受體,（3）產(chǎn)甲烷菌以CO2為H受體生成CH4,不同產(chǎn)能方式特征的比較,HMP途徑降解葡萄糖的三個(gè)階段：,HMP是一條葡萄糖不經(jīng)EMP途徑和TCA循環(huán)途徑而得到徹底氧化，并能產(chǎn)生大量NADPH+H+形式的還原力和多種中間代謝產(chǎn)物的代謝途徑。 1）、葡萄糖經(jīng)過(guò)幾步氧化反應(yīng)產(chǎn)生核酮糖-5-磷酸和CO2 2）、核酮糖-5-磷酸發(fā)生同分異構(gòu)化或表異構(gòu)化而分別產(chǎn)生核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸 3）、上述各種戊糖磷酸在無(wú)氧參與的情況下發(fā)生碳架重排，產(chǎn)生己糖磷酸和丙糖磷酸,4、其它代謝途徑,HMP途徑（磷酸己糖裂解途徑） -大多數(shù)好氧菌和兼性厭氧菌通過(guò)這條途徑代謝,6-葡萄糖-6-磷酸+12NADP+6H2O 5-葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H+12CO2+Pi,HMP途徑的總反應(yīng)：,ED途徑（好氧G-細(xì)菌中具有）：,也稱(chēng)2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸途徑，在醛縮酶的作用下，裂解為丙酮酸和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再經(jīng)EMP途徑的后半部反