【文章內(nèi)容簡介】 酸產(chǎn)氣（ ）試驗? 產(chǎn)酸產(chǎn)氣試驗：– Escherichia與 Shigella在利用 葡萄糖 進行發(fā)酵時，前者具有 甲酸氫解酶 ，可在產(chǎn)酸的同時產(chǎn)氣，后者則因無此酶，不具有產(chǎn)氣的能力。? 甲基紅試驗 ：– 大腸桿菌 與 產(chǎn)氣氣桿菌 在利用 葡萄糖 進行發(fā)酵時，前者可產(chǎn)生大量的 混合酸 ，后者則產(chǎn)生大量的中性化合物 丁二醇 ，因此在發(fā)酵液中加入 甲基紅 試劑時，前者呈 紅色 ，后者呈 黃色 。④ 丙酮 丁醇發(fā)酵? 丙酮丁醇梭菌 在 EMP途徑上進行丙酮 丁醇發(fā)酵葡萄糖 丙酮酸EMP乙酰 CoA 乙酰 乙酰 CoA丙酮丁醇 脫 CoA、脫羧還原脫水、還原脫CoA和第三次還原 ? 異型乳酸發(fā)酵– 凡 葡萄糖 經(jīng)發(fā)酵后除主要產(chǎn)生乳酸外，還產(chǎn)生乙醇、乙酸和 CO2等多種產(chǎn)物的發(fā)酵。252。異型乳酸發(fā)酵的 “經(jīng)典 ”途徑2）通過 HMP途徑的發(fā)酵葡萄糖 5磷酸核酮酸5磷酸木酮糖HMP 差向異構(gòu)酶1ATP乳酸、乙醇CO2核糖 乳酸、 乙酸2H2O和 2ATP1H2O和 1ATP果糖 乳酸、乙酸2H2O和 2ATP252。異型乳酸發(fā)酵的 雙岐桿菌 途徑– 2分子葡萄糖可產(chǎn)生 3分子乙酸、 2分子乳酸和 5分子 ATP同型乳酸發(fā)酵與兩種異型乳酸發(fā)酵的比較類 型 途徑 產(chǎn) 物 /1葡萄糖 產(chǎn) 能 /1葡萄糖 菌種代表同型 EMP 2乳酸 2ATP 德氏乳桿菌、 糞鏈 球菌異型 HMP 1乳酸、 1乙醇1CO2 1ATP 腸 膜明串球菌1乳酸、 1乙酸1CO2 2ATP 短乳桿菌1乳酸、 兩岐雙岐桿菌3）通過 ED途徑進行的發(fā)酵? 細菌 乙醇發(fā)酵1葡萄糖 2丙酮酸 2乙醛 2乙醇ED丙酮酸脫羧酶 +H+? 比傳統(tǒng)的 酵母 乙醇發(fā)酵有較多的優(yōu)點– 代謝速率高，產(chǎn)物轉(zhuǎn)化率高，菌體生成少，代謝副產(chǎn)物少，發(fā)酵溫度較高，不必定期供氧等– 缺點是 生長 pH值較高 （細菌約 pH5，酵母菌為 pH3），較易染雜菌，并 對乙醇的耐受力較 酵母菌 低 （ 細菌約 耐7% 乙醇，酵母菌為 8% ～ 10% ）。4）由氨基酸發(fā)酵產(chǎn)能? Stickland反應(yīng)– 是兩個氨基酸的一個氨基酸作為 氫供體 ，另一個氨基酸作為 氫受體 時的氧化 還原 脫氨基 反應(yīng)。– 氫供體 氨基酸：丙氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、組氨酸、絲氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸等– 氫受體 氨基酸：甘氨酸、脯氨酸、鳥氨酸、精氨酸和甲硫氨酸等。– 微生物都是 專性厭氧梭菌 ，如生孢梭菌、肉毒梭菌等，但并不是所有梭菌都是進行 Stickland反應(yīng) – 產(chǎn)能效率很低，每分子氨基酸僅產(chǎn) 1個 ATP。二、化能自養(yǎng)微生物的能量代謝? 概念– 以 CO2或 碳酸鹽 作為唯一或主要碳源進行生長時，利用H H2S、 Fe2+、 NH4＋ 或 NO2等 無機物 作為電子供體使CO2還原成細胞物質(zhì)的代謝。? 產(chǎn)能的途徑– 主要是借助于經(jīng)過呼吸鏈的 氧化磷酸化 反應(yīng)，因此，化能自氧菌一般都是 好氧菌 。二、化能自養(yǎng)微生物的能量代謝? 產(chǎn)能原理– 上述幾類 無機底物 不僅可作為 最初能源 產(chǎn)生 ATP，而且其中有些底物 (如 NH4+、 H2S、 H2)還可作為 無機氫供體。當(dāng)這些 無機氫 在充分提供 ATP能量的條件下，可通過逆呼吸鏈傳遞 的方式 形成還原 CO2用的 還原力 [H]。這種情況，可以 理解成用抽水機把低水位的水重新回灌到高水位蓄水庫時，要耗費大量電能作比喻來解釋。二、化能自養(yǎng)微生物的能量代謝NH4＋NO2H2S H2SFe2+作為最終能源部分為無機氫供體二氧化碳的固定化能自氧微生物還原 CO2時 ATP和 [H]的來源二、化能自養(yǎng)微生物的能量代謝? 在所有 還原態(tài)無機物 中，除了 H2氧化還原電位比 NAD/NADH對稍低些外，其余都明顯高于它，因此在各種無機底物進行氧化時，都必須按其相應(yīng) 氧化還原勢 的位置進入 呼吸鏈 ，由此必然造成 化能自養(yǎng)微生物 呼吸鏈具有很低 的氧化磷酸化效率 (P/O比 )。NAD FP Q O2(NO3)ATP ATP ATPH2 HS NH4+ SO32S2Fe2+ S2O3S0NO2二、化能自養(yǎng)微生物的能量代謝? 特點：– ① 底物的氧化 直接 與呼吸鏈發(fā)生聯(lián)系，即由 脫氫酶 或氧化還原酶 催化的無機物脫氫或脫電子后，直接進入呼吸鏈傳遞，這與異養(yǎng)微生物對葡萄糖等有機物氧化要經(jīng)過多條途徑 逐級脫氫 明顯不同； ② 呼吸鏈的組分為多樣化，氫可以從任一組分直接進入呼吸鏈； ③ 產(chǎn)能效率即 P/O比一般要 低于 化能異養(yǎng)微生物。? 種類– 主要分為氫細菌、 硝化細菌 、硫細菌和鐵細菌等二、化能自養(yǎng)微生物的能量代謝? 硝化細菌– 概念：252。能利用還原 無機氮 化合物進行自養(yǎng)生長的細菌– 分類：252。分布于各種土壤和水體中，可分為 亞硝化細菌 （可把 NH3氧化為NO2－ ）和 硝化細菌 （可把 NO2－ 氧化為 NO3－ ）NH3＋ O2＋ 2H＋ ＋ 2e NH2OH＋ H2O+NAD+NH2OH＋ O2 NO2+H2O+H+2NO2＋ O2 2NO3亞硝化細菌硝化細菌氨單加氧酶羥胺氧還酶亞硝酸氧化酶本次教學(xué)回顧及作業(yè)? 教學(xué)回顧– 第一節(jié) 微生物的能量代謝252?；墚愷B(yǎng)微生物的生物氧化和產(chǎn)能– 生物氧化過程 187。 遞氫與受氫－－ 無氧呼吸 （經(jīng)呼吸 鏈、氧化磷酸化） ； 發(fā)酵 （未經(jīng)呼吸 鏈、底物磷酸化、類型（由 EMP、 HMP、 ED和 Stickland反應(yīng) ））252?；茏责B(yǎng)微生物的能量代謝– 概念、產(chǎn)能途徑（經(jīng)呼吸鏈、氧化磷酸化） 、特點 ? 作業(yè) – P14813， 1 18上次教學(xué)回顧? 第一節(jié) 微生物的能量代謝– 化能異養(yǎng)微生物的生物氧化和產(chǎn)能252。遞氫和受氫– 無氧呼吸 （經(jīng)部分呼吸鏈、氧化磷酸化 )– 發(fā)酵 （ 未經(jīng)呼吸鏈 、底物磷酸化 )187。 與 EMP、 HMP、 ED有關(guān)的發(fā)酵和 Stickland反應(yīng)– 化能自養(yǎng)微生物的能量代謝252。概念、產(chǎn)能途徑（ 經(jīng)呼吸鏈、 氧化磷酸化 ）、特點三、光能微生物的能量代謝? 光能營養(yǎng)型生物– 以 光 為能源，用 CO2(光能自氧 )或有機碳化合物 (光能異氧 )作為碳源，通過電子傳遞產(chǎn)生 ATP(光合磷酸化 )。為一個異質(zhì)的大類群。產(chǎn)氧不產(chǎn)氧真核生物 :原核生物 :藻類及其他綠色植物藍細菌真細菌：古生菌：光合細菌 (厭氧菌 )嗜鹽菌光能營養(yǎng)型生物循環(huán)光合磷酸化? 概念– 一種存在于 光合細菌 中的原始光合作用機制。在光能驅(qū)動下通過電子的 循環(huán)式傳遞 而完成 磷酸化產(chǎn)能 反應(yīng)。? 特點– 電子傳遞途徑屬循環(huán)方式，即在光能驅(qū)動下，電子從菌綠素 分子上逐出，通過類僅呼吸鏈的循環(huán)，又回到菌綠素 ，其間產(chǎn)生了 ATP；– 產(chǎn)能 （ 順 電子流） 與產(chǎn) 還原力 [H]（ 逆 電子流） 分別進行；– 還原力來自 H2S、 H S、 Fe2＋ 等無機氫供體；– 不產(chǎn)生 氧。循環(huán)光合磷酸化反應(yīng)圖示e紅光或紅外線(能源 )BphQAQ庫Cytbc2Cytbc1P870*P870QB外源 H2逆電子傳遞（ 耗能）NAD(P)NAD(P)H2外源電子供體（ H2S、 S2O22－ 、 SO、 Fe2＋ 等）eeeeeNDP＋ PiATP氫供體碳源紅螺菌目的主要科目? 特點：– 進行 不產(chǎn)氧光合作用 ，即不能利用 H2O而能利用還原態(tài) 無機物 （ H2S、 H2）或 有機物 作為還原 CO2時的氫供體。紅螺菌目紅螺菌亞目(紫色細菌 )綠菌亞目(綠色細菌 )著色菌科 (紫硫細菌 )紅螺菌科(紫非硫細菌 )綠菌科綠彎菌科① 紫非硫細菌不能氧化 元素 S成為硫酸鹽，少數(shù)種雖能氧化 硫化物 成為硫酸鹽，但沒有中間產(chǎn)物 S形成 。② 能氧化硫化物可產(chǎn)生元素 S，但細胞內(nèi)不貯存 S。③ 是 兼性 光能營養(yǎng)菌，大多數(shù)還能 固氮。也稱 綠硫細菌 ，是 嚴格厭氧 的 專性 光養(yǎng)細菌，利用 硫化物 或元素 硫 為氫供體。光能異養(yǎng)菌光能自養(yǎng)菌非循環(huán)光合磷酸化? 概念– 是各種 綠色植物 、 藻類 和 藍細菌 所共有的利用光能產(chǎn)生 ATP的磷酸化反應(yīng)。光能自養(yǎng)菌? 特點– 電子的傳遞途徑屬 非循環(huán)式 的；– 在有氧條件下進行；– 有 PSⅠ 和 PSⅡ 兩個光合系統(tǒng)，分別吸收紅光和藍光；– 反應(yīng)中可同時產(chǎn) ATP(PSⅡ )、還原力 [H](PSⅠ )和O2(PSⅡ )；– 用于固定 CO2的 NADPH2中的 [H]來自 H2O分子的光解產(chǎn)物 H+和電子。環(huán)產(chǎn) 質(zhì)（子電 Q庫QB用循環(huán) 電子流e光合系統(tǒng) Ⅱ(能源 )P680*P680QAPcCytbfP700*光合系統(tǒng) Ⅰ(能源 )P700phFeSFdNAD(P) NAD(P)H2NDP＋PiATPH2OO212 ↑＋ 2H＋ （供形成 NAD(P)H2））（ 產(chǎn)質(zhì) 子動 勢用 ）ee非循環(huán)光合磷酸化反應(yīng)圖示(氫供體 )碳源動子 勢循流非嗜鹽菌紫膜的光介導(dǎo) ATP合成? 概念– 嗜鹽菌 在 無氧 條件下，利用光能所造成的 紫膜蛋白 上 視黃醛 輔基構(gòu)象的變化，可使質(zhì)子不斷驅(qū)至膜外，從而在膜兩側(cè)建立一個 質(zhì)子動勢 ，再由它來推動 ATP酶合成ATP的 無葉綠素 或 菌綠素 參與的獨特光合作用。? 組分：– 紅膜 :含紅色類胡蘿卜素、細胞色素和黃素蛋白等用于氧化磷酸化反應(yīng)的呼吸鏈載體成分– 紫膜 ： 細菌 視紫紅質(zhì) （ 細菌紫膜質(zhì) ） + 類脂? 視紫紅質(zhì) 的功能：– 吸收光能 ，并在 光量子 的驅(qū)動下起著 質(zhì)子泵 作用光能自養(yǎng)菌H+嗜鹽菌紫膜的光介導(dǎo) ATP合成反應(yīng)膜外膜內(nèi)＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋— － － — － － —質(zhì)子動勢紫膜上的 視黃醛 輔基從 反式 變?yōu)?順式＋ ＋＋— － －紫膜紅膜ATP酶ADP+PiATP H+H+H+紫膜光H+討論 1? 自養(yǎng)與異養(yǎng)微生物 生物合成 區(qū)別有機碳微生物自身營養(yǎng)物（氧化還原水平適中）CO2（氧化程度極高）異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物? 兩類自養(yǎng)微生物 固定 CO2區(qū)別需要消耗大量的 能量化能自養(yǎng) 微生物的 氧化磷酸化光能自養(yǎng) 微生物的 光合磷酸化ATP[H]CO2CH2O① Calvin循環(huán)② 乙酰－ CoA途徑③ 還原性 TCA途徑④ 羥基丙酸途徑討論 2? 不同類型微生物能量代謝比較比 較項 目 化能異養(yǎng)菌 化能自養(yǎng)菌 光能 營 養(yǎng)菌能源 有機物 無機物 光能基本 C源 同能源 CO2 CO2CO2及 簡單 有機物氫 供體 同能源 同能源 無機物或有機物產(chǎn) 能途徑 脫 氫 、 遞氫 和受 氫 脫 氫 、 遞氫和受 氫脫 氫 、 遞氫 和受 氫產(chǎn) 能 類 型 呼吸、無氧呼吸和 發(fā)酵產(chǎn) 能方式 底物水平磷酸化氧化磷酸化氧化磷酸化 光合磷酸化、光介導(dǎo) ATP產(chǎn) 能數(shù)量 變 化大 （ 2~38ATP） 較 低（ 1ATP）較 低（ 1ATP）第二節(jié)分解代謝與合成代謝的聯(lián)系? 一、兩用代謝途徑– 凡在分解代謝和合成代謝中均具有功能的代謝途徑。如EMP、 HMP和 TCA循環(huán)。252。合成途徑 并非 分解途徑的 完全逆轉(zhuǎn)252。在分解代謝與合成代謝途徑的相應(yīng)代謝步驟中，往往還包含了完全不同的 中間代謝物252。在真核生物中，分解代謝和合成代謝一般在不同的分隔區(qū)域內(nèi)分別進行；原核生物則在簡單的酶分子水平上進行控制。第二節(jié)分解代謝與合成代謝的聯(lián)系? 二、代謝物回補途徑– 又稱 代謝物補償途徑 或 添補途徑 。是指能補充兩用代謝途徑中因 合成代謝