【正文】 光合細(xì)菌以及嗜鹽細(xì)菌的光合色素的光合磷酸化特點(diǎn)均有所不同。 微生物細(xì)胞中能量的釋放和利用 微生物的分解代謝 復(fù)雜有機(jī)物質(zhì)，通過(guò)一系列分解代謝酶系的催化，產(chǎn)生能量 (ATP)和小分子物質(zhì)的過(guò)程稱(chēng)為分解代謝。 己糖的分解 糖酵解途徑和三羧酸循環(huán) 葡萄糖在有氧條件下的分解過(guò)程主要經(jīng)過(guò) 4個(gè)階段：①糖酵解 ②生成乙酰輔酶 A ③ 三羧酸循環(huán) ④ 進(jìn)入呼吸鏈產(chǎn)能。 EM途徑 是指在不需要氧的條件下一分子葡萄糖經(jīng)轉(zhuǎn)化成 1，6二磷酸果糖后，在醛縮酶催化下，裂解并由此生成 2分子丙酮酸的過(guò)程。 (見(jiàn)圖 ) A的生成 丙酮酸脫氫酶系 CH3COCOOH + CoASH + NAD+ ( 丙酮酸 ) ( 輔酶 A ) CH3CO~ScoA + H+ +CO2 ( 乙酰輔酶 A ) (丙酮酸脫氫酶 、 二氫硫辛酸轉(zhuǎn)乙酰基酶 、二氫硫辛酸脫氫酶 ) (TCA循環(huán) ) 此循環(huán)是從乙酰輔酶 A與草酰乙酸綜合形成檸檬酸開(kāi)始的，它是葡萄糖降解成丙酮酸后進(jìn)一步徹底氧化的過(guò)程。 (見(jiàn)圖 ) 在此步驟中，三羧酸循環(huán)中生成的 NADH和 FADH2進(jìn)入呼吸鏈，將 H+ 和電子交給 O2生成水并生成能量 。 經(jīng)過(guò)以上四個(gè)階段后，在理想條件下， 1分子葡萄糖被徹底氧化為H2O和 CO2，可共計(jì)產(chǎn)生 38個(gè) ATP。(EM途徑產(chǎn)生 8個(gè)、生成乙酰輔酶 A時(shí)產(chǎn)生 6個(gè)、 TCA循環(huán)共產(chǎn)生 24個(gè)ATP)。 丙酮酸代謝的多樣性 微生物的合成代謝 微生物的合成代謝 (也稱(chēng)同化作用 )是指從簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)合成復(fù)雜的大分子物質(zhì) (如蛋白質(zhì)、核酸、多糖和脂類(lèi)等化合物 )的過(guò)程。 合成作用必需具備三要素： 小分子前體物質(zhì)、能量和還原力。而這三要素主要從分解代謝 (異化作用 )中獲得。 無(wú)機(jī)養(yǎng)料的同化 CO2是自養(yǎng)微生物的唯一碳源。異養(yǎng)微生物也能利用 CO2作為補(bǔ)嘗的碳源。 將空氣中的 CO2同化成為細(xì)胞有機(jī)物的過(guò)程稱(chēng)為 CO2的同化。 (CO2的固定 ) 自養(yǎng)微生物對(duì) CO2的固定：總反應(yīng)如下 ATP 6CO2+12NADPH C6H12O6 + 12NADP+ 酶 異養(yǎng)微生物對(duì) CO2的固定 NO3+ NADPH + H+ NO2 + H2O + NADP+ NO2 NH2OH NH3 NADPH+H+ NADP+ NADPH+H+ NADP+ 生物固氮：微生物將分子態(tài)氮 (N2)還原為氨 (NH3) 的過(guò)程。 N2+8e+8H++nATP NH3+H2+Nadp+nPi ⑴ 固氮酶：是氮?dú)膺€原的生物催化劑。其分子量很大，一般都含有 2種蛋白組分：鉬鐵蛋白和鐵蛋白。前者由 4個(gè)亞單位組成，分子量 200240KDa，含 2個(gè) Mo原子， 30177。 2Fe原子，還含有大致相等的不穩(wěn)定的 S原子；后者由 2 個(gè)亞單位組成，分子量 5772KDa,4個(gè) Fe原子和 4個(gè)不穩(wěn)定的 S原子。 作用的條件：①兩組分結(jié)合后才起固氮作用；②能量問(wèn)題以及電子供體和載體；③氧的影響；④氨的阻抑效應(yīng)問(wèn)題。 ⑵ 氮分子的還原過(guò)程 氮分子的還原需要?dú)浜碗娮樱鋪?lái)源因不同固氮微生物而異。如 厭氧的巴氏梭菌 靠丙酮酸裂解； 光合細(xì)菌 通過(guò)光合磷酸化獲得電子； 好氧的固氮菌 則是通過(guò) TCA循環(huán)等來(lái)獲得； 在共生的根瘤類(lèi)菌體中 ，有大量貯藏物質(zhì) 聚 β羥基丁酸，它能為固氮作用提供電子。 (圖 ) ATP + SO4 腺苷磷酸硫酸酐 + PPi ATP +腺苷磷酸硫酸酐 磷酸腺苷磷酸硫酸 + ADP NADPH+H+ NADP+ 磷酸腺苷磷酸硫酸 磷酸腺苷磷酸 + SO3 NADH+H+ NAD+ H2S + H2O 自養(yǎng)微生物所需的碳水化合物是 CO2經(jīng)卡爾文氏循環(huán)而合成；大多數(shù)化能異養(yǎng)微生物利用葡萄糖等碳水化合物作為能源和形成氨基酸等簡(jiǎn)單化合物的骨架。作為前體分子，細(xì)胞中最重要的是六碳糖(葡萄糖 )和五碳糖 (核糖和脫氧核糖 )。 途徑二：由 GS(谷氨酰胺合成酶 )和 GOGAT(谷氨酸合成酶 )共同催化 ， 銨離子連接到 L谷氨酸上形成谷氨酰胺 ， 再在 GOGAT進(jìn)行轉(zhuǎn)氨作用 ， 將谷氨酰胺的一個(gè)氨基轉(zhuǎn)移給 α酮戊二酸而形成 2分子谷氨酸 。 核 苷 酸 是 核 酸 (DNA 和RNA)的建筑塊 ， 也是一些輔酶的組分 ， 如 NAD、 FAD和輔酶 A， 還是糖原等大分子生物合成中活化的中間物 。 核苷酸的結(jié)構(gòu)在前已作介紹 ，其合成很復(fù)雜 ， 在此不作闡述 。 細(xì)胞結(jié)構(gòu)成分大分子物質(zhì)的合成 UDP— 葡糖焦磷酸化酶 UTP + G1P UDPG + PPi (尿苷 3磷酸 ) (葡萄糖 1磷酸 ) (尿苷二磷酸葡萄糖 ) 轉(zhuǎn)葡糖基酶 UDPG + (葡萄糖 )n (葡萄糖 )n+1 + UDP 根據(jù)次生代謝產(chǎn)物作用不同 ,主要可以分為： 微生物在代謝過(guò)程中可產(chǎn)生一 些對(duì)動(dòng)植物細(xì)胞有毒殺作用的物質(zhì)稱(chēng)為毒素。毒素大多是蛋白質(zhì)物質(zhì)，如肉毒梭菌產(chǎn)生的肉毒素、破傷風(fēng)梭菌產(chǎn)生的破傷風(fēng)毒素、痢疾桿菌產(chǎn)生的各種內(nèi)外毒素等。還有一些微生物殺蟲(chóng)劑，就是利用微生物的繁殖和毒素的存在而使害蟲(chóng)致死。 能抑制他種微生物生長(zhǎng)及活動(dòng) 大多數(shù)放線菌以及某些真菌、細(xì)菌都能產(chǎn)生抗生素，如點(diǎn)青霉和灰黃青霉產(chǎn)生的青霉素，是二十世紀(jì)三十年代發(fā)現(xiàn)的第一種抗生素。迄今報(bào)道的抗生素已有25003000種，但由于對(duì)動(dòng)物的毒性或副作用等原因，目前真正具有實(shí)用價(jià)值的卻只有 青霉素 、 鏈霉素 、 四環(huán)素類(lèi) 、紅霉素 、 新生霉素 、 利福平 、 放線菌素等 60多種。但近年來(lái)，農(nóng)用抗生素如 井崗霉素 、 春日霉素 、 慶豐霉素 、 滅瘟素等已在植物病害防治、森林保護(hù)等方面發(fā)揮了一定的作用。 是一種高度生理活性 物質(zhì)，是微生物產(chǎn)生的可以刺激動(dòng)植物生長(zhǎng)或性器官發(fā)育的一類(lèi)物質(zhì)。如赤霉菌產(chǎn)生的赤霉素。 許多微生物能產(chǎn)生各種有色物質(zhì)。如黏質(zhì)賽氏桿菌產(chǎn)生的靈菌紅素。 思考題： 51 微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要包括哪些？各有何功能？ 52 根據(jù)微生物所需的能源和碳源的不同，可將微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型分為幾種？各有何特點(diǎn)？ 53 什么是培養(yǎng)基？其配制原則是什么？根據(jù)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的不同來(lái)源可將培養(yǎng)基分為幾種？根據(jù)培養(yǎng)基制成后的物理狀態(tài)的不同又可將培養(yǎng)基分為幾種？ 54 細(xì)胞中的高能化合物主要是什么？ 55 細(xì)胞合成 ATP的途徑有哪些？ 56 ATP有何作用？ 57 葡萄糖在有氧條件下的分解過(guò)程主要經(jīng)過(guò)哪四個(gè)階段？ 58 次生代謝產(chǎn)物是如何合成的？主要包括哪些？各有何作用？