環(huán)境工程微生物學(xué)(1)-資料下載頁
2025-01-16 09:32本頁面
【正文】 子完全氧化產(chǎn)生的總能量大約為 2876 U。這樣，好氧呼吸利用能量的效率大約是 42％，其余的能量以熱的形式散發(fā)掉。 發(fā)酵 l mol葡萄糖分子的能量利用率只有 26％。 可見，進行發(fā)酵的厭氧微生物為了滿足能量的需要，消耗的營養(yǎng)物要比好氧微生物多。 TCA循環(huán)的一個支路 :有氧呼吸中傳遞電子的一系列 偶聯(lián)反應(yīng) 組成： NAD或 NADP、 FAD或 FMN、輔酶 Q、細(xì)胞色素a、 a b、 c、 c1等。 作用： ，最終傳遞給 O2。 ATP，把電子傳遞過程中釋放的能量收集貯存。 其在細(xì)胞中的位置：真核細(xì)胞是線粒體，原核細(xì)胞是細(xì)胞質(zhì)膜。 在好氧呼吸中，由前面 EMP和TCA產(chǎn)生的 H（ NADH2和FADH2），通過電子傳遞體系（呼吸鏈），最終到達(dá)分子氧，形成水。在這一傳遞過程中，產(chǎn)生 ATP。（稱為氧化磷酸化） 好氧呼吸分為兩種：外源呼吸和內(nèi)源呼吸。 ：正常條件下的呼吸，利用外界營養(yǎng)、能源進行呼吸。 ：外界不能供給能源，利用自身貯存的能源物質(zhì)進行呼吸。 好氧呼吸的條件： 取決于 O2的體積分?jǐn)?shù)，微生物環(huán)境中 O2達(dá)到 ％（大氣中氧的體積分?jǐn)?shù)的 1％）或 ％以上，可以進行好氧呼吸，達(dá)不到，則無法進行好氧呼吸。 (三 )無氧呼吸 無氧呼吸的最終電子受體不是未徹底氧化的有機物，也不是 O2，而是除了 O2以外的含氧無機物，如 NOSO4 CO32及 CO CO等。 以 NO3為最終電子受體為例講解無氧呼吸。 NO3接受電子，形成 NO N2O、 N2。 NO3 NO3 N2 這個過程稱為脫氮作用。亦稱為反硝化作用或硝酸鹽還原作用。 以其他無機氧化物為最終電子受體的情況： 以 SO42為最終電子受體 如： 2CH3CHOHCOOH+ H2SO4 2CH3COOH+2CO2+H2S+2H2O+1125kJ 以 CO2和 CO為最終電子受體 如：2CH3CH2OH+CO2CH4+2CH3COOH 4H2+CO2CH4+2H2O 3H2+COCH4+H2O 三種呼吸類型的比較 呼吸類型 最終電子受體 參與反應(yīng)的酶與電子傳遞體系 最終產(chǎn)物 釋放能量 乙醇發(fā)酵 中間代謝產(chǎn)物 脫氫酶、脫羧酶 輔酶 NAD 低分子有機物、CO ATP(2) 好氧呼吸 氧氣 脫氫酶、脫羧酶 輔酶 NAD、 FAD輔酶 Q 細(xì)胞色素 a、 a b、 c、 c1 CO H2O、ATP(38)、 SO42 2876KJ 無氧呼吸 NO3 CO32 SO42 脫氫酶、脫羧酶、 硝酸還原酶、 硫酸還原酶 輔酶 NAD、 細(xì)胞色素 b、 c CO H2O、N ATP 反硝化 1756KJ 反硫化 1125KJ 三、微生物發(fā)光現(xiàn)象 細(xì)菌、真菌、藻類能夠發(fā)光。 發(fā)光微生物有兩種特殊成分：蟲熒光素酶和長鏈脂肪醛。 發(fā)光過程實際上就是電子的傳遞及能量轉(zhuǎn)移過程： 電子由 NADH2傳給 FMN，和蟲熒光素酶，從而蟲熒光素酶得到激活，在長鏈脂肪醛的催化下，有氧氣存在時就會發(fā)光。發(fā)光后，蟲熒光素酶由激活態(tài)恢復(fù)到基態(tài)。 微生物發(fā)光作用： 。 。 發(fā)光的微生物多為兼性厭氧菌，但有氧時才會發(fā)光。對氧氣很敏感，黑暗中，在微量氧氣存在下，發(fā)光菌的光清晰可見。 第四節(jié) 微生物的合成代謝 一 產(chǎn)甲烷菌的合成代謝 產(chǎn)甲烷菌利用有機物產(chǎn)生 CO2和 CH4，利用其中間代謝產(chǎn)物和能量物質(zhì) ATP合成蛋白質(zhì)、多糖、脂肪和核酸等物質(zhì)，用以構(gòu)成自身的細(xì)胞。 二、化能自養(yǎng)型微生物的合成代謝 各種化能自養(yǎng)型微生物的合成代 謝的合成途徑不同 1 硝化細(xì)菌 亞硝化細(xì)菌： NH3 NO2 硝化細(xì)菌 : NO2 NO3 2 硫氧化細(xì)菌 3 氫氧化細(xì)菌 是依靠 H2的氧化獲得能量，以CO2為碳源的自養(yǎng)菌。氫細(xì)菌利用氫酶氧化分子氫，產(chǎn)生生物合成所需要的能量。 三 光合作用 1．藻類的光合作用（同綠色植物） 白天，在有光的條件下，利用體內(nèi)的素 （葉綠素、類胡蘿卜素、藻藍(lán)素、藻紅 素等），從 H2O的光解中獲得 H2，還原 CO2成 [CH2O]。 總反應(yīng)式為： CO2+H2O →[CH 2O]+ O2 2 細(xì)菌的 光合作用 ? 能量來源： 光能 ATP 細(xì)菌葉綠素 (光合細(xì)菌 ) ? 光合色素： 葉綠素 (藍(lán)細(xì)菌 ) 細(xì)菌紫素 (鹽細(xì)菌 ) 細(xì)菌光合作用的供氫體為 H2S和 H2。 因光合細(xì)菌種類不同，其光合反 應(yīng)也有所不同。 光合色素 （ 1）綠硫細(xì)菌屬 CO2+2H2S →[CH 2O]+ 2S+ H2O （ 2）紅硫細(xì)菌科 2CO2+H2S+2 H2O→2[CH 2O]+ H2SO4 （ 3）氫單胞菌屬 CO2+2H2 →[CH 2O]+H2O 光合細(xì)菌通過光周期把 CO2固定，并轉(zhuǎn)變?yōu)? 高能貯存物 —— 聚 β羥基丁酸（ PHB）。 CO2固定的途徑為卡爾文循環(huán)。 3 有機光合細(xì)菌的光合作用 以光為能源，以有機物為供氫體還原 CO2，合 成有機物。有機酸和醇是它們的供氫體和碳源。 例如，紅螺菌科的細(xì)菌能利用異丙醇作供氫 體進行光合作用，并積累丙酮。 (CH3)2CHOH+ CO2 → 2CH3COCH3+[CH2O]+H2O 四、異養(yǎng)微生物的合成代謝 異養(yǎng)微生物利用現(xiàn)成的有機物作碳源和能源，用分解過程中的中間代謝產(chǎn)物和分解代謝中得到的 ATP合成自身細(xì)胞的組成成分。 思考 1 利用葡萄糖作為唯一碳源和能源的微生物屬于哪一營養(yǎng)類型？利用元素硫作為能源的微生物屬于哪一營養(yǎng)類型？如果后一種微生物利用 CO2作為唯一碳源生長，又如何稱呼？ 2 葡萄糖在好氧條件下是如何氧化從徹底的？ 3 當(dāng)處理某一工業(yè)廢水時，怎樣著手和考慮配給營養(yǎng)？ 4 影響酶促反應(yīng)的因素有哪些
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