微生物第六章ppt課件-資料下載頁
2025-05-04 22:32本頁面
【正文】 勢建立 68 ? 氧化磷酸化（電子傳遞水平磷酸化）：由質(zhì)子動力勢推動膜上的 ATP合成酶，使 ADP磷酸化形成 ATP； ? 通過呼吸（電子傳遞），高能電子的能量轉(zhuǎn)化為 PMF；通過氧化磷酸化， PMF的勢能轉(zhuǎn)化為 ATP的化學(xué)鍵能； ? 2H+跨膜運輸，驅(qū)動 F1F0ATP酶形成一個 ATP； 氧化磷酸化 69 F1F0ATP合成酶 ? 氧化磷酸化由 F1F0ATP合成酶催化； ? F1F0ATP合成酶由多個蛋白亞基構(gòu)成，其中 F0位于膜上，F(xiàn)1位于膜內(nèi)；中間有質(zhì)子通道； ? 當(dāng)質(zhì)子流穿過質(zhì)子通道時，引起 ATP酶構(gòu)象改變，使ADP磷酸化形成 ATP； 70 ? 有氧呼吸：分子氧作為呼吸的最終電子受體（ terminal electron acceptor），在細胞色素 aa3的催化下，接受電子被還原，形成呼吸產(chǎn)物水的呼吸過程； NAD(P)H（ FADH2） → NAD(P)+（ FAD2+） +2H++2e 189。 O2 ＋ 2H+ ＋ 2e → H2O 呼吸的末端反應(yīng) —— 有氧呼吸 ? 進行有氧呼吸的微生物為好氧微生物； 71 ? 無氧呼吸：用除 O2以外的其它氧化態(tài)無機或有機物作為呼吸的最終電子受體，在末端氧化酶催化下被還原，形成呼吸產(chǎn)物的呼吸過程； ? 無氧呼吸存在于某些兼性厭氧或?qū)Ｐ詤捬跷⑸镏校鶕?jù)呼吸的末端反應(yīng)不同，可分為許多類型： ? 硝酸鹽呼吸、亞硝酸鹽呼吸； ? 硫酸鹽呼吸、硫呼吸； ? 二氧化碳呼吸、延胡索酸呼吸； ? 鐵呼吸、錳呼吸； 呼吸的末端反應(yīng) —— 無氧呼吸 72 ? 葡萄糖經(jīng)糖酵解途徑和 TCA循環(huán)被徹底氧化為 CO2，并釋放出大量高能電子而形成 NAD(P)H或 FADH2； ? 通過呼吸將 NAD(P)H或 FADH2重新氧化，使 NAD(P)+和FAD2+再生，維持胞內(nèi) NAD(P)+/ NAD(P)H和 FAD2+/ FADH2平衡；并通過氧化磷酸化，高效率產(chǎn)生 ATP： ? 由于大量 NAD(P)H或 FADH2來自于 TCA循環(huán)，所以呼吸和 TCA循環(huán)不可分割；當(dāng)無最終電子受體時，呼吸停止， TCA也停止，減少 NADH的生成；然后開通溢流代謝，實現(xiàn) NAD+的再生，同時降低產(chǎn)能效率； 呼吸與中心碳分解代謝的關(guān)系 73 ? 一對電子從 NADH沿呼吸鏈傳遞到 O2，共排出 3 2H+，可以形成三個 ATP，即消耗一個氧原子，形成三個高能磷酸鍵（ P/O＝ 3）； ? 一對電子從 FADH2傳遞到 O2，排出 2 2H+，可以形成兩個 ATP（ P/O＝ 2）； 有氧呼吸的產(chǎn)能效率 —— P/O 74 ? 氧化磷酸化： ? EMP： 2 NADH＝ 6 ATP ? 2 丙酮酸 → 2 乙酰 CoA： 2 NADH＝ 6 ATP ? TCA循環(huán)： 6 NADH＝ 18 ATP 2 FADH2＝ 4 ATP ? 底物水平磷酸化 。 ? EMP： 2 ATP； TCA循環(huán)： 2ATP ? 總計： 1分子葡萄糖＝ 34ATP＋ 4ATP＝ 38ATP 葡萄糖有氧呼吸產(chǎn)能的效率 75 E. coli的硝酸鹽呼吸 ? E. coli是兼性厭氧菌，有氧時，有氧呼吸； ? 無氧而有硝酸鹽時，硝酸鹽呼吸；末端氧化酶為硝酸鹽還原酶，最終電子受體為硝酸，呼吸產(chǎn)物為亞硝酸； ? 無氧而無硝酸鹽時，只進行混合酸發(fā)酵； 76 ? B. subtilis為好氧菌，兼性無氧呼吸，硝酸鹽和亞硝酸鹽呼吸，呼吸產(chǎn)物為氨，稱氨化作用（ ammonification）； ? B. licheniformis也進行硝酸鹽呼吸，呼吸產(chǎn)物為氮；稱為脫氮作用（ denitrification）； ? 硝酸鹽作為呼吸的電子受體而被還原的反應(yīng)，也稱為異化型硝酸鹽還原反應(yīng)或者反硝化作用： ? 反硝化作用降低土壤肥力，用于污水處理； Bacillus. 77 ? 硫酸鹽呼吸：以硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等氧化態(tài)含硫無機物作為呼吸的最終電子受體，呼吸產(chǎn)物為硫化氫的無氧呼吸，也稱為異化型硫酸鹽還原反應(yīng)； ? 進行硫酸鹽呼吸呼吸的細菌，統(tǒng)稱為硫酸鹽還原菌（ sulfatereducing bacteria， SRB），也屬于脫硫菌； ? 硫酸鹽還原菌是造成腐敗水體、物品惡臭的原因之一；可用于廢水處理，去除水中的硫酸； ? 硫酸鹽呼吸： SO42 → SO 32； S2O32 ； S； H2S； ? 硫呼吸： S → H 2S 硫酸鹽呼吸 78 ? 多數(shù) 硫酸鹽呼吸菌 屬于變形菌門 d變形菌綱： 脫硫菌屬（ Desulfurella） 脫硫弧菌屬（ Desulfovibrio）脫硫單胞菌屬（ Desulfomonas）脫硫桿菌屬（ Desulfobacter）脫硫球菌屬（ Desulfococcus） 脫硫八疊球菌屬（ Desulfosarcina） 脫硫小桿菌屬（ Desulfotalea） ? 厚壁菌門 梭菌目 消化球菌科（ Peptococcaceae）： 脫硫腸狀菌屬（ Desulfotomaculum）、脫硫芽孢彎曲菌屬（ Desulfosporosinus） 硫酸鹽還原菌 的主要屬 79 ? 進行延胡索酸呼吸的細菌大多生活在牛的瘤胃中，呼吸產(chǎn)物主要為琥珀酸；延胡索酸 → 琥珀酸 ? 在分類系統(tǒng)中屬于 d變形菌綱的琥珀酸弧菌科（ Succinivibrionaceae） ? 琥珀酸弧菌屬（ Succinivibrio） ? 厭氧螺菌屬（ Anaerobiospirillum） ? 瘤胃桿菌屬（ Ruminobacter） ? 琥珀酸單胞菌屬（ Succinimonas） 延胡索酸呼吸的細菌屬 80 ? 所有產(chǎn)甲烷細菌進行 CO2或碳酸鹽呼吸，還原產(chǎn)物為甲烷（沼氣發(fā)酵）或乙酸； CO2→ CH4 ? 產(chǎn)甲烷細菌都屬于古生菌，在分類系統(tǒng)中歸為廣古生菌門（ Euryarchaeota phy. nov.） ? 甲烷桿菌綱（ Methanobacteria class. nov.） ? 甲烷球菌綱（ Methanococci class. nov.） ? 甲烷嗜高熱菌綱（ Methanopyri class. nov.） 產(chǎn)甲烷菌的 CO2呼吸 81 ? 鐵還原菌以三價鐵作為呼吸的最終電子受體，呼吸產(chǎn)物為二價鐵；假單胞菌和芽孢桿菌等很多細菌進行兼性鐵呼吸菌； ? 專性鐵呼吸菌有鐵還原桿菌門（ Deferribacteres）以及d變形菌綱的鐵還原單胞菌屬（ Ferrimomas）； ? 專性鐵還原細菌還能以高價錳作為電子受體，如嗜熱鐵還原桿菌 （ Deferribacter themzophilus）以可以進行Fe3＋ → Fe2＋ 、 Mn5＋ → Mn2＋ 和硝酸鹽呼吸； 鐵錳還原細菌 82 ? 呼吸的產(chǎn)能效率取決于最終電子受體與 NADH和 FADH2之間的還原電位差值； ? O2的 P/O最大為 3，其余小于 3；無氧呼吸產(chǎn)能效率低于有氧呼吸； 無氧呼吸的產(chǎn)能效率
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