环境微生物学课件(05微生物生理).pptVIP

三、化能自养型微生物的合成代谢 各种化能自养型微生物的合成代谢的合成途径不同，如硫氧化细菌的合成代谢为： H2S+2O2→SO42-+2H+795KJ CO2+4H→[CH2O]+H2O 其余的见教材。 四、光合作用 1．藻类的光合作用（同绿色植物） 白天，在有光的条件下，利用体内的色素（叶绿素、类胡萝卜素、藻蓝素、藻红素等），从H2O的光解中获得H2，还原CO2成[CH2O]。 总反应式为：CO2+H2O →[CH2O]+ O2 2．细菌的光合作用 细菌光合作用的供氢体为H2S和H2。因光合细菌种类不同，其光合反应也有所不同。有三种生化反应： （1）绿硫细菌属 CO2+2H2S →[CH2O]+ 2S+ H2O （2）红硫细菌科 2CO2+H2S+2 H2O→2[CH2O]+ H2SO4 （3）氢单胞菌属 CO2+2H2 →[CH2O]+H2O 光合细菌通过光周期把CO2固定，并转变为高能贮存物——聚β羟基丁酸（PHB）。 CO2固定的途径为卡尔文循环，详见图。 3．有机光合细菌的光合作用 以光为能源，以有机物为供氢体还原CO2，合成有机物。有机酸和醇是它们的供氢体和碳源。 例如，红螺菌科的细菌能利用异丙醇作供氢体进行光合作用，并积累丙酮。 (CH3)2CHOH+CO2→ 2CH3COCH3+[CH2O]+H2O 4．藻类光合作用与细菌光合作用的比较 详见下表 藻类光合作用与细菌光合作用的比较 五、异养微生物的合成代谢 异养微生物利用现成的有机物作碳源和能源，用分解过程中的中间代谢产物和分解代谢中得到的ATP合成自身细胞的组成成分。 六、初级代谢与次级代谢 一般将微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程，称为初级代谢。 初级代谢产物的组成与活跃生长期微生物细胞的合成有关，包括氨基酸、核苷酸和发酵终产物。 次级代谢是相对于初级代谢而言的，次级代谢物常积累于活跃生长期后营养物质消耗殆尽或废物积累时期，它们与细胞物质的合成、微生物的正常生长没有直接关系，大多数抗生素和真菌毒素属于此类。 1、次级代谢的定义 一般认为，次级代谢是指在一定的生长时期，微生物以初级代谢产物为前体，合成一些对其生命活动无明确功能的物质的过程。其产物称为次级代谢产物。 也有人将超出微生物生理需求的过量初级代谢产物看作是次级代谢产物，如抗生素、激素、生物碱、毒素、色素及维生素等。 2、次级代谢的特点 （1）次级代谢以初级代谢产物为前体，并受初级代谢的调节 （2）次级代谢产物一般在菌体生长的后期合成 （3）次级代谢酶的专一性低 如：由于催化酰基转移的酶对侧链物质的专一性比较低，通过加入不同的侧链物质，合成不同的青霉素。 （4）次级代谢产物的合成具有菌株特异性 次级代谢不像初级代谢那样有明确的生理功能，因为即使其代谢途径被阻断，也不会影响菌体的生长繁殖。 次级代谢产物的产生通常都是限定于某些特定的微生物中，因此它们没有一般性的生理功能，也不是生物体生长繁殖所必需，虽然它们对生物体本身可能是重要的。 次级代谢的生理功能，可能是微生物贮存物质的一种形式，也可能使产生菌在生存竞争中占优势，或者可能与生物体细胞分化有关。 2．好氧呼吸 在分子氧存在的条件下，以O2为最终电子受体，底物被全部氧化成CO2和H2O，并产生ATP。底物氧化释放的电子首先转移给NAD，使之成为NADH2，然后再转移给电子传递体系，最终到达分子氧O2。 好氧呼吸能否进行，取决于O2的体积分数能否达到0.2%（为大气中O2的体积分数21%的1%）。O2的体积分数低于0.2%，好氧呼吸不能发生。 以葡萄糖为例，葡萄糖的氧化分解分两阶段： （1）经EMP途径，形成中间产物——丙酮酸。 C6H12O6→→→2 CH3COCOOH。产生2 NADH2和4ATP，并消耗2ATP。 此步同在发酵中的过程。 （2）丙酮酸的有氧分解，经过三羧酸（TCA）循环得到分解。 丙酮酸→乙酰辅酶A和1mol的NADH2，然后进入TCA循环，被彻底氧化分解，产生NADH2和CO2等。 呼吸链：有氧呼吸中传递电子的一系列偶联反应，由NAD或NADP、FAD或FMN、辅酶Q、细胞色素等组成。 其功能是传递电子和产生ATP。 其在细胞中的位置：真核细胞是线粒体，原核细胞是细胞质膜。 在好氧呼吸中，由前面EMP和TCA产生的H（NADH2和FADH2），通过电子传递体系（呼吸链），最终到达分子氧，形成水。在这一传递过程中，产生ATP。（称为氧化磷酸化） 电子传递体系（呼吸链）