理学环境微生物微生物代谢.pptx

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代谢（metabolism）：

细胞内发生的各种化学反应的总称。

代谢

分解代谢(catabolism)

合成代谢(anabolism)

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Adenine(blue)

Ribose(black)

Triphosphate(red)

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Structuresoftheoxidizedformsofnicotinamide-derived

electroncarriers.Nicotinamideadeninedinucleotide(NAD)andnicotinamideadeninedinucleotidephosphate(NADP)areprominentcarriersofhigh-energyelectrons.InNAD,R=H;inNADP,R=PO32-

脱氢酶辅酶

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Structureoftheoxidizedformofflavinadeninedinucleotide(FAD).Thiselectroncarrierconsistsofaflavinmononucleotide(FMN)unit(showninblue)andanAMPunit(showninblack).

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一、微生物的生物氧化和产能

微生物的生物氧化本质是氧化还原反应，这过程中有能量的产生和转移、还原力[H]的产生、小分子中间代谢物的产生。

微生物产生各种能量如电能、化学能、机械能、光能等。在所产生的能量中，一部分变为热量丧失，一部分供给合成反应和生命活动，另一部分贮存在ATP中。

微生物的能源主要包括有机物、无机物和日光，能量代谢的主要内容就是研究微生物如何利用这三类能源转化为ATP的。

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ATP的生成方式有：

1、基质（底物）水平磷酸化：厌氧或兼性厌氧微生物在基质氧化过程中，产生一个含有高能键的中间物，将高能键转移到ADP，成为ATP，如1，3-二磷酸甘油酸和磷酸烯醇式丙酮酸。

2、氧化磷酸化：是主要的能量来源。氧化磷酸化作用是将生物氧化过程中释放出的自由能转移形成高能ATP的作用，能量的转移通过电子传递链实现，ATP的生成基于与电子传递相偶联的磷酸化作用。

氧化磷酸化的全过程可表示为：

NADH+H++3ADP+3Pi+1/2O2→NAD++4H2O+3ATP

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电子传递链：由NAD或NADP、FAD或FMN、辅酶Q、细胞色素b、c、a、a3组成。

电子传递链的位置，原核生物中电子传递链与细胞质膜相连，真核微生物在线粒体上。

基本功能：a、接受电子供体释放出的电子，电子沿各组分传递，最后由细胞色素氧化酶将电子传给氧；

b、合成ATP。

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电子受体

电子供体

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3、光合磷酸化：光引起叶绿素、菌绿素或菌紫素逐出电子，通过电子传递产生ATP的过程叫光合磷酸化。

非循环式光合磷酸化：光照后，激发态叶绿素分子从H2O得到电子传递给NADP+，经过电子传递链后产生ATP：

2H2O+2NADP++2ADP+2Pi→2NADPH+2H++2ATP+O2

环式光合磷酸化中电子循环流动，整个过程中只有ATP的产生不伴随NADPH的生成，不产生O2。

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产能（ATP）

生物氧化的功能：产还原力[H]

产小分子中间代谢物

二、化能异养微生物的生物氧化与产能代谢

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1.好氧呼吸

以分子态的氧作为最终电子受体的生物氧化过程。

彻底氧化，放能最多。

2.厌氧呼吸

3.发酵作用

电子供体是有机化合物，而最终电子受体也是有机化合物的生物氧化过程。

不彻底氧化，放能最少。

以无机氧化物作为最终电子受体的生物氧化过程，如NO2-、NO3-、SO42-、CO32-及CO2等。

不需要氧气，放能多。

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(一)葡萄糖代谢途径(EMP、HMP、ED、PK途径等)

1、EMP途径

2、HMP途径

3、ED途径

4、磷酸酮解途径（Phosphoketolasepathway)

生物体内葡萄糖降解成丙酮酸的过程

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1.EMP途径（Embden-Meyerhof-ParnasPathway）即糖酵解(Glycolysis)途径，指在细胞质中分解葡萄糖生成丙酮酸的过程，此过程中伴有少量ATP的生成。

在缺氧条件下丙酮酸被还原为乳酸，有氧条件下丙酮酸可进一步氧化分解生成乙酰CoA进入三羧酸循环，生成CO2和H2O。

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