微生物的物质能量代谢

呼吸链（电子传递链）的作用：
•a •b 传递电子 将传递电子时释放的能量合成ATP。
注意：

原核微生物的呼吸链位于细胞膜上，有氧呼吸 在细胞膜上进行。

真核微生物的呼吸链在线粒体膜上，有氧呼吸 在线粒体中进行。
2 无氧呼吸（anaerobic respiration)
定义：微生物氧化底物，底物氧化脱下的氢 和电子经呼吸链传递最终交给无机化合物的过程。 最终电子受体——无机物（NO3-、NO2-、CO2等） 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 呼吸基质（底物）——有机物
3
兼性厌氧微生物

呼吸类型－无氧时发酵；有氧时有氧呼吸。 培养方式－具体实验要求而定。 如：大肠杆菌，酵母菌。
第二节
微生物的物质代谢
一 微生物的分解代谢
二 微生物合成的次生代谢产物
一 微生物的物质分解
1 碳水化合物的分解
• • 单糖： 葡萄糖 双糖： 麦芽糖
麦芽糖酶
CO2+H2O 葡萄糖 CO2+H2O
主要呼吸基质：葡萄糖、果糖。 有哪些呼吸类型呢？ 依据最 终电子受体 的不同有三 种 1 2 3 有氧呼吸 无氧呼吸 发酵
1 有氧呼吸（EDP 己糖－磷酸途径）respiration 定义：微生物氧化底物时以分子氧作为最 终电子受体的氧化作用。
最终电子受体——氧气 O2
参与的微生物——需氧和兼性厌氧微生物 呼吸基质 （底物）
2NAD 2NADH2
CH3COCOOH CH3-CO-CH2-CO-COA
2NADH2 2NAD
CH3-CH=CH-CO-COA
2NADH2 2NAD
CH3-CH2-CH2-COOH
代表菌－丁酸梭菌
三 微生物与氧气的关系
1 需氧（好气）微生物 2 厌氧（嫌气）微生物 3 兼性厌氧微生物
1

1
抗生素：
概念:微生物产生的一类能抑制或杀死另一类 微生物的化学药剂。 作用机理： 抑制细胞壁的合成； 损伤细胞质膜； 干扰蛋白质的合成 应用： 医药：青霉素——点青霉，产黄青霉 链霉素——链霉菌 农业：井冈霉素、春日霉素、庆丰霉素等防治植 物病害，进行森林保护。
2 激素 概念：微生物产生的一类能刺激动植物 生长或性器官发育的一类物质。
（1）乙醇发酵（生产酒精）
葡萄糖
3－磷酸甘油醛
2NAD
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
ATP CO2
乙醇
乙醛
脱羧酶
丙酮酸
产能量少（2个ATP)，大部分储存在乙醇中。
酵母菌
（2）乳酸发酵（酸奶、青储饲料）

葡萄糖
同型乳酸发酵
3－磷酸甘油醛
2NAD
1，3－二磷酸甘油酸
2NADH2
ATP CO2
乳酸
乳酸脱氢酶
NAD
NO3-
无氧呼吸的利与弊？
粪池、秸秆产甲烷
水稻田烂秧 SO4= 土壤氮肥的损失
CO3=
H 2S
CH4
NO2-（有毒性）
NO3-
3 发酵 （fermentation）




定义：以小分子有机物为最终电子受体的生物 氧化过程。有机物为呼吸基质的中间产物。 最终电子受体——有机物 参与的微生物——厌氧菌和兼性厌氧菌。 不经过电子传递体。是底物水平磷酸化。 常见的发酵有 （1）乙醇发酵 （2）乳酸发酵 （3）丁酸发酵
果胶甲基酯酶
果胶酸＋甲醇
半乳糖醛酸
多缩半乳糖酶
水浸——厌氧性细菌
露浸——好氧性细菌、放线菌、真菌
二 微生物合成的次生代谢产物
初生代谢
次生代谢
次生代谢：微生物合成一些对其本身的生命活 动没有明确功能的物质的过程。又为支路代谢 次生代谢产物：微生物在次生代谢过程中合成 的对其自身生命活动没有明确功能的物质。 常见的次生代谢产物：抗生素、激素、毒素、色素
应用：赤霉素——赤霉菌
赤霉素是植物生长调节剂一种。主要促进作物生 长发育、提早成熟、提高产量，打破种子等繁殖 器官休眠。特别对杂交水稻制种中解决花期不遇 有特殊功效。在葡萄、柑桔、菠萝、蔬菜等作物 广泛使用。
3 毒素
概念：微生物产生的一类对动植物有毒害作用 的物质。 种类： 细菌毒素：破伤风毒素、白喉毒素、肉毒 素等。对人、动物有很大毒性。 真菌毒素：黄曲霉毒素（粮食、花生） 蘑菇毒素（人、动物）
化能异养微生物——有机物
化能自养微生物——无机物
有氧呼吸是如何完成的呢？
以－呼吸基质是葡萄糖为例说明
葡萄糖
糖酵解
丙酮酸
两个特点
三羧酸循环
NAD
•葡萄糖彻底氧化
•产能量大
CO2、NADPH NAD O2 H+、eH2O 呼吸链 FAD 辅酶Q 细胞色素b、c、a、a3
NAD + 大量ATP（38个）
无氧呼吸是如何完成的呢？
以硝酸盐还原菌还原葡萄糖为例说明：
基质－H2
（葡萄糖） －2e－2H+
脱氢酶
－2e
传递体－2H
－2e
NO3+2e 相应还原酶
基质
脱氢酶－2H
传递体
NO2-+H2O
生成的能量少。
使硝酸盐还原为亚硝酸盐的电子传递体为：
NADH2 NO2-
黄素 蛋白
辅酶Q
细胞色素b
硝酸盐 还原酶
第五章
微生物的代谢
第一节 微生物的能量代谢 一 细胞中的氧化还原反应与能量产生 二 微生物的呼吸类型 三 微生物与氧气的关系 第二节 微生物的物质代谢 一 微生物的物质分解 二 微生物合成的次生代谢产物
第一节 微生物的能量代谢
一 细胞中的氧化还原反应与能量产生
1 细胞中的氧化还原反应 AH2 2H+ + 2e +A (氧化）
需氧微生物
呼吸类型－有氧呼吸 培养方式－固体表面，液体浅层，通气，振荡。 如－青霉，枯草杆菌等多种细菌放线菌真菌
2 厌氧微生物


呼吸类型－无氧呼吸和发酵 培养方式－抽真空；在N2、H2条件下;固体穿 刺。 如：乳酸杆菌，梭状芽孢杆菌，产甲烷杆菌 为生么有氧气不能生活？ 原因：有氧存在，代谢产生H2O2和O2-, H2O2 有毒，该类微生物没有分解H2O2的氧化酶
•
多糖： 各种细菌、放线菌，曲霉、根霉等
淀粉酶
淀粉
麦芽糖
麦芽糖酶
葡萄糖
CO2+H2O
应用：酿造业
2 脂类的分解
脂肪
脂肪酶
甘油
＋O2
脂肪酸
-O2
CO2+H2O 简单酸＋CO2+CH4
应用：屠宰场，生活污水
3 果胶物质的分解
原果胶＋H2O
原果胶酶
可溶性果胶＋多缩戊糖
可溶性果胶＋H2O 果胶酸＋H2O 应用：麻类物 质的脱胶处理
B + 2H+ + 2e
AH2 + B
BH2（还原）
A + BH2（氧化还原）
2 细胞中ATP的合成

ATP——三磷酸腺苷 ADP——二磷酸腺苷
放能 产能
ATP
ADP + Pi +能量(伴随能源物质的分解）
ADP结合一个磷酸生成ATP，为磷酸化。 磷酸化的方式有哪些呢？
（1）底物水平磷酸化 在底物氧化过程中产生含高能磷酸键的化合物， 经相应酶作用转给ADP生成ATP。 •X~P + ADP X + ATP （2）氧化磷酸化
丙酮酸
产能量少（2个ATP)，大部分储存在乳酸中。
乳链球菌、植物乳杆菌
异型乳酸发酵 以乳酸为发酵主要产物
葡萄糖
NAD
CO2 NADH+H+
肠膜状明串珠菌
5－磷酸木酮糖 丙酮酸
NADH2 NAD
乙酰COA
NADH2 NAD
乙醛
NADH2
乳酸 乙醇
NAD
（3）丁酸发酵（沤肥）
C6H12O6(葡萄糖)
4 色素
概念：微生物代谢时产生的有色物质。
应用：红曲霉——红曲霉素 可用于红腐乳生产。
思考题
1 微生物的有氧呼吸、无氧呼吸和发酵的概念。 2 如何区分有氧呼吸、无氧呼吸和发酵？ 3 什么是次生代谢产物？ 4 有哪几种次生代谢产物？举例。 5 呼吸作用的概念。
6 赤霉素如何促植物生长？
7 根据微生物与氧气的关系，可把微生物分成哪几种 类型？
通过呼吸链产生ATP的过程，即物质氧化产生的 H+、e-经电子递体传给受体。一切生物共有。 （3）光合磷酸化
光合微生物。
e
ATP
ห้องสมุดไป่ตู้
光合色素吸收光能
电子递体
二 微生物的呼吸类型
呼吸作用 的定义 •简－生物氧化基质释放能量的过程。
•复－生物氧化中，呼吸基质脱下的氢 和电子经载体传递最终交给受体的 生物学过程。