环境微生物学第五章微生物的生理
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HBUT-环微
14
好氧 三羧酸循环 有机物呼吸 乙醛酸循环 + 电子传递体系氧化磷酸化 （异养菌） 磷酸戊糖途径 （电子受体为氧气） 好氧呼吸 （好氧细菌） 硝化反应 好氧 氢氧化 无机盐呼吸 硫氧化 （自养菌） 铁氧化
ATP
氧得电子
+ 电子传递体系氧化磷酸化 （电子受体为氧气） ATP
乙醇发酵 乳酸发酵 发酵 混合酸发酵 + （厌氧 丁二酸发酵 有机物呼吸） 丙酸、丁酸发酵 （异养菌） 氨基酸发酵 厌氧呼吸 （ 厌氧或 兼性厌氧）
酶
酶的活力
酶的的分类
米氏方程
HBUT-环微
3
生物化学有关内容简要回顾
酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用
于三废治理
• 各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的 催化。作为生物催化剂酶具有高效性、专一性、温和的 催化条件等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因 而也有容易失活的缺点。
HBUT-环微
三、代谢的产物
代谢包括同化作用与异化作用，代谢产物既有
同化作用合成的细胞物质，也包括异化作用细 胞物质分解排出的废物或多余的物质。 按照物理状态可划分为气、液、固三态，固态 产物是细菌本身，其余产物如下表所示
HBUT-环微
31
细菌代谢物表（1）
化学组成 CO2 H2 甲烷 气 H2S NH3 挥发酸(乙酸、丙酸、丁酸) N2 、NO、N2O
H2
NH3
S或S2-
Fe2+
ATP
经呼吸链 同化
H2O NO 产物？ 产物？ 2 NO3-
CO2
23+ 产物？ 产物？ SO Fe 4
氢汽车 HBUT-环微
18
氢细菌、(亚)硝化细菌、硫细菌、铁细菌
H2
NADH
NH 3
辅酶 Q 还原酶 ATP
S2辅酶 Q
Fe 2+
细胞色素C 还原酶 ATP
NO－ 2
• 植物吸收光、二氧化碳呼氧的本质？
• 光合作用能量转移，产ATP能 化能微生物——分解产能 •呼吸本质—— 光能微生物——光合产能
HBUT-环微
12
二、呼吸类型——有两种分类原则
好氧呼吸 厌氧呼吸
按与氧气 的关系分
呼吸基质 来源分类
外源呼吸 内源呼吸
13
HBUT-环微
1．按与氧气关系分类
高等动物有无厌氧呼吸呢？
酶催化作用的特点???
1、酶易失活； 2、酶的催化条件温和； 3、酶具有高度专一性；
4、酶活性受到调节和控制；
5、酶具有很高的催化效率——高效性是底物
与酶之间的极性引力、电子云张力、酸碱催化、共价 HBUT环微 催化等的共同合力的结果。
6
酶活力
酶的活力大小用酶所催化反应的反应
速度来表示，影响酶促反应速度的因 素有 、 、 、 、 、 等。
酵解—发酵，但能量太低不足以维持其生存
专性厌氧细菌呼吸完全与氧无关;地球上最原始的细菌为专性 厌氧菌;没有进化的，到现在也不能生存在氧环境中.
氧自由基的毒害?
生化反应中，O2得到脱氢酶传递的氢反应不仅生成水，还部分生成强氧 化性的氧自由基，而厌氧菌没有进化出抗氧化防御酶体系。
更进化的细菌乃至高等生物具有该酶体系
• 提问：从硫酸盐还原菌的生存特点，判断一下 其利弊？
•利——厌氧污水中有机物及重金属污染处理
•弊——H2S恶臭、腐蚀性和生物毒性
HBUT-环微
25
铁表面的电化学 反应电极极化
A．腐蚀性 点蚀穿孔
• SRB腐蚀的机理是什么？ • FeS 消耗 Fe2+ 、吞吃铁表面的 氢层
•尤其是对油田注水井的套管、埋地管 线腐蚀，缩短其寿命，同时腐蚀产生 的FeS还会堵塞油井，这些都给油田 系统造成了十分巨大的经济损失
湖北工业大学专业基础课程——环境微生物
第五章
微生物的生理
主讲教师: 李 祝 单位：化学与环境工程学院 E-mail: iamlizhu@163.com Tel：13296598808
Contents
病毒
原核M
真核M
微生物的生理
M营养
HBUT-环微
2
第一节 微生物的酶
酶的组成 酶的催化特点
酶的活性中心
硫酸盐还原菌？
由于硫酸盐还原菌与甲烷菌生理条件类似，用各种化学
物质单独抑止硫酸盐还原菌生长的方法实践证明行不通
。治本—降低水中的硫酸盐浓度
治标—絮凝、绿化 ＊如何用细菌法控制天然水体变黑变臭？
HBUT-环微
28
（3）碳酸盐呼吸（碳酸盐还原）
细菌类型：产甲烷菌、产乙酸菌。
产甲烷菌
4H2 4H2 +
底物水平磷酸化
ATP
有机物得电子
硝酸盐呼吸（反硝化） 厌氧 硫酸盐呼吸（反硫化） 无机盐呼吸 硫呼吸 + 电子传递体系氧化磷酸化 （异养菌） （硫还原） （电子受体为其它无机离子） 碳酸盐呼吸 （碳酸盐还原） 无机离子得 铁呼吸 （铁还原） HBUT-环微
ATP
电子
15
好氧呼吸
有机物
无氧呼吸
CO2 有机物 碳流 CO2
凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能 的代谢途径，称为两用代谢途径。EMP、HMP 和TCA循环等都是重要的两用代谢途径。
2、代谢物回补顺序(anaplerotic sequence)
又称代谢物补偿途径或添补途径，是指 能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中 间代谢物的那些反应。
HBUT-环微
36
HBUT-环微
有弧形、球形、杆状、叶状、线条
状等不同的外形，其中以脱硫弧菌 最为常见。既有兼性厌氧的也有严 格厌氧的。他们广泛分布在土壤、 海水、污水、淤泥、温泉、油井、 HBUT-环微 以及动物和人体肠道中。
24
• 提问：如何判断硫酸盐还原菌的行踪？ • 有臭鸡蛋气味的硫化氢，或在周围环境有铁离子存在 时出现黑色的FeS沉淀出现。
细胞色素C 氧化酶 ATP
O2
同样以呼吸链产能！
提问：等量电子
释放ATP产生速 度比异养菌慢， 为什么？ 跨越产能酶
HBUT-环微
19
2）厌氧呼吸
①厌氧有机物呼吸 （分子内无氧呼吸）
属？菌
又称（酵解）发酵，生物化学中曾接触过葡萄糖的乙醇发酵
和乳酸发酵，细菌的各种发酵具有类似的机理。
37
HBUT-环微
38
微生物次生代谢物的合成
初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物
，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。 次级代谢：微生物在一定的生长时期，以 初级代谢产物为前体，合成一些对微生物 的生命活动无明确功能的结构复杂物质的 过程。
种类： 抗生素、色素、毒素、生物碱、信息素、植物生长 促进剂、生物药物素等 类型： 内酯、大环内酯、多烯类、多炔类、多肽类、四环 39 素类和氨基糖类 HBUT环微
• 该无氧呼吸为什么称分子内 ？
同一物质（如葡萄糖）分解产物再结合
HBUT-环微
20
提问：为什么这类细菌普遍生长缓慢？
分解不彻底（能量转化率只有2%）产能效率很低
• ＊同样以葡萄糖为原料，乳酸发酵、丙酸发酵、 丁酸发酵、丁二酸发酵与乙醇发酵产物不同， 原因何在？
乳酸发酵
HBUT-环微
21
②厌氧无机盐呼吸（分子外无氧呼吸）
+
H+HCO32H+ +
→
→
CH4 ↑
+ 3H2O + 4H2O
产乙酸菌
2HCO3-
CH3COOH
（——氢来源于发酵）
• *为什么相同的反应物而出现不同的产物？ • —是废水厌氧处理中关键性微生物。
• 这两种菌在环保领域也有着十分重要的意义，它们是废水的厌氧处理 中将有机物最终降解去除的细菌，是起主导作用的微生物，他们的正 29 HBUT-环微 常生长是厌氧废水生物处理成败关键。
复杂分子
(有机物)
HBUT-环微
简单分子 +ATP + [H]
合成代谢酶系
9
HBUT-环微
10
微生物的能量代谢
化能异养菌
有机物
最初能源 光 还原态无机物 光能营养菌 通用能源 (ATP)
化能自养菌
相当于货币一样
HBUT-环微
11
一、呼吸的本质
人吸氧呼二氧化碳的本质？ • 分解能源物质，产ATP能
H2O O2
CO2
辅酶（还原态） FADH2、NAD（P）H+H+ 呼吸链
三羧酸循环、乙醛酸循 环、磷酸戊糖途径
这一过程的能量转化效率达到可 40%以上，远高于厌氧呼
吸，有机物被彻底氧化为水和二氧化碳。
HBUT-环微
17
②好氧无机盐呼吸
（属于？营养型细菌） 氢氧化 （亚）硝化 硫氧化
铁氧化
HBUT-环微
来源 碳源分解 发酵 碳酸盐还原 硫酸盐还原 蛋白质脱氨基 发酵 硝酸盐还原
隶属细菌 所有细菌 厌氧细菌 甲烷菌 脱硫菌 所有细菌 产酸菌 反硝化细菌
32
细菌代谢产物表（2）
化学组成 胞 内 代 谢 有 机 产物 物 胞 外 代 谢 产物 纤维二糖 PO43无 机 物
H源自文库UT-环微
来源 发酵 同化代谢
分子外？
A—H2 有机物 辅酶（氧化态） NAD(P)+ 、FAD 脱氢酶 CO2 辅酶（还原态）
无机离子代替氧 与有机物
NO 2-(NO、N2O、N2) SO32-(S2O32-、H2S) S2CH4、 Fe2+
还原酶
？ ？ ？？？
ATP NO3- 、 SO42-、 S0、 CO2、 Fe3+
HBUT-环微
26
B．生物毒性
• a.在厌氧污水处理中H2S会对甲烷菌产生毒性抑制 • 提问： H2S毒性的生化机理是什么？ • 含金属的蛋白质变性 • ——当水中硫酸根浓度较高时，则会严重影响净化效果，
降低甲烷转化率。
• b.厌氧水处理的恶臭扰民问题
HBUT-环微
27
提问：如何控制厌氧水处理中的
否，反硝化产物为N2释放，称为异化硝酸盐还原，上述为
同化硝酸盐还原。
自然界氮循环的关键环节！
•＊有何环保用途？ 现状如何？
HBUT-环微
23
（2）硫酸盐呼吸（硫酸盐还原）
严格地说是异化硫酸盐还
原，产物H2S（光能自养菌的食 物）。
只有一种，称硫酸盐还
原 菌 （ SRB － sulfurreducing bacteria)
有机物脱氢
什么营养型的细菌？ 化能异养 HBUT-环微
硝酸盐还 硫还原 铁还原 原— 反硝化 碳酸盐还原 硫酸盐还原
22
反硝化菌：地衣芽孢菌属、铜绿假单胞菌、脱氮球菌、脱
氮 循 （1）硝酸盐呼吸（反硝化） 环
氮硫杆菌等。
若硝酸盐是作为氮源，产物为自身的蛋白质等含氮化合物
，这是否属于反硝化？
碳流
电子流
电子流 氧化态NO3-、SO42-、CO32(还原为NO2-、SO32-、CH4)
O2(外在电子受体存在) (气态氧被还原为水)
发酵作用
有机物 电子流 内部氧化还原作用(无外在电子受体存在) (只有一小部分力量放出水)
HBUT-环微
16
碳流
发酵产物(如乙醇、乳酸等)
1）好氧呼吸
①好氧有机物呼吸 （属于？营养型细菌） A—H 辅酶（氧化态） 有机物 FAD、NAD（P）H+
酶浓度、底物浓度、温度、pH、抑制
剂、激活剂等。
HBUT-环微
7
底物 影 响酶反应速度的方程表达式 污染物生物降解速度方程 —— 微生物生长速度的方程 劳伦斯方程 莫氏方程
米氏方
程
VS S Ks Km V——最大反应速度；
v——最大比增长速度 反应速度；
微生物比增长速度
隶属细菌 厌氧菌
胺化物、 糖、酮 维生素、抗 菌素、毒素 蛋白胨、氨 基酸
胞外蛋白质水 异养菌 解 胞外多糖水解 核酸水解 异养菌 异养菌
液
SO42NO3-
硫化物氧化产 硫细菌 能 无机氮氧化产 硝化细菌 能
33
四、分解代谢和合成代谢的联系
HBUT-环微
34
HBUT-环微
35
1、两用代谢途径(amphibolic pathway)
S——底物浓度；
Km——米氏常数 ＊三个方程？相似 Ks Km－微生物与底物亲和的大小 大小反映了酶与底物亲合力的大小。 •若 •v—— 总污染物微生物降解速度； •V—（KX)—最大速度； •X—微生物浓度
HBUT-环微
8
第二节 微生物的代谢
新陈代谢
分解代谢 （异化作用）
分解代谢酶系
合成代谢 （同化作用）
4
绝大多数酶是蛋白质，分类：
根据化学组成可以把酶分为简单酶、结合酶；
根据结构的不同酶可以分为单体酶、聚合酶；
根据存在位置的不同酶又有胞内酶和胞外酶之
分，
根据催化反应性质的不同，酶分为水解酶、氧
化还原酶、转移酶、异构化酶、裂解酶、合成 酶、激酶等。
注意：
• 酶各组分的功能 • 酶蛋白的结构 5 HBUT-环微 • 酶的活性中心？（定义、组成、功能）
2．按呼吸基质来源分类
以这种分类原则可以将细菌的呼吸划分为
外源呼吸与内源呼吸。 内源呼吸 通过氧化细胞内的储存的能源 物质完成呼吸作用 外源呼吸 氧化来自于外界的能源物质进 行的呼吸作用 通常细菌同时进行内源与外源呼吸 ，当食物缺乏时，只能依靠储存的能源物 质进行内源呼吸，由于内源呼吸从不间断 30 HBUT-环微 ，因而又称为基本呼吸。
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好氧 三羧酸循环 有机物呼吸 乙醛酸循环 + 电子传递体系氧化磷酸化 （异养菌） 磷酸戊糖途径 （电子受体为氧气） 好氧呼吸 （好氧细菌） 硝化反应 好氧 氢氧化 无机盐呼吸 硫氧化 （自养菌） 铁氧化
ATP
氧得电子
+ 电子传递体系氧化磷酸化 （电子受体为氧气） ATP
乙醇发酵 乳酸发酵 发酵 混合酸发酵 + （厌氧 丁二酸发酵 有机物呼吸） 丙酸、丁酸发酵 （异养菌） 氨基酸发酵 厌氧呼吸 （ 厌氧或 兼性厌氧）
酶
酶的活力
酶的的分类
米氏方程
HBUT-环微
3
生物化学有关内容简要回顾
酶是生物催化剂，酶制剂已经开始应用
于三废治理
• 各种生物包括细菌细胞内几乎所有生化反应都需要酶的 催化。作为生物催化剂酶具有高效性、专一性、温和的 催化条件等优点，同时由于酶的化学本质是蛋白质，因 而也有容易失活的缺点。
HBUT-环微
三、代谢的产物
代谢包括同化作用与异化作用，代谢产物既有
同化作用合成的细胞物质，也包括异化作用细 胞物质分解排出的废物或多余的物质。 按照物理状态可划分为气、液、固三态，固态 产物是细菌本身，其余产物如下表所示
HBUT-环微
31
细菌代谢物表（1）
化学组成 CO2 H2 甲烷 气 H2S NH3 挥发酸(乙酸、丙酸、丁酸) N2 、NO、N2O
H2
NH3
S或S2-
Fe2+
ATP
经呼吸链 同化
H2O NO 产物？ 产物？ 2 NO3-
CO2
23+ 产物？ 产物？ SO Fe 4
氢汽车 HBUT-环微
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氢细菌、(亚)硝化细菌、硫细菌、铁细菌
H2
NADH
NH 3
辅酶 Q 还原酶 ATP
S2辅酶 Q
Fe 2+
细胞色素C 还原酶 ATP
NO－ 2
• 植物吸收光、二氧化碳呼氧的本质？
• 光合作用能量转移，产ATP能 化能微生物——分解产能 •呼吸本质—— 光能微生物——光合产能
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二、呼吸类型——有两种分类原则
好氧呼吸 厌氧呼吸
按与氧气 的关系分
呼吸基质 来源分类
外源呼吸 内源呼吸
13
HBUT-环微
1．按与氧气关系分类
高等动物有无厌氧呼吸呢？
酶催化作用的特点???
1、酶易失活； 2、酶的催化条件温和； 3、酶具有高度专一性；
4、酶活性受到调节和控制；
5、酶具有很高的催化效率——高效性是底物
与酶之间的极性引力、电子云张力、酸碱催化、共价 HBUT环微 催化等的共同合力的结果。
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酶活力
酶的活力大小用酶所催化反应的反应
速度来表示，影响酶促反应速度的因 素有 、 、 、 、 、 等。
酵解—发酵，但能量太低不足以维持其生存
专性厌氧细菌呼吸完全与氧无关;地球上最原始的细菌为专性 厌氧菌;没有进化的，到现在也不能生存在氧环境中.
氧自由基的毒害?
生化反应中，O2得到脱氢酶传递的氢反应不仅生成水，还部分生成强氧 化性的氧自由基，而厌氧菌没有进化出抗氧化防御酶体系。
更进化的细菌乃至高等生物具有该酶体系
• 提问：从硫酸盐还原菌的生存特点，判断一下 其利弊？
•利——厌氧污水中有机物及重金属污染处理
•弊——H2S恶臭、腐蚀性和生物毒性
HBUT-环微
25
铁表面的电化学 反应电极极化
A．腐蚀性 点蚀穿孔
• SRB腐蚀的机理是什么？ • FeS 消耗 Fe2+ 、吞吃铁表面的 氢层
•尤其是对油田注水井的套管、埋地管 线腐蚀，缩短其寿命，同时腐蚀产生 的FeS还会堵塞油井，这些都给油田 系统造成了十分巨大的经济损失
湖北工业大学专业基础课程——环境微生物
第五章
微生物的生理
主讲教师: 李 祝 单位：化学与环境工程学院 E-mail: iamlizhu@163.com Tel：13296598808
Contents
病毒
原核M
真核M
微生物的生理
M营养
HBUT-环微
2
第一节 微生物的酶
酶的组成 酶的催化特点
酶的活性中心
硫酸盐还原菌？
由于硫酸盐还原菌与甲烷菌生理条件类似，用各种化学
物质单独抑止硫酸盐还原菌生长的方法实践证明行不通
。治本—降低水中的硫酸盐浓度
治标—絮凝、绿化 ＊如何用细菌法控制天然水体变黑变臭？
HBUT-环微
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（3）碳酸盐呼吸（碳酸盐还原）
细菌类型：产甲烷菌、产乙酸菌。
产甲烷菌
4H2 4H2 +
底物水平磷酸化
ATP
有机物得电子
硝酸盐呼吸（反硝化） 厌氧 硫酸盐呼吸（反硫化） 无机盐呼吸 硫呼吸 + 电子传递体系氧化磷酸化 （异养菌） （硫还原） （电子受体为其它无机离子） 碳酸盐呼吸 （碳酸盐还原） 无机离子得 铁呼吸 （铁还原） HBUT-环微
ATP
电子
15
好氧呼吸
有机物
无氧呼吸
CO2 有机物 碳流 CO2
凡在分解代谢和合成代谢中均具有功能 的代谢途径，称为两用代谢途径。EMP、HMP 和TCA循环等都是重要的两用代谢途径。
2、代谢物回补顺序(anaplerotic sequence)
又称代谢物补偿途径或添补途径，是指 能补充两用代谢途径中因合成代谢而消耗的中 间代谢物的那些反应。
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HBUT-环微
有弧形、球形、杆状、叶状、线条
状等不同的外形，其中以脱硫弧菌 最为常见。既有兼性厌氧的也有严 格厌氧的。他们广泛分布在土壤、 海水、污水、淤泥、温泉、油井、 HBUT-环微 以及动物和人体肠道中。
24
• 提问：如何判断硫酸盐还原菌的行踪？ • 有臭鸡蛋气味的硫化氢，或在周围环境有铁离子存在 时出现黑色的FeS沉淀出现。
细胞色素C 氧化酶 ATP
O2
同样以呼吸链产能！
提问：等量电子
释放ATP产生速 度比异养菌慢， 为什么？ 跨越产能酶
HBUT-环微
19
2）厌氧呼吸
①厌氧有机物呼吸 （分子内无氧呼吸）
属？菌
又称（酵解）发酵，生物化学中曾接触过葡萄糖的乙醇发酵
和乳酸发酵，细菌的各种发酵具有类似的机理。
37
HBUT-环微
38
微生物次生代谢物的合成
初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物
，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。 次级代谢：微生物在一定的生长时期，以 初级代谢产物为前体，合成一些对微生物 的生命活动无明确功能的结构复杂物质的 过程。
种类： 抗生素、色素、毒素、生物碱、信息素、植物生长 促进剂、生物药物素等 类型： 内酯、大环内酯、多烯类、多炔类、多肽类、四环 39 素类和氨基糖类 HBUT环微
• 该无氧呼吸为什么称分子内 ？
同一物质（如葡萄糖）分解产物再结合
HBUT-环微
20
提问：为什么这类细菌普遍生长缓慢？
分解不彻底（能量转化率只有2%）产能效率很低
• ＊同样以葡萄糖为原料，乳酸发酵、丙酸发酵、 丁酸发酵、丁二酸发酵与乙醇发酵产物不同， 原因何在？
乳酸发酵
HBUT-环微
21
②厌氧无机盐呼吸（分子外无氧呼吸）
+
H+HCO32H+ +
→
→
CH4 ↑
+ 3H2O + 4H2O
产乙酸菌
2HCO3-
CH3COOH
（——氢来源于发酵）
• *为什么相同的反应物而出现不同的产物？ • —是废水厌氧处理中关键性微生物。
• 这两种菌在环保领域也有着十分重要的意义，它们是废水的厌氧处理 中将有机物最终降解去除的细菌，是起主导作用的微生物，他们的正 29 HBUT-环微 常生长是厌氧废水生物处理成败关键。
复杂分子
(有机物)
HBUT-环微
简单分子 +ATP + [H]
合成代谢酶系
9
HBUT-环微
10
微生物的能量代谢
化能异养菌
有机物
最初能源 光 还原态无机物 光能营养菌 通用能源 (ATP)
化能自养菌
相当于货币一样
HBUT-环微
11
一、呼吸的本质
人吸氧呼二氧化碳的本质？ • 分解能源物质，产ATP能
H2O O2
CO2
辅酶（还原态） FADH2、NAD（P）H+H+ 呼吸链
三羧酸循环、乙醛酸循 环、磷酸戊糖途径
这一过程的能量转化效率达到可 40%以上，远高于厌氧呼
吸，有机物被彻底氧化为水和二氧化碳。
HBUT-环微
17
②好氧无机盐呼吸
（属于？营养型细菌） 氢氧化 （亚）硝化 硫氧化
铁氧化
HBUT-环微
来源 碳源分解 发酵 碳酸盐还原 硫酸盐还原 蛋白质脱氨基 发酵 硝酸盐还原
隶属细菌 所有细菌 厌氧细菌 甲烷菌 脱硫菌 所有细菌 产酸菌 反硝化细菌
32
细菌代谢产物表（2）
化学组成 胞 内 代 谢 有 机 产物 物 胞 外 代 谢 产物 纤维二糖 PO43无 机 物
H源自文库UT-环微
来源 发酵 同化代谢
分子外？
A—H2 有机物 辅酶（氧化态） NAD(P)+ 、FAD 脱氢酶 CO2 辅酶（还原态）
无机离子代替氧 与有机物
NO 2-(NO、N2O、N2) SO32-(S2O32-、H2S) S2CH4、 Fe2+
还原酶
？ ？ ？？？
ATP NO3- 、 SO42-、 S0、 CO2、 Fe3+
HBUT-环微
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B．生物毒性
• a.在厌氧污水处理中H2S会对甲烷菌产生毒性抑制 • 提问： H2S毒性的生化机理是什么？ • 含金属的蛋白质变性 • ——当水中硫酸根浓度较高时，则会严重影响净化效果，
降低甲烷转化率。
• b.厌氧水处理的恶臭扰民问题
HBUT-环微
27
提问：如何控制厌氧水处理中的
否，反硝化产物为N2释放，称为异化硝酸盐还原，上述为
同化硝酸盐还原。
自然界氮循环的关键环节！
•＊有何环保用途？ 现状如何？
HBUT-环微
23
（2）硫酸盐呼吸（硫酸盐还原）
严格地说是异化硫酸盐还
原，产物H2S（光能自养菌的食 物）。
只有一种，称硫酸盐还
原 菌 （ SRB － sulfurreducing bacteria)
有机物脱氢
什么营养型的细菌？ 化能异养 HBUT-环微
硝酸盐还 硫还原 铁还原 原— 反硝化 碳酸盐还原 硫酸盐还原
22
反硝化菌：地衣芽孢菌属、铜绿假单胞菌、脱氮球菌、脱
氮 循 （1）硝酸盐呼吸（反硝化） 环
氮硫杆菌等。
若硝酸盐是作为氮源，产物为自身的蛋白质等含氮化合物
，这是否属于反硝化？
碳流
电子流
电子流 氧化态NO3-、SO42-、CO32(还原为NO2-、SO32-、CH4)
O2(外在电子受体存在) (气态氧被还原为水)
发酵作用
有机物 电子流 内部氧化还原作用(无外在电子受体存在) (只有一小部分力量放出水)
HBUT-环微
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碳流
发酵产物(如乙醇、乳酸等)
1）好氧呼吸
①好氧有机物呼吸 （属于？营养型细菌） A—H 辅酶（氧化态） 有机物 FAD、NAD（P）H+
酶浓度、底物浓度、温度、pH、抑制
剂、激活剂等。
HBUT-环微
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底物 影 响酶反应速度的方程表达式 污染物生物降解速度方程 —— 微生物生长速度的方程 劳伦斯方程 莫氏方程
米氏方
程
VS S Ks Km V——最大反应速度；
v——最大比增长速度 反应速度；
微生物比增长速度
隶属细菌 厌氧菌
胺化物、 糖、酮 维生素、抗 菌素、毒素 蛋白胨、氨 基酸
胞外蛋白质水 异养菌 解 胞外多糖水解 核酸水解 异养菌 异养菌
液
SO42NO3-
硫化物氧化产 硫细菌 能 无机氮氧化产 硝化细菌 能
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四、分解代谢和合成代谢的联系
HBUT-环微
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HBUT-环微
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1、两用代谢途径(amphibolic pathway)
S——底物浓度；
Km——米氏常数 ＊三个方程？相似 Ks Km－微生物与底物亲和的大小 大小反映了酶与底物亲合力的大小。 •若 •v—— 总污染物微生物降解速度； •V—（KX)—最大速度； •X—微生物浓度
HBUT-环微
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第二节 微生物的代谢
新陈代谢
分解代谢 （异化作用）
分解代谢酶系
合成代谢 （同化作用）
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绝大多数酶是蛋白质，分类：
根据化学组成可以把酶分为简单酶、结合酶；
根据结构的不同酶可以分为单体酶、聚合酶；
根据存在位置的不同酶又有胞内酶和胞外酶之
分，
根据催化反应性质的不同，酶分为水解酶、氧
化还原酶、转移酶、异构化酶、裂解酶、合成 酶、激酶等。
注意：
• 酶各组分的功能 • 酶蛋白的结构 5 HBUT-环微 • 酶的活性中心？（定义、组成、功能）
2．按呼吸基质来源分类
以这种分类原则可以将细菌的呼吸划分为
外源呼吸与内源呼吸。 内源呼吸 通过氧化细胞内的储存的能源 物质完成呼吸作用 外源呼吸 氧化来自于外界的能源物质进 行的呼吸作用 通常细菌同时进行内源与外源呼吸 ，当食物缺乏时，只能依靠储存的能源物 质进行内源呼吸，由于内源呼吸从不间断 30 HBUT-环微 ，因而又称为基本呼吸。