第五章微生物的新陈代谢

紫膜的光合磷酸化是迄今知道的最简单的光合 磷酸化反应
由于化能自养微生物产[H]以及固定CO2要大量耗ATP，因此它 们的产能效率、生长速率和生长得率都很低。
5、化能自养微生物能量代谢的主要特点
①无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系，即由脱 氢酶或氧化还原酶催化的无机底物脱氢或电子后， 可直接进入呼吸链传递；
②呼吸链的组分更为多样化，氢或电子可以从任一 组分直接进入呼吸链；
❖ 只在嗜盐菌中才有的无叶绿素或菌绿素 参与的独特光合作用。
❖ 嗜盐菌：一类必须在高盐（3.5 ~ 5.0 mol/L NaCl）环境中才能生长的古细菌。 细胞内富含类胡萝卜素而呈红、橘黄、 黄色。
❖ 其细胞膜可分离出红色和紫色两部分
3、嗜盐菌紫膜的光合作用
(1)嗜盐菌的细胞膜：
①红膜：红色部分，是细胞膜的主要部分。含类 胡萝卜素、黄素蛋白、cyt等用于氧化磷酸化反 应的呼吸链载体成分；
③产能效率即P/O比一般要低于化能异养微生物。
（二）光能营养微生物——光合磷酸化
( photophosphorylation)
四大营养类型
营养类型
能源 氢供体 基本碳源
实例
√光能无机营养型
(光能自养型)
光能有机营养型 (光能异养型)
化能无机营养型 (化能自养型)
光
光
无机 物
无机物 有机物 无机物
化能有机营养型 有机 有机物 (化能异养型) 物
绝大多数细菌和全部 真核微生物
（一）化能自养微生物的生物氧化
定义：氧化无机物而获得能量的微生物。 化能自养微生物必须从氧化磷酸化所获得的 能量中，花费一大部分ATP以逆呼吸链传递 的方式把无机氢（H++e-）转变成还原力[H]
（一）化能自养微生物的生物氧化
化能自养微生物还原CO2所需要的ATP和[H]是通 过氧化无机底物，例如NH+4、NO-2、H2S、S0、 H2和Fe2+等而获得的。 1、产能方式——无机物氧化
②紫膜：由称作细菌视紫红质的蛋白质和类脂组 成，在细胞膜上呈斑片分布，能进行独特的光 合作用。细菌视紫红质的功能与叶绿素相似， 能吸收光能，并在光量子的驱动下起着质子泵 作用。
（2）光介导ATP合成——紫膜光合磷酸化
（photophosphorylation by purple membrance）
化能自养微生物还原CO2时ATP和[H]的来源
4、化能自养菌• 的每呼消耗吸1m链ol氧
❖ 还低原些态，的其无余机都物明中显，高于H原2A它子的T。所氧Pm产化ol生还数的原电位比NAD+/NADH对稍 ❖ 各种无机底物进行氧化时，必须按其相应的氧化还原电位的
位置进入呼吸链，由此化能自养菌呼吸链只具有很低的氧化 磷酸化效率（P/O）。
1. 代谢是细胞内发生的全部生化反应的总称，主要是由＿＿＿＿和 ＿＿＿＿两个过程组成。微生物的分解代谢是指＿＿＿＿在细胞
内降解成＿＿＿＿，并＿＿＿＿能量的过程；合成代谢是指利用 ＿＿＿＿在细胞内合成＿＿＿＿，并＿＿＿＿能量的过程。
2. 4种糖酵解途径中，＿＿＿＿是存在于大多数生物体内的一条主 流代谢途径；＿＿＿＿是存在于某些缺乏完整EMP途径的微生 物中的一种替代途径，为微生物所特有；＿＿＿＿是产生4碳、5 碳等中间产物，为生物合成提供多种前体物质的途径。
CO2
CO2及简单 有机物 CO2
有机物
蓝细菌,紫硫细菌,绿硫 细菌,藻类
红螺菌科的细菌(即紫 色无硫细菌)
硝化细菌,硫化细菌,铁 细菌,氢细菌,硫磺细菌 等
绝大多数细菌和全部 真核微生物
光能营养微生物的光合作用类型
产能途径：
1、 环式光合磷酸化 2、非环式光合磷酸化
3、嗜盐菌紫膜的光合作用
3、嗜盐菌紫膜的光合作用
5. 无氧呼吸的最终电子受体不是氧，而是外源电子受体，像NO3- 、 NO2-、SO4-、CO2等无机化合物，或＿＿＿＿等有机化合物。
6. 乳 酸 发 酵 一 般 要 在 _________ 条 件 下 进 行 , 它 可 分 为 __________ 和 _________ 乳 酸 发 酵。
思考题
于线粒体和细菌膜上的电子传递系统将电子传递给氧 或其他氧化性物质,在这个过程中偶连ATP的生成。 ❖ 3、光合磷酸化 ❖ 在光能的驱动下通过电子的传递产生ATP的磷酸化反 应。
二、自养微生物的生物氧化（产 ATP和产还原力）
四大营养类型 ——能量来源及产能方式
营养类型
能源 氢供体 基本碳源
实例
光能无机营养型 (光能自养型)
3. 产能代谢中，微生物通过＿＿＿＿磷酸化和＿＿＿＿磷酸化将某 种物质氧化而释放的能量储存在ATP等高能分子中；＿＿＿＿磷 酸化既存在于发酵过程中，也存在于呼吸作用过程中。
4. 呼吸作用与发酵作用的根本区别是呼吸作用中电子载体不是将电 子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给＿＿＿＿系统，逐 步释放出能量后再交给＿＿＿＿。
通过氧化还原态的无机底物（脱H或e-）实现的。 借助于经过呼吸链的氧化磷酸化反应产ATP。
化能自养菌一般都是好氧菌（以O2为受氢体）， 极少厌氧菌。
2、最初能源： NH+4、NO-2、H2S、S0、H2和Fe2+等无机底物不仅可 作为最初能源产生ATP，而且其中有些底物还可作为无 机氢供体。 3、还原力[H]的产生： 无机氢在充分提供ATP能量的条件下，可通过逆呼吸 链传递的方式形成还原CO2的还原力[H]。
光能有机营养型 (光能异养型)
化能无机营养型 (化能自养型)
光
光
无机 物
无机物 有机物 无机物
化能有机来自百度文库养型 有机 有机物 (化能异养型) 物
CO2
CO2及简单 有机物 CO2
有机物
蓝细菌,紫硫细菌,绿硫 细菌,藻类
红螺菌科的细菌(即紫 色无硫细菌)
硝化细菌,硫化细菌,铁 细菌,氢细菌,硫磺细菌 等
1.什么是新陈代谢？分解代谢？合成 代谢？ 2.四种糖酵解途径的终产物及各自特 点？ 3.什么是同型乳酸发酵、异型乳酸发 酵？它们的异同？ 4.什么叫stickland反应？
能量转化的形式——ATP形成的方式
❖ 1、底物水平磷酸化 ❖ 物质在生物氧化过程中，常生成一些含有高能键化合
物，将其高能磷酸根交给ADP而生成ATP的过程 。 ❖ 2、氧化磷酸化 ❖ 物质在生物氧化过程中形成的NADH和FADH通过位