硝酸盐还原菌代谢类型【高中生物教学中几种“菌”代谢类型的区别】

硝酸盐还原菌代谢类型【高中生物教学中几种“菌”代谢类型的区别】

高中生物在讲新陈代谢的基本类型以及微生物的营养类型时，经常会涉及到许多细菌的代谢类型，如硝化细菌、蓝藻、硫细菌、铁细菌、红螺菌、光合细菌等，学生最容易混淆，搞不清楚，所以特归纳区别如下： 1. 概念上的区别光能营养型是指利用光能，把二氧化碳等无机物合成有机物。光能营养型的生物分为产氧和不产氧两种，不产氧的即所谓的光合细菌；产氧的包括蓝细菌和藻类及其他绿色植物。光合细菌是地球上出现最早、自然界中普遍存在、具有原始光能合成体系的原核生物，是在厌氧条件下进行不放氧光合作用的细菌的总称。各种光合细菌都是原核生物，它们一起被归纳在红螺菌目。它们不能利用H2O作为还原CO2 的氢供体，只能利用还原态的H2S、H2或有机物作为氢供体，故光合作用中不产生氧气。它们的细胞中因含的菌绿素和类胡萝卜素的量和比例不同，使菌体呈现红、橙、绿、蓝绿、紫红、紫或褐等颜色。这是一群典型的水生菌，广泛分布于深层（缺氧）的淡水或海水中。光合细菌在有光照缺氧的环境中能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳，如红硫细菌在光照下利用CO2作为碳源,利用H2S或其他硫化物为供氢源和电子供体而进行光合作用，释放氧气，积累的是硫。CO2+2H2S→(CH2O)+2S+H2O。在一些参考书上经常提到的红硫细菌、绿硫细菌就属于光合细菌。红螺菌属红螺菌科，曾被认为不能利用硫化物作为电子供体以还原CO2构成细胞物质，所以一直称它们为红色非硫细菌（俗称非硫紫细菌）。后来发现，这些细菌的大多数尚可以利用低浓度的硫化物，现归为红色硫细菌。某些红螺菌可利用某些有机物(脂肪酸,醇,甲烷)作为氢供体和电子供体去还原CO2。如深红红螺菌以异丙醇去还原CO2,形成丙酮的糖类,但不释放氧气。蓝细菌这是一类含有叶绿素a、以水作为供氢体和电子供体、通过光合作用将光能转变成化学能、同化CO2为有机物质的光合细菌。反应式如下：CO2+H2O→(CH2O)+O2。由于它们具有与植物相同的光合作用系统，历史上曾被藻类学家归为藻类，称为蓝藻。虽具有叶绿素的光合色素，但不形成叶绿体，进

行光合作用的部位是含有叶绿素a、β- 胡萝卜素、类胡萝卜素、藻胆素(包括藻蓝素和藻红素)的类囊体。蓝细菌的这些与原核生物相近的特征，使它们成为细菌家族的一员。以藻蓝素占优势的色素使细胞呈现特殊的蓝色，故而得名为蓝细菌。蓝细菌的营养极为简单，不需要维生素，以硝酸盐或氨作为氮源，多数能固氮，在水稻田中培养蓝细菌可保持和提高土壤肥力。一些蓝细菌还能与真菌。苔藓、蕨类和种子植物共生，如地衣是蓝细菌与真菌的共生体。蓝细菌可能是地球上生命进化过程中第一个产氧的光合生物，对地球上从无氧到有氧的转变、真核生物的进化起着里程碑式的作用。硝化细菌属于自养型生物，但它利用的不是光能，而是化学能。它能将氨氧化成亚硝酸或硝酸，从中获取能量，并利用这些能量将二氧化碳和水合成有机物。反应式如下：2NH3+3O2→2HNO2+2H2O+能量2HNO2+O2→2HNO3+能量CO2+H2O（CH2O）+O2 此外，硫细菌能把硫化氢氧化成硫和硫酸盐，利用这些能量将二氧化碳和水合成有机物，反应式如下：2H2S+O2→H2O+2S+能量2S+3O2+2H2O→H2SO4+能量CO2+H2O（CH2O）+O2 2.营养类型的区别：微生物的营养类型可根据碳源的来源不同，分为自养型和异养型；根据能量的来源不同，可分为光能营养型和化能营养型。其中自养型又分为产氧和不产氧两种类型，如下图：自养型光能自养型产氧型：如蓝细菌、绿色植物、藻类不产氧型：如光合细菌化能自养型★：某些红螺菌因为不能以CO2作为唯一碳源，所以还是把它归为异养型。 3.进化上的区别从进化上看，原始大气中没有氧气，因此，最先出现的是不放氧的光合细菌，由于它们进行的是不放氧的光合作用，不能从根本上改变大气的性质，加上原料有限，所以不能成为主导。自从蓝细菌出现后，由于它能利用水的光解产生还原二氧化碳所需要的氢，并同时释放出具有根本改造地球大环境的氧气，从而为能量利用效率极高的好氧型生物开辟了前所未有的广阔前景，大大加快了生物进化的历程。氧气出现后，好养性的化能自养细菌才得以出现。注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文