微生物学 05 微生物的代谢概要.ppt

第五章 微生物的代谢 第一节 微生物的能量代谢 第二节 微生物独特合成代谢途径 第三节 微生物的代谢调节和发酵生产 一、化能异养微生物的生物氧化 经历脱H（或电子）、递H（或电子）和受H（或电子）3个阶段，并产生ATP，[H]，小分子中间产物，可根据氢受体不同分为发酵、有氧呼吸和无氧呼吸。 （一）、底物脱氢的方式 EMP途径 HMP途径（戊糖磷酸途径） ED途径-替代途径 TCA循环 （二）、发酵(fermentation) 1.特点 以底物水平磷酸化产能，产能少； 无电子传递链； 存在于厌氧或兼性厌氧菌中。 ②注：乙醇发酵对条件变化非常敏感。 如通气、培养基组成及pH对产物有影响。 厌氧→好氧，葡萄糖分解速度降低，乙醇停止生成，有氧呼吸抑制发酵→巴斯德效应。 返回厌氧条件，正常进行。 Ⅰ型发酵：弱酸，乙醛为氢受体，1个葡萄糖→2个乙醇+2CO2; Ⅱ型发酵：加适量NaHSO3, 磷酸二羟丙酮为氢受体→大量甘油和少量乙醇。 Ⅲ型发酵：pH弱碱性(pH7.6), 2乙醛分子发生歧化反应，1个被氧化→乙酸，1个被还原→乙醇，氢受体为磷酸二羟丙酮→甘油。产物：大量甘油+少量乙醇、乙酸和CO2。 勾兑 蒸酒→品尝→分析优缺点→按比例混合→成品酒,包括勾兑基础酒和调味2个过程。 储藏 原因：有刺激和辛辣味，不柔和。 过程反应 杂质（丙烯酸、H2S和硫醇等）挥发→品质变好，体积变小。 氧化、还原、酯化和缩合等化学反应→减少刺激性。 青贮饲料 秸杆,青草+乳酸菌（可利用亚硝酸盐）→抑菌(乳酸，pH4.0)+增加营养（维生素+氨基酸）。 做法：大池子，无氧贮存。 （3）混酸发酵 某些肠道细菌（如E.coli），发酵葡萄糖产甲酸、乙酸、乳酸等和乙醇。 菌不同，产物不同→鉴定。 例：E.coli 糖发酵试验 E.coli 甲基红试验（MR试验） E.coli 糖发酵试验 产有机酸+甲酸氢解酶（分解甲酸→CO2和H2）。 弱碱性培养液+溴甲酚紫(6.8-5.2,紫-黄)，放入小倒管。 甲基红试验（MR试验） 产酸→pH4.2以下→加甲基红(6.0-4.4, 黄-红 )→颜色变化→阳性。 （4）丁二醇发酵-V.P.试验 鉴定菌种，区分产气杆菌（阳性）和E.coli（阴性）。 丁二醇发酵产3-羟基丁酮→碱性条件被氧化→二乙酰→与蛋白胨中精氨酸上的胍基结合→形成红色的化合物。 （三）、有氧呼吸 1.特点 有电子传递链(呼吸链)； 氧化彻底，产能多； 底物水平磷酸化+氧化磷酸化。 2.过程 （四）、无氧呼吸 1.特点 电子和H受体：NO3-、NO2-、SO42-、CO32-、延胡索酸等 能量分级释放，有磷酸化作用 产能少 2.鬼火（PH3） 3.类型 硝酸盐呼吸，硫酸盐呼吸，硫呼吸、铁呼吸、延胡索酸呼吸（略），碳酸盐呼吸。 （1）硝酸盐呼吸 ① 反硝化细菌（兼性厌氧，如地衣芽孢杆菌、铜绿假单胞菌等），还原NO3-成NO2-、N2O、N2等。 ② 影响 有利：消除水体N富集； 有害：N损失，污染环境（NO和N2O）。 （2）硫酸盐呼吸 反硫化细菌（严格厌氧，如巨大脱硫弧菌、致黑脱硫肠状菌等）还原SO42-成H2S。 影响 有利：水中S→H2S，避免S聚集。 有害：土壤S损失；水稻烂根；饮用水污染;金属管道腐蚀。 （3）碳酸盐呼吸 CO2或重碳酸盐为H受体。 产甲烷细菌(专性厌氧菌，古生菌)，利用H2还原CO2，以CO2为电子受体产ATP和CH4；产乙酸菌进行呼吸，产物为乙酸。 产沼气；肥料(沼气渣)。 二、化能自养菌产能 1.化能自养菌 好氧，氧化磷酸化。 2.产能方式 （1）硝化作用 （氨的氧化 ） NH3或亚硝酸(NO2-)被氧化产能。 ①硝化类细菌 专性好氧，包括硝化和亚硝化细菌，互生。 ③影响 有利：氨→硝酸→提供氮素营养。 有害：硝酸盐溶解性比铵盐强，易流失→降低肥料利用率→水体富营养化。 （2）硫化作用 硫化物被硫细菌氧化产H2SO4和能量。 影响 产生SO42-→植物直接吸收； 解除H2S毒害和除臭 使土壤酸化，促进难溶S素的有效化，作物酸害。 （3）铁的氧化 亚铁氧化→高铁状态+能量，如氧化亚铁硫杆菌（存在于酸性环境中）。 三、光合自养微生物的光合磷酸化 叶绿素或菌绿素被光量子激活，释放电子，电子传递，释放能量，合成ATP和[H]。 (一)、光合微生物（蓝细菌，光合细菌，嗜盐细菌） 1.光合细菌：水生菌，原核生物。 含菌绿素、类胡罗卜素，比例不同→颜色不同。 所有光合生物都有类胡萝卜素（捕获光能，传递给菌绿素）。 2.嗜盐细菌 在高浓度的饱和盐溶液(3.5～5.0mol/l NaCl)中生存。 （二）、光合磷酸化 1.循环光合磷酸化 （1）如紫硫细菌、