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1、Section B Microbial metabolism脊基质B2 Electron Transport, Oxidative Phosphorylation and -oxiantion of Fatty Acids 电子传递，氧化磷酸化和 脂肪酸的-氧化1. Electron Transportn1.1 电子传递：There is a electron transport chain. It is used to transport electron. In the electron transport chain, a series of balanced oxidation and
2、 reduction reactions drives the movement of electrons through the carrier series from NADH to oxygen. During this process energy is released and ATP is synthesized辅酶Q辅酶QH2脱氢酶脱氢酶细胞色素氧化酶还原型氧化型黄素蛋白辅酶Q细胞色素1. Electron Transportn1.2 电子传递的五类物质：nNADH dehydrogenases.Enzymes that catalyse transfer of hydrogen
3、 atoms from reduced NAD to flavoproteins.nFlavoproteins.Flavin mononucleotide (FMN) and flavin adenine dinucleotide (FAD). The flavins are reduced by accepting a hydrogen atom from NADH and oxidized by losing an electron. nElectron carriers, cytochromes.Cytochromes are porphyrin containing proteins
4、each of which can be reduced or oxidized by the loss of a single electron.nIron sulfur proteins.These are carriers of electrons with a range of reduction potentiales.nQuinones.These are lipid-soluble carriers that can diffuse through membranes carrying electrons from iron-sulfur proteins to cytochro
5、mes.nFlavoprotein（黄素蛋白）：黄素蛋白是一种FAD为辐基的蛋白，他的作用 是依靠FAD传递氢。nQuinones（醌类）：具有传递氢和电子的作用。n细胞色素（b、c、a）：是一类以铁卟啉衍生物为辐基的蛋白质，传递电子 。1. Electron Transportn1.3 Oxidative phosphorylation : the flow of protons down the electron transport chain couples with the synthesis of ATP, the terminal electron accepter is oxyg
6、en, nitrate, sulfate or carbon dioxide.n氧化磷酸化：底物在氧化过程中脱下的氢和电子沿电子传递链转 移，最终交给氧，电子在传递过程中伴有ATP的产生。这种ATP的 产生方式称为氧化磷酸化。n底物水平的磷酸化：底物在氧化过程中，产生一些高能中间体， 这些高能中间体将键能交给ADP，使之磷酸化产生ATP过程。2.Fatty acid oxidation -oxidationn2.1 脂肪酸的氧化由四步反应组成： oxidation（氧化） Hydration（水合） oxidation（氧化） thiolysis（硫解）Prestate-the activat
7、ion of the fatty acidnthe activation of the fatty acid happened in the cytosol or outside the mitochondria to form Acetyl CoA , then enter into the mitochondria to be oxidized.RCH2CH2CH2COSCoAFADFADH2RCH2CCHHCOSCoA脂酰CoA脱氢酶oxidationhydrationRCH2CHCHCOSCoAOHRCH2CCHCOSCoAO烯脂酰CoA脱氢酶NAD+NADH + H+oxidatio
8、nRCH2CCHCOSCoAORCH2COSCoACH3COSCoACoASH+硫解酶thiolysis2.Fatty acid oxidation -oxidationn2.2 脂肪酸的完全氧化可以产生大量的能量。例如软脂酸（含16碳）经 过7次-氧化，可以生成8个乙酰CoA，每一次-氧化，还将生成1分子 FADH2和1分子NADH。软脂酸完全氧化的反应式为：n按照一个NADH产生3个ATP，1个FADH2产生2个ATP, 1个乙酰CoA完全氧化 产生12个ATP计算，1分子软脂酰CoA在分解代谢过程中共产生131个ATP。n由于软脂酸转化成软脂酰CoA时消耗了1分子ATP中的两个高能磷酸键
9、的能 量（ATP分解为AMP, 可视为消耗了2个ATP），因此，1分子软脂酸完全氧 化净生成 131 2 = 129 个ATP。C16H31COSCoA + 7CoA-SH + 7 FAD + NAD+ +7 H2O 8 CH3COSCoA + 7 FADH2 + 7 NADH + 7 H+4. Anaerobic respiration（厌氧呼吸）n4.1 一些没有能力利用氧气作为最终电子受体的原核微生物行厌氧呼吸。这 些微生物也被称为专性厌氧微生物。其他的原核微生物偶然行厌氧呼吸。厌 氧呼吸产生的能量比好氧呼吸少。在厌氧呼吸中，硝酸盐、硫酸盐和二氧化 碳都可以作为最终电子受体。n4.2 硝
10、酸盐呼吸是一种厌氧呼吸，以硝酸盐作为最终的电子受体，反应的第 一步被硝酸盐还原酶催化。硝酸盐还原酶只有在无氧的条件下才能够被合成 。葡萄球菌和肠细菌将硝酸盐还原成亚硝酸盐。但是，其他的一些细菌能够 继续将亚硝酸盐还原成氨和氮气。这种酶促反应称之为反硝化作用。n4.2 反硝化作用在氮素循化和水处理工程中起着重要作用，若没有反硝化作 用，氮素就会在水中积累，水质变坏，自然界的氮素循环也会中断。3.Respiration（呼吸作用类型）3.1 Aerobic respiration（有氧呼吸） oxygen is used as a terminal electron acceptor, so ae
11、robic respiration includes glycolysis, citric acid circle and electron transport chain. 3.2 Anaerobic respiration（厌氧呼吸） the alternative terminal electron acceptor can be nitrate, sulfate and carbon dioxide, called nitrate respiration, sulfate respiration and carbon dioxide respiration. 3.3 Fermentat
12、ion（发酵） Fermentation is an incomplete oxidation of an organic substrate , an electron donor becomes reduced directly by NADH , and energy is trapped by substrate level phosphorylationC6H12O6+6O2=6CO2+6H2OExercise 2：n.Explaining the flowing wordsn1.NAD+ 2.Fermentation 3.Electron transport chain 4. Ch
13、mo-organotroph 5. Photo- lithotrophs 6.Glycolysis 7. Citric acid cycle n.Answering these questionsn1.Have the aerobic respiration the differentiation with the anaerobic respiration?n2.Under the aerobic condition, how much does a glucose can generate ATP? and a stearic acid？（硬脂酸或者十八烷酸）n3.What is the substrate level phosphorylation? What is the oxidative phosphorylation?
