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1、3 微生物的产能代谢微生物的产能代谢能量的转移中心能量的转移中心ATP化能异养微生物的产能化能异养微生物的产能发酵、好氧呼吸、无氧呼吸发酵、好氧呼吸、无氧呼吸光能利用微生物的产能光能利用微生物的产能非产氧型、产氧型非产氧型、产氧型化能自养微生物的产能化能自养微生物的产能氢细菌、硝化细菌、硫细菌氢细菌、硝化细菌、硫细菌ATPATP是三磷酸腺苷的缩写，其结构式是：APPP它是一种含有高能磷酸键的有机化合物，它的大量化学能就储存在高能磷酸键中。ATP是生命活动能量的直接来源，但本身在体内含量并不高。人体预存的ATP能量只能维持15秒,跑完一百公尺后就全部用完，不足的继续通过呼吸作用等合成ATP。微生
2、物释放能量的形式：电能、化学能、机械能、光能ATP形成的方式：底物水平磷酸化微生物在底物氧化过程中与有机物的氧化与磷酸化反应相偶联并生成ATP氧化磷酸化在好氧和无氧呼吸时通过电子传递体系产生ATP光合磷酸化光引起叶绿素菌绿素或菌紫素逐出电子通过电子传递产生ATP的过程化能异养微生物的产能化能异养微生物的产能发酵发酵：有机物发生部分氧化有机物发生部分氧化中间代谢产物为最终电子受体中间代谢产物为最终电子受体好氧呼吸好氧呼吸：O2为最终电子受体为最终电子受体无氧呼吸无氧呼吸：氧气以外的无机物为最终电子受体氧气以外的无机物为最终电子受体失去电子失去电子 化学价升高化学价升高 被氧化被氧化 还原剂还原剂
3、得到电子得到电子 化学价降低化学价降低 被还原被还原 氧化剂氧化剂 发酵发酵有有机机物物低低分分子子有有机机物物发发酵酵产产物物ATPADPADPATPATPNAD+NADHNADHNAD+部分氧化部分氧化糖酵解是生物最古老、最原始的的获取能量的方式，在自然界中大多数高等生物虽然进化为利用有氧条件进行生物氧化获取大量自由能但仍保留了糖酵解的原始方式葡萄糖酵解途径葡萄糖酵解途径EMPGlucoseStage I Preparatory reactionsATPATPPGlucose-6-Fructose-6-Fructose-1,6-ADPADPP葡萄糖酵解途径葡萄糖酵解途径EMPStage I
4、I OxidationFructose-1,6-PPGlyceraldehyde-3-PGlyceraldehyde-3-PPiPe -NAD+NADH21,3-bisphosphoglycerate葡萄糖酵解途径葡萄糖酵解途径EMPStage II Oxidation1,3-bisphosphoglyceratePPADPATPPhosphoglyceratePhosphoenolpyruvateADPATPPyruvate葡萄糖酵解途径葡萄糖酵解途径EMPStage III ReductionPyruvateCO2AcetaldehydeNADHe-NAD+EthanolNADHNAD+e
5、-LactateCyt.好氧呼吸好氧呼吸能能源源有有机机物物质质氧氧化化脱脱氢氢产产物物eHNADHHeFADHNADFADCoQCoQHFe3+eHFe2+O0eeO2-HH2O好氧呼吸好氧呼吸纤维素纤维素淀粉淀粉蛋白质蛋白质脂肪脂肪葡萄糖葡萄糖丙酮酸丙酮酸水水解解EMP氨基酸氨基酸水水解解脱氨脱氨乙酰辅酶乙酰辅酶A脂肪酸脂肪酸甘油甘油水解水解 氧化氧化三羧酸三羧酸(TCA)循环循环乙酰辅酶乙酰辅酶A草酰乙酸草酰乙酸HO2CCOCH2CO2H柠檬酸柠檬酸HOC(CH2CO2H)2CO2H顺乌头酸顺乌头酸HC(CH2CO2H)2CO2H异柠檬酸异柠檬酸HOCH(CO2H)2CH2CO2H草酰琥
6、珀酸草酰琥珀酸O=C(CO2H)CH(CO2H)CH2CO2H -酮戊二酸酮戊二酸 O=C(CO2H)(CH2)2CO2HCO2琥珀酰辅酶琥珀酰辅酶A CoASCO(CH2)2CO2HCO2琥珀酸琥珀酸 (CH2CO2H)2延胡索酸延胡索酸 HO2CCH=CHCO2H苹果酸苹果酸 HO2CCHOHCH2CO2H无氧呼吸无氧呼吸NO3-为最终电子受体为最终电子受体硝酸盐还原、反硝化、脱氮硝酸盐还原、反硝化、脱氮SO42-为最终电子受体为最终电子受体硫酸盐还原、反硫化、脱硫硫酸盐还原、反硫化、脱硫CO2 、CO32-为最终电子受体为最终电子受体碳酸盐还原、产甲烷碳酸盐还原、产甲烷硝酸盐还原硝酸盐还
7、原 C6H12O6+4NO3- 2N2+6H2O+ 6CO2+1756kJ5CH3CO2H+8NO3- 4N2+6H2O+10CO2+8OH- 2CH3OH+2NO3- N2+4H2O+ 2CO2 6H2+2NO3- N2+6H2O 4NH3+2NO3- 3N2+6H2O (供氢体供氢体) (电子受体电子受体)呼吸链：呼吸链：NADH、黄素蛋白、铁硫蛋白、黄素蛋白、铁硫蛋白、CoQ、硝酸还原酶、硝酸还原酶、Cyt.b等等参与反应的酶还有：脱氢酶、脱羧酶等参与反应的酶还有：脱氢酶、脱羧酶等硫酸盐还原硫酸盐还原SO42-H2S硫酸还原酶、细胞色素硫酸还原酶、细胞色素c3参与反应参与反应底物是其他细
8、菌发酵产物，不是葡萄糖底物是其他细菌发酵产物，不是葡萄糖有机物氧化不彻底有机物氧化不彻底乳酸的氧化反应：乳酸的氧化反应： 2CH3CHOHCOOH+H2SO4 2CH3COOH+2CO2+H2S+2H2O+1125kJ产甲烷过程产甲烷过程2CH3CH2OH+CO2CH4+2CH3COOH 4H2+CO2CH4+2H2O 3H2+COCH4+ H2O其他供氢体：甲醇、甲酸、乙酸等含碳较其他供氢体：甲醇、甲酸、乙酸等含碳较少的化合物少的化合物氢化酶、氢化酶、CoM等参与反应等参与反应O =C=OH SCoMH SCoM O C=OH HH SCoM O C O H H SCoM O =C H H
9、H SCoM O C H H H H H SCoM H O H C H H H H H H H-SCoM H2O H C H H 微生物转化光能为化学能微生物转化光能为化学能非产氧型环式光合磷酸化非产氧型环式光合磷酸化光反应系统光反应系统I光合细菌光合细菌Bchl.Bchl.*Bchl.+eBph.Bph.e铁氧还蛋白铁氧还蛋白e泛醌泛醌铁氧还蛋白铁氧还蛋白eCyt. b-C1复合体复合体eCyt. C2泛醌泛醌Cyt. b-C1复合体复合体Cyt. C2eBph.铁氧还蛋白铁氧还蛋白泛醌泛醌Cyt. b-C1复合体复合体Cyt. C2Bchl.ATP微生物转化光能为化学能微生物转化光能为化学
10、能产氧型非环式光合磷酸化产氧型非环式光合磷酸化光反应系统光反应系统II藻类和绿色藻类和绿色植物植物Chl.bChl.b*Chl.b+e质体醌质体醌质体醌质体醌eCyt.beCyt.fCyt.beChl.a+e铁氧还蛋白铁氧还蛋白Cyt.fChl.a铁氧还蛋白铁氧还蛋白e质体醌质体醌Cyt.bCyt.fChl.a*铁氧还蛋白铁氧还蛋白Chl.bATPATPChl.a+黄素蛋白黄素蛋白黄素蛋白黄素蛋白黄素蛋白黄素蛋白eH2O2H+1/2O2NADP+NADPH+H+e2H+化能自养微生物的产能化能自养微生物的产能氢细菌氢细菌硝化细菌硝化细菌硫细菌硫细菌氢细菌氢细菌H2e氢化酶氢化酶NADNADH2NAD黄素蛋白辅酶QeATPeCyt.beATPCyt.CeCyt.aeO2ATP硝化细菌硝化细菌NH3e氨加氧酶氨加氧酶NH2OHNOHCyt.beATPCyt.CeCyt.aeO2ATP脱氢酶脱氢酶O2XH2H2OXXXH2NO2-2NH3+3O22NO2-+2H2O+2H+硫细菌硫细菌S2-eS0SO32-S2O32-SO42-eeAPSAMPePiADPATPAMP
