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1、第四章 微生物的生理整理课件第四章 整理课件本章主要内容本章主要内容 1、微生物的、微生物的酶酶 2、微生物的、微生物的营营养养 3、微生物的、微生物的产产能代能代谢谢 4、微生物的合成代、微生物的合成代谢谢 代代谢谢：是生命：是生命细细胞内胞内发发生的各种化学反生的各种化学反应应的的总总称；称； 产产能代能代谢谢：也称异化作用，物：也称异化作用，物质质分解反分解反应应，放出能量；，放出能量； 合成代合成代谢谢：也称同化作用，物：也称同化作用，物质质合成反合成反应应，消耗能量。，消耗能量。整理课件本章主要内容 1、微生物的酶 代谢：是生命细胞内发生的各第一第一节节 微生物的微生物的酶酶酶酶的概
2、念的概念酶酶是是动动植物、微生物等生物合成的，催化生物化学反植物、微生物等生物合成的，催化生物化学反应应的、并的、并传递电传递电子、原子和化学集子、原子和化学集团团的生物催化的生物催化剂剂。 微生物的所有微生物的所有营营养和代养和代谢谢活活动动必必须须在在酶酶的参与的参与下才能正常下才能正常进进行。行。产地功用整理课件第一节 微生物的酶酶的概念 微生物的所有营养和 1. 酶酶的的组组成有两成有两类类：单单成分成分酶酶，只含蛋白，只含蛋白质质；全全酶酶，除了蛋白，除了蛋白质质，还还含有含有辅辅助因子，如：小分子助因子，如：小分子有机物（不含氮）、金属离子等。有机物（不含氮）、金属离子等。全全酶酶
3、的所有的所有组组分必分必须齐须齐全，缺一不可，否全，缺一不可，否则则就会失去就会失去本有活性。本有活性。一、一、酶酶的的组组成成整理课件 1. 酶的组成有两类：一、酶的组成整理课件微生物的微生物的酶酶单单成分成分酶酶全全酶酶酶酶蛋白蛋白+有机物有机物 脱脱氢氢酶酶酶酶蛋白蛋白+金属离子金属离子 细细胞色素氧化胞色素氧化酶酶 酶酶蛋白蛋白+有机物有机物+金属离子金属离子 丙丙酮酮酸脱酸脱氢氢酶酶水解水解酶酶整理课件微生物的酶单成分酶全酶酶蛋白+有机物 脱2.酶酶的各的各组组分的功能：分的功能：酶酶蛋白起加速反蛋白起加速反应应作用；作用；其他其他辅辅酶酶、辅辅基基传递电传递电子、原子和化学集子、原
4、子和化学集团团；金属离子除金属离子除传递电传递电子，子，还还起激活起激活剂剂作用。作用。辅辅酶酶辅辅基：基：FeFe2+2+、NADNAD、NADPNADP、FADFAD、FMNFMN等。等。 辅辅酶酶与与辅辅基的区基的区别别只在于它只在于它们们与与酶酶蛋白蛋白结结合的合的牢固程度不同，并无牢固程度不同，并无严严格的界限。前者与蛋白格的界限。前者与蛋白质结质结合的合的较较松弛，后者松弛，后者则结则结合合较紧较紧。 整理课件2.酶的各组分的功能：辅酶辅基：Fe2+、NAD、NADP、 二、二、酶酶蛋白的蛋白的结结构构 酶酶蛋白也是蛋白蛋白也是蛋白质质，由，由20种氨基酸种氨基酸组组成。成。排列排
5、列顺顺序不同，蛋白序不同，蛋白质质不同。不同。 氨基酸由氨基酸由肽键肽键（-CO-NH-CO-NH-）连连接形成多接形成多肽链肽链，两条两条连连或或单链单链在卷曲在卷曲时时相相邻邻的基的基团团可以由可以由氢键氢键、盐键盐键、脂、脂键键、范德、范德华华力及金属力及金属键键相相连连接。接。 这样这样，便使，便使酶酶蛋白呈蛋白呈现现以下四种以下四种结结构。构。整理课件 二、酶蛋白的结构 酶蛋白也是蛋白质，由201.1.一一级结级结构：构：多多肽链肽链本身本身结结构；构；2.2.二二级结级结构：构：多多肽链肽链形成的初形成的初级结级结构，由构，由氢键连氢键连接；接；3.3.三三级结级结构：构：在二在二
6、级结级结构基构基础础上上进进一步扭曲形成的更一步扭曲形成的更 复复杂杂的的结结构，有构，有氢键氢键、盐键盐键、脂、脂键键等；等；4.4.四四级结级结构：构：由多个由多个亚亚基形成。基形成。亚亚基：由一个或多个多基：由一个或多个多肽链肽链在三在三级结级结构的基构的基础础上形成上形成的小的小单单位。位。整理课件1.一级结构：多肽链本身结构；整理课件二二二二级结级结级结级结构构构构三三三三级结级结级结级结构构构构四四四四级结级结级结级结构构构构整理课件二级结构三级结构四级结构整理课件三、三、酶酶的活性中心的活性中心 酶酶的活性中心指的是的活性中心指的是酶酶蛋白分子能与底蛋白分子能与底物物结结合，并合
7、，并发挥发挥催化作用的小部分氨基酸区。催化作用的小部分氨基酸区。分有分有结结合部位和催化部位。合部位和催化部位。整理课件三、酶的活性中心 酶的活性中心指的是酶蛋白分子能与底物结四、四、酶酶的分的分类类和命名和命名 1.1.按照催化反按照催化反应应的的类类型：型：水解水解酶酶、氧化、氧化还还原原酶酶、转转移移酶酶、异构、异构酶酶、裂解、裂解酶酶、合、合成成酶酶。a.a.水解水解酶酶：催化大分子有机物水解成小分子。：催化大分子有机物水解成小分子。AB+HAB+H2 2O AOH+BHO AOH+BHb.b.氧化氧化还还原原酶酶：催化物：催化物质质的氧化的氧化还还原反原反应应。AHAH2 2+B A
8、+BH+B A+BH2 2整理课件四、酶的分类和命名 1.按照催化反应的类型：a.水解酶：催化乳酸乳酸 整理课件乳酸 整理课件 1.1.按照催化反按照催化反应应的的类类型：型： c. c.转转移移酶酶：催化底物基：催化底物基团转团转移到另一个有机物上。移到另一个有机物上。AR+B A+BRAR+B A+BRR:R:氨基、氨基、醛醛基、基、酮酮基、磷酸基基、磷酸基 d. d.异构异构酶酶：催化同分异构体的基：催化同分异构体的基团团重新排列。重新排列。A AA A如：葡萄糖形成如：葡萄糖形成为为果糖。果糖。整理课件 1.按照催化反应的类型：整理课件整理课件整理课件 1. 1.按照催化反按照催化反应
9、应的的类类型：型：e.e.裂解裂解酶酶：催化底物裂解：催化底物裂解为为小分子有机物。小分子有机物。A C+BA C+Bf.f.合成合成酶酶：催化底物的合成反：催化底物的合成反应应。A+B+ATP AB+ADP+PiA+B+ATP AB+ADP+Pi整理课件 1.按照催化反应的类型：整理课件2.2.按照按照酶酶在在细细胞的位置：胞的位置：胞内胞内酶酶（大部分）、胞外（大部分）、胞外酶酶、表面、表面酶酶3.3.按照催化的底物：按照催化的底物：淀粉淀粉酶酶、蛋白、蛋白酶酶、脂肪、脂肪酶酶、纤维纤维素素酶酶整理课件2.按照酶在细胞的位置：整理课件五、五、酶酶的催化特性的催化特性 1.1.酶酶和一般催化
10、和一般催化剂剂的比的比较较共性：共性：(1).(1).用量少而催化效率高。用量少而催化效率高。(2).(2).仅仅能改能改变变化学反化学反应应的速度，并不能改的速度，并不能改变变化学化学反反应应的平衡点。的平衡点。(3).(3).可降低反可降低反应应的活化能的活化能 2.2.酶酶作作为为生物催化生物催化剂剂的特性的特性整理课件五、酶的催化特性 1.酶和一般催化剂的比较共性：2.酶酶作作为为生物催化生物催化剂剂的特性的特性 (1).(1).催化效率高：反催化效率高：反应应速度是无速度是无酶酶催化或普通人造催化或普通人造催化催化剂剂催化反催化反应应速度的速度的10103 3次方至次方至101010
11、10次方倍。次方倍。如：在同如：在同样样条件下，只是催化条件下，只是催化剂剂不同，催化不同，催化H H2 2O O2 2分解分解, ,用用H H2 2O O2 2酶酶1 1秒可催化秒可催化10105 5molmol，用，用FeClFeCl3 3，1 1秒只催化秒只催化1010-5-5 mol mol。 (2).(2).酶酶的作用具有高度的的作用具有高度的专专一性一性 一种一种酶酶只能催化一种或一只能催化一种或一类类反反应应。 绝对专绝对专一性一性 酶酶的的专专一性一性 相相对专对专一性一性 立体异构立体异构专专一性一性整理课件2.酶作为生物催化剂的特性 (1).催化效率高：反应速 2.酶酶作作
12、为为生物催化生物催化剂剂的特性的特性(3).(3).反反应应条件温和：常温、常条件温和：常温、常压压、中性。、中性。(4).(4).敏感性：敏感性：对环对环境条件极境条件极为为敏感，敏感，酶酶容易失活容易失活 。整理课件 2.酶作为生物催化剂的特性(3).反应条件温和：常温、常压六.影响影响酶酶活力的因素活力的因素通通过过下列反下列反应应： k1 k3E + SE + S ES E + PE + P k2酶酶 底物底物 中中间产间产物物 酶酶 最最终产终产物物 得出米得出米门门公式公式（酶酶促反促反应应方程式）方程式）其中其中K Km m米氏常数，表示反米氏常数，表示反应应速度速度为为最大速度
13、一半最大速度一半时时的底物的底物浓浓度。度。整理课件六.影响酶活力的因素通过下列反应： 得出米门公式（酶促 从米从米门门公式可知，公式可知，酶酶促反促反应应速度与速度与EE和和SS有关。有关。实实际际上，也要受到温度、上，也要受到温度、pHpH、激活、激活剂剂、抑制、抑制剂剂的影响。的影响。 1.E1.E对对酶酶促反促反应应的影响的影响理理论论：当底物分子：当底物分子浓浓度足度足够时够时，酶酶促反促反应应速度与速度与EE成正比，即成正比，即当当SS足足够够大大时时，EE越大，越大，酶酶促反促反应应速度越快。速度越快。实际实际：当：当EE达到一定达到一定浓浓度度时时，酶酶促反促反应应速度就速度就
14、趋趋于平于平缓缓。Ev酶酶浓浓度与度与v的关系的关系整理课件 从米门公式可知，酶促反应速度与E和S有关。实际上Sv2.S.S对对酶酶促反促反应应的影响的影响当当EE为为定定值值，且，且SS从零逐从零逐渐渐增大增大时时，酶酶促反促反应应与与SS成正成正比。但当所有的比。但当所有的E E变变成了成了ESES后，后，即使再增加即使再增加SS，酶酶促反促反应应速速度也不会增加。度也不会增加。当当SS为为定定值时值时，酶酶促反促反应应速速度与初始度与初始EE0 0 成正比。成正比。底物底物浓浓度与度与v的关系的关系酶酶0.004酶酶0.003酶酶0.002酶酶0.001整理课件Sv2.S对酶促反应的影响
15、底物浓度与v的关系酶0.03.温度温度对对酶酶促反促反应应的影响的影响酶酶在最佳适在最佳适应应范范围围内，它的活性内，它的活性最高，最高，酶酶促反促反应应速度最大。速度最大。温度每升高温度每升高1010，酶酶促反促反应应速度速度提高提高1 12 2倍。用倍。用Q Q1010表示，通常在表示，通常在1.41.42.02.0之之间间。过过高高过过低的温度都会影响低的温度都会影响酶酶促反促反应应。但也有很大不同：。但也有很大不同：高温高温时时，酶酶会受到破坏，会受到破坏，发发生不生不可逆可逆变变性，甚至完全失去活性。性，甚至完全失去活性。低温低温时时，可降低，可降低酶酶的活性，但不的活性，但不会失去
16、活性，当温度恢复会失去活性，当温度恢复时时，活，活性即恢复。性即恢复。Tv温度与温度与v的关系的关系整理课件3.温度对酶促反应的影响Tv温度与v的关系整理课件4.pHpH对对酶酶促反促反应应的影响的影响酶酶在最适在最适pHpH值值范范围围内才表内才表现现出正常活性，出正常活性，过过高高过过低低的的pHpH值值都会降低都会降低酶酶的活性。的活性。pHpH对对酶酶活性的影响：活性的影响：a.a.改改变变底物与底物与酶酶的的带电带电状状态态，影响二者，影响二者结结合；合；b.b.过过高、高、过过低低pHpH值值都会影响都会影响酶酶的的稳稳定性，使定性，使酶酶受到受到不可逆破坏。不可逆破坏。整理课件4
17、.pH对酶促反应的影响整理课件5.激活激活剂对剂对酶酶促反促反应应的影响的影响能能够对够对酶酶起激活作用的物起激活作用的物质质称称为为激活激活剂剂。如：。如：FeFe2+2+、CuCu2+2+、BrBr、SOSO4 42-2-、维维生素等。生素等。某些某些酶酶必必须须在加入激活在加入激活剂剂后才会真正表后才会真正表现现出催化性能出催化性能或增或增强强催化性能。催化性能。微生物体内有的微生物体内有的酶酶虽虽然形成了，但并不起催化作用，然形成了，但并不起催化作用，称称为为酶酶原。当加入了催化原。当加入了催化剂剂后才会表后才会表现为现为催化作用。催化作用。整理课件5.激活剂对酶促反应的影响整理课件6
18、.抑制抑制剂对剂对酶酶促反促反应应的影响的影响有些物有些物质质可减弱、抑制、破坏可减弱、抑制、破坏酶酶活性，称活性，称为为抑制抑制剂剂。如：重金属离子（如：重金属离子（AgAg+ +、HgHg2+2+）、）、COCO、H H2 2S S等。等。抑制抑制剂剂作用机理：作用机理：a.a.竞竞争性抑制争性抑制b.b.非非竞竞争性抑制争性抑制整理课件6.抑制剂对酶促反应的影响整理课件 补补充：充：酶酶的的应应用用1.1.皮革脱毛皮革脱毛传统传统方式：灰碱法（生石灰和硫化方式：灰碱法（生石灰和硫化钠钠）缺点：缺点：污污染、染、劳动劳动强强度大、效率低。度大、效率低。蛋白蛋白酶酶法：蛋白法：蛋白酶酶分解分
19、解优优点：效率高、点：效率高、劳动劳动条件好；无条件好；无污污染。染。2.2.生物制生物制浆浆利用微生物的利用微生物的酶酶分解原料中的木分解原料中的木质质素，形成素，形成纤维纤维素用素用于造于造纸纸。整理课件 补充：酶的应用整理课件营营养物养物质质是微生物生存的物是微生物生存的物质质基基础础，而，而营营养是微生物养是微生物维维持和延持和延续续其生命形式的一种生理其生命形式的一种生理过过程。程。营营养物养物质质:能能够满够满足机体生足机体生长长、繁殖和完成各种生理、繁殖和完成各种生理活活动动所需要的物所需要的物质质。第二第二节节 微生物的微生物的营营养养微生物不断微生物不断获获得得营营养物养物质
20、质，将其，将其变变成成细细胞胞组组分，并将分，并将废废弃物排出体外的弃物排出体外的过过程称程称为为新新陈陈代代谢谢。营营养养:微生物微生物获获得和利用得和利用营营养物养物质质的的过过程。程。整理课件营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生一、微生物的化学一、微生物的化学组组成成主要元素主要元素：碳、碳、氢氢、氧、氮、磷、硫、氧、氮、磷、硫、钾钾、镁镁、钙钙、铁铁、氯氯等等微量元素微量元素：铜铜、锌锌、锰锰、钼钼、硒、硒、钴钴等等微生物体内的微生物体内的7090为为水，剩下的水，剩下的为为干物干物质质。干物。干物质质，则则主要主要为为有机物和无机物有机物和无机物组组成。其中，
21、有机物成。其中，有机物约约占干重占干重的的90%97,主要主要为为蛋白蛋白质质、核酸、糖和脂肪。、核酸、糖和脂肪。其中，其中，C、H、O、N是所有生物的有机元素。是所有生物的有机元素。整理课件一、微生物的化学组成主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁 二、微生物的二、微生物的营营养物及养物及营营养养类类型型五大要素五大要素：水、碳源、氮源、生水、碳源、氮源、生长长因子、无机因子、无机盐盐。 1.1.水水水是微生物本身水是微生物本身组组分；溶分；溶剂剂；有利于；有利于对营对营养的吸收；养的吸收；生化反生化反应应在溶液中在溶液中进进行。行。整理课件 二、微生物的营养物及营养类型五大要素：水、碳源
22、、氮源、生2.2.碳源碳源在微生物生在微生物生长过长过程中能程中能为为微生物提供碳素来源的物微生物提供碳素来源的物质质。碳源碳源有机碳有机碳无机碳无机碳异养微生物异养微生物自养微生物自养微生物光能异养光能异养化能异养化能异养光能自养光能自养化能自养化能自养整理课件2.碳源碳源有机碳无机碳异养微生物自养微生物光能异养化能异养微生物利用的碳源物微生物利用的碳源物质质主要有糖主要有糖类类、有机酸、醇、有机酸、醇、脂脂类类、烃烃、COCO2 2及碳酸及碳酸盐盐等。等。微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖。微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖。对对于于为为数众多的化能异养微生物来数众多的化能异养微生
23、物来说说，碳源是兼，碳源是兼有能源功能有能源功能营营养物养物。 整理课件微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、CO2凡是能凡是能够够供供给给微生物氮素微生物氮素营营养的物养的物质质称称为为氮源。氮源氮源。氮源的作用是的作用是为为蛋白蛋白质质的合成提供原料。的合成提供原料。3.氮源氮源氮源氮源氨基酸氨基酸蛋白蛋白质质核核 酸酸尿尿 素素有机氮有机氮无机氮无机氮硝酸硝酸盐盐铵铵 盐盐NH3N2整理课件凡是能够供给微生物氮素营养的物质称为氮源。氮源的作用是为蛋白按按对对氮源的要求不同，微生物可分氮源的要求不同，微生物可分为为：1.固氮微生物固氮微生物利用空气中的利用空气中的N2合成自
24、身所需的氨基酸及蛋白合成自身所需的氨基酸及蛋白质质。代表：根瘤菌、固氮代表：根瘤菌、固氮蓝蓝菌、固氮菌。菌、固氮菌。2.以无机氮化物以无机氮化物为为氮源的微生物氮源的微生物利用利用NH3、铵盐铵盐、硝酸、硝酸盐盐、亚亚硝酸硝酸盐为盐为氮源。氮源。代表：代表：亚亚硝化菌、硝化菌、放硝化菌、硝化菌、放线线菌、霉菌等。菌、霉菌等。整理课件按对氮源的要求不同，微生物可分为：1.固氮微生物2.以无机氮按按对对氮源的要求不同，微生物可分氮源的要求不同，微生物可分为为：3.以某种氨基酸以某种氨基酸为为氮源的微生物氮源的微生物也也为为异养微生物，不能利用无机氮合成蛋白异养微生物，不能利用无机氮合成蛋白质质，只
25、会利，只会利用用现现成的氨基酸合成。成的氨基酸合成。代表：乳酸菌、丙酸代表：乳酸菌、丙酸细细菌等。菌等。4.以分解蛋白以分解蛋白质质而而获获得氮源的微生物得氮源的微生物把蛋白把蛋白质质分解后，形成分解后，形成NH3、氨基酸和、氨基酸和肽肽，然后根据，然后根据自己所需再次形成蛋白自己所需再次形成蛋白质质。代表：氨化代表：氨化细细菌、霉菌、酵母菌等。菌、霉菌、酵母菌等。整理课件按对氮源的要求不同，微生物可分为：3.以某种氨基酸为氮源的微4.无机无机盐盐作用作用1.细细胞胞组组成部分；成部分；2.构成构成酶酶的的组组分和分和维维持持酶酶的活性；的活性；3.调节调节渗透渗透压压、pH、氧化、氧化还还原
26、原电电位；位；4.能源；能源；5.酶酶的激活的激活剂剂；微量元素微量元素:是指那些在微生物生是指那些在微生物生长过长过程中起重要作用，而机体程中起重要作用，而机体对这对这些元素的需要量极其微小的元素。些元素的需要量极其微小的元素。通常需要量在通常需要量在106108mol/L。如：。如：锌锌、锰锰、钼钼、硒、硒、钴钴、铜铜、钨钨、镍镍、硼等。、硼等。 根据微生物根据微生物对矿质对矿质元素需要量大小可以把它分成元素需要量大小可以把它分成:大量元素：大量元素： P 、S、 K、 Na、Mg、Ca、Fe等。等。整理课件4.无机盐作用1.细胞组成部分；微量元素:是指那些在微生物生1 1）P PP P对
27、对于微生物的作用很重要，所有的微生物都需要磷源。于微生物的作用很重要，所有的微生物都需要磷源。a.a.合成核酸、核蛋白、磷脂及其他含磷物合成核酸、核蛋白、磷脂及其他含磷物质质的重要元素。的重要元素。b.b.是一些是一些辅辅酶酶的的组组成部分。如：成部分。如：NADNAD、ATPATP、ADPADP等。等。c.c.在磷酸化中起作用。在磷酸化中起作用。d.d.高能磷酸高能磷酸键键。e.e.缓缓冲冲剂剂。2 2）S SS S是一些氨基酸的是一些氨基酸的组组分，一般分，一般为为硫硫氢氢基（基（SHSH）的形式。）的形式。S S及硫化物是好氧微生物的能源。及硫化物是好氧微生物的能源。整理课件1）P整理课
28、件5.生生长长因子因子生生长长因子：那些微生物生因子：那些微生物生长长所必需而且需要量很小，所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以但微生物自身不能合成的或合成量不足以满满足机体生足机体生长长需要的有机化合物。需要的有机化合物。生生长长因子主要有：因子主要有：维维生素生素C、B维维生素、氨基酸、碱基生素、氨基酸、碱基对对等。等。 整理课件5.生长因子生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但三三 微生物的微生物的营营养养类类型型异养型生物异养型生物自养型生物自养型生物生生长长所需要的所需要的营营养物养物质质生物生生物生长过长过程中程中能量的来源能量的来源光能光能营营养型
29、养型化能化能营营养型养型整理课件三 微生物的营养类型异养型生物自养型生物生长所需要的生物生1.1.光能无机自养型光能无机自养型2.2.光能有机异养型光能有机异养型3.3.化能无机自养型化能无机自养型4.4.化能有机自养型化能有机自养型根据碳源、能源及根据碳源、能源及电电子供体性子供体性质质的不同的不同，可将微生物分可将微生物分为为：整理课件1.光能无机自养型根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微营营养养类类型型划分依据划分依据营营养养类类型型特点特点碳源碳源自养型自养型以以COCO2 2 为为唯一或主要碳源唯一或主要碳源异养型异养型以有机物以有机物为为碳源碳源能源能源光能光能营营养型养型以
30、光以光为为能源能源化能化能营营养型养型以有机物氧化以有机物氧化释释放的化学能放的化学能为为能源能源电电子供体子供体无机无机营营养型养型以以还还原性无机物原性无机物为电为电子供体子供体有机有机营营养型养型以有机物以有机物为电为电子供体子供体整理课件营养类型划分依据营养类型特点碳源自养型以CO2 为唯一或主要1 1光能无机自养型（光能自养型）光能无机自养型（光能自养型）能以能以COCO2 2为为主要唯一或主要碳源；主要唯一或主要碳源；进进行光合作用行光合作用获获取取生生长长所需要的能量；以无机物如所需要的能量；以无机物如H H2 2、H H2 2S S、S S等作等作为为供供氢氢体或体或电电子供体
31、，使子供体，使COCO2 2还还原原为细为细胞物胞物质质；例如，藻例如，藻类类及及蓝细蓝细菌等和植物一菌等和植物一样样，以水，以水为电为电子供体子供体（供（供氢氢体），体），进进行行产产氧型的光合作用，合成氧型的光合作用，合成细细胞物胞物质质。而而红红硫硫细细菌，以菌，以H H2 2S S为电为电子供体，子供体，产产生生细细胞物胞物质质，并伴随，并伴随硫元素的硫元素的产产生。生。CO2+ + 2H2S光能光能光合色素光合色素 CH2O + 2S+ + 2S+ H2O整理课件1光能无机自养型（光能自养型）能以CO2为主要唯一或主要碳2 2光能有机异养型（光能异养型）光能有机异养型（光能异养型）不
32、能以不能以COCO2 2为为主要或唯一的碳源；以有机物作主要或唯一的碳源；以有机物作为为供供氢氢体，利用光能将体，利用光能将COCO2 2还还原原为细为细胞物胞物质质；在生；在生长时长时大多大多数需要外源的生数需要外源的生长长因子；因子；整理课件2光能有机异养型（光能异养型）不能以CO2为主要或唯一的碳3 3化能无机自养型（化能自养型）化能无机自养型（化能自养型）生生长长所需要的能量来自无机物氧化所需要的能量来自无机物氧化过过程中放出的化学能；程中放出的化学能；以以COCO2 2或碳酸或碳酸盐盐作作为为唯一或主要碳源唯一或主要碳源进进行生行生长时长时，利用，利用H H2 2、H H2 2S S
33、、FeFe2+2+ 、NHNH3 3或或NONO2 2- -等作等作为电为电子供体使子供体使COCO2 2还还原成原成细细胞胞物物质质。化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的光的环环境中生境中生长长。它。它们们广泛分布于土壤及水广泛分布于土壤及水环环境中境中, ,参参与地球物与地球物质质循循环环；整理课件3化能无机自养型（化能自养型）生长所需要的能量来自无机物氧4 4化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）生生长长所需要的能量均来自有机物氧化所需要的能量均来自有机物氧化过过程中放出的化学程中放出的化学能；能；生生长长
34、所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖糖类类、纤维纤维素、有机酸等。素、有机酸等。大多数大多数细细菌、真菌、原生菌、真菌、原生动动物都是化能有机异养型微物都是化能有机异养型微生物；生物；所有致病微生物均所有致病微生物均为为化能有机异养型微生物；化能有机异养型微生物；整理课件4化能有机异养型（化能异养型）生长所需要的能量均来自有机物四、四、C/N/PC/N/P比比微生物要想正常生微生物要想正常生微生物要想正常生微生物要想正常生长长长长、繁殖，需要、繁殖，需要、繁殖，需要、繁殖，需要稳稳稳稳定的定的定的定的营营营营养，栽培养，栽培养，栽培养，栽培养养
35、养养时时时时，应该应该应该应该注意五大注意五大注意五大注意五大营营营营养都有供养都有供养都有供养都有供给给给给。但是，不同的微。但是，不同的微。但是，不同的微。但是，不同的微生物生物生物生物对对对对于于于于营营营营养元素的比例需求不同，一般用养元素的比例需求不同，一般用养元素的比例需求不同，一般用养元素的比例需求不同，一般用C/N/PC/N/PC/N/PC/N/P比比比比来表示。来表示。来表示。来表示。污污污污水好氧水好氧水好氧水好氧处处处处理：理：理：理：C C C C：N N N N：P P P P100100100100：5 5 5 5：1 1 1 1（化学（化学（化学（化学污污污污泥法
36、）；泥法）；泥法）；泥法）；厌厌厌厌氧法：氧法：氧法：氧法： C C C C：N N N N：P P P P200200200200：5 5 5 5：1 1 1 1对对对对于一些行于一些行于一些行于一些行业业业业的工的工的工的工业废业废业废业废水，常常会出水，常常会出水，常常会出水，常常会出现营现营现营现营养不足，就养不足，就养不足，就养不足，就需要需要需要需要进进进进行供行供行供行供给给给给或或或或补补补补充。充。充。充。整理课件四、C/N/P比微生物要想正常生长、繁殖，需要稳定的营养，栽五、微生物的培养基五、微生物的培养基培养基是人工根据微生物得培养基是人工根据微生物得营营养要求，将养要求
37、，将水、碳源、水、碳源、氮源、无机氮源、无机盐盐、生、生长长因子等物因子等物质质按照一定得比例按照一定得比例配制配制的，用以培养微生物（生的，用以培养微生物（生长长繁殖或繁殖或产产生代生代谢产谢产物）的物）的营营养基养基质质。培养基几乎是一切培养基几乎是一切对对微生物微生物进进行研究和利用工作的基行研究和利用工作的基础础。任何培养基都任何培养基都应该为应该为微生物生微生物生长长提供五大提供五大营营养要素。养要素。整理课件五、微生物的培养基培养基是人工根据微生物得营养要求，将水、碳(一一)、配置培养基的、配置培养基的顺顺序和原序和原则则目的明确目的明确营营养养协调协调理化条件适宜理化条件适宜经济
38、节约经济节约2.配置培养基的原配置培养基的原则则1.配置培养基的配置培养基的顺顺序序烧烧杯加水杯加水 依次加入依次加入营营养物养物质质各成分的各成分的顺顺序：序：1).缓缓冲化合物；冲化合物；2).无机元素；无机元素；3).微量元素；微量元素；4).生生长长因子。最后因子。最后调节调节pH。无菌无菌整理课件(一)、配置培养基的顺序和原则目的明确营养协调理化条件适宜经3).3).营营养养协调协调培养基中培养基中营营养物养物质浓质浓度合适度合适时时微生物才能生微生物才能生长长良好，良好，营营养物养物质浓质浓度度过过低低时时不能不能满满足足微生物正常生微生物正常生长长所需，所需，浓浓度度过过高高时则
39、时则可能可能对对微生物生微生物生长长起抑制作用。起抑制作用。培养基中各培养基中各营营养物养物质质之之间间的的浓浓度配比也直接影响微生物度配比也直接影响微生物的生的生长长繁殖和代繁殖和代谢产谢产物的形成和物的形成和积积累，其中碳氮比累，其中碳氮比（C/NC/N）的影响）的影响较较大。大。2).2).目的明确目的明确根据不同的微生物的根据不同的微生物的营营养要求配制养要求配制针对针对强强的培养基。的培养基。1).1).无菌无菌整理课件3).营养协调培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，例如，在利用微生物例如，在利用微生物发发酵生酵生产产谷氨酸的谷氨酸的过过程中，培程中，培养基碳氮比养基碳氮
40、比为为4/1时时，菌体量繁殖，谷氨酸，菌体量繁殖，谷氨酸积积累少；累少；当培养基碳氮比当培养基碳氮比为为3/1时时，菌体繁殖受到抑制，谷，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸氨酸产产量量则则大量增加。大量增加。整理课件例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培养基碳氮比为4/培养基的培养基的pH必必须须控制在一定的范控制在一定的范围围内，以内，以满满足不同足不同类类型型微生物的生微生物的生长长繁殖或繁殖或产产生代生代谢产谢产物。物。通常培养条件：通常培养条件：细细菌与放菌与放线线菌：菌：pH77.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56范范围围内生内生长长为为了了维维持培养基持培养基pH的相的相对对恒
41、定，通常在培养基中加入恒定，通常在培养基中加入pH缓缓冲冲剂剂，如，如K2HPO4、(NH4)2SO4或在或在进进行工行工业发业发酵酵时补时补加酸、碱。加酸、碱。有些有些缓缓冲冲剂剂既可既可调节调节pH也是也是营营养物养物质质。4).理化条件适宜理化条件适宜 pH整理课件培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型通常培养条(二二) 、培养基的、培养基的类类型及型及应应用用培养基种培养基种类类繁多，根据其成分、物理状繁多，根据其成分、物理状态态和用和用途可将培养基分成多种途可将培养基分成多种类类型。型。按成分不同划分按成分不同划分含用化学成分含用化学成分还还不清楚或化不清楚或化学成分不恒
42、定的天然有机物学成分不恒定的天然有机物牛肉膏蛋白牛肉膏蛋白胨胨培养基、麦芽培养基、麦芽汁培养基汁培养基化学成分完全了解的物化学成分完全了解的物质质配配制而成的培养基制而成的培养基天然培养基天然培养基合成培养基合成培养基复合培养基复合培养基无机物无机物+ +有机物有机物整理课件(二) 、培养基的类型及应用培养基种类繁多，根据其成分、按物理状按物理状态态不同划分不同划分在液体培养基中加入一定量凝固在液体培养基中加入一定量凝固剂剂，使其成，使其成为为固体状固体状态态，琼琼脂含脂含量一般量一般为为1.5%1.5%3.0%3.0%琼琼脂含量一般脂含量一般为为0.3%0.5%不加任何不加任何凝固凝固剂剂液
43、体培养基液体培养基固体培养基固体培养基半固体培养基半固体培养基固体培养基常用来固体培养基常用来进进行微生物的分行微生物的分离、离、鉴鉴定、活菌定、活菌计计数及菌种保藏数及菌种保藏 观观察微生物的运察微生物的运动动特征、分特征、分类鉴类鉴定定大大规规模工模工业业生生产产及在及在实验实验室室进进行行微生物的基微生物的基础础理理论论和和应应用方面的用方面的研究研究 整理课件按物理状态不同划分在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固用来将某种或某用来将某种或某类类微生物从混微生物从混杂杂的的微生物群体中分离出来的培养基微生物群体中分离出来的培养基用于用于鉴别鉴别不同不同类类型微生物的培养基型微生物的
44、培养基在基在基础础培养基中加入某些特殊培养基中加入某些特殊营营养养物物质质制成的一制成的一类营类营养丰富的培养基养丰富的培养基基基础础培养基培养基鉴别鉴别培养基培养基选择选择培养基培养基加富培养基加富培养基按用途不同划分按用途不同划分牛肉膏蛋白牛肉膏蛋白胨胨培养基是最常培养基是最常用的基用的基础础培养基培养基整理课件用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基用选择选择培养基：培养基：利用微生物利用微生物对对某些物某些物质质的敏感程度不同，在培养基的敏感程度不同，在培养基中加入一些敏感物中加入一些敏感物质质，这样这样就可以利用就可以利用这这些物些物质质来来抑制非目的性微生物的生抑
45、制非目的性微生物的生长长，从而使得所需的微生，从而使得所需的微生物大量繁殖。物大量繁殖。如：在培养基中有革如：在培养基中有革兰兰氏阴性菌也有革氏阴性菌也有革兰兰氏阳性菌，氏阳性菌，但想培养的是革但想培养的是革兰兰氏阴性菌，就可以加入胆汁酸氏阴性菌，就可以加入胆汁酸盐盐，抑制阳性菌的繁殖。抑制阳性菌的繁殖。整理课件选择培养基：整理课件鉴别鉴别培养基：培养基：利用几种利用几种细细菌菌对对某一物某一物质质的分解能力不同，借的分解能力不同，借助指示助指示剂剂的的显显色不同色不同进进行菌种行菌种鉴别鉴别和区分的培和区分的培养基。养基。如：大如：大肠肠杆菌中的大杆菌中的大肠肠埃希氏菌、枸埃希氏菌、枸橼橼酸
46、酸盐盐杆杆菌、菌、产产气杆菌、副大气杆菌、副大肠肠杆菌四个，杆菌四个，对对乳糖的分乳糖的分解能力不同。解能力不同。其中副大其中副大肠肠杆菌不能分解，大杆菌不能分解，大肠肠埃希氏菌最埃希氏菌最强强，菌落呈紫菌落呈紫红红色且色且带带金属光金属光泽泽；枸；枸橼橼酸酸盐盐杆菌次杆菌次之，之，菌落呈紫菌落呈紫红红色或深色或深红红色；色；产产气杆菌最低，气杆菌最低，菌落菌落呈淡呈淡红红色色。整理课件鉴别培养基：整理课件根据物根据物质质运运输过输过程的特点程的特点，可将物可将物质质的运的运输输方式分方式分为为：1.1.单纯扩单纯扩散散2.2.促促进扩进扩散散3.3.主主动动运运输输4.4.基基团转团转位位六
47、、六、营营养物养物质进质进入入细细胞的方式胞的方式四种运四种运输输方式也称方式也称为为四种跨膜方式四种跨膜方式整理课件根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为：1.单纯扩散1 1单纯扩单纯扩散散原生原生质质膜是一种半透性膜，膜是一种半透性膜，营营养物养物质质通通过过原生原生质质膜上膜上的小孔，由高的小孔，由高浓浓度的胞外度的胞外环环境向低境向低浓浓度的胞内度的胞内进进行行扩扩散。散。特点特点物物质质在在扩扩散散过过程中没有程中没有发发生任何反生任何反应应；不消耗能量；不能逆不消耗能量；不能逆浓浓度运度运输输；运运输输速率速率较较慢，与膜内外物慢，与膜内外物质质的的浓浓度差成度差成正比正比
48、整理课件1单纯扩散原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的水、水、O O2 2、COCO2 2是可以通是可以通过扩过扩散自由通散自由通过过原生原生质质膜的分子，膜的分子，脂溶性物脂溶性物质质被磷脂溶解也可通被磷脂溶解也可通过单纯扩过单纯扩散散进进出出细细胞，胞，并比水溶性物并比水溶性物质质速度快。速度快。 整理课件水、O2、CO2是可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂溶性单纯扩单纯扩散速度慢，不能散速度慢，不能满满足微生物要求，有些物足微生物要求，有些物质质也也无法靠无法靠单纯扩单纯扩散散进进入入细细胞。胞。这这些些营营养物养物质质主要有氨基主要有氨基酸、酸、单单糖、糖、维维生素及无
49、机生素及无机盐盐等。等。为为了能了能够获够获得得这这些些营营养，微生物通养，微生物通过过特殊的生理特殊的生理结结构来帮助上述物构来帮助上述物质进质进入。入。这这些特殊些特殊结结构构实际实际就是特异性蛋白就是特异性蛋白质质，可与，可与营营养物养物质质进进行可逆性行可逆性结结合，在合，在细细胞胞质质膜内外循膜内外循环环往来运往来运输营输营养养物物质质，称其，称其为载为载体蛋白。因其具有体蛋白。因其具有类类似似酶酶的一些性的一些性质质，如如专专一性，又被称一性，又被称为为渗透渗透酶酶。一种。一种酶酶只只对对同一物同一物质质或或同同类进类进行运行运输输，因此，因此，为为了能了能够获够获得多重得多重营营
50、养，养，细细胞胞质质膜上有多种膜上有多种载载体蛋白来完成一些体蛋白来完成一些营营养物养物质质的促的促进扩进扩散。散。 不耗能量，不耗能量，动动力仍力仍为浓为浓度梯度。度梯度。2 2促促进扩进扩散散整理课件单纯扩散速度慢，不能满足微生物要求，有些物质也无法靠单纯扩散2 2促促进扩进扩散散整理课件2促进扩散整理课件特特点点不消耗能量不消耗能量参与运参与运输输的物的物质质本身的分子本身的分子结结构不构不发发生生变变化化不能不能进进行逆行逆浓浓度运度运输输运运输输速率与膜内外物速率与膜内外物质质的的浓浓度差成正比度差成正比需要需要载载体参与体参与整理课件特点不消耗能量参与运输的物质本身的分子结构不发生
51、变化不3 3主主动动运运输输它的一个重要特点是物它的一个重要特点是物质质运运输过输过程中需要消耗能量和程中需要消耗能量和载载体，而且可以体，而且可以进进行逆行逆浓浓度运度运输输。运运输过输过程需要三种程需要三种渗透渗透酶酶的作用即：的作用即：单单向向转转运运载载体、同向体、同向转转运运载载体、反体、反向向转转运运载载体。体。主主动动运运输输的作用机理有的作用机理有3 3种：分种：分别为钠钾泵别为钠钾泵主主动动运运输输、离子离子浓浓度梯度主度梯度主动动运运输输、H H+ +浓浓度梯度主度梯度主动动运运输输。主主动动运运输输是广泛存在于微生物中的一种主要的物是广泛存在于微生物中的一种主要的物质质运
52、运输输方式。方式。整理课件3主动运输主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输以以H H+ +浓浓度梯度主度梯度主动动运运输输机制机制为为例例讲讲解主解主动动运运输输：细细菌将菌将ATPATP水解后形成的水解后形成的H H+ +（好氧呼吸氧化（好氧呼吸氧化营营养养物物质产质产生生H H+ +）排出膜外，）排出膜外，产产生的生的电电子与子与O O2 2结结合形合形成成OHOH- -。如此就形成了。如此就形成了细细胞膜两胞膜两侧侧的的H H+ +离子离子浓浓度梯度梯度。度。H H+ +可与可与营营养物养物质结质结合。渗透合。渗透酶酶上有特异性的上有特异性的位点，可以与位点，可以与营营养物养物
53、质质和和H H+ +结结合。三者在合。三者在电电位差位差的作用下，将低的作用下，将低浓浓度区的度区的营营养物养物质质送送到到细细胞内部。胞内部。整理课件以H+浓度梯度主动运输机制为例讲解主动运输：整理课件3 3主主动动运运输输整理课件3主动运输整理课件基基团转团转位又称位又称为为磷酸磷酸烯烯醇丙醇丙酮酮酸磷酸糖酸磷酸糖转转移移酶酶运运输输系系统统（PTSPTS），），PTS PTS 包括包括酶酶I I、酶酶IIII和一种和一种热稳热稳定蛋白定蛋白质质（HPrHPr）。）。4 4基基团转团转位位基基团转团转位是另一种位是另一种类类型的主型的主动动运运输输，它与主，它与主动动运运输输方方式的不同之
54、式的不同之处处在于它有一个复在于它有一个复杂杂的运的运输输系系统统来完成物来完成物质质的运的运输输，而物，而物质质在运在运输过输过程中程中发发生化学生化学变变化。化。PEP-P + HPr HPr-p + 丙丙酮酮酸酸盐盐 P - HPr +糖糖 糖糖-P +HPr酶酶I酶酶I I整理课件基团转位又称为磷酸烯醇丙酮酸磷酸糖转移酶运输系统（PTS基基团转团转移主要存在于移主要存在于厌厌氧型和兼性氧型和兼性厌厌氧型氧型细细胞中，主胞中，主要用于糖的运要用于糖的运输输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过过这这种方式运种方式运输输。整理课件基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型
55、细胞中，主要用于糖的运输比比较项较项目目 单纯扩单纯扩散散促促进扩进扩散散主主动动运运输输 基基团团移位移位特异特异载载体蛋体蛋白白 无无有有有有有有运送速度运送速度 慢慢快快快快快快溶溶质质运送方运送方向向 由由浓浓至稀至稀由由浓浓至至稀稀由稀至由稀至浓浓由稀至由稀至浓浓能量消耗能量消耗 不需要不需要不需要不需要需要需要需要需要运送前后溶运送前后溶质质分子状分子状态态 不不变变 不不变变不不变变改改变变运送运送对对象象举举例例 水、水、O2 糖、糖、SO42-氨基酸、氨基酸、乳糖乳糖糖、糖、嘌嘌呤呤四种运四种运输输方式比方式比较较整理课件比较项目 单纯扩散促进扩散主第三第三节节 微生物的微生
56、物的产产能代能代谢谢同化同化作用作用新新陈陈代代谢谢异化异化作用作用细细胞物胞物质质合成（合成（营营养被养被转变为转变为机体机体组组分）分）产产生能量生能量需要能量需要能量营营养物养物质质分解分解微生物生微生物生长长繁殖需要繁殖需要营营养，合成养，合成细细胞需要能量，胞需要能量，最最终终靠靠产产能代能代谢谢提供。提供。整理课件第三节 微生物的产能代谢同化新陈代谢异化细胞物质合成（营一、一、产产能代能代谢谢与呼吸的关系与呼吸的关系呼吸本呼吸本质质：氧化：氧化还还原的原的统统一一过过程。其中有能量的程。其中有能量的产产生与生与转转移。移。呼吸呼吸类类型：型：发发酵、好氧呼吸、无氧呼吸酵、好氧呼吸、
57、无氧呼吸在呼吸在呼吸过过程中，都会程中，都会发发生生电电子子转转移。提供移。提供电电子的子的物物质质被氧化，接受被氧化，接受电电子的物子的物质质被被还还原。原。所所谓谓的的产产能代能代谢谢就是通就是通过过三种呼吸来三种呼吸来实现实现的。的。整理课件一、产能代谢与呼吸的关系呼吸本质：氧化还原的统一过程。其中有一、一、产产能代能代谢谢与呼吸的关系与呼吸的关系微生物微生物产产能种能种类类：1.1.电电能：能：电电子子转转移移产产生的能量；生的能量；2.2.化学能：物化学能：物质质反反应应（氧化）（氧化）过过程中程中释释放的能量；放的能量；3.3.机械能：鞭毛运机械能：鞭毛运动动、细细胞胞质质流流动动
58、等等产产生的能量；生的能量；4.4.光能：光能：发发光菌光菌产产生的能量。生的能量。这这些能量有的被用于生化反些能量有的被用于生化反应应，有的以，有的以热热量的形式散量的形式散发发，有的被有的被贮贮存在存在ATPATP中。中。整理课件一、产能代谢与呼吸的关系微生物产能种类：整理课件一、一、产产能代能代谢谢与呼吸的关系与呼吸的关系ATPATP生物能量生物能量转转移中心移中心物物质质氧化放出能量氧化放出能量 细细胞合成需要能量胞合成需要能量ATPATP是在是在发发酵、好氧呼吸、无氧呼吸中形成。具体方式：酵、好氧呼吸、无氧呼吸中形成。具体方式：1.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化厌厌氧微生物或兼性微
59、生物的底物被氧化，会氧微生物或兼性微生物的底物被氧化，会产产生高生高能中能中间间体，并把高能体，并把高能键键（）交（）交给给ADPADP，从而形成，从而形成ATPATP。2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化好氧微生物呼吸，通好氧微生物呼吸，通过电过电子子传递传递体系形成体系形成ATPATP。3.3.光合磷酸化光合磷酸化光可引光可引发发叶叶绿绿素、菌素、菌绿绿素等放出素等放出电电子，子，电电子在被子在被传传递过递过程中形成程中形成ATPATP。整理课件一、产能代谢与呼吸的关系ATP生物能量转移中心ATPATATPATP含有高能磷酸含有高能磷酸键键（31.4KJ31.4KJ），但），但仅仅是能量的是能量的
60、暂时贮暂时贮存物存物质质，如果能量确，如果能量确实过实过剩，不能用剩，不能用ATPATP，而用其他内含，而用其他内含颗颗粒来粒来长长期期贮贮存。存。整理课件ATP含有高能磷酸键（31.4KJ），但仅是能量的暂时贮存物二、呼吸二、呼吸类类型型根据最根据最终电终电子受体可将微生物呼吸分子受体可将微生物呼吸分为为：发发酵、酵、好氧呼吸、无氧呼吸三种。好氧呼吸、无氧呼吸三种。( (一一).).发发酵酵不存在外在的不存在外在的电电子受体，底物子受体，底物进进行部分氧化，用氧行部分氧化，用氧化化产产物作物作为为最最终电终电子受体。子受体。这这个个过过程，能量有少量程，能量有少量释释放，多数仍保留在放，多数
61、仍保留在产产物中。物中。以葡萄糖以葡萄糖为为例，例，讲讲解解发发酵。酵。葡萄糖被分解的葡萄糖被分解的过过程称程称为为糖酵解糖酵解过过程，也叫程，也叫EMPEMP过过程。程。糖酵解是微生物所共有的代糖酵解是微生物所共有的代谢谢途径。途径。整理课件二、呼吸类型(一).发酵整理课件糖酵解分糖酵解分为为两大步两大步骤骤：1.1.预备预备反反应应，不，不发发生氧化生氧化还还原反原反应应。产产物是物是3 3磷磷酸甘油酸甘油醛醛。2.2.氧化氧化还还原反原反应应，产产生生ATPATP，产产物物为为丙丙酮酮酸，酸，进进一一步步发发酵可酵可产产生乙醇和生乙醇和COCO2 2。整个整个过过程，程，1mol1mol
62、葡萄糖葡萄糖转变转变成成2molATP2molATP，2mol2mol乙醇，乙醇， 2mol2mol水，水， 2molCO 2molCO2 ，即即产产生能量生能量231.4KJ231.4KJ62.8KJ62.8KJ。产产能率能率为为62.8/238.362.8/238.32626整理课件糖酵解分为两大步骤：整理课件整理课件整理课件丙丙酮酮酸是微生物糖酵解的必然酸是微生物糖酵解的必然产产物，如果物，如果进进一步一步发发酵，可形成多种酵，可形成多种产产物。因此，有可将物。因此，有可将发发酵分酵分为为很多很多类类型：如乙醇型：如乙醇发发酵；混合酸酵；混合酸发发酵等。其中，混合酸酵等。其中，混合酸发发
63、酵是多数大酵是多数大肠肠杆菌的特征。杆菌的特征。人人们们利用利用V.PV.P试验进试验进行大行大肠肠埃希氏杆菌和埃希氏杆菌和产产气杆菌气杆菌的区分。的区分。大大肠肠埃希氏杆菌的埃希氏杆菌的发发酵酵产产物物为为甲酸、乙酸、乳酸、甲酸、乙酸、乳酸、CO2CO2等。等。产产气杆菌也能气杆菌也能进进行混合酸行混合酸发发酵，丙酵，丙酮酮酸酸经经过缩过缩合、脱合、脱羧羧后形成乙后形成乙酰酰甲基甲醇，可在碱性条件甲基甲醇，可在碱性条件下被迅速氧化下被迅速氧化为为二乙二乙酰酰，二乙，二乙酰酰可与蛋白可与蛋白胨胨水解出水解出的精氨酸所含胍基反的精氨酸所含胍基反应应形成形成红红色化合物。称色化合物。称为为阳性阳性
64、反反应应。整理课件丙酮酸是微生物糖酵解的必然产物，如果进一步发酵，可形成多种产另外，另外，还还可以用甲基可以用甲基红试验进红试验进行区行区别别。产产气杆菌在混合酸气杆菌在混合酸发发酵酵时时会会产产生中性的乙生中性的乙酰酰甲基醇，但甲基醇，但大大肠肠埃希氏杆菌的混合酸埃希氏杆菌的混合酸发发酵酵产产生多种有机酸，使培养生多种有机酸，使培养液呈酸性，液呈酸性，p H在在4.2左右甚至更低。左右甚至更低。当用甲基当用甲基红红滴入滴入时时 ，大，大肠肠埃希氏杆菌培养液埃希氏杆菌培养液为红为红色，色，称之称之为为阳性反阳性反应应；产产气杆菌培养液气杆菌培养液为为橙黄色，橙黄色，为为甲基甲基红红反反应应阴性
65、。阴性。整理课件另外，还可以用甲基红试验进行区别。整理课件2.2.好氧呼吸好氧呼吸电电子受体子受体为为O O2 2，底物被，底物被彻彻底的完全氧化成底的完全氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，并，并有大量有大量ATPATP产产生。生。在好氧呼吸在好氧呼吸过过程中，程中，电电子并不是直接子并不是直接传递给传递给O O2 2，而是先，而是先转转移移给给NADNAD，成，成为为NADHNADH2 2，然后，然后NADHNADH2 2被氧化后，被氧化后，电电子子传递传递给电给电子子传递传递体系，最后由体系，最后由电电子子传递传递体系体系转给转给O O2 2。得到得到电电子的子的O O2 2与与
66、H H结结合形成合形成H H2 2O O。仍然以葡萄糖仍然以葡萄糖为为例子，例子，讲讲解好氧呼吸解好氧呼吸过过程。程。葡萄糖的好氧呼吸分葡萄糖的好氧呼吸分为为两个两个阶阶段：段：1.1.糖酵解糖酵解阶阶段，形成丙段，形成丙酮酮酸，即酸，即EMPEMP途径酵解途径酵解阶阶段；段；2.2.丙丙酮酮酸有氧分解酸有氧分解阶阶段，即三段，即三羧羧酸循酸循环环（TCATCA循循环环）阶阶段。段。整理课件2.好氧呼吸仍然以葡萄糖为例子，讲解好氧呼吸过程。整理课件好氧呼吸第一好氧呼吸第一好氧呼吸第一好氧呼吸第一阶阶阶阶段：段：段：段：EMPEMP途径形成丙途径形成丙途径形成丙途径形成丙酮酮酮酮酸酸酸酸整理课件
67、好氧呼吸第一阶段：EMP途径形成丙酮酸整理课件TCATCATCATCA循循循循环环环环整理课件TCA整理课件1.TCA1.TCA循循循循环环环环也称也称也称也称为柠为柠为柠为柠檬酸（檬酸（檬酸（檬酸（CACCAC）循）循）循）循环环环环。从丙。从丙。从丙。从丙酮酮酮酮酸开始，先形酸开始，先形酸开始，先形酸开始，先形成乙成乙成乙成乙酰辅酰辅酰辅酰辅酶酶酶酶A A，乙，乙，乙，乙酰辅酰辅酰辅酰辅酶酶酶酶A A进进进进入入入入TCATCA循循循循环环环环，最，最，最，最终终终终被被被被彻彻彻彻底氧化成底氧化成底氧化成底氧化成为为为为COCO2 2和和和和HH2 2OO。1mol1mol丙丙丙丙酮酮酮
68、酮酸酸酸酸经过经过经过经过TCATCA循循循循环环环环后形成了后形成了后形成了后形成了3mol3mol的的的的COCO2 2：a. a.丙丙丙丙酮酮酮酮酸形成乙酸形成乙酸形成乙酸形成乙酰辅酰辅酰辅酰辅酶酶酶酶A A时时时时，产产产产生生生生1mol1mol；b.b.草草草草酰酰酰酰琥珀酸脱琥珀酸脱琥珀酸脱琥珀酸脱羧时产羧时产羧时产羧时产生生生生1mol1mol；c. c. 脱脱脱脱羧时羧时羧时羧时形成形成形成形成1mol1mol。整理课件1.TCA循环1mol丙酮酸经过TCA循环后形成了3mol的2.TCA2.TCA循循循循环环环环的能量的能量的能量的能量问题问题问题问题1mol1mol1mo
69、l1mol丙丙丙丙酮酮酮酮酸在酸在酸在酸在TCATCATCATCA循循循循环环环环中，可中，可中，可中，可产产产产生生生生4mol4mol4mol4mol的的的的NADHNADHNADHNADH2 2 2 2,1 ,1 ,1 ,1 molNADHmolNADHmolNADHmolNADH2 2 2 2通通通通过电过电过电过电子子子子传递传递传递传递体系重新氧化成体系重新氧化成体系重新氧化成体系重新氧化成为为为为NADNADNADNAD，同，同，同，同时时时时可可可可生成生成生成生成3 mol ATP3 mol ATP3 mol ATP3 mol ATP，则则则则4molNADH24molNAD
70、H24molNADH24molNADH2被氧化生成被氧化生成被氧化生成被氧化生成12molATP12molATP12molATP12molATP。可生成可生成可生成可生成1 molGTP1 molGTP1 molGTP1 molGTP，1 mol1 mol1 mol1 mol的的的的GTPGTPGTPGTP转变转变转变转变成成成成1 molATP1 molATP1 molATP1 molATP；可生成可生成可生成可生成1molFADH1molFADH1molFADH1molFADH2 2 2 2, 1 mol, 1 mol, 1 mol, 1 mol的的的的FADHFADHFADHFADH2
71、2 2 2转变转变转变转变成成成成2 molATP;2 molATP;2 molATP;2 molATP;则则则则， 1mol1mol1mol1mol丙丙丙丙酮酮酮酮酸在酸在酸在酸在TCATCATCATCA循循循循环环环环中共生中共生中共生中共生产产产产12+1+212+1+212+1+212+1+215molATP15molATP15molATP15molATP。整理课件2.TCA循环的能量问题整理课件 问题：为什么是什么是产生生38molATP?38molATP?整理课件 问题：为什么是产生38molATP?整理课件1mol1mol葡萄糖可在葡萄糖可在EMPEMP途径形成途径形成2mol2
72、mol丙丙酮酮酸，酸，则则在在TCATCA循循环环中可形成中可形成: :21521530molATP;30molATP;由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，TCATCA已知已知产产生生30mol30mol。那。那EMPEMP途径呢，在途径呢，在发发酵酵时净时净剩剩2mol2mol，在，在发发酵酵过过程中，可程中，可产产生生2mol2mol的的NADHNADH2 2, ,则则可可换换算成算成23236molATP ,6molATP ,因此，因此， 1mol 1mol葡萄糖可葡萄糖可产产生：生：30+2+630+2+638molATP.38molATP.整理课件1mol
73、葡萄糖可在EMP途径形成2mol丙酮酸，则在TCA循好氧微生物氧化分解好氧微生物氧化分解1 mol1 mol葡萄糖分子葡萄糖分子总总共可生成共可生成38molATP38molATP，共有，共有1193kJ1193kJ的能量的能量转变为转变为ATPATP。1 mol1 mol葡葡萄糖分子完全氧化萄糖分子完全氧化产产生的生的总总能量大能量大约为约为2876 U2876 U。这这样样，好氧呼吸利用能量的效率大，好氧呼吸利用能量的效率大约约是是4242，其余的，其余的能量以能量以热热的形式散的形式散发发掉。掉。发发酵酵l moll mol葡萄糖分子的能量利用率只有葡萄糖分子的能量利用率只有2626。可
74、可见见，进进行行发发酵的酵的厌厌氧微生物氧微生物为为了了满满足能量的需要，足能量的需要，消耗的消耗的营营养物要比好氧微生物多。养物要比好氧微生物多。整理课件好氧微生物氧化分解1 mol葡萄糖分子总共可生成38molA3.3.乙乙醛醛酸循酸循环环TCATCA循循环环的一个支路的一个支路4.4.电电子子传递传递体系体系: :有氧呼吸中有氧呼吸中传递电传递电子的一系列子的一系列 偶偶联联反反应应 组组成：成：NADNAD或或NADPNADP、FADFAD或或FMNFMN、辅辅酶酶Q Q、细细胞色素胞色素a a、a a3 3、b b、c c、c c1 1等。等。整理课件3.乙醛酸循环4.电子传递体系:
75、有氧呼吸中传递电子的一系列 作用：作用：a.接受接受电电子供体放出的子供体放出的电电子，最子，最终传递给终传递给O2。b.合成合成ATP，把，把电电子子传递过传递过程中程中释释放的能放的能量收集量收集贮贮存。存。其在其在细细胞中的位置：真核胞中的位置：真核细细胞是胞是线线粒体，粒体，原核原核细细胞是胞是细细胞胞质质膜。膜。 整理课件作用：整理课件整理课件整理课件 在好氧呼吸中，由前面在好氧呼吸中，由前面EMP和和TCA产产生的生的H（NADH2和和FADH2），通），通过电过电子子传递传递体系体系（呼吸（呼吸链链），最），最终终到达分子氧，到达分子氧，形成水。在形成水。在这这一一传递过传递过程
76、中，程中，产产生生ATP。（称。（称为为氧化磷酸化）氧化磷酸化）整理课件 在好氧呼吸中，由前面EMP和TCA产生的H（NADH2和好氧呼吸分好氧呼吸分为为两种：外源呼吸和内源呼吸。两种：外源呼吸和内源呼吸。1.1.外源呼吸：正常条件下的呼吸，利用外界外源呼吸：正常条件下的呼吸，利用外界营营养、能养、能源源进进行呼吸。行呼吸。2.2.内源呼吸：外界不能供内源呼吸：外界不能供给给能源，利用自身能源，利用自身贮贮存的能存的能源物源物质进质进行呼吸。行呼吸。好氧呼吸的条件：好氧呼吸的条件：取决于取决于O O2 2的体的体积积分数，微生物分数，微生物环环境中境中O O2 2达到达到0.20.2（大气中氧
77、的体（大气中氧的体积积分数的分数的1 1）或）或0.20.2以上，可以以上，可以进进行好氧呼吸，达不到，行好氧呼吸，达不到，则则无法无法进进行好氧呼吸。行好氧呼吸。整理课件好氧呼吸分为两种：外源呼吸和内源呼吸。好氧呼吸的条件：整理课( (三三) )无氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸的最无氧呼吸的最终电终电子受体不是未子受体不是未彻彻底氧化的有机物，底氧化的有机物，也不是也不是O O2 2，而是除了，而是除了O O2 2以外的含氧无机物，如以外的含氧无机物，如NONO3 3- -、SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-及及COCO2 2、COCO等。等。以以NONO3 3- -为为最最终电终电子受
78、体子受体为为例例讲讲解无氧呼吸。解无氧呼吸。NONO3 3- -接受接受电电子，形成子，形成NONO2 2- -、N N2 2O O、N N2 2。整理课件(三)无氧呼吸无氧呼吸的最终电子受体不是未彻底氧化的有机物，NONO3 3- -NONO3 3- -N N2 2这这个个过过程称程称为为脱氮作用。亦称脱氮作用。亦称为为反硝化作用或硝酸反硝化作用或硝酸盐还盐还原作用。原作用。以其他无机氧化物以其他无机氧化物为为最最终电终电子受体的情况：子受体的情况： 以以SO42-为为最最终电终电子受体子受体 如：如：2CH2CH3 3CHOHCOOH+ HCHOHCOOH+ H2 2SOSO4 4 - -
79、 2CH2CH3 3COOH+2COCOOH+2CO2 2+H+H2 2S+2HS+2H2 2O+1125kJO+1125kJ 以以COCO2 2和和COCO为为最最终电终电子受体子受体 如：如：2CH2CH3 3CHCH2 2OH+COOH+CO2 2- -CH-CH4 4+2CH+2CH3 3COOH COOH 4H4H2 2+CO+CO2 2-CH-CH4 4+2H+2H2 2O O 3H3H2 2+CO-CH+CO-CH4 4+H+H2 2O O整理课件NO3-NO3-N2 这个过程称为脱氮作用。亦称为反硝化作用或三种呼吸三种呼吸类类型的比型的比较较呼吸呼吸类类型型最最终电终电子子受体
80、受体参与反参与反应应的的酶酶与与电电子子传递传递体体系系最最终产终产物物释释放能量放能量乙醇乙醇发发酵酵中中间间代代谢谢产产物物脱脱氢氢酶酶、脱、脱羧羧酶酶辅辅酶酶NAD低分子有机物、低分子有机物、CO2、ATP(2)238.3KJ好氧呼好氧呼吸吸氧气氧气脱脱氢氢酶酶、脱、脱羧羧酶酶辅辅酶酶NAD、FAD辅辅酶酶Q细细胞色素胞色素a、a3、b、c、c1CO2、H2O、ATP(38)、SO42-2876KJ无氧呼无氧呼吸吸NO3-CO32-SO42-脱脱氢氢酶酶、脱、脱羧羧酶酶、硝酸硝酸还还原原酶酶、硫酸硫酸还还原原酶酶辅辅酶酶NAD、细细胞色素胞色素b、cCO2、H2O、N2、ATP反硝化反硝
81、化1756KJ反硫化反硫化1125KJ整理课件三种呼吸类型的比较呼吸类型最终电子受体参与反应的酶与电子传递三、微生物三、微生物发发光光现现象象 细细菌、真菌、藻菌、真菌、藻类类能能够发够发光。光。发发光微生物有两种特殊成分：虫光微生物有两种特殊成分：虫荧荧光素光素酶酶和和长链长链脂肪脂肪醛醛。发发光光过过程程实际实际上就是上就是电电子的子的传递传递及能量及能量转转移移过过程：程：电电子由子由NADHNADH2 2传给传给FMNFMN，和虫，和虫荧荧光素光素酶酶，从而虫，从而虫荧荧光素光素酶酶得到激活，在得到激活，在长链长链脂肪脂肪醛醛的催化下，有氧的催化下，有氧气存在气存在时时就会就会发发光。
82、光。发发光后，虫光后，虫荧荧光素光素酶酶由激活由激活态态恢复到基恢复到基态态。整理课件三、微生物发光现象 细菌、真菌、藻类能够发光。整理课件整理课件整理课件微生物微生物发发光作用：光作用：1.1.测测定定环环境中的微量氧。境中的微量氧。2.2.测测定定环环境中的微量有毒有害抑制境中的微量有毒有害抑制剂剂。 发发光的微生物多光的微生物多为为兼性兼性厌厌氧菌，但有氧氧菌，但有氧时时才会才会发发光。光。对对氧气很敏感，黑暗中，在微量氧气存在下，氧气很敏感，黑暗中，在微量氧气存在下，发发光菌的光清晰可光菌的光清晰可见见。整理课件微生物发光作用： 发光的微生物多为兼性厌氧菌，但有氧时才会发第四第四节节
83、微生物的合成代微生物的合成代谢谢一一 产产甲甲烷烷菌的合成代菌的合成代谢谢 产产甲甲烷烷菌利用有机物菌利用有机物产产生生CO2和和CH4，利，利用其中用其中间间代代谢产谢产物和能量物物和能量物质质ATP合成蛋合成蛋白白质质、多糖、脂肪和核酸等物、多糖、脂肪和核酸等物质质，用以构，用以构成自身的成自身的细细胞。胞。整理课件第四节 微生物的合成代谢一 产甲烷菌的合成代谢 整理课件整理课件整理课件整理课件整理课件二、化能自养型微生物的合成代二、化能自养型微生物的合成代谢谢 各种化能自养型微生物的合成代各种化能自养型微生物的合成代谢谢的合成途径不同的合成途径不同整理课件二、化能自养型微生物的合成代谢
84、各种化能自养型微生物的合成代1 硝化硝化细细菌菌亚硝化细菌：NH3 NO2-硝化细菌: NO2- NO3-2 硫氧化硫氧化细细菌菌3 氢氢氧化氧化细细菌菌 是依靠是依靠H2的氧化的氧化获获得能量，以得能量，以CO2为为碳源的自养菌。碳源的自养菌。氢细氢细菌利用菌利用氢氢酶酶氧化分子氧化分子氢氢，产产生生物合成所生生物合成所需要的能量。需要的能量。整理课件1 硝化细菌亚硝化细菌：NH3 NO2-2 三三 光合作用光合作用1藻藻类类的光合作用（同的光合作用（同绿绿色植物）色植物） 白天，在有光的条件下，利用体内的素白天，在有光的条件下，利用体内的素（叶（叶绿绿素、素、类类胡胡萝萝卜素、藻卜素、藻蓝
85、蓝素、藻素、藻红红素等），从素等），从H2O的光解中的光解中获获得得H2，还还原原CO2成成CH2O。 总总反反应应式式为为：CO2+H2O CH2O+ O2 整理课件三 光合作用1藻类的光合作用（同绿色植物） 整理课2 细细菌的菌的光合作用光合作用l能量来源：能量来源： 光能光能 ATP 细细菌叶菌叶绿绿素素 (光合光合细细菌菌) l光合色素：光合色素： 叶叶绿绿素素 (蓝细蓝细菌菌) 细细菌紫素菌紫素 (盐细盐细菌菌)细细菌光合作用的供菌光合作用的供氢氢体体为为H2S和和H2。因光合因光合细细菌种菌种类类不同，其光合反不同，其光合反应应也有所不同。也有所不同。 光合色素光合色素整理课件2
86、细菌的光合作用能量来源： 光能 （1）绿绿硫硫细细菌属菌属 CO2+2H2S CH2O+ 2S+ H2O （2）红红硫硫细细菌科菌科 2CO2+H2S+2 H2O2CH2O+ H2SO4 （3）氢单氢单胞菌属胞菌属 CO2+2H2 CH2O+H2O 光合光合细细菌通菌通过过光周期把光周期把CO2固定，并固定，并转变为转变为高能高能贮贮存物存物聚聚羟羟基丁酸（基丁酸（PHB）。）。 CO2固定的途径固定的途径为为卡卡尔尔文循文循环环。整理课件（1）绿硫细菌属 整理课件3 有机光合有机光合细细菌的光合作用菌的光合作用 以光以光为为能源，以有机物能源，以有机物为为供供氢氢体体还还原原CO2，合，合成
87、有机物。有机酸和醇是它成有机物。有机酸和醇是它们们的供的供氢氢体和碳源。体和碳源。 例如，例如，红红螺菌科的螺菌科的细细菌能利用异丙醇作供菌能利用异丙醇作供氢氢体体进进行光合作用，并行光合作用，并积积累丙累丙酮酮。 (CH3)2CHOH+ CO2 2CH3COCH3+CH2O+H2O整理课件3 有机光合细菌的光合作用 以光为能源，以有机物为供氢体还原四、异养微生物的合成代四、异养微生物的合成代谢谢 异养微生物利用异养微生物利用现现成的有机物作碳源和能源，成的有机物作碳源和能源，用分解用分解过过程中的中程中的中间间代代谢产谢产物和分解代物和分解代谢谢中中得到的得到的ATP合成自身合成自身细细胞的
88、胞的组组成成分。成成分。 整理课件四、异养微生物的合成代谢 异养微生物利用现成的有机物作碳源和思考思考 1 利用葡萄糖作利用葡萄糖作为为唯一碳源和能源的微唯一碳源和能源的微生物属于哪一生物属于哪一营营养养类类型？利用元素硫型？利用元素硫作作为为能源的微生物属于哪一能源的微生物属于哪一营营养养类类型型？如果后一种微生物利用？如果后一种微生物利用CO2作作为为唯一唯一碳源生碳源生长长，又如何称呼？，又如何称呼？2 葡萄糖在好氧条件下是如何氧化从葡萄糖在好氧条件下是如何氧化从彻彻底的？底的？3 当当处处理某一工理某一工业废业废水水时时，怎，怎样样着手和着手和考考虑虑配配给营给营养？养？4 影响影响酶酶促反促反应应的因素有哪些的因素有哪些整理课件思考 1 利用葡萄糖作为唯一碳源和能源的微生物属于哪一营养类
