第7章微生物的代谢和发酵2,2007.ppt
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1、V-P(Vogos Prouskauer test)反应:区分大肠杆菌与产气杆菌,(2)通过HMP途径的发酵异型乳酸发酵 异型乳酸发酵(heterolactic fermentation): 凡葡萄糖发酵后产生乳酸、乙醇(或乙酸)和CO2 等多种产物的发酵。 同型乳酸发酵(homolactic fermentation): 只产生2分子乳酸的发酵。 一些异型乳酸发酵杆菌如肠膜明串珠菌,乳脂 明串珠菌等,因缺乏EMP途径中的若干重要酶 醛缩酶和异构酶,其葡萄糖的降解完全依赖 HMP途径。,同型乳酸发酵反应试: C6H12O6+2ADP+2Pi 2CH3CHOHCOOH+2ATP 异型乳酸发酵反应
2、试: C6H12O6+ADP+Pi CH3CHOHCOOH+C2H5OH+CO2+ATP (3)通过ED途径进行的发酵 通过EMP途径的酵母酒精发酵 酒精发酵三个类型 通过HMP途径的细菌酒精发酵(异型 乳酸发酵) 通过ED途径的细菌酒精发酵,酵母的“同型酒精发酵”:酿酒酵母(EMP途径) C6H12O6+2ADP+2Pi 2C2H5OH+2CO2+2ATP 细菌的“同型酒精发酵”:运动发酵单胞菌(ED途径) C6H12O6+ADP+Pi 2C2H5OH+2CO2+ATP 细菌的“异型酒精发酵”:肠膜明串珠菌(HMP途径) C6H12O6+ADP+Pi CH3CHOHCOOH+C2H5OH+C
3、O2+ATP (4)氨基酸发酵产能Stickland反应 Stickland反应:少数梭菌能在厌氧条件下,进行氨基酸对的发酵。即一个氨基酸作为底物脱氢(即氢供体),另一个氨基酸作为氢受体。,二、自养微生物的生物氧化、产能 化能无机营养型微生物:所需能量ATP通过还原态无 机物经过生物氧化产生,还原力H通过消耗ATP 自养微生物 和无机氢(H+e)的逆呼吸传递而产生。 光能自养型微生物:ATP和H通过循环光合磷酸化、 非循环光合磷酸化或通过紫膜的光合磷酸化来获得 1.化能自养型 化能自养菌为还原CO2而需要的ATP和还原力H是通过氧化无 机底物(NH4+、NO2-、H2S、S0、H2和Fe2+等
4、)实现。 其产能的途径借助于经过呼吸链的氧化磷酸化反应得到。 绝大多数化能自养菌为好氧菌。,化能自养微生物的能量代谢特点: 1)无机底物的氧化直接与呼吸链发生联系,即由脱氢酶或氧化还原酶催化的无机底物脱氢或脱电子后,可直接进入呼吸链传递。 2)呼吸链的组成更为多样化,氢或电子可以从任一组分直接进入呼吸链 3)产能效率即P/O比一般低于化能异养微生物。 P/O比:每消耗1mol的氧原子产生ATP的mol数。,以亚硝化细菌为例: 亚硝化细菌 硝化细菌 硝化细菌 1)亚硝化细菌(氨氧化细菌):可将NH3氧化成,2)硝化细菌(亚 硝酸氧化细菌) 可将 氧化为,(三)ATP的产生 底物水平磷酸化:发酵作
5、用取得能量的唯一 方式 ATP的产生 氧化磷酸化 :好氧呼吸和厌氧呼吸的微生物 光合磷酸化:光合细菌、藻类、绿色植物、 蓝细菌等 1.底物水平磷酸化: 定义:物质在生物氧化过程中。常生成一些含有高能 键的化合物,这些化合物可直接偶联ATP或GTP的合 成,这种产生ATP等高能分子的方式称为底物水平磷酸 化。,2.氧化磷酸化 定义:物质在生 物氧化过程中形 成的NADH和 FADH2可通过 位于线粒体内膜 或细胞质膜上的 电子传递给氧或 其他氧化型物 质,在这个过程 中偶联着ATP的 合成,这种产生 ATP的方式称氧 化磷酸化。,ATP的产生: 化学渗透偶联假说:电子传递过程中,导致膜内外出现质
6、子浓度差,从而将能量蕴藏在质子势中,质子势推动质子由膜外进入胞质,在这个过程中通过存在于膜上的F1-F0ATPase偶联ATP的形成。,分子马达,3.光合磷酸化 产氧 真核生物:藻类及其他绿色植物 光能营养型微生物 原核生物:蓝细菌 不产氧(仅原核生物有):光合细菌(红螺菌目) 定义:指光能转变为化学能的过程。 1)循环式光合磷酸化:光合细菌主要通过环式光合磷酸化作用产生ATP,这类细菌包括紫色硫细菌、绿色硫细菌、紫色非硫细菌、绿色非硫细菌。 特点: 在光能驱动下,电子从菌绿素分子上逐出后,通过类似呼吸链的 循环,又回到菌绿素,其间产生ATP; 产ATP; 不产生氧。,光合细菌主要通过环式光合
7、磷酸化作用产生ATP,电子传递的过程中造成了质子的跨膜 移动,为ATP的合成提供了能量。,通过电子的逆向传递产生还原力;,(2)非循环式光合磷酸化:高等植物和蓝细菌与光合细菌不同,他们可以裂解水,以提供细胞合成的还原力。 特点: 电子的传递途径属非循环式; 在有氧条件下进行; 两个光合系统,其中色素系统(含叶绿素a)可利用红光,色素系统(含叶绿素b)可利用蓝光; 反应同时有ATP(产自系统)、还原力H(产自系统)和O2; 还原力NADPH2中的H来自H2O分子光解后的H+和e-。,(3)嗜盐菌紫膜的光合作用 只有嗜盐菌才有的无叶绿素或菌绿素参与的独特光合作用。 代表菌有盐生盐杆菌(Haloba
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- 微生物 代谢 发酵 2007
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