水处理生物学第六章-微生物代谢.ppt

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1、微生物的新陈代谢和呼吸类型微生物的能量代谢：微生物的新陈代谢新陈代谢=分解代谢+合成代谢微生物的呼吸指微生物获取能量的生理功能（即分解代谢过程）。根据与氧气的关系分为好氧呼吸和厌氧呼吸。微生物的呼吸类型根据递氢特别是受氢过程中氢受体/电子受体的不同，呼吸作用可分为：呼吸作用(respiration)好氧（有氧）呼吸（aerobicrespiration）厌氧（无氧）呼吸（anaerobicrespiration）（亦称分子外无氧呼吸）发酵（fermentation）（亦称分子内无氧呼吸）一、呼吸作用的本质高等生物的

2、呼吸作用：需氧气呼吸细菌的呼吸作用：需氧气呼吸；不需氧气呼吸1呼吸作用的本质生物的氧化和还原的统一过程。即:生物氧化中，呼吸基质脱下的氢和电子经载体传递，最终交给受体的生物学过程。1)复杂分子CO2、H2O、简单分子CHON…CO2+H2O+…呼吸作用第三节微生物的代谢无机代谢产物CO2、H2、CH4、H2S、NH3、NO2－、NO3－、SO42－有机代谢产物糖类、酮类、有机酸类。呼吸作用（respiration）是与微生物分解代谢相关的氧化还原的统一过程，是在基质氧化的同时释放能量的过程。呼吸作用过程中的主要生物

3、学现象如下：2)分解代谢过程中产生能量（用途？）供给合成作用维持生命活动变成热能放到环境中3)产生中间代谢产物（去向？）继续被分解作为合成细胞成分的原料4)在分解代谢过程中吸收、同化许多营养物。二、细菌的呼吸类型1好氧呼吸aerobicrespiration：是在有分子氧（O2）参与的生物氧化，反应的最终受氢体是分子氧（1）最终电子受体：游离的氧气（O2）脱下氢和电子——氧化，接受氢和电子——还原最终接受电子的物质是谁？根据是否是氧气来分类（2）反应模式基质－H2基质（葡萄糖）－2e-－2H+脱氢酶脱氢酶－2H传递

4、体－2H传递体－2e—2H+－2e—2H++2e+2H+O2H2O等氧化酶（4）举例自养微生物硫磺细菌氧化H2S（无机物）：以无机物为底物，终点产物也是无机物，同时放出能量。异养微生物大肠杆菌氧化葡萄糖（有机物）：以有机物为底物（电子供体），终点产物为二氧化碳、氨和水等，同时放出能量。C6H12O6+6O26CO2+6H2O+ATP在好氧呼吸过程中，基质被氧化较彻底，获得的ATP多，最终产物积累少。活性污泥法处理有机废水，即采用好氧呼吸。2H2S+O22H2O+2S+ATP好氧呼吸（aerobic）：受氢体为分子氧

5、；依据底物不同,分为：heterotrophicbacteriumautotrophicbacterium异养型自养型受氢体氧氧底物有机物无机物终点产物无机物无机物能量多比较少EMP途径（Embdem-Meyerhof-ParnasPathway）糖酵解途径（Glycolysis）（1）1分子葡萄糖为底物，经10步反应而产生2分子丙酮酸和2分子ATP的过程。C6H12O6+2NAD++2ADP+2Pi烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，辅酶Ⅰ10步反应2CH3—C—COOH＋2NADH＋2ATP＋2H+＋2H2OO还原型辅酶Ⅰ（

6、2）总反应可概括为二个阶段（耗能阶段和产能阶段）、三种产物、十个步骤。C62C32NADH2丙酮酸甘油醛-3-磷酸－2ATP＋4ATP2ATP第三节微生物的代谢（3）代谢产物的去路a.有氧条件下：2NADH进入呼吸链，产生6个ATP。丙酮酸进入TCA途径，最后CO2＋H2Ob.无氧条件下：丙酮酸被NADH还原产生乳酸或乙醇。脱羧酸乙醛乙醇第三节微生物的代谢三羧酸循环（tricarboxylicacidcycle）TCA循环是一种循环方式的反应顺序，在异养生物的代谢中起着关键的作用，是物质代谢的枢纽。以丙酮酸进入循环

7、前的“入门反应”（gatewaystep）算起其主要反应产物如下：C3CH3—C—COAO乙酰辅酶A一分子丙酮酸可产生15个ATP12ATP呼吸链2ATP呼吸链4NADH+4H+FADH2ATP3CO2黄素蛋白柠檬酸、谷氨酸等多种有机酸TCA微生物的呼吸（二）递氢和受氢过程基质通过“脱氢”，产生的氢原子通过一系列的“传递体”（能进行可逆氧化还原反应），最终传递给某一氧化还原电位较高的化合物的过程叫做递氢和受氢过程。[H]e传递体I氧化态传递体I(H)还原态传递体II(H)还原态传递体II氧化态O2……H2O通过接力

8、的方式，把[H]或电子e传给氧1、递氢和受氢机制第三节微生物的代谢递氢和受氢系统的特点由一系列的能发生可逆氧化还原反应、且具有不同氧化还原电位的氢传递体组成的一组链状传递系统。该系统能把氢（电子）从氧化还原电位低的化合物最终传递给氧化电位高的化合物，如氧分子等。该过程是一个产能的过程。这种链状传递系统称为“呼吸链”（RC：respiratorychain）亦