自养微生物的生物氧化.ppt

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1、自养微生物的生物氧化营养物质在生物体内经氧化分解，最终生成CO2和H2O，并释放能量的过程称生物氧化。生物氧化的概念生物氧化与体外氧化的相同点生物氧化中物质的氧化方式有加氧、脱氢、失电子，遵循氧化还原反应的一般规律。物质在体内外氧化时所消耗的氧量、最终产物（CO2，H2O）和释放能量均相同。是在细胞内温和的环境中由酶催化进行的，能量是逐步释放的，并储存于ATP中。代谢物脱下的氢与氧结合产生H2O，有机酸脱羧产生CO2。生物氧化与体外氧化的不同点生物氧化体外氧化能量是突然释放的。CO2、H2O由物质中的碳和氢直接与氧结合生成。自养和异养生成ATP的氧化体系TheOxidati

2、onSystemofATPProducing代谢物脱下的成对氢原子（2H）通过多种酶和辅酶所催化的连锁反应逐步传递，最终与氧结合生成水，这一系列酶和辅酶称为呼吸链(respiratorychain)又称电子传递链(electrontransferchain)。组成递氢体和电子传递体（2H2H++2e）呼吸链一．异养微生物的生物氧化呼吸作用呼吸作用与发酵作用的根本区别：电子载体不是将电子直接传递给底物降解的中间产物，而是交给电子传递系统，逐步释放出能量后再交给最终电子受体。根据反应中电子受体不同分为两种类型：有氧呼吸无氧呼吸呼吸作用１）有氧呼吸以分子氧为最终受体的生物氧化除

3、糖酵解过程外，还包括三羧酸循环和电子传递链两部分反应C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O发酵面食的制作就即利用了微生物的有氧呼吸２）无氧呼吸以无机物为最终电子受体的生物氧化过程化合物氧化脱下的氢和电子经呼吸链传递，最终交给无机氧化物NO3－、NO2－、SO4２－或CO2的过程。无氧呼吸也需要细胞色素等电子传递体,在能量的分级释放中常伴随磷酸化作用,也能产生较多的能量(少于有氧呼吸)鬼火的产生:磷酸盐磷化氢（PH3）二、自养微生物的生物氧化1、化能自养微生物的生物氧化2、光合微生物3、自养微生物能量产生与转换4、自养微生物的能量释放即耗能代谢1、化能自养微生物的生物氧化

4、CO2为主要或唯一碳源，以还原态无机化合物（NH4+、NO2-、H2S、S、H和Fe2+等）的生物氧化获得能量和还原力[H]的微生物称为化能自养微生物。硝化细菌硫细菌铁细菌氢细菌化能自养微生物的生物氧化1、氨的氧化NH3、亚硝酸（NO2-）等无机氮化物可以被某些化能自养细菌用作能源。亚硝化细菌：将氨氧化为亚硝酸并获得能量硝化细菌：将亚硝氧化为硝酸并获得能量这两类细菌往往伴生在一起，在它们的共同作用下将铵盐氧化成硝酸盐，避免亚硝酸积累所产生的毒害作用。这类细菌在自然界的氮素循环中也起者重要的作用，在自然界中分布非常广泛。NH3、NO2-的氧化还原电势均比较高，以氧为电子受体进

5、行氧化时产生的能量较少，而且进行合成代谢所需要的还原力需消耗ATP进行电子的逆呼吸链传递来产生，因此这类细菌生长缓慢，平均代时在10h以上。2、硫的氧化硫细菌（sulfurbacteria）能够利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化合物（包括硫化物、元素硫、硫代硫酸盐、多硫酸盐和亚硫酸盐）作能源。硫细菌在进行还原态硫物质的氧化时会产酸（主要是硫酸），因此它们的生长会显著地导致环境的pH下降，有些硫细菌可以在很酸的环境，例如在pH低于1的环境中生长。3、铁的氧化从亚铁到高铁状态的铁氧化，对于少数细菌来说也是一种产能反应，但从这种氧化中只有少量的能量可以被利用。因此该菌的生长会

6、导致形成大量的Fe3+（Fe(OH)3）。以嗜酸性的氧化亚铁硫杆菌为例：亚铁（Fe2+）只有在酸性条件（pH低于3.0）下才能保持可溶解性和化学稳定；当pH大于4-5，亚铁（Fe2+）很容易被氧气氧化成为高价铁（Fe3+）；这就很好的解释了氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillusferrooxidans）为什么要在酸性环境下生活？3、铁的氧化氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillusferrooxidans）在富含FeS2的煤矿中繁殖，产生大量的硫酸和Fe(OH)3，从而造成严重的环境污染。它的生长只需要FeS2及空气中的O2和CO2，因此要防止其破坏性大量繁殖的唯一可行的方

7、法是封闭矿山，使环境恢复到原来的无氧状态。4、氢的氧化很多细菌能通过对氢的氧化获得生长所需要的能量。能以氢为电子供体，以O2为电子受体，以CO2为唯一碳源进行生长的细菌被称为氢细菌氢细菌都是一些呈革兰氏阴性的兼性化能自养菌。它们能利用分子氢氧化产生的能量同化CO2.化能自养微生物以无机物作为能源，产能效率低，生长慢。但从生态学角度看，它们所利用的能源物质是一般异养生物所不能利用的，因此它们与产能效率高、生长快的异养微生物之间并不存在生存竞争。二．自养微生物的生物氧化化能无机营养型：从无机物的氧化获得能量以无机物为电