微生物学第五章第六章

微生物学第五章第六章第一页，共八十一页，2022年，8月28日一、微生物的化学组成二、微生物的营养物及营养类型三、微生物的培养基四、营养物质进入微生物细胞的方式第二页，共八十一页，2022年，8月28日第一节微生物的化学组成（P59)2.干物质（10%-30%）有机物（占干物质的90%-97%)：

包括蛋白质、核酸、糖类、脂类。无机物：包括P、S、K、Na、Ca、Mg、Fe、Cl

微量元素Cu、Mn、Zn、B、Mo、Co、Ni等。微生物细胞中主要元素组成实验式：细菌C5H7NO2

真菌C10H17NO6藻类C5H8NO2

原生动物C7H14NO3

1.水分（70%-90%）第三页，共八十一页，2022年，8月28日第二节微生物的营养物(P60)水2.碳素营养源：能供给微生物碳素营养的物质，包括无机含碳化合物和有机含碳化合物。3.氮素营养源：能供给微生物氮素营养的物质；无机氮源有机氮源4.无机盐：磷酸盐、硫酸盐、氯化物、碳酸盐等；5.生长因子：VB族、VC、氨基酸、嘌呤、嘧啶、生物素、烟碱等。微生物的营养物：凡能满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需的物质。微生物获得与利用营养物质的过程称为营养。第四页，共八十一页，2022年，8月28日水是微生物生长所必不可少的。水在细胞中的生理功能主要有：起到溶剂与运输介质的作用，营养物质的吸收与代谢产物的分泌必须以水为介质才能完成；参与细胞内一系列化学反应；维持蛋白质、核酸等生物大分子稳定的天然构象；因为水的比热高，是热的良好导体，能有效地吸收代谢过程中产生的热并及时地将热迅速散发出体外，从而有效地控制细胞内温度的变化；保持充足的水分是细胞维持自身正常形态的重要因素。1.水

第五页，共八十一页，2022年，8月28日在微生物生长过程中为微生物提供碳素来源的物质称为碳源(sourceofcarbon)。从简单的无机含碳化合物如CO2和碳酸盐到各种各样的天然有机化合物都可以作为微生物的碳源，但不同的微生物利用含碳物质具有选择性，利用能力有差异。2.碳源第六页，共八十一页，2022年，8月28日碳源的生理作用碳源物质通过复杂的化学变化来构成微生物自身的细胞物质和代谢产物—构成细胞的物质；多数碳源物质在细胞内生化反应过程中还能为机体提供维持生命活动的能量;但有些以CO2为唯一或主要碳源的微生物生长所需的能源则不是来自CO2。第七页，共八十一页，2022年，8月28日微生物的营养和代谢微生物利用的碳源物质种类碳源物质备注糖葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、淀粉、半乳糖、乳糖、甘露糖、纤维二糖、纤维素、半纤维素、甲壳素、木质素等单糖优于双糖，己糖优于戊糖，淀粉优于纤维素，纯多糖优于杂多糖。有机酸糖酸、乳酸、柠檬酸、延胡索酸、低级脂肪酸、高级脂肪酸、氨基酸等与糖类比效果较差，有机酸较难进入细胞，进入细胞后会导致pH下降。当环境中缺乏碳源物质时，氨基酸可被微生物作为碳源利用。醇乙醇在低浓度条件下被某些酵母菌和醋酸菌利用。脂脂肪、磷脂主要利用脂肪，在特定条件下将磷脂分解为甘油和脂肪酸而加以利用。烃天然气、石油、石油馏分、石蜡油等利用烃的微生物细胞表面有一种由糖脂组成的特殊吸收系统，可将难溶的烃充分乳化后吸收利用。CO2CO2为自养微生物所利用。碳酸盐NaHCO3、CaCO3、白垩等为自养微生物所利用。其他芳香族化合物、氰化物蛋白质、肋、核酸等利用这些物质的微生物在环境保护方面有重要作用。当环境中缺乏碳源物质时，可被微生物作为碳源而降解利用。第八页，共八十一页，2022年，8月28日3.氮源氮源物质常被微生物用来合成细胞中含氮物质，少数情况下可作能源物质，如某些厌氧微生物在厌氧条件下可利用某些氨基酸作为能源。能被微生物所利用的氮源物质有蛋白质及其各类降解产物、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐、分子态氮、嘌呤、嘧啶、脲、酰胺、氰化物。

微生物对氮源的利用具有选择性，如玉米浆相对于豆饼粉，NH4+相对于NO3-为速效氮源。铵盐作为氮源时会导致培养基pH值下降，称为生理酸性盐，而以硝酸盐作为氮源时培养基pH值会升高，称为生理碱性盐。第九页，共八十一页，2022年，8月28日微生物的营养和代谢微生物利用的氮源物质种类氮源物质备注蛋白质类蛋白质及其不同程度降解产物(胨、肽、氨基酸等)大分子蛋白质难进入细胞，一些真菌和少数细菌能分泌胞外蛋白酶，将大分子蛋白质降解利用，而多数细菌只能利用相对分子质量较小其降解产物氨及铵盐NH3、(NH4)2SO4等容易被微生物吸收利用硝酸盐KNO3等容易被微生物吸收利用分子氮N2固氮微生物可利用，但当环境中有化合态氮源时，固氮微生物就失去固氮能力其他嘌呤、嘧啶、脲、胺、酰胺、氰化物大肠杆菌不能以嘧啶作为唯一氮源，在氮限量的葡萄糖培养基上生长时，可通过诱导作用先合成分解嘧啶的酶，然后再分解并利用嘧啶可不同程度地被微生物作为氮源加以利用第十页，共八十一页，2022年，8月28日在机体中的生理功能主要是：构成细胞组分（大量元素和微量元素）；是微生物生长必不可少的一类营养物质，是构成酶活性中心的组成部分、维持酶的活性；调节并维持细胞的渗透压平衡、控制细胞的氧化还原电位；供给自养微生物生长的能源物质。4.无机盐第十一页，共八十一页，2022年，8月28日微量元素

微量元素是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素，通常需要量在10-6-10-8mol/L(培养基中含量)。微量元素一般参与酶的组成或使酶活化。第十二页，共八十一页，2022年，8月28日无机盐及其生理功能元素化合物形式(常用)生理功能磷KH2PO4，K2HPO4核酸、核蛋白、磷脂、辅酶及ATP等高能分子的成分，作为缓冲系统调节培养基pH硫(NH4)2SO4，MgSO4含硫氨基酸(半胱氨酸、甲硫氨酸等)、维生素的成分，谷胱甘肽可调节胞内氧化还原电位镁MgSO4己糖磷酸化酶、异柠檬酸脱氢酶、核酸聚合酶等活性中心组分，叶绿素和细菌叶绿素成分钙CaCl2，Ca(NO3)2某些酶的辅因子，维持酶(如蛋白酶)的稳定性，芽孢和某些孢子形成所需，建立细菌感受态所需钠NaCl细胞运输系统组分，维持细胞渗透压，维持某些酶的稳定性钾KH2PO4，K2HPO4某些酶的辅因子，维持细胞渗透压，某些嗜盐细菌核糖体的稳定因子铁FeSO4细胞色素及某些酶的组分，某些铁细菌的能源物质，合成叶绿素、白喉毒素所需第十三页，共八十一页，2022年，8月28日微量元素与生理功能元素生理功能锌存在于乙醇脱氢酶、乳酸脱氢酶、碱性磷酸酶、醛缩酶、RNA与DNA聚合酶中锰存在于过氧化物歧化酶、柠檬酸合成酶中钼存在于硝酸盐还原酶、固氮酶、甲酸脱氢酶中硒存在于甘氨酸还原酶、甲酸脱氢酶中钴存在于谷氨酸变位酶中铜存在于细胞色素氧化酶中钨存在于甲酸脱氢酶中镍存在于脲酶中，为氢细菌生长所必需第十四页，共八十一页，2022年，8月28日生长因子(growthfactor)通常指那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物。根据生长因子的化学结构和它们在机体中的生理功能的不同，可将生长因子分为维生素(vitamin)、氨基酸、嘌呤与嘧啶三大类。5.生长因子第十五页，共八十一页，2022年，8月28日维生素：在机体中所起的作用主要是作为酶的辅基或辅酶参与新陈代谢；氨基酸：有些微生物自身缺乏合成某些氨基酸的能力，因此必须在培养基中补充这些氨基酸或含有这些氨基酸的小肽类物质，微生物才能正常生长；嘌呤与嘧啶：在微生物机体内的作用主要是作为酶的辅酶或辅基，以及用来合成核苷、核苷酸和核酸。第十六页，共八十一页，2022年，8月28日碳氮磷比由于不同的微生物细胞的元素组成比例不同，对各种营养元素的比例要求也不同。通常用碳氮比（或碳氮磷比）来衡量。在污生物水处理中，为保证污水生物处理的效果，需按碳氮磷比配给营养物质。废水生物处理中好氧微生物群体为BON5:N:P=100:5:1厌氧消化污泥中对碳氮磷比要求为BON5:N:P=100:6:1第十七页，共八十一页，2022年，8月28日光能无机自养型(photolithoautotrophy)、光能有机异养型(photoorganoheterophy)、化能无机自养型(chemolithoautotrophy)化能有机异养型(chemoorganoheterotrophy)第三节微生物的营养类型第十八页，共八十一页，2022年，8月28日光能无机自养型也称光能自养型，这是一类以CO2为唯一碳源或主要碳源并利用光能进行生长的微生物，它们能以无机物如水、硫化氢、硫代硫酸钠或其他无机化合物为电子供体（供氢体），使CO2固定还原成细胞物质，并且伴随元素氧（硫）的释放。光能无机自养型第十九页，共八十一页，2022年，8月28日藻类、蓝细菌和光合细菌属于这一类营养类型。藻类和蓝细菌——产氧：这与高等植物光合作用是一致的。这与藻类、蓝细菌和高等植物是不同的。光合细菌——不产氧：

第二十页，共八十一页，2022年，8月28日

光能有机营养型或称光能异养型，这类微生物不能以CO2作为唯一碳源或主要碳源，需以有机物作为供氢体，利用光能将CO2还原为细胞物质。光能有机异养型第二十一页，共八十一页，2022年，8月28日红螺属的一些细菌就是这一营养类型的代表：光能有机营养型细菌在生长时通常需要外源的生长因子。第二十二页，共八十一页，2022年，8月28日化能无机自养型或称化能自养型，这类微生物不进行光合作用，而是利用无机物氧化过程中放出的化学能作为它们生长所需的能量，以CO2或碳酸盐作为的唯一或主要碳源合成有机物。如利用电子供体如氢气、硫化氢、二价铁离子或亚硝酸盐等使CO2还原成细胞物质。绝大多数化能无机自养菌是好氧菌。如硫化细菌、硝化细菌、氢细菌、铁细菌等。化能无机自养型第二十三页，共八十一页，2022年，8月28日例如氢细菌：第二十四页，共八十一页，2022年，8月28日化能有机营养型或称化能异养营养型，这类微生物生长所需的能量来自有机物氧化过程放出的化学能，生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等，也即化能有机营养型微生物里的有机物通常既是它们生长的碳源物质又是能源物质。化能有机异养型大多数微生物属于化能有机营养型：绝大多数的细菌、全部真菌、原生动物以及病毒。第二十五页，共八十一页，2022年，8月28日微生物营养类型(Ⅰ)划分依据营养类型特点碳源自养型(autotrophs)以CO2为唯一或主要碳源异养型(heterotrophs)以有机物为碳源能源光能营养型(phototrophs)以光为能源化能营养型(chemotrophs)以有机物氧化释放的化学能为能源电子供体无机营养型(lithotrophs)以还原性无机物为电子供体有机营养型(organotrophs)以有机物为电子供体第二十六页，共八十一页，2022年，8月28日

微生物的营养类型(Ⅱ)营养类型电子供体碳源能源代表类群光能无机自养型H2、H2S、S、或H2OCO2光能着色细菌、蓝细菌、藻类光能有机异养型有机物有机物光能红螺细菌化能无机自养型H2、H2S、Fe2+、NH3、或NO-2CO2化学能(无机物氧化)氢细菌、硫杆菌、亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、硝化杆菌属(Nitrobacter)、甲烷杆菌属(Methanobacterium)、醋酸杆菌属(Acetobacter)化能有机异养型有机物有机物化学能(有机物氧化)假单胞菌属、芽孢杆菌属、乳酸菌属、真菌、原生动物第二十七页，共八十一页，2022年，8月28日培养基(culturemedium)是人工配制的，适合微生物生长繁殖或产生代谢产物的营养基质。

无论是以微生物为材料的研究，还是利用微生物生产生物制品，都必须进行培养基的配制，它是微生物学研究和微生物发酵生产的基础。培养基中应含满足微生物生长发育的：水分、碳源、氮源、生长因子以及基本的离子，磷、硫、钠、钙、镁、钾和铁及各种微量元素。此外，培养基还应具有适宜的酸碱度(pH值)和一定缓冲能力及一定的氧化还原电位和合适的渗透压。第三节微生物的培养基第二十八页，共八十一页，2022年，8月28日培养基的类别1.按培养基的成份可分为：合成培养基天然培养基复合培养基2.按培养基的物理状态可分为：液体培养基固体培养基半固体培养基3.按实验目的和用途可分为：基础培养基选择培养基鉴别培养基加富培养基和富集培养第二十九页，共八十一页，2022年，8月28日理想的凝固剂应具备以下条件：①不被所培养的微生物分解利用；②在微生物生长的温度范围内保持固体状态，在培养嗜热细菌时，由于高温容易引起培养基液化，通常在培养基中适当增加凝固剂来解决这一问题；③凝固剂凝固点温度不能太低，否则将不利于微生物的生长；④凝固剂对所培养的微生物无毒害作用；⑤凝固剂在灭菌过程中不会被破坏；⑥透明度好，粘着力强；⑦配制方便且价格低廉。常用的凝固剂有琼脂(agar)、明胶(gelatain)和硅胶(silicagel)。第三十页，共八十一页，2022年，8月28日第三十一页，共八十一页，2022年，8月28日第四节营养物质进入微生物细胞的方式（P65)1、单纯扩散:2、促进（成）扩散3、主动扩散钠钾泵主动运输离子浓度梯度主动运输氢离子浓度梯度主动运输4、基团转位第三十二页，共八十一页，2022年，8月28日第三十三页，共八十一页，2022年，8月28日四种运送营养物质方式的比较比较项目单纯扩散促进扩散主动运送基团转位特异载体蛋白无有有有运送速度慢快快快物质运送方向由浓到稀由浓到稀由稀到浓由稀到浓平衡时内外浓度内外相等内外相等内部高得多内部高得多运送分子无特异性特异性特异性特异性能量消耗不需要不需要需要需要运送前后物质分子不变不变不变改变载体饱和效应无有有有与营养物质类似物无竞争性有竞争性有竞争性有竞争性运送抑制剂无有有有运送对象举例H20、O2、CO2、甘油、乙醇、少数氨基酸、盐类等SO42-、PO43-、糖（真核生物）等氨基酸、乳糖、Na+、Ca2+等葡萄糖、果糖、甘露糖嘌呤、核苷、脂肪酸等第三十四页，共八十一页，2022年，8月28日第六章微生物的酶和酶促反应一、酶（Enzyme）的概念酶是活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质，亦称为生物催化剂Biocatalysts。绝大多数的酶都是蛋白质(Enzyme和Ribozyme)。酶催化的生物化学反应，称为酶促反应Enzymaticreaction。在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物substrate。第三十五页，共八十一页，2022年，8月28日二、酶的组成辅酶或辅基C、H、O、N、S、P、Cu、Fe、I、Zn、Mo单成分酶=酶蛋白双成份酶（全酶）全酶=酶蛋白+全酶=酶蛋白+全酶=酶蛋白+辅酶：指与酶蛋白结合比较松散的小分子有机物。辅基：指与酶蛋白结合紧密的小分子有机物酶各组分的作用：铁卟啉、辅酶A、NAD（辅酶I）和NADP（辅酶Ⅱ）、ATP等有机物（不含氮）有机物+金属离子金属离子酶蛋白：加速生物化学反应辅基和辅酶：传递电子、原子和化学基团金属离子：传递电子、起激活剂作用。第三十六页，共八十一页，2022年，8月28日三、酶的分类单成分酶、全酶（双成份酶）——按成分分类；胞内酶，胞外酶，表面酶——酶在细胞内外的部位；水解酶、氧化还原酶、转移酶、异构酶、裂解酶、合成酶——按酶促反应性质。第三十七页，共八十一页，2022年，8月28日四、酶的作用原理—酶蛋白的活性中心（一）基本概念：酶的活性中心是指结合底物和将底物转化为产物的区域，通常由少数几个氨基酸残基组成。

酶的活性中心包括两个功能部位：结合部位和催化部位。1．结合部位（Bindingsite）酶分子中与底物结合的部位或区域。此部位决定酶的专一性。2．催化部位（catalyticsite）酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位。此部位决定酶所催化反应的性质。第三十八页，共八十一页，2022年，8月28日五、酶作为生物催化剂的特性酶的催化作用可使反应速度提高10７–101３倍。例如：过氧化氢分解2H2O2

2H2O+O2用Fe3+

催化，效率为6X10-4mol/mol.S，而用过氧化氢酶催化，效率为6X106mol/mol.S。1．高效性（酶具有极高的催化效率）第三十九页，共八十一页，2022年，8月28日2．专一性（又称为特异性）酶的专一性是指酶在催化生化反应时对底物的选择性，即一种酶只能作用于某一类或某一种特定的物质。亦即酶只能催化某一类或某一种化学反应。例如：蛋白酶催化蛋白质的水解；淀粉酶催化淀粉的水解；核酸酶催化核酸的水解。第四十页，共八十一页，2022年，8月28日酶促反应一般在pH5-8水溶液中进行，反应温度范围为20-40C。高温或其它苛刻的物理或化学条件，将引起酶的失活。3．反应条件温和第四十一页，共八十一页，2022年，8月28日４．酶易失活凡能使蛋白质变性的因素如强酸、强碱高温等条件都能使酶破坏而完全失去活性。所以酶作用一般都要求比较温和的条件如常温、常压和接近中性的酸碱度。第四十二页，共八十一页，2022年，8月28日５.酶活力可调节控制如抑制剂调节、共价修饰调节、反馈调节、酶原激活及激素控制等。６.某些酶催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关第四十三页，共八十一页，2022年，8月28日六.酶促反应动力学

酶催化过程:1913年，Michaelis和Menten在前人工作的基础上，假定E+SES快速建立平衡，底物浓度远远大于酶浓度，ES分解产物的逆反应忽略不计，推导出下列方程：

E+SESE+P米-门方程Vmax——最大反应速率；[S]——基质浓度；

V——反应速率Km——米氏常数。当[S]Km时，v=Vmax[S]/Km当[S]Km时,v=Vmax当[S]=Km时,v=Vmax/2米-门方程式从酶促反应中推导得出的，但也适用于细菌等微生物的生物反应情况。第四十四页，共八十一页，2022年，8月28日

降低反应的活化能（activationenergy）酶促反应：E+S===ES===ES*

EPE+P

非酶促反应：SP催化剂的作用是降低反应活化能,从而起到提高反应速度的作用。酶作用高效率的机制第四十五页，共八十一页，2022年，8月28日反应过程中能的变化实例：H2O2的分解无催化剂时活化能为75.24KJ/mol;铂为催化剂时48.9;H2O2酶为催化剂8.36反应进程H2O2酶无催化剂自由能能底物产物ESES*EP铂催化剂第四十六页，共八十一页，2022年，8月28日七、影响酶活力的因素1.酶浓度对酶促反应速度的影响2.底物浓度对酶促反应速度的影响3.温度对酶促反应速度的影响4.pH对酶促反应速度的影响5.激活剂对酶促反应速度的影响6.抑制剂对酶促反应速度的影响第四十七页，共八十一页，2022年，8月28日1、酶浓度对酶促反应速度的影响在酶促反应体系中，当底物浓度大大超过酶的浓度，使酶被底物饱和时，反应速度与酶的浓度变化成正比关系。V=K3[E]。V[E]第四十八页，共八十一页，2022年，8月28日在低底物浓度时,反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应特征。当底物浓度达到一定值，反应速度达到最大值（Vmax），此时再增加底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。1903年，Henri用蔗糖酶水解蔗糖的实验2、底物浓度对酶促反应速度的影响第四十九页，共八十一页，2022年，8月28日3、温度对酶促反应速度的影响一方面是温度升高,酶促反应速度加快(温度系数Q10：反应温度提高10C，其反应速度与原来的反应速度之比)。另一方面,温度升高,酶的高级结构将发生变化或变性，导致酶活性降低甚至丧失。因此大多数酶都有一个最适温度。在最适温度(optimumtemperature)条件下,反应速度最大。不同的酶，其最适温度不同。第五十页，共八十一页，2022年，8月28日4、pH对酶促反应速度的影响pH可影响酶分子尤其是活性中心上必需基团和催化基团的解离程度，也可影响底物和辅酶的解离程度，从而影响酶与底物的结合。在特定pH条件下，酶、底物和辅酶的解离情况适宜于相互结合，使酶反应速度达到最大值，这个pH称为最适pH（optimumpH）。酶在最适PH范围内表现出活性，大于或小于最适PH，酶活性都会降低。不同酶，最适的PH值不同。动物体内多数酶的最适pH接近中性。第五十一页，共八十一页，2022年，8月28日

5、激活剂对酶促反应速度的影响激活剂(activator)：使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。包括(1)金属离子，如Mg2+、K+、Mn2+等；(2)阴离子，如Cl-、Br-、I-、CN-、NO3-等；(3)有机化合物，如胆汁酸盐、半胱氨酸。必需激活剂（essentialactivator）：对酶促反应不可少。与酶、底物结合参加反应。非必需激活剂（non-essentialactivator）：有些激活剂不存在时，酶仍有一定的催化活性。第五十二页，共八十一页，2022年，8月28日6、抑制剂对酶促反应速度的影响酶的抑制剂（inhibitor）：凡能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质。包括重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、生物碱、染料、表面活性剂等。第五十三页，共八十一页，2022年，8月28日(1)不可逆性抑制不可逆性抑制：（irreversibleinhibition）抑制剂与酶的必需基团以牢固的共价键结合，从而使酶活丧失，不能用透析、超滤等去除抑制剂。如低浓度的重金属离子Hg2+、Ag+、As3+可与酶分子SH结合，使酶活抑制。第五十四页，共八十一页，2022年，8月28日(2)可逆性抑制抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分为：

竟争性抑制(competitiveinhibition)非竟争性抑制(noncompetitiveinhibition)第五十五页，共八十一页，2022年，8月28日竞争性抑制(competitiveinhibition)竟争性抑制为可逆性抑制，可以通过增大底物浓度，即提高底物的竞争能力来消除。竞争性抑制：与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速率。第五十六页，共八十一页，2022年，8月28日非竞争性抑制(noncompetitiveinhibition)抑制剂与酶的活性中心以外的部位结合后，底物仍可与酶的活性中心结合，但酶不显示活性。非竞争性抑制是不可逆的。第五十七页，共八十一页，2022年，8月28日本章授课内容到此结束欢迎大家提出宝贵意见

湖南大学环境科学与工程系本章授课内容到此结束第五十八页，共八十一页，2022年，8月28日微生物的产能代谢一、产能代谢与呼吸作用的关系二、产能代谢与呼吸类型三、微生物发光现象第五十九页，共八十一页，2022年，8月28日

1.微生物的呼吸作用本质是氧化与还原的统一过程,一种物质失去电子被氧化,另一种物质得到电子被还原.此过程中有能量的产生和能量的转移。2.微生物的三种呼吸类型：发酵好氧呼吸无氧呼吸一、产能代谢与呼吸作用的关系第六十页，共八十一页，2022年，8月28日

生物能量的转移中心—ＡＴＰ的生成方式氧化磷酸化：代谢物脱下的氢经电子传递链与氧结合成水的同时，逐步释放出能量，使ADP磷酸化为ATP的过程。基质（底物）水平磷酸化：代谢物脱氢与ADP（或GDP）的磷酸化相偶联。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。第六十一页，共八十一页，2022年，8月28日ATP与高能磷酸键

ADP+H3PO4ATPAMP+2H3PO4ATPATP的生成反应式：第六十二页，共八十一页，2022年，8月28日

1.发酵(以糖酵解为例)糖酵解(glycolysis)是指在细胞内所发生的、将葡萄糖降解为丙酮酸并释放能量的过程。研究糖酵解途径方面有突出贡献的三位生物化学家：Embden,Meyerhof和Parnas,又把糖酵解途径称为Embden-Meyerhof-Parnas途径，简称EMP途径。第六十三页，共八十一页，2022年，8月28日糖酵解途径分两个阶段：（1）阶段Ⅰ：预备性反应，消耗2分子ATP，生成

3—磷酸甘油醛。（2）阶段Ⅱ：产生4分子ATP，生成丙酮酸和

NADH+H+。（3）阶段Ⅲ:丙酮酸脱羧生成乙醛，乙醛被NADH+H+

还原成乙醇。

糖酵解的化学历程第六十四页，共八十一页，2022年，8月28日

6-磷酸果糖6-磷酸葡萄糖1,6-二磷酸果糖磷酸二羟丙酮3-磷酸甘油醛磷酸果糖激酶醛缩酶磷酸丙糖异构酶磷酸己糖异构酶葡萄糖己糖激酶ADPATPADPATP第六十五页，共八十一页，2022年，8月28日

3-磷酸甘油醛1,3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸磷酸甘油酸变位酶2-磷酸甘油酸烯醇化酶磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸磷酸甘油酸激酶丙酮酸激酶磷酸甘油醛脱氢酶NAD+NADH+H+ATPADPATPADP第六十六页，共八十一页，2022年，8月28日丙酮酸乙醛乙醇CO2丙酮酸脱羧酶乙醇脱氢酶NAD+DADH+H+第六十七页，共八十一页，2022年，8月28日糖酵解总反应式：

C6H12O6+2H3PO4+2ADP2CH3CH2OH+2ATP+2H20+2CO2释放的能量：∆G=－238.3kJ/mol反应净产生2molATP，能量利用率为：2x31.4kJ238.3kJx100%=26%第六十八页，共八十一页，2022年，8月28日2.好氧呼吸好氧呼吸的过程包括：第一阶段：葡萄糖经EMP途径酵解生成丙酮酸；第二阶段：丙酮酸经三羧酸循环（TCA循环），被彻底氧化生成二氧化碳和水。第六十九页，共八十一页，2022年，8月28日三羧酸循环三羧酸循环(tricarboxylicacidcycle)

指丙酮酸在有外在最终电子受体分子氧（O2）条件下，通过一个包括三羧酸和二羧酸的循环而逐步氧化分解生成CO2的过程。又称为柠檬酸环或Krebs环，简称TCA循环。第七十页，共八十一页，2022年，8月28日三羧酸循环反应的全过程：NADHNAD+CO2CoASH丙酮酸ADPATP第七十一页，共八十一页，2022年，8月28日三羧酸循环的特点三羧酸循环反应式：

CH3COCOOH+4NAD++FAD3CO2+3NADH+FADH（1）循环中有4次脱氢，生成

3

分子NADH，1分子FADH2，另有1次底物水平磷酸化。（2）循环一周产生2分子CO2；CO2来自草酰乙酸而不是乙酰