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环境微生物学 侯森 暨南大学环境学院 Tel：
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第 二 节 微生物的代谢
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新陈代谢：分解代谢和合成代谢的总和 分解代谢酶系 复 杂 分 子 （有机物） 简单分子 + ATP + [H] 合成代谢酶系 初级代谢：涉及细胞生长和繁殖所必须的化合物 次级代谢：产生的化合物对产生菌的作用不十分清楚
![新陈代谢：分解代谢和合成代谢的总和 分解代谢酶系. 复 杂 分 子. （有机物） 简单分子. + ATP. + [H] 合成代谢酶系. 初级代谢：涉及细胞生长和繁殖所必须的化合物.](http://slidesplayer.com/slide/17391296/101/images/3/%E6%96%B0%E9%99%88%E4%BB%A3%E8%B0%A2%EF%BC%9A%E5%88%86%E8%A7%A3%E4%BB%A3%E8%B0%A2%E5%92%8C%E5%90%88%E6%88%90%E4%BB%A3%E8%B0%A2%E7%9A%84%E6%80%BB%E5%92%8C+%E5%88%86%E8%A7%A3%E4%BB%A3%E8%B0%A2%E9%85%B6%E7%B3%BB.+%E5%A4%8D+%E6%9D%82+%E5%88%86+%E5%AD%90.+%EF%BC%88%E6%9C%89%E6%9C%BA%E7%89%A9%EF%BC%89+%E7%AE%80%E5%8D%95%E5%88%86%E5%AD%90.+%2B+ATP.+%2B+%5BH%5D+%E5%90%88%E6%88%90%E4%BB%A3%E8%B0%A2%E9%85%B6%E7%B3%BB.+%E5%88%9D%E7%BA%A7%E4%BB%A3%E8%B0%A2%EF%BC%9A%E6%B6%89%E5%8F%8A%E7%BB%86%E8%83%9E%E7%94%9F%E9%95%BF%E5%92%8C%E7%B9%81%E6%AE%96%E6%89%80%E5%BF%85%E9%A1%BB%E7%9A%84%E5%8C%96%E5%90%88%E7%89%A9..jpg "次级代谢：产生的化合物对产生菌的作用不十分清楚.")
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一、酶 （一）酶的性质与本质 1.酶的本质：蛋白质（传统）；生物催化剂（现代） 2.酶的专一性 3.酶促作用的可逆性
4.酶的作用条件：酶的浓度、温度、抑制剂等影响 （二）酶的种类 1.成分：单酶、复合酶 2.是否常存：结构酶（组成酶）、诱导酶 3.存在部位：胞内酶、胞外酶 4.催化反应类型：六大类
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二 微生物的能量生成与转换 （能量代谢是新陈代谢的核心问题） 化能异养菌 有机物 呼吸作用 化学能 化能自养菌 通用能源（ATP）；
二 微生物的能量生成与转换 （能量代谢是新陈代谢的核心问题） 化能异养菌 有机物 呼吸作用 化学能 化能自养菌 通用能源（ATP）； 热、光等 无机物 能源 光能营养菌 日 光 光合作用
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能量转换途径 （一）底物水平磷酸化 （二）氧化磷酸化 （三）光合磷酸化
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能量转换途径 （一）底物水平磷酸化 底物生成与ATP合成相偶联 底物脱下的电子或氢不经过电子传递链，而是直接交给底物本身氧化的产物
反应过程释放的能量交给ADP 磷酸甘油激酶 1,3-二磷酸甘油酸 + ADP 3-二磷酸甘油酸 + ATP
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能量转换途径 （二）氧化磷酸化 生物氧化生成的NADH或FADH2经过电子传递链，交给O2或其他氧化型物质 反应过程释放的能量交给ADP
ATP酶 电子传递链酶
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NADH
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能量转换途径 （三）光合磷酸化 产氧光合作用 叶绿素 2NADP+2ADP+Pi+2H2O 2NADPH+2H++2ATP+O2 光子
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能量转换途径 （三）光合磷酸化 不产氧光合作用 菌绿素 nADP+nPi nATP 光子 ATP
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三、微生物呼吸作用类型 呼吸作用（氧化、还原、电子供体、电子受体、供氢体、受氢体） （一）有氧呼吸 1.化能异养菌：氧化分解有机碳化合物
概念 能量：底物水平磷酸化、氧化磷酸化 最终电子受体：O2 微生物：好氧或兼性厌氧微生物（有氧条件下） 1.化能异养菌：氧化分解有机碳化合物 （1）糖酵解：EMP、PP、ED、PK等途径 （2）TCA循环 2.化能自养菌：氧化无机物
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三、微生物呼吸作用类型 （二）无氧呼吸 1.反硝化细菌 2.硫酸还原菌 3.产甲烷菌 概念 能量：主要是氧化磷酸化
最终电子受体：某些无机氧化物或有机物 微生物：厌氧或兼性厌氧微生物（无氧条件下） 1.反硝化细菌 2.硫酸还原菌 3.产甲烷菌
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三、微生物呼吸作用类型 （三）发酵作用 概念 能量：主要是底物水平磷酸化 最终电子受体：有机质分解的中间产物 微生物：无氧条件下
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不同呼吸作用类型的递氢和受氢 与生物处理废水的关系： 1.好氧活性污泥法产泥量较厌氧活性污泥法多；
2.厌氧活性污泥转化基质效率较好养活性污泥法高。
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四、微生物的同化作用 同化作用三要素：前体物、能量、还原力 （一）前体物 （二）能量 （三）还原力 无机养料 分解代谢产生的小分子碳架物质
ATP （三）还原力 NADH NADPH
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四、微生物的同化作用 （一）CO2的同化 1.异养微生物的CO2的同化：生化反应
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四、微生物的同化作用 （一）CO2的同化 2.自养微生物的CO2的同化： （1）卡尔文循环（多数）
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四、微生物的同化作用 （一）CO2的同化 2.自养微生物的CO2的同化： （2）还原性三羧酸循环（少数）
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四、微生物的同化作用 （一）CO2的同化 2.自养微生物的CO2的同化： （3）厌氧乙酰-辅酶A途径
在厌氧乙酰-辅酶A的CO2还原途径中，1分子CO2先被还原力[H]（通过含F420因子①或NADP的酶所转移）还原成甲醇水平（甲基-X），另一分子CO2则被一氧化碳脱氢酶还原成一氧化碳。通过甲基-X的羧化产生乙酰-X，进而形成乙酰-COA，在丙酮酸合成酶的催化下，由乙酰-CoA接受第3个CO2分子而羧化成丙酮酸。然后就可由丙酮酸通过已知代谢途径去合成细胞所需要的各种有机物。
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四、微生物的同化作用 （二）氮素同化 1.氨的同化：氨基化反应 2.硝酸盐的同化：同化还原成氨，异化还原成氮气 3.分子氮的同化：固氮作用
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四、微生物的同化作用 （三）硫酸盐的同化
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