量代谢
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第一节 微生物的生物氧化 二、异养微生物的生物氧化
生物氧化反应
发酵 呼吸
有氧呼吸 厌氧呼吸
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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1. 发酵(fermentation)
二、异养微生物的生物氧化
何为“发酵”？
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
二、异养微生物的生物氧化
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
生物氧化的形式包括某物质与氧结合、脱氢或脱电子三种 生物氧化的功能为：
产能（ATP）、产还原力[H]和产小分子中间代谢物
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
分解代谢实际上是物质在生物体内经过一系列连续的氧化 还原反应，逐步分解并释放能量的过程，这个过程就是 生物氧化，是一个产能代谢过程。
异养微生物利用有机物，自养微生物则利用无机物， 通过生物氧化来进行产能代谢。
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
一 ATP的生成方式
1、基质（底物）水平磷酸化(substrate phosphorylation)
EMP途径、HMP途径、ED途径、磷酸解酮酶途径。
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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1. 发酵(fermentation)
二、异养微生物的生物氧化
EMP途径: 共分两个阶段,十步反应.
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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1. 发酵(fermentation)
EMP途径:
二、异养微生物的生物氧化
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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二、异养微生物的生物氧化
1. 发酵(fermentation)
发酵的种类有很多，可发酵的底物有碳水化合物、有机酸、 氨基酸等，其中以微生物发酵葡萄糖最为重要。 生物体内葡萄糖被降解成丙酮酸的过程称为糖酵解（glycolysis）
糖酵解是发酵的基础
主要有四种途径：
EMP途径，又称糖酵解或己糖二磷酸途径，是细胞将葡 萄糖转化为丙酮酸的代谢过程，总反应为：
C6H12O6+2NAD+2Pi+2ADP→2CH3COCOOH（丙酮酸） +2NADH+2H+2ATP+2H2O。
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量代谢
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(1)EMP途径（Embden-Meyerhof pathway） 1. 发酵(fermentation)
胞内积累高浓度的甘油从而使细胞的渗透压保持平衡
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量代谢
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二、异养微生物的生物氧化
1. 发酵(fermentation)
第一次世界大战期间，英国对有机溶剂丙酮和丁醇的 需求增加
丙酮：用于生产人造橡胶； 丁醇：用于生产无烟火药；
当时的常规生产方法：对木材进行干热分解
大约80到100吨桦树、山毛榉、或枫木生产1吨丙酮
细胞内发生的各种化学反应的总称
代谢
分解代谢(catabolism) 合成代谢(anabolism)
复杂分子
（有机物）
分解代谢 合成代谢
简单小分子 ＋ ATP ＋ [H]
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量代谢
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环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
一切生命活动都是耗能反应，因此，能量代谢是一切生物代谢 的核心问题。
第五章 微生物的能量代谢
第一节 微生物的生物氧化 第二节 发光微生物与其应用
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量代谢
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第五章 微生物的能量代谢
第一节 微生物的生物氧化 一 ATP的生成方式 二 异养微生物的生物氧化
三 自养微生物的生物氧化
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量代谢
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代谢（metabolism）：
能量代谢的中心任务，是生物体如何把外界环境中的多种形式的 最初能源转换成对一切生命活动都能使用的通用能源------ATP。 这就是产能代谢。
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量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
有机物
化能异养微生物
最初 能源
化能自养微生物
还原态无机物
日光
光能营养微生物
通用能源 （ATP）
1. 发酵(fermentation)
微生物代谢有机物的过程中,有机物氧化释放的电子直接交给本身 未完全氧化的某种中间产物，同时释放能量并产生各种不同的 代谢产物。(不需要电子传递链)
有机化合物只是部分地被氧化，因此，只释放出一小部分的能量。
发酵过程的氧化是与有机物的还原偶联在一起的。被还原的有机 物来自于初始发酵的分解代谢，即不需要外界提供电子受体。
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甘油
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1. 发酵(fermentation)
二、异养微生物的生物氧化
环境工程微生物学第五章微生物能
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第一次世界大战期间德国主要用这种方法生产甘油 产量：1000吨/月
目前的甘油生产方法： 使用的微生物：
Dunaliella aslina（一种嗜盐藻类）
微生物在好氧呼 吸或无氧呼吸时 ，通过电子传递 体系产生ATP的 过程。Leabharlann 环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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第一节 微生物的生物氧化
一 ATP的生成方式
3、光合水平磷酸化(photophosphorylation) 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。
环境工程微生物学第五章微生物能
环境工程微生物学第五章微生物能
量代谢
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1. 发酵(fermentation)
二、异养微生物的生物氧化
英国：
（Chaim Weizmann）
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量代谢
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日本人肠内酵母感染导致醉酒
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1. 发酵(fermentation)
二、异养微生物的生物氧化 3%的亚硫酸氢钠（pH7）
丙酮酸
CO2
NADH
NAD+
乙醛
乙醇
（磺化羟基乙醛）
NADH NAD+
磷酸二羟基丙酮
磷酸甘油
Saccharomyces cerevisiae厌氧发酵
微生物在基质氧化过程中，形成含高自由能的中间产物，这一 中间产物将高能键交给ADP而生成ATP，此过程中底物的氧化与 磷酸化反应相偶联并生成ATP。
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第一节 微生物的生物氧化
一 ATP的生成方式
2、氧化磷酸化(oxidative phosphorylation)