第四章微生物的生理

第四章微生物營(yíng)養(yǎng)與代謝第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)第三節(jié)微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制第四節(jié)微生物代謝第一節(jié)酶第二節(jié)微生物的營(yíng)養(yǎng)一、概念：微生物營(yíng)養(yǎng)：微生物吸收必要的物質(zhì)以獲得能量并合成細(xì)胞物質(zhì)的過(guò)程。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)：那些能夠滿(mǎn)足機(jī)體生長(zhǎng)、繁殖和完成各種生理活動(dòng)所需要的物質(zhì)通常稱(chēng)為微生物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)是微生物生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，而營(yíng)養(yǎng)是生物維持和延續(xù)其生命形式的一種生理過(guò)程。微生物代謝：微生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的總和。分為異化作用和同化作用。

異化作用：物質(zhì)分解反應(yīng)——將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞物質(zhì)分解放出能量的過(guò)程。

同化作用：將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)體組分的過(guò)程，吸收能量。二、微生物的化學(xué)組成

水：70%～90%

干物質(zhì)：10%～30%。

有機(jī)物：90%～97%包括蛋白質(zhì)、核酸、糖類(lèi)、脂類(lèi)。

無(wú)機(jī)物：3%～10%包括P、S、K、Na等基本元素和Cu、Co、Mn、Zn等微量元素。

微生物的化學(xué)組成通常隨菌齡、培養(yǎng)條件、環(huán)境及生理特性改變而改變。

主要成分細(xì)菌酵母菌霉菌

水分

75~8570~8085~90（占細(xì)胞鮮重的%）

蛋白質(zhì)

50~8032~7514~15

占

細(xì)

碳水化合物

12~2827~637~40

胞

干

脂肪

5~202~154~40

重

的

核酸

10~206~81

%

無(wú)機(jī)鹽

2~303.8~76~12不同微生物細(xì)胞的化學(xué)組成水微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)碳素化合物氮素化合物礦質(zhì)元素生長(zhǎng)因子

三、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)按照它們?cè)跈C(jī)體中的生理作用不同，可以將它們區(qū)分成六大類(lèi)。

六要素：碳源、氮源、能源、生長(zhǎng)因子、無(wú)機(jī)鹽和水

1、碳源(碳素化合物)：凡可構(gòu)成微生物細(xì)胞和代謝中碳元素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱(chēng)為碳源。微生物細(xì)胞含碳量：細(xì)胞干重的50%。微生物細(xì)胞中碳的功能：（1）構(gòu)成微生物體有機(jī)分子的骨架；

（2）大多數(shù)微生物的能源物質(zhì)。甘薯、玉米粉、麩皮、米糠、野生植物的淀粉、酒糟、造紙廠亞硫酸液CO2有機(jī)物葡萄糖、果糖、蔗糖、麥芽糖、淀粉有機(jī)酸、醇類(lèi)、脂類(lèi)微生物可以利用的碳源種類(lèi)：｛有機(jī)碳無(wú)機(jī)碳異養(yǎng)微生物自養(yǎng)微生物碳源譜其中糖是應(yīng)用最廣泛的碳源。甲烷氧化菌（甲基營(yíng)養(yǎng)型）：甲烷、甲醇根據(jù)不同微生物對(duì)碳素利用的情況，可以做什么工作？不同的微生物利用碳素的情況：洋蔥假單胞菌：九十多種碳素化合物纖維素分解菌（部分）：只利用纖維素2、氮源（氮素化合物）：凡是構(gòu)成微生物細(xì)胞物質(zhì)或代謝產(chǎn)物中氮素來(lái)源的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)稱(chēng)為氮源。分子氮N2（固氮菌、根瘤菌、少數(shù)放線菌和光合細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌）無(wú)機(jī)氮

NH4＋、NO3－、NO2－（多數(shù)微生物）有機(jī)氮蛋白質(zhì)、多肽、氨基酸（多數(shù)微生物）牛肉膏、蛋白胨、尿素、酵母膏、玉米漿、餅粕微生物可利用的氮素化合物：氮素化合物的功能：構(gòu)成細(xì)胞物質(zhì)，少數(shù)微生物的能源物質(zhì)。3、礦質(zhì)元素(無(wú)機(jī)鹽)

為機(jī)體提供了必要的金屬元素等P、S、Fe、Mg、K、Ca(大量元素)Mn、Cu、Zn、Mo、Co（微量元素）

礦質(zhì)元素主要功能：

1）、構(gòu)成細(xì)胞組分。如P、S、Mg（核酸、蛋白、酶、輔酶）

2）、構(gòu)成酶的組分和維持酶的活性。如（Mg、K、Ca）是組分和激活劑，F(xiàn)e、P、Co、Zn是組分。

3）、調(diào)節(jié)滲透壓、氫離子濃度、氧化還原電位等。如P、Fe、Ca、K4）、供給自養(yǎng)微生物能源。如Fe、P、S。

5）、影響細(xì)胞分裂。Fe大腸桿菌在分裂時(shí)缺鐵，只核物質(zhì)增長(zhǎng)、延長(zhǎng)而不分裂，細(xì)胞呈絲狀生長(zhǎng)。

微量元素之間有協(xié)同作用，也有拮抗作用。如Fe、Zn、Mn可促進(jìn)銅的作用，Mn卻抵消Zn的促進(jìn)作用。再如Co和Ni與鎂的拮抗作用。（當(dāng)鎂的濃度低而Ni的濃度0.2Mg/L時(shí)，完全抑制產(chǎn)氣桿菌的生長(zhǎng)。當(dāng)鎂的濃度為20Mg/L時(shí)，Ni的抑制作用極?。┥L(zhǎng)因子功能：構(gòu)成酶的輔基或輔酶生長(zhǎng)因子分類(lèi)：氨基酸核苷維生素酶簡(jiǎn)單蛋白結(jié)合蛋白=蛋白+輔助因子輔酶(與酶結(jié)合松馳)輔基(與酶結(jié)合牢固)

生長(zhǎng)因子是指微生物生長(zhǎng)必需的但不能利用普通的碳源和氮源合成，需要從外界吸收的且需要量又很小的有機(jī)物質(zhì)。4、生長(zhǎng)因子有關(guān)生長(zhǎng)因子的注意點(diǎn)：（1）不同的微生物，它們生長(zhǎng)所需要的生長(zhǎng)因子各不相同克氏桿菌生物素、對(duì)氨基苯甲酸腸膜明串珠菌十七種氨基酸（2）微生物生長(zhǎng)需要的生長(zhǎng)因子會(huì)隨著外界條件的變化而變化魯毛霉：厭氧：需維生素B與生物素好氧：無(wú)需生長(zhǎng)因子（3）生長(zhǎng)因子未知微生物的培養(yǎng)加入天然成分：酵母膏、牛肉膏或動(dòng)物、植物的組織液5、水分

微生物水分含量：營(yíng)養(yǎng)細(xì)胞90%，孢子40%。水分在微生物生長(zhǎng)代謝中的功能：機(jī)體內(nèi)生理生化反應(yīng)的基礎(chǔ)，維持蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子穩(wěn)定的天然構(gòu)象；b.溶劑與運(yùn)輸介質(zhì)；c.細(xì)胞內(nèi)溫度的緩沖劑作用，熱的良好導(dǎo)體。微生物最適水的活度值水的活度（Aw）：一定溫度和壓力條件下，溶液中水的蒸汽壓力與同樣條件(T、P)下純水蒸汽壓力之比。一般細(xì)菌0.91酵母菌0.88霉菌0.80嗜鹽細(xì)菌0.76嗜鹽真菌0.65嗜高滲酵母0.60四、微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型微生物營(yíng)養(yǎng)型自養(yǎng)型異養(yǎng)型能源碳源CO2有機(jī)化合物光能型化能型光能化學(xué)能光能自養(yǎng)型化能自養(yǎng)型光能異養(yǎng)型化能異養(yǎng)型生長(zhǎng)所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)自養(yǎng)型生物異養(yǎng)型生物生物生長(zhǎng)過(guò)程中能量的來(lái)源化能營(yíng)養(yǎng)型光能營(yíng)養(yǎng)型營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型電子供體碳源能源代表類(lèi)群光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型H2、H2S、S、或H2OCO2光能著色細(xì)菌、藍(lán)細(xì)菌、藻類(lèi)光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物光能紅螺細(xì)菌化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型H2、H2S、Fe2+、NH3、或NO-2CO2化學(xué)能(無(wú)機(jī)物氧化)氫細(xì)菌、硫桿菌、亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas)、硝化桿菌屬(Nitrobacter)、甲烷桿菌屬(Methanobacterium)、醋酸桿菌屬(Acetobacter)化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型有機(jī)物有機(jī)物化學(xué)能(有機(jī)物氧化)假單胞菌屬、芽孢桿菌屬、乳酸菌屬、真菌、原生動(dòng)物

微生物的營(yíng)養(yǎng)類(lèi)型

1、光能自養(yǎng)型（光能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型）能夠利用光能并以CO2作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)的微生物。念珠藍(lán)細(xì)菌基本特點(diǎn)：B、供氫體：還原性無(wú)機(jī)物，還原CO2A、光合色素（葉綠素、細(xì)菌葉綠素）光葉綠素H2O＋CO2(CH2O)+O2↑（藍(lán)細(xì)菌）實(shí)例：紅硫細(xì)菌，以H2S為電子供體，產(chǎn)生細(xì)胞物質(zhì)，并伴隨硫元素的產(chǎn)生。CO2+2H2S光合色素光能[CH2O]+2S+H2O2、光能異養(yǎng)型(光能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型）利用光能并以有機(jī)化合物作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)的一類(lèi)厭氧微生物，又稱(chēng)有機(jī)光合細(xì)菌。在生長(zhǎng)時(shí)大多數(shù)需要外源的生長(zhǎng)因子。紫色非硫細(xì)菌基本特點(diǎn)：b.供氫體：有機(jī)物，還原CO2或有機(jī)物形成細(xì)胞物質(zhì)a.光合色素，光合作用光能異養(yǎng)型微生物在C源利用上的特殊性：以有機(jī)質(zhì)作為主要C源，能利用CO2

，但它不是唯一碳源。光能細(xì)菌葉綠（紅螺菌）CH3CO2+2CHOHCH2O+2CH3COCH3+H2O

CH3典型實(shí)例：

3、化能自養(yǎng)型(化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型）

利用無(wú)機(jī)化合物氧化時(shí)（S、H2S、H2、NH3、Fe)釋放的能量作為能源，利用CO2或碳酸鹽作為唯一或主要碳源進(jìn)行生長(zhǎng)的一類(lèi)微生物。產(chǎn)甲烷細(xì)菌典型實(shí)例：硫化細(xì)菌、硝化細(xì)菌(亞硝酸菌和硝酸菌)、產(chǎn)甲烷菌、鐵細(xì)菌

H2S、NO2－

H2、Fe2+基本特點(diǎn)：

a.能源：無(wú)機(jī)物氧化；

b.供氫體：無(wú)機(jī)物，還原CO2；

c.CO2為唯一碳源。硝化細(xì)菌:

亞硝化細(xì)菌

2NH4++3O2→2NO2-+2H2O+4H++132Kcal

硝化細(xì)菌

NO2-+1/2O2

→NO3-+18.1Kcal硫化細(xì)菌:通過(guò)氧化還原態(tài)的無(wú)機(jī)硫化物（H2S、S、S2O32-

、SO32-）獲得能量（硫桿菌屬，硫微螺菌屬）

H2S+1/2O2→S+H2O+50.1KcalS+11/2O2+H2O→H2SO4+149.8Kcal鐵細(xì)菌：氧化Fe2+為Fe3+獲取能量并同化CO22Fe2++1/2O2+2H+→2Fe3++H2O+21.2Kcal氫細(xì)菌：具有氫化酶，從氫的氧化獲取能量，同化CO2H2+1/2O2→H2O+56.7Kcal硝化細(xì)菌鐵細(xì)菌4、化能異養(yǎng)型（化能有機(jī)營(yíng)養(yǎng)型）以有機(jī)化合物為碳源，利用有機(jī)化合物氧化過(guò)程中產(chǎn)生的能量作為能源而生長(zhǎng)的一類(lèi)微生物。它包括絕大多數(shù)的細(xì)菌、放線菌及全部的真菌。蘇云金桿菌基本特點(diǎn)：

a.能源：有機(jī)物氧化

b.碳源：有機(jī)物所有致病微生物均為化能有機(jī)異養(yǎng)型微生物。化能異養(yǎng)型微生物的分類(lèi)：（生活場(chǎng)所、獲取養(yǎng)料方式）③兼性寄生/兼性腐生菌：既營(yíng)寄生又營(yíng)腐生生活的。②寄生菌：只能在活寄主體吸收營(yíng)養(yǎng)物生活的。①腐生菌：利用無(wú)生命的有機(jī)物作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。結(jié)核桿菌大腸桿菌

小結(jié)

1、微生物營(yíng)養(yǎng)型劃分的依據(jù)是什么？碳源能源2、微生物營(yíng)養(yǎng)劃分的相對(duì)性同一微生物在不同培養(yǎng)條件下生長(zhǎng)時(shí)，它們的營(yíng)養(yǎng)型可能發(fā)生變化。微生物提供的環(huán)境條件能源利用情況營(yíng)養(yǎng)型氫單胞菌單純的無(wú)機(jī)物環(huán)境利用氫的氧化獲得能量，自養(yǎng)生活將CO2還原成細(xì)胞物質(zhì)提供有機(jī)物利用有機(jī)物獲得能量異養(yǎng)生活紅螺菌：光照利用光能作能源光能異養(yǎng)暗處理利用有機(jī)物氧化產(chǎn)能化能異養(yǎng)五、培養(yǎng)基:

是人工配制的適合微生物生長(zhǎng)繁殖或積累代謝產(chǎn)物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。培養(yǎng)基的作用：

為微生物提供理想的人工培養(yǎng)環(huán)境，以進(jìn)行微生物生命活動(dòng)規(guī)律的研究和微生物生物制品的生產(chǎn)。（一）、配制培養(yǎng)基的基本原則1、適合不同微生物的營(yíng)養(yǎng)特點(diǎn)

(1)從營(yíng)養(yǎng)型的角度看生理特點(diǎn)不同細(xì)菌放線菌霉菌營(yíng)養(yǎng)要求不同牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基高氏一號(hào)培養(yǎng)基馬丁氏培養(yǎng)基或蔡氏培養(yǎng)基(2)從類(lèi)群的角度看自養(yǎng)微生物合成能力強(qiáng)簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物異養(yǎng)微生物合成能力弱至少提供一種有機(jī)物

2、調(diào)配好培養(yǎng)基中各種營(yíng)養(yǎng)成分的比例和濃度

濃度過(guò)高——微生物的生長(zhǎng)起抑制作用，濃度過(guò)小——不能滿(mǎn)足微生物生長(zhǎng)的需要。

a、碳氮比（C/N）直接影響微生物生長(zhǎng)與繁殖及代謝物的形成與積累，故常作為考察培養(yǎng)基組成時(shí)的一個(gè)重要指標(biāo)；

不同的微生物，所需營(yíng)養(yǎng)物C/N不同。細(xì)菌、酵母菌細(xì)胞的C/N=5:1，而霉菌=10:1,土壤中微生物群體要求碳氮比25:1

（？）同一種微生物在不同C/N培養(yǎng)基培養(yǎng)時(shí)，表現(xiàn)不同。短棒桿菌的谷氨酸發(fā)酵C/N=4:1，菌體繁殖；

C/N=3:1，谷氨酸形成

碳氮磷比：

水、碳源、氮源、無(wú)機(jī)鹽及生長(zhǎng)因子為微生物共同需要的物質(zhì)。由于不同微生物細(xì)胞的組成不同，對(duì)各營(yíng)養(yǎng)元素的比例要求也不同。

這里主要是指碳氮比

培養(yǎng)基中所含的C源中C原子的摩爾數(shù)/N源中N原子的摩爾數(shù)。C/N比值=

碳源中的碳原子的mol數(shù)氮源中所含的氮原子的mol數(shù)b、其它營(yíng)養(yǎng)的比例（礦質(zhì)元素、氨基酸）大量元素10-3-10-4mol/L

微量元素10-6-10-8mol/L廢水處理中的碳氮磷比：滿(mǎn)足活性污泥的營(yíng)養(yǎng)要求！

工業(yè)廢水:如酒精廢水缺氮；洗滌廢水磷過(guò)剩、缺氮。

缺氮用糞便污水或尿素補(bǔ)充。缺磷用磷酸二氫鉀補(bǔ)充。

污水好氧處理：C：N：P＝100：5：1；厭氧法：C：N：P＝200：5：1。3、控制物理化學(xué)條件pHO2CO2滲透壓微生物生長(zhǎng)繁殖培養(yǎng)條件影響影響微生物培養(yǎng)體系

(1)培養(yǎng)基的pH值的控制。

a.根據(jù)各類(lèi)微生物的特點(diǎn)來(lái)調(diào)節(jié)培養(yǎng)基的pH值。霉菌、酵母菌適于酸性，(pH4.5-6.0左右)

細(xì)菌、放線菌喜中性或偏堿性(pH7.0-7.5左右)

b.使用pH值緩沖劑

磷酸鹽、碳酸鹽、蛋白胨、氨基酸(配制培養(yǎng)時(shí)加入)

磷酸鹽緩沖作用的反應(yīng)式為：

H+(強(qiáng)酸)+HPO4

=(弱堿)H2PO4-(弱酸)OH-(強(qiáng)堿)+H2PO4-(弱酸)HPO4=(弱堿)+H2O

碳酸鈣（配制培養(yǎng)基時(shí)加入）

酸或堿（培養(yǎng)過(guò)程中加入）由微生物與氧氣的關(guān)系形成了三類(lèi)微生物：

專(zhuān)性好氧性微生物專(zhuān)性厭氧性微生物

兼性厭氧的微生物實(shí)踐對(duì)策：

專(zhuān)性好氧性微生物：空氣提供氧氣、工業(yè)上采用通氣裝置。專(zhuān)性厭氧性微生物：采用理化方法除氧、向培養(yǎng)體系加入還原劑（胱氨酸、巰基乙酸鈉、Na2S和抗壞血酸）(2)O2濃度的調(diào)節(jié)（3）CO2的調(diào)節(jié)對(duì)自養(yǎng)微生物來(lái)說(shuō)，空氣中只占容積的0.03%的CO2量意味著什么？增加CO2供應(yīng)的途徑：培養(yǎng)基中加入NaHCO3（4）滲透壓和aw等滲溶液 適宜微生物生長(zhǎng)高滲溶液 細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離低滲溶液 細(xì)胞吸水膨脹，直至破裂

大多數(shù)微生物適合在等滲的環(huán)境下生長(zhǎng)，而有的菌如Staphylococcusaureus則能在3mol/LNaCl的高滲溶液中生長(zhǎng)。能在高鹽環(huán)境（2.8~6.2/LNaCl）生長(zhǎng)的微生物常被稱(chēng)為嗜鹽微生物。水的活度aw

有時(shí)也常用相對(duì)濕度（RH)

的概念（w×100=RH）（5）氧化還原電勢(shì)

是度量某氧化還原系統(tǒng)中還原劑釋放電子或氧化劑接受電子趨勢(shì)的一種指標(biāo)。各種微生物對(duì)培養(yǎng)基的氧化還原電勢(shì)的要求：好氧微生物：+0.3~+0.4V,(在>0.1V以上的環(huán)境中均能生長(zhǎng))；厭氧微生物：只能在+0.1V以下生長(zhǎng)；兼性厭氧微生物：+0.1V以上呼吸、+0.1V以下發(fā)酵。對(duì)微生物影響最大的是：分子氧和分子氫的濃度。培養(yǎng)基中常用的還原劑：巰基乙酸、抗壞血酸、硫化氫、半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫蘇糖醇等。

配制培養(yǎng)基時(shí)，應(yīng)盡量考慮利用價(jià)廉并且易于獲得的原料作為培養(yǎng)基的成分，特別是在工業(yè)發(fā)酵中，培養(yǎng)基用量很大，更應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)，以便降低產(chǎn)品成本。

1.以粗代精2.以野代家

3.以廢代好4.以簡(jiǎn)代繁

5.以氮代朊6.以纖代糖

7.以烴代糧8.以國(guó)代進(jìn)4.經(jīng)濟(jì)節(jié)約按培養(yǎng)基成分分按培養(yǎng)基的用途分按物理性狀分（三）、培養(yǎng)基的類(lèi)型培養(yǎng)基類(lèi)型合成培養(yǎng)基天然培養(yǎng)基基本培養(yǎng)基加富培養(yǎng)基選擇培養(yǎng)基鑒別培養(yǎng)基固體培養(yǎng)基液體培養(yǎng)基半固體培養(yǎng)基（二）、培養(yǎng)基的配制1、配制溶液；按配方。加入順序：1緩沖劑2無(wú)機(jī)化合物3微量元素化合物4維生素及生長(zhǎng)素

根據(jù)需要加入螯合劑EDTA(加入濃度0.01%)或NTA(氮川三乙酸)避免產(chǎn)生金屬鹽沉淀。2、調(diào)節(jié)pH值；可用10%HCl或10%NaOH進(jìn)行調(diào)節(jié)。3、過(guò)濾；用濾紙、紗布或棉花趁熱將已配好的培養(yǎng)基過(guò)濾。4、分裝；試管或錐形瓶。5、加棉塞；分裝完畢后，需要用棉塞堵住管口或瓶口。堵棉塞的主要目的是過(guò)濾空氣，避免污染。6、滅菌；

高壓蒸氣滅菌。

一般培養(yǎng)基:1.05Kg/cm2,121.3℃,15-30min

含糖培養(yǎng)基:

0.56Kg/cm2,112.6℃,15-30min常見(jiàn)的培養(yǎng)四大類(lèi)微生物的培養(yǎng)基細(xì)菌（牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基）：牛肉膏3g蛋白胨10gNaCl5gH2O1000ml放線菌（高氏1號(hào)）淀粉20gK2HPO40.5gNaCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gKNO31gFeSO40.01gH2O1000ml酵母菌(麥芽汁培養(yǎng)基)干麥芽粉加四倍水，在50℃--60℃保溫糖化3-4小時(shí)，用碘液試驗(yàn)檢查至糖化完全為止，調(diào)整糖液濃度為10。巴林，煮沸后，沙布過(guò)濾，調(diào)PH為6.0。霉菌（查氏合成培養(yǎng)基）NaNO33gK2HPO41gKCl0.5gMgSO4.7H2O0.5gFeSO40.01g蔗糖30gH2O1000ml1、按照培養(yǎng)基成分分：

a.

合成培養(yǎng)基

化學(xué)成分和濃度完全清楚的物質(zhì)配制的培養(yǎng)基。高氏一號(hào)合成培養(yǎng)基

可溶性淀粉20.0克KNO31.0克K2HPO40.5克MgSO4·7H2O0.5克NaCl0.5克FeSO4·7H2O溶液2滴（10%）蒸餾水1000毫升b.天然培養(yǎng)基

以動(dòng)植物組織或微生物浸出液為原料配制的培養(yǎng)基。（牛肉膏蛋白胨）

牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基

牛肉膏3.0克蛋白胨10.0克食鹽5.0克蒸餾水（自來(lái)水）1000毫升2、按照培養(yǎng)用途：

b、加富培養(yǎng)基：加富培養(yǎng)基是指在普通培養(yǎng)基里加某些特殊的營(yíng)養(yǎng)物，如血、血清、動(dòng)物（或植物）組織液或其他營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（或生長(zhǎng)因子）的一類(lèi)營(yíng)養(yǎng)豐富的培養(yǎng)基，用以培養(yǎng)某種或某類(lèi)營(yíng)養(yǎng)要求苛刻的異養(yǎng)微生物。a、基本培養(yǎng)：將多種微生物都需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)配而成培養(yǎng)基。牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基是最常用的基礎(chǔ)培養(yǎng)基D、鑒別培養(yǎng)基根據(jù)微生物的代謝特點(diǎn)，通過(guò)指示劑的呈色反應(yīng)，用以鑒別不同微生物的培養(yǎng)基。（伊紅-甲基藍(lán)培養(yǎng)基）鑒別大腸桿菌(菌落小,綠色光澤)和產(chǎn)氣腸桿菌(菌落大,灰棕色)C、選擇培養(yǎng)基

利用微生物對(duì)各種化學(xué)物質(zhì)敏感程度的差異，在培養(yǎng)基中加入染料、膽汁酸鹽、抗生素等，用以抑制非目的微生物的生長(zhǎng)并使所要分離的微生物生長(zhǎng)繁殖的培養(yǎng)基。如缺氮培養(yǎng)基可分離到固氮微生物。G+菌受抑制G-菌能發(fā)酵乳糖產(chǎn)酸不發(fā)酵乳糖不產(chǎn)酸，菌落無(wú)色透明產(chǎn)酸力強(qiáng)，菌落呈紫綠色金屬光澤產(chǎn)酸力弱，菌落棕色EnterbacterKlebsiellaHafniaSarrdiaProteusSalmonellaShigellaE.coli試樣EMB在鑒別各種腸道桿菌中的作用：

某化工廠的污水池中，含有一種有害的、難于降解的有機(jī)化合物A，研究人員用化合物A、磷酸鹽、鎂鹽以及微量元素配制的培養(yǎng)基，成功地篩選到能高效降解化合物A的細(xì)菌（目的菌）。實(shí)驗(yàn)的主要步驟如圖所示。請(qǐng)分析回答問(wèn)題：⑴培養(yǎng)基中加入化合物A的目的是篩選＿＿＿，這種培養(yǎng)基屬于＿＿＿培養(yǎng)基。⑵“目的菌”生長(zhǎng)所需的氮源和碳源是來(lái)自培養(yǎng)基中的＿＿＿＿＿＿＿＿。實(shí)驗(yàn)需要振蕩培養(yǎng)，由此推測(cè)“目的菌”的代謝類(lèi)型是＿＿＿＿＿。⑶培養(yǎng)若干天后，應(yīng)選擇培養(yǎng)瓶中化合物A含量＿＿＿的培養(yǎng)液，接入新的培養(yǎng)液中連續(xù)培養(yǎng)，使“目的菌”的數(shù)量＿＿＿。目的菌選擇化合物A異氧需氧降低增加加入膽汁酸鹽（麥康蓋培養(yǎng)基）→G+被抑制，G-生長(zhǎng)；加入幾滴10%酚→細(xì)菌、霉菌被抑制，放線菌可生長(zhǎng)；加入青霉素、四環(huán)素、鏈霉素→細(xì)菌、放線菌被抑制，酵母菌和霉菌可被分離。

3、按照培養(yǎng)基的物理性狀

b、液體培養(yǎng)基未加凝固劑呈液態(tài)的培養(yǎng)基稱(chēng)為液體培養(yǎng)基。

c、半固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入少量瓊脂。瓊脂含量一般為0.2%-0.7%。

a、固體培養(yǎng)基在液體培養(yǎng)基中加入凝固劑使呈固體狀態(tài)，稱(chēng)為固體培養(yǎng)基。(瓊脂1.5-2%)第三節(jié)微生物營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收機(jī)制一、影響微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收的因素1、第一因素：細(xì)胞膜細(xì)胞膜——選擇性透膜細(xì)胞莢膜、粘液層以及細(xì)胞壁2、第二因素：微生物細(xì)胞生活的環(huán)境

pH值、溫度3、第三因素：被吸收物質(zhì)的特性。

分子量、溶解度(影響物質(zhì)的溶解度、細(xì)胞膜的流動(dòng)性和運(yùn)輸系統(tǒng)的活性)二、微生物對(duì)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式是否消耗能量是否需要載體是否發(fā)生被吸收物的化學(xué)變化。。。。。。。單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位根據(jù)微生物對(duì)物質(zhì)的吸收過(guò)程：1、單純擴(kuò)散（稱(chēng)被動(dòng)擴(kuò)散）被吸收物質(zhì)依靠其在細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動(dòng)力，從濃度高的地區(qū)向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散的過(guò)程。SSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)SSS單純擴(kuò)散的特點(diǎn)：C、運(yùn)輸動(dòng)力A、非特異性的B、吸收過(guò)程不發(fā)生化學(xué)變化

營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)單純擴(kuò)散能力的影響因素：A、吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的分子大小B、溶解性(脂溶性或水溶性)C、極性大小(小高）D、膜外pHE、溫度。2、促進(jìn)擴(kuò)散以細(xì)胞內(nèi)外的濃度梯度為動(dòng)力，在載體物質(zhì)參與下，物質(zhì)從濃度高的胞外向濃度低的胞內(nèi)擴(kuò)散。（真核微生物）

與單純擴(kuò)散的相同點(diǎn)：c.無(wú)需代謝能。a.被動(dòng)的擴(kuò)散。b.無(wú)化學(xué)變化。促進(jìn)擴(kuò)散獨(dú)有的特點(diǎn)：

載體使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)的擴(kuò)散加快，它會(huì)影響該營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在膜內(nèi)外建立濃度的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)嗎？

A、載體的專(zhuān)一性

B、運(yùn)輸速率提高3、主動(dòng)運(yùn)輸

以代謝能為動(dòng)力，在載體參與下，將物質(zhì)從胞外向胞內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)。SSSSSSSSSSSSTSSSSSS胞外胞膜胞內(nèi)TSTST主動(dòng)運(yùn)輸同促進(jìn)擴(kuò)散的共同點(diǎn)：

A、載體B、載體構(gòu)型的變化。主動(dòng)運(yùn)輸與促進(jìn)擴(kuò)散的不同點(diǎn)：A、動(dòng)力B、載體構(gòu)型變化原理4、基團(tuán)轉(zhuǎn)位：

被吸收物質(zhì)以微生物的代謝能為動(dòng)力，通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)輸系統(tǒng)從胞外轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)，并發(fā)生化學(xué)變化。（厭氧細(xì)菌和兼性厭氧細(xì)菌）大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系與葡萄糖的運(yùn)輸大腸桿菌磷酸轉(zhuǎn)移酶體系與葡萄糖的運(yùn)輸

磷酸化的葡萄糖被限制在細(xì)胞內(nèi)，因?yàn)榱姿峄奶呛袔ж?fù)電荷的磷?；煞乐固欠肿釉俅瓮ㄟ^(guò)質(zhì)膜。這是細(xì)胞的一種保糖機(jī)制。在糖代謝的整個(gè)過(guò)程中，直至凈合成能量之前，中間代謝物都是磷酸化的。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收方式的區(qū)別項(xiàng)目

單純擴(kuò)散促進(jìn)擴(kuò)散主動(dòng)運(yùn)輸基團(tuán)轉(zhuǎn)位特異載體蛋白無(wú)有有有速度慢快快快溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)方向有濃至稀有濃至稀由稀至濃由稀至濃平衡時(shí)的內(nèi)外濃度內(nèi)外相等內(nèi)外相等內(nèi)部高的太多內(nèi)部高的太多運(yùn)動(dòng)分子無(wú)特異性特異性異性特異性能量消耗不需要不需要需要需要運(yùn)輸前后溶質(zhì)分子不變不變不變變?nèi)追N主要營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收1、糖：促進(jìn)擴(kuò)散、基團(tuán)轉(zhuǎn)位、主動(dòng)運(yùn)輸。2、肽與氨基酸：主動(dòng)運(yùn)輸（主要方式）、促進(jìn)擴(kuò)散（次要方式）3、離子：主動(dòng)運(yùn)輸微生物代謝：微生物細(xì)胞所進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)的總和。微生物合成代謝：小分子合成復(fù)雜大分子的過(guò)程。微生物分解代謝：細(xì)胞物質(zhì)或營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)降解形成簡(jiǎn)單產(chǎn)物的過(guò)程。微生物的代謝物質(zhì)代謝能量代謝產(chǎn)能代謝耗能代謝分解代謝合成代謝第四節(jié)微生物的代謝一、微生物的產(chǎn)能代謝（一）微生物產(chǎn)能代謝與呼吸作用的關(guān)系

微生物呼吸作用是生物體內(nèi)的物質(zhì)經(jīng)過(guò)一系列連續(xù)的氧化還原反應(yīng)分解并釋放能量的過(guò)程。微生物呼吸作用的本質(zhì)是氧化與還原的統(tǒng)一過(guò)程，在這一過(guò)程中有能量的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)移。有三種類(lèi)型：發(fā)酵、好氧呼吸、無(wú)氧呼吸，所謂的產(chǎn)能代謝就是通過(guò)三種呼吸來(lái)實(shí)現(xiàn)的。A—H2A輔酶輔酶－H2受氫體受氫體－H2脫氫酶氧化酶生物氧化基本過(guò)程（二）ATP的產(chǎn)生方式基質(zhì)（底物）水平磷酸化：厭氧微生物或兼性厭氧微生物在基質(zhì)氧化過(guò)程中，產(chǎn)生一種含高自由能的中間體，如發(fā)酵產(chǎn)生1，3—二磷酸甘油酸。這一中間體將高能鍵交給ADP，生成ATP。氧化磷酸化：好氧微生物在呼吸時(shí)，通過(guò)電子傳遞體系產(chǎn)生ATP的過(guò)程。

光和磷酸化：光引起葉綠素、菌紫素或菌綠素逐出電子，通過(guò)電子傳遞產(chǎn)生ATP的過(guò)程。非環(huán)式（產(chǎn)氧光合生物）：葉綠素----葉綠素環(huán)式（不產(chǎn)氧光合細(xì)菌）：葉綠素---NADPH2S，琥珀酸-----葉綠素

生物能量的轉(zhuǎn)移中心是----ATP

高能鍵化合物的共性：高能鍵的形成和斷開(kāi)可逆，溝通了微生物兩個(gè)代謝類(lèi)型——光能光能營(yíng)養(yǎng)型微生物化能營(yíng)養(yǎng)型微生物化學(xué)能耗能代謝合成代謝和分解代謝ATPADP（三）微生物的主要產(chǎn)能方式發(fā)酵好氧呼吸無(wú)氧呼吸產(chǎn)能方式（呼吸類(lèi)型）共同點(diǎn)：氧化還原反應(yīng)區(qū)別點(diǎn)：電子最終受體氧化基質(zhì)1、發(fā)酵（代謝發(fā)酵）有機(jī)物氧化的基質(zhì)最終受氫體產(chǎn)物有機(jī)物氧化有機(jī)物發(fā)酵的特點(diǎn)：工業(yè)發(fā)酵：利用微生物進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)的過(guò)程，均稱(chēng)發(fā)酵。

微生物或細(xì)胞在不需要氧的條件下轉(zhuǎn)化物質(zhì)的形態(tài)并將底物中的化學(xué)能轉(zhuǎn)移產(chǎn)生ATP的一種方式。不存在外在的電子受體，底物進(jìn)行部分氧化，用氧化產(chǎn)物作為最終電子受體。這個(gè)過(guò)程，能量有少量釋放，多數(shù)仍保留在產(chǎn)物中。

以葡萄糖為例，講解發(fā)酵。葡萄糖被分解的過(guò)程稱(chēng)為糖酵解過(guò)程，也叫EMP過(guò)程。糖酵解是微生物所共有的代謝途徑。*糖酵解包括10步酶催化反應(yīng)

Step

1、己糖激酶催化葡萄糖磷酸化形成葡萄糖-6-磷酸，消耗一分子ATP。糖酵解分為兩大步驟：1.預(yù)備反應(yīng)，不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。產(chǎn)物是3－磷酸甘油醛。2.氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生ATP，產(chǎn)物為丙酮酸，進(jìn)一步發(fā)酵可產(chǎn)生乙醇和CO2。

Step

2、葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶催化葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為果糖-6-磷酸葡萄糖-6-磷酸異構(gòu)酶催化葡萄糖-6-磷酸轉(zhuǎn)化為果糖-6-磷酸，這是一個(gè)醛糖－酮糖同分異構(gòu)化反應(yīng)，反應(yīng)是可逆的。

Step

3、磷酸果糖激酶-I催化果糖-6-磷酸磷酸化生成果糖-1,6-二磷酸，消耗了第二個(gè)ATP分子。

磷酸果糖激酶-I催化ATP中的磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)移到果糖-6-磷酸的C-1的羥基上，生成果糖-1,6-二磷酸。

Step

4、醛縮酶催化果糖-1,6-二磷酸裂解，生成甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮果糖-1,6-二磷酸在醛縮酶的作用下使C-3和C-4之間鍵斷裂，生成甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮。甘油醛-3-磷酸進(jìn)一步進(jìn)行酵解反應(yīng)，而磷酸二羥丙酮可以作為-甘油磷酸合成的前體，或者是轉(zhuǎn)換成甘油醛-3-磷酸進(jìn)行酵解。平衡有利于逆反應(yīng)方向，但在生理?xiàng)l件下，甘油醛-3-磷酸不斷地轉(zhuǎn)化成丙酮酸，大大地降低了甘油醛-3-磷酸的濃度，從而驅(qū)動(dòng)反應(yīng)向裂解方向進(jìn)行。

Step

5、丙糖磷酸異構(gòu)酶催化甘油醛-3-磷酸和磷酸二羥丙酮的相互轉(zhuǎn)換

磷酸二羥丙酮需要在丙糖磷酸異構(gòu)酶的的催化下轉(zhuǎn)化為甘油醛-3-磷酸，反應(yīng)進(jìn)行到這一步實(shí)際上等于一分子的果糖-1,6-二磷酸裂解生成了能進(jìn)一步酵解的兩分子的甘油醛-3-磷酸。

Step

6、甘油醛-3-磷酸脫氫酶催化甘油醛-3-磷酸氧化為1,3-二磷酸甘油酸

甘油醛-3-磷酸在有NAD＋和H3PO4存在下，由甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）催化生成1,3-二磷酸甘油酸，這是酵解中唯一的一步氧化反應(yīng)。

反應(yīng)中一分子NAD＋被還原成NADH，同時(shí)在1,3-二磷酸甘油酸中形成一個(gè)高能酸酐鍵。在下一步酵解反應(yīng)中，保存在酸酐化合物中的能量可以使得ADP變成ATP。

Step

7、磷酸甘油酸激酶催化1,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸甘油酸，同時(shí)生成ATP

1,3-二磷酸甘油酸在磷酸甘油酸激酶的作用下，將高能磷?；鶑母缓芰康乃狒?,3-二磷酸甘油酸轉(zhuǎn)給ADP形成ATP和3-磷酸甘油酸。這步反應(yīng)是酵解中第一次產(chǎn)生ATP的反應(yīng)，反應(yīng)可逆。

Step

8、磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸轉(zhuǎn)換為2-磷酸甘油酸

磷酸甘油酸變位酶催化3-磷酸甘油酸和2-磷酸甘油酸之間的相互轉(zhuǎn)換。變位酶是一種催化一個(gè)基團(tuán)從底物分子的一個(gè)部分轉(zhuǎn)移到同分子的另一部分的異構(gòu)酶。

Step

9、烯醇化酶催化2-磷酸甘油酸形成磷酸烯醇式丙酮酸

在烯醇化酶（需要Mg2＋）催化下，從2-磷酸甘油酸中的，位脫去水形成磷酸烯醇式丙酮酸，反應(yīng)是可逆的。

Step

10

、丙酮酸激酶催化磷?；鶑牧姿嵯┐际奖徂D(zhuǎn)移給ADP，生成丙酮酸和ATP

這是酵解中第二個(gè)底物水平磷酸化反應(yīng)，反應(yīng)是由丙酮酸激酶催化的。當(dāng)磷酰基從磷酸烯醇式丙酮酸轉(zhuǎn)移到ADP的β-磷酸基團(tuán)上時(shí)，形成ATP和烯醇式丙酮酸，反應(yīng)是不可逆的。與酶結(jié)合的烯醇式丙酮酸異構(gòu)化形成更穩(wěn)定的丙酮酸，丙酮酸是酵解中第一個(gè)不再被磷酸化的化合物。葡萄糖6-磷酸葡萄糖

6-磷酸果糖1,6－二磷酸果糖

磷酸二羥丙酮3-磷酸甘油醛1,3－二磷酸甘油酸2－磷酸甘油酸磷酸烯醇式丙酮酸丙酮酸

ATPADPATPADP3-磷酸甘油酸ADPATPADPATPNADNADH糖酵解途徑丙酮酸的去路（向）：(1)在無(wú)氧或相對(duì)缺氧時(shí)——酒精發(fā)酵(2)在無(wú)氧或相對(duì)缺氧時(shí)——乳酸發(fā)酵許多微生物常進(jìn)行這種過(guò)程。此外，高等動(dòng)物在氧不充足時(shí)，也可進(jìn)行這條途徑，如肌肉強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)時(shí)即產(chǎn)生大量乳酸。(3)在有氧條件下——丙酮酸有氧氧化這一過(guò)程在線粒體中進(jìn)行。通過(guò)此過(guò)程可以使葡萄糖徹底降解、氧化成CO2。被徹底氧化成CO2。

酵解進(jìn)行到這一步，除了凈生成二分子ATP外，還使得二分子的NAD＋還原為NADH。葡萄糖＋2ADP＋2NAD＋＋2Pi

2丙酮酸＋2ATP＋2NADH＋2H＋＋2H2O

酵母菌乙醇發(fā)酵（1）氧化基質(zhì)：葡萄糖（2）最終的受氫體：乙醛（3）丙酮酸脫羧酶發(fā)酵特點(diǎn)C6H12O6+2ADP+2Pi2CH3CH2OH+2CO2+2ATP葡萄糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸乙醇乙醛丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

2NAD+2NADH2ATP2ADP2ADP2ATP2ADP2ATP[O][H]丙酮酸脫羧酶

正型乳酸發(fā)酵C6H12O6+2ADP+2Pi2CH3CHOHCOOH+2ATP葡萄糖1，6-二磷酸果糖3-磷酸甘油醛1，3-二磷酸甘油酸3-磷酸甘油酸2-磷酸甘油酸乳酸丙酮酸磷酸烯醇式丙酮酸

2NAD2NADH2ATP2ADP2ADP2ATP2ADP2ATP[O][H]（1）氧化基質(zhì)：葡萄糖（2）最終的受氫體：丙酮酸發(fā)酵特點(diǎn)

混合酸發(fā)酵等---混合酸發(fā)酵是多數(shù)大腸桿菌的特征。

人們利用V.P試驗(yàn)進(jìn)行大腸埃希氏桿菌和產(chǎn)氣桿菌的區(qū)分。大腸埃希氏桿菌的發(fā)酵產(chǎn)物為甲酸、乙酸、乳酸、CO2等，呈陰性。產(chǎn)氣桿菌也能進(jìn)行混合酸發(fā)酵，丙酮酸經(jīng)過(guò)縮合、脫羧后形成乙酰甲基甲醇，可在堿性條件下被迅速氧化為二乙酰，二乙?？膳c蛋白胨水解出的精氨酸所含胍基反應(yīng)形成紅色化合物。稱(chēng)為陽(yáng)性反應(yīng)。

另外，還可以用甲基紅試驗(yàn)進(jìn)行區(qū)別。產(chǎn)氣桿菌在混合酸發(fā)酵時(shí)會(huì)產(chǎn)生中性的乙酰甲基醇，但大腸埃希氏桿菌的混合酸發(fā)酵產(chǎn)生多種有機(jī)酸，使培養(yǎng)液呈酸性，pH下降至4.2，甚至更低。當(dāng)用甲基紅滴入時(shí)，大腸埃希氏桿菌培養(yǎng)液為紅色，稱(chēng)之為陽(yáng)性反應(yīng)；產(chǎn)氣桿菌培養(yǎng)液為橙黃色，為甲基紅反應(yīng)陰性。陽(yáng)性陰性對(duì)照大腸桿菌：+產(chǎn)氣桿菌：-在無(wú)氧或相對(duì)缺氧時(shí)酒精發(fā)酵中：作為乙醛→乙醇的供氫體乳酸發(fā)酵中：作為丙酮酸→乳酸的供氫體NADH的去路：在有氧條件下原核生物中：1分子的NADH通過(guò)呼吸鏈可產(chǎn)生3個(gè)ATP。真核生物中：在植物細(xì)胞或動(dòng)物的肌細(xì)胞中，1分子的NADH通過(guò)呼吸鏈可產(chǎn)生2個(gè)ATP。

2、呼吸---微生物以O(shè)2或其它無(wú)機(jī)物為電子最終受體進(jìn)行有機(jī)物氧化的過(guò)程。

(1)特點(diǎn)：B、電子載體傳遞電子伴隨ATP大量形成。（氧化磷酸化、電子傳遞水平磷酸化)A、電子載體---傳遞電子。電子傳遞鏈：一系列電子載體按照氧化還原電位升高的順序排列而成的鏈。

(2)呼吸類(lèi)型

（據(jù)電子最終受體分）a.有氧呼吸：當(dāng)存在外在的最終電子受體O2時(shí)，底物可全部氧化成CO2和H2O，并產(chǎn)生ATP。這種有外在的最終電子受體O2存在時(shí)對(duì)能源的氧化稱(chēng)為好氧呼吸。最終電子受體：分子氧；底物：有機(jī)物。好氧呼吸：外源性呼吸——微生物利用外界供給的能源進(jìn)行呼吸；內(nèi)源性呼吸——利用自身內(nèi)部貯存的能源物質(zhì)（如多糖、脂肪、PHB等）進(jìn)行呼吸，呼吸速度取決于細(xì)胞的原有營(yíng)養(yǎng)水平。好氧呼吸能否進(jìn)行取決于氧的體積分?jǐn)?shù)是否達(dá)到0.2%，低于此不能進(jìn)行。丙酮酸到乙酰輔酶A有氧呼吸TCA循環(huán)

丙酮酸氧化脫羧形成乙酰CoA的反應(yīng)是在真核細(xì)胞的線粒體基質(zhì)中進(jìn)行的，這是一個(gè)連接酵解和三羧酸循環(huán)的中心環(huán)節(jié)。這個(gè)反應(yīng)由丙酮酸脫氫酶復(fù)合體催化。丙酮酸脫氫酶復(fù)合體包括3個(gè)不同的酶和5種不同的輔酶，包括焦磷酸硫胺素（TPP），硫辛酸，F(xiàn)AD，NAD+和CoA。

丙酮酸到乙酰輔酶ALys殘基硫辛酰胺硫辛酸乙酰硫辛酰胺還原型二氫硫辛酰胺的氧化

三羧酸循環(huán)(tricarboxylicacidcycle)，又叫做TCA循環(huán)，是由于該循環(huán)的第一個(gè)產(chǎn)物是檸檬酸，它含有三個(gè)羧基，故此得名。

該循環(huán)的提出的主要貢獻(xiàn)者是英國(guó)生化學(xué)家Krebs，所以又稱(chēng)Krebs循環(huán)。該循環(huán)還叫做檸檬酸循環(huán)。

a、TCA循環(huán)化學(xué)反應(yīng)過(guò)程氧化磷酸化三羧酸循環(huán)ADP+Pi乙酰CoACoA糖原脂肪蛋白質(zhì)葡萄糖甘油脂肪酸氨基酸2HCO2ATPO2H2O呼吸鏈step1.乙酰CoA與草酰乙酸縮合成檸檬酸的合成乙酰輔酶A（acetylCoA）與草酰乙酸（oxaloacetate）縮合成檸檬酸（citrate）；反應(yīng)由檸檬酸合酶（citratesynthase）催化。step2.檸檬酸經(jīng)順烏頭酸轉(zhuǎn)變?yōu)楫悪幟仕岽朔磻?yīng)是由順烏頭酸酶催化的異構(gòu)化反應(yīng)；由兩步反應(yīng)構(gòu)成，(1)：脫水反應(yīng)；(2)：水合反應(yīng)。step3.異檸檬酸氧化脫羧轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸羧異檸檬酸在異檸檬酸脫氫酶（Isocitratedehydrogenase）作用下，氧化脫羧而轉(zhuǎn)變成-酮戊二酸（-Ketoglutarate）。step4.α-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA在-酮戊二酸脫氫酶復(fù)合體催化下-酮戊二酸氧化脫羧生成琥珀酰CoA(succinyl-CoA)；該脫氫酶復(fù)合體的組成及催化機(jī)理與丙酮酸脫氫酶復(fù)合體類(lèi)似。step5.琥珀酰CoA合成酶催化底物水平磷酸化反應(yīng)

在琥珀酰CoA合成酶催化下，琥珀酰CoA的高能硫酯鍵水解與GDP磷酸化偶聯(lián)，生成琥珀酸、GTP和輔酶A。這是三羧酸循環(huán)中唯一直接生成高能磷酸鍵的反應(yīng)。step6.琥珀酸脫氫生成延胡索酸

此步反應(yīng)由琥珀酸脫氫酶催化，其輔酶是FAD，是三羧酸循環(huán)中唯一與內(nèi)膜結(jié)合的酶。step7.延胡索酸加水生成蘋(píng)果酸蘋(píng)果酸酶催化此步反應(yīng)。step8.蘋(píng)果酸脫氫生成草酰乙酸蘋(píng)果酸脫氫酶催化此步反應(yīng)，輔酶是NAD+。

由TCA循環(huán)產(chǎn)生的NADH和FADH2必須經(jīng)呼吸鏈將電子交給O2，才能回復(fù)成氧化態(tài)，再去接受TCA循環(huán)脫下的氫。b、產(chǎn)物NADH和FADH2的去路:

所以，TCA循環(huán)需要在有氧的條件下進(jìn)行。否則NADH和FADH2攜帶的H無(wú)法交給氧，即呼吸鏈氧化磷酸化無(wú)法進(jìn)行，NAD+及FAD不能被再生，使TCA循環(huán)中的脫氫反應(yīng)因缺乏氫的受體而無(wú)法進(jìn)行。

在好氧呼吸過(guò)程中，電子并不是直接傳遞給O2，而是先轉(zhuǎn)移給NAD，成為NADH2，然后NADH2被氧化后，電子傳遞給電子傳遞體系，最后由電子傳遞體系轉(zhuǎn)給O2。得到電子的O2與H結(jié)合形成H2O。電子傳遞鏈ATPATPATPADP+PiATP1/2O2H2O呼吸鏈e-H→H++e-O2碳源丙酮酸→乙酰CoA+CO2→

3CO2能量丙酮酸氧化脫羧：1NADH→3ATP共15ATPTCA循環(huán)：12ATPC、能量的化學(xué)計(jì)量碳源葡萄糖→2丙酮酸→

6CO2能量葡萄糖無(wú)氧酵解：2ATP+2NADH→8ATP共38ATP丙酮酸有氧氧化：15×2=30ATP葡萄糖徹底氧化經(jīng)由的途徑：EMP途徑、丙酮酸氧化脫羧、TCA循環(huán)、呼吸鏈氧化磷酸化。對(duì)于原核生物：

由于在EMP途徑中生成的NADH在線粒體外，其磷氧比為2，所以1分子葡萄糖徹底氧化只能合成36ATP。對(duì)于真核生物（高等植物、真菌、動(dòng)物的肌細(xì)胞）:P/O：表示當(dāng)一對(duì)電子通過(guò)呼吸鏈傳遞至O2所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)，即表示呼吸鏈氧化磷酸化效率。磷氧比（P/O

）

呼吸過(guò)程中無(wú)機(jī)磷酸（Pi）消耗量和分子氧（O2）消耗量的比值稱(chēng)為磷氧比。由于在氧化磷酸化過(guò)程中，每傳遞一對(duì)電子消耗一個(gè)氧原子，而每生成一分子ATP消耗一分子Pi

，因此P/O的數(shù)值相當(dāng)于一對(duì)電子經(jīng)呼吸鏈傳遞至分子氧所產(chǎn)生的ATP分子數(shù)。NADHFADH2O212H2OH2O例實(shí)測(cè)得NADH呼吸鏈：P/O~3ADP+PiATP實(shí)測(cè)得FADH2呼吸鏈：P/O~2O2122e-2e-ADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPADP+PiATPB、無(wú)氧呼吸：在電子傳遞體系中，氧化NADH2時(shí)的最終電子受體不是氧氣，而是氧以外的無(wú)機(jī)化合物。最終電子受體：氧以外的無(wú)機(jī)物；底物：有機(jī)物。

NO3－

SO4＝

CO3＝

硝酸還原、硫酸鹽還原、碳酸鹽還原無(wú)氧呼吸：

無(wú)氧呼吸不能以分子氧作為氫及電子受體，而是以某些無(wú)機(jī)氧化物SO42－，NO3-，CO2等作為H及電子受體。例如：（1）反硝化菌在無(wú)氧存在時(shí)，以NO3－為H受體

（2）硫酸還原菌在無(wú)氧存在時(shí)，以SO42－為H受體（3）產(chǎn)甲烷菌以CO2為H受體生成CH4不同產(chǎn)能方式特征的比較產(chǎn)能方式有氧呼吸無(wú)氧呼吸發(fā)酵微生物好氧菌兼性厭氧菌兼性厭氧菌厭氧菌兼性厭氧菌厭氧菌電子受體O2外源無(wú)機(jī)氧化物（少數(shù)有機(jī)氧化物）更氧化的有機(jī)中間代謝物底物有機(jī)物有機(jī)物有機(jī)物酶類(lèi)脫氫酶氧化還原酶脫氫酶特殊氧化還原酶脫氫酶產(chǎn)ATP方式呼吸鏈（氧化磷酸化）呼吸鏈（氧化磷酸化）直接產(chǎn)生（底物水平磷酸化）產(chǎn)能效率高居中低HMP途徑降解葡萄糖的三個(gè)階段：

HMP是一條葡萄糖不經(jīng)EMP途徑和TCA循環(huán)途徑而得到徹底氧化，并能產(chǎn)生大量NADPH+H+形式的還原力和多種中間代謝產(chǎn)物的代謝途徑。

1）、葡萄糖經(jīng)過(guò)幾步氧化反應(yīng)產(chǎn)生核酮糖-5-磷酸和CO22）、核酮糖-5-磷酸發(fā)生同分異構(gòu)化或表異構(gòu)化而分別產(chǎn)生核糖-5-磷酸和木酮糖-5-磷酸

3）、上述各種戊糖磷酸在無(wú)氧參與的情況下發(fā)生碳架重排，產(chǎn)生己糖磷酸和丙糖磷酸4、其它代謝途徑HMP途徑（磷酸己糖裂解途徑）

--大多數(shù)好氧菌和兼性厭氧菌通過(guò)這條途徑代謝6-葡萄糖-6-磷酸+12NADP++6H2O5-葡萄糖-6-磷酸+12NADPH+12H++12CO2+PiHMP途徑的總反應(yīng)：ED途徑（好氧G-細(xì)菌中具有）：也稱(chēng)2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸途徑，在醛縮酶的作用下，裂解為丙酮酸和3-磷酸甘油醛，3-磷酸甘油醛再經(jīng)EMP途徑的后半部反應(yīng)轉(zhuǎn)化為丙酮酸。

葡萄糖

↓+ATP6-磷酸葡萄糖

↓-2H6-磷酸葡萄糖酸

↓-H2O2-酮-3-脫氧-6-磷酸葡萄糖酸

↙

↘

3-磷酸甘油醛------→丙酮酸↘？

總反應(yīng)式為：C6H12O6＋ADP+P