自養(yǎng)微生物產(chǎn)ATP和產(chǎn)還原力

自養(yǎng)微生物產(chǎn)ATP和產(chǎn)還原力2014級(jí)生物工程班劉世錦學(xué)號(hào)：D31414035自養(yǎng)微生物按其最初能源的不同的分類能對(duì)無(wú)機(jī)物進(jìn)行氧化而獲得能量的微生物，稱為化能無(wú)機(jī)自養(yǎng)型微生物。一能利用日光輻射能的微生物，稱做光能自養(yǎng)型微生物。二有機(jī)物化能異養(yǎng)菌日光光能營(yíng)養(yǎng)菌無(wú)機(jī)物化能自養(yǎng)菌最初能源通用能源（ATP）一、化能自養(yǎng)微生物還原CO2所需要的ATP和[H]是通過(guò)氧化無(wú)機(jī)物而獲得的NH4+、NO2-、H2S、S0、H2、Fe2+等呼吸鏈的氧化磷酸化反應(yīng)硝化細(xì)菌、鐵細(xì)菌、硫細(xì)菌、氫細(xì)菌等屬于化能自養(yǎng)類型

通常是化能自養(yǎng)型細(xì)菌，一般是好氧菌。利用固定C02作為它們的碳源。其產(chǎn)能的途徑主要也是借助于無(wú)機(jī)電子供體(能源物質(zhì))的氧化，從無(wú)機(jī)物脫下的氫(電子)直接進(jìn)入呼吸鏈通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。代謝特點(diǎn)

1）無(wú)機(jī)底物脫下的氫（電子）從相應(yīng)位置直接進(jìn)入呼吸鏈

2）存在多種呼吸鏈

3）產(chǎn)能效率低；

4）生長(zhǎng)緩慢，產(chǎn)細(xì)胞率低。復(fù)雜分子（有機(jī)物）分解代謝合成代謝簡(jiǎn)單小分子ATP[H]自養(yǎng)微生物的合成代謝：

將CO2先還原成[CH2O]水平的簡(jiǎn)單有機(jī)物，然后再進(jìn)一步合成復(fù)雜的細(xì)胞成分。化能自養(yǎng)微生物：無(wú)機(jī)物氧化過(guò)程中主要通過(guò)氧化磷酸化產(chǎn)生ATP如果作為電子供體的無(wú)機(jī)物的氧化還原電位足夠低，也在氧化磷酸化的過(guò)程中產(chǎn)生還原力，但大多數(shù)情況下都需要通過(guò)電子的逆向傳遞，以消耗ATP為代價(jià)獲得還原力。1硝化細(xì)菌

能氧化氮的化能無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌。桿狀、橢圓形、球形、螺旋形或裂片狀，且它們可能有極生或周生鞭毛。

好氧、沒有芽孢的革蘭氏陰性有機(jī)體，在細(xì)胞質(zhì)中有非常發(fā)達(dá)的內(nèi)膜復(fù)合體。將氨氧化成硝酸鹽的過(guò)程稱為硝化作用。

a、亞硝化細(xì)菌

NH3+O2+2H+NH2OH+H2O氨單加氧酶羥氨氧化酶HNO2+4H++4e-b、硝化細(xì)菌NO2-+H2O

亞硝酸氧化酶NO3-+2H++2e-根據(jù)它們氧化無(wú)機(jī)化合物的不同也稱氨氧化細(xì)菌(產(chǎn)生1分子ATP)2氫細(xì)菌（氧化氫細(xì)菌）

能利用氫作為能源的細(xì)菌組成的生理類群稱氫細(xì)菌或氫氧化細(xì)菌(hydrogenoxidizingbacteria)。兼性化能自養(yǎng)菌主要有假單胞菌屬、產(chǎn)堿桿菌屬(Alcaligenes)、副球菌屬、芽孢桿菌屬、黃桿菌屬(Flavobacterium)、水螺菌屬(Aquaspirillum)、分支桿菌屬(Mycobacterium)和諾卡氏菌屬(Nocardia)等。

產(chǎn)能：2H2+O2—2H2O

合成代謝反應(yīng)：

2H2+CO2—[CH2O]+H2O。

3硫細(xì)菌（硫氧化細(xì)菌）

——利用H2S、S02、S2O32-等無(wú)機(jī)硫化物進(jìn)行自養(yǎng)生長(zhǎng),主要指化能自氧型硫細(xì)菌

嗜酸型硫細(xì)菌能氧化元素硫和還原性硫化物外，還能將亞鐵離子(Fe2＋)氧化成鐵離子(Fe3＋)。產(chǎn)能途徑第一階段，H2S、S0和S2O32－等硫化物被氧化為SO32－第二階段，形成的SO32－進(jìn)一步氧化為SO42－和產(chǎn)能。1、由細(xì)胞色素－亞硫酸氧化酶將SO32－直接氧化成為SO42－，并通過(guò)電子傳遞磷酸化產(chǎn)能，普遍存在于硫桿菌中。2、磷酸腺苷硫酸(adenosinephosphosulfate，APS)途徑。在這條途徑中，亞硫酸與腺苷單磷酸反應(yīng)放出2個(gè)電子生成一種高能分子，放出的電子經(jīng)細(xì)胞電子傳遞鏈的氧化磷酸化產(chǎn)生ATP。由腺苷酸激酶的催化，每氧化1分子SO32－產(chǎn)生1.5分子ATP。二、光能營(yíng)養(yǎng)微生物

指具有捕捉光能并將它用于合成ATP和產(chǎn)生NADH或NADPH的微生物。分為不產(chǎn)氧光合微生物和產(chǎn)氧光合微生物。前者利用還原態(tài)無(wú)機(jī)物H2S，H2或有機(jī)物作還原C02的氫供體以生成NADH和NADPH。后者由H2O分子光解產(chǎn)物H’和電子形成還原力(NADPH+H’)

（還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）1）循環(huán)光合磷酸化

細(xì)菌葉綠素將捕獲的光能傳輸給其反應(yīng)中心葉綠素，吸收光能并被激發(fā)，使它的還原電勢(shì)變得很負(fù)，被逐出的電子經(jīng)過(guò)由脫鎂菌綠素(bacteriopheophytin，Bph)、CoQ、細(xì)胞色素b和c組成的電子傳遞鏈傳遞返回到細(xì)菌葉綠素，同時(shí)造成了質(zhì)子的跨膜移動(dòng)，提供能量用于合成ATP。特點(diǎn)：

a、光驅(qū)使下，電子自菌綠素上逐出后，經(jīng)過(guò)類似呼吸鏈的循環(huán)，又回到菌綠素；

b、產(chǎn)ATP和還原力[H]分別進(jìn)行，還原力來(lái)自H2S等無(wú)機(jī)物；

c、不產(chǎn)氧（O2）。

2）非循環(huán)光合磷酸化

特點(diǎn)：

a、電子傳遞非循環(huán)式；

b、在有氧的條件下進(jìn)行；

c、ATP、還原力、O2同時(shí)產(chǎn)生

d、NADPH2中的[H]來(lái)自水分子的光解產(chǎn)物H和電子

e、有PS?含葉綠素a，有利于紅光吸收，有PS??含葉綠素b，有利于藍(lán)光吸收。當(dāng)光反應(yīng)中心的葉綠素吸收光量子能量后釋放的電子，經(jīng)過(guò)黃素蛋白和鐵氧還蛋白(Fd)傳遞給NAD+（NADP’）生成NADH（NADPH）+H’(還原力)，而不是返回氧化型。

3、嗜鹽菌紫膜的光合作用只在嗜鹽菌中才有的無(wú)葉綠素或菌綠素參與的獨(dú)特光合作用。嗜鹽菌：一類必須在高鹽（3.5~5.0mol/LNaCl）環(huán)境中才能生長(zhǎng)的古細(xì)菌。細(xì)胞內(nèi)富含類胡蘿卜素而呈紅、橘黃、黃色。其細(xì)胞膜可分離出紅色和紫色兩部分三、嗜鹽菌紫膜的光合作用(1)嗜鹽菌的細(xì)胞膜：①紅膜：紅色部分，是細(xì)胞膜的主要部分。含類胡蘿卜素、黃素蛋白、cyt等用于氧化磷酸化反應(yīng)的呼吸鏈載體成分；②紫膜：由稱作細(xì)菌視紫紅質(zhì)的蛋白質(zhì)和類脂組成，在細(xì)胞膜上呈斑片分布，能進(jìn)行獨(dú)特的光合作用。細(xì)菌視紫紅質(zhì)的功能與葉綠素相似，能吸收光能，并在光量子的驅(qū)動(dòng)下起著質(zhì)子泵作用。

（2）光介導(dǎo)ATP合成——紫膜光合磷酸化（photophosphorylationbypurplemembrance）ATP酶紫膜H+H+H+-++++---細(xì)胞壁紅膜H+ADP+PiATP主要特點(diǎn)：不經(jīng)過(guò)電子傳遞，直接產(chǎn)生ATP紫膜的光合磷酸化是迄今知道的最簡(jiǎn)單的光合磷酸化反應(yīng)（2）光介導(dǎo)ATP合成

當(dāng)環(huán)境中O2濃度很低時(shí)，嗜鹽菌無(wú)法利用氧化磷酸化來(lái)滿足其正常的能量需要，這時(shí)，若光照條件適宜，它就能合成紫膜，并利用紫膜的光介導(dǎo)ATP合成機(jī)制獲得必要的能量。通過(guò)紫膜的光能轉(zhuǎn)化而建立的質(zhì)子梯度除了可驅(qū)動(dòng)ATP合成，還可為嗜鹽菌在高鹽環(huán)境中建立跨膜的鈉離子電化學(xué)梯度，并由此完成一系列的生理生化功能。

Theend,thankyou!人有了