水处理微生物学双语第二章第节.ppt

SectionBMicrobialmetabolism B3Autotrophicreactions自养微生物的代谢 复习 Nutritionaltypeofmicrobe Organiccompounds Carbondioxide Organicmolecule Lightorchemistryenergy Chemo organotroph化能异养 Organiccompounds Carbondioxide Chemo lithotrophs化能自养 Photo organotroph光能异养 Photo lithotrophs光能自养 异养微生物通过有机物分解途径获得ATP和NADH自养微生物如何获得ATP和NAHDH呢 1 Chemolithotrophy 化能自养 1 1氧化反应式1 2化能自养性微生物通过氧化无机物形成ATP 但是合成NADH需要消耗ATP 1 3微生物将按完全氧化成硝酸盐称作硝化作用 硝化作用有重要的生态意义 1 4化能自养菌ATP和NADH的净产量非常低 必须氧化大量的无机底物 化能自养菌生长非常缓慢 硝化单胞菌 硝化杆菌 0 32 0 82 0 42 NO2 NO3 e Ctypecytochromes Cytochromesa1 Cytochromesa3 1 2O2H2O Flavoprotein NAD NADH H ADP PiATP ADP PiATP 2 Photolithotrophs 光能自养 2 1微生物的光合作用分为 放氧型光合作用 如 蓝细菌 藻类 非放氧型光合作用 如 绿硫细菌和紫硫细菌 2 2光合作用放出的氧来自于水的光解 2 3光合作用分为光反应和暗反应 光反应是光能转化成化学能 ATP 暗反应是消耗 ATP 合成葡萄糖 2 4光能自养微生物的分类 18页 2 5细菌的光反应不同于真核微生物的光反应 3 Thelightreactioninbacteria 细菌的光反应 3 1光合细菌含有细菌叶绿素a和b 他们分别吸收775和790nm的光波 3 2对于绿色硫细菌和非硫细菌 这些色素存在于绿色体中 绿色体是一种质膜延伸形成的囊状物 而对于紫色细菌 这些色素存在与细胞质的小泡中 3 3光合细菌只含有光系统1 是一种循环式的光反应 在光合作用过程中不产生氧气 3 4细菌的光反应过程见右图 3 5细菌的光反应合成ATP 若要合成NADH 必须提供电子供体 P700Photosystem P700 Fd PC Cytochromebfcomplex light H pump RedoxPotential V 3 Thelightreactioninbacteria 细菌的光反应 3 6紫色硫细菌不能够通过光反应直接合成NADPH 电子供体提供的电子从细胞色素处进入 消耗光反应合成的ATP 产生反响电子流 合成NADPH 1 0 0 75 0 5 0 250 0 25 0 5 P870 P870 BChl Q Cytbc1 NADPH Cytc2 Cyclicphotophosphorylation 4 Thelightreactionineukaryotes 真核生物的光反应 4 1真核微生物光反应的部位是叶绿体 叶绿体内含有类囊体 集光色素和反应中心位于类囊体的膜上 4 2光合系统 的色素分子被光能激发 释放出的电子沿着传递链到达光合系统 在传递过程中 合成ATP 光合系统 吸收光能后 再次激发释放出电子 释放的电子眼电子传递链传递 合成NADH 4 Thelightreactionineukaryotes 真核生物的光反应 4 3光合系统 的色素分子被光能激发 释放出的电子沿着传递链到达光合系统 在传递过程中 合成ATP 光合系统 吸收光能后 再次激发释放出电子 释放的电子眼电子传递链传递 合成NADH non cyclicelectrontransport 5 Thedarkreactionofphotosynthesis 光合作用的暗反应 5 1暗反应是合成碳水化合物的化学反应 整个反应称之为 卡尔循环 5 2暗反应使用光反应产生的ATP和NADPH作为能量和还原力 使用二氧化碳和水作为原料 合成糖类等碳水化合物 5 3卡尔文循环的关键酶是核酮糖二磷酸羧化酶 6 3c 3 Phosphoglycerate3 磷酸甘油酸 6 1 3 Bisphosphoglycerate1 3 二磷酸甘油酸 6 3c Glycetaldehyde3 Phosphate甘氨酸 3 磷酸 5 3c Glycetaldehyde3 Phosphate甘氨酸 3 磷酸 1 3c Glycetaldehyde3 Phosphate 6C Fructose 6 phosphate果糖 6 磷酸 3 5c Ribulose5 phosphate核酮糖 5 磷酸 Sucrose蔗糖 Starch淀粉 3 5c Ribulose1 5 biphosphate核酮糖 1 5 二磷酸 6ATP6ADP 6NADPH6NADP 6Pi 3ADP3ATP 3CO2 作业 SectionBMicrobialmetabolism B4BiosyntheticPathways生物合成途径 生物合成 微生物为了生长和繁殖合成新的细胞物质的过程 生物合成物质分为两类 小分子物质和大分子物质 小分子包括 葡萄糖 氨基酸 核苷酸 大分子物质包括 碳水化合物 核酸 脂肪 蛋白质 1 Carbohydrates 碳水化合物 1 1所有的异养微生物必须合成葡萄糖 用于合成葡萄糖的物质是除了二氧化碳以外的其他碳源 1 2用其他碳源合成葡萄糖的过程称为糖原异生 糖原异生是糖酵解的异过程 1 3糖原异生过程中有几步反应不同于糖酵解 磷酸烯醇式丙酮酸激酶将丙酮酸转变成磷酸烯醇式丙酮酸 果糖 1 6 二磷酸在果糖 1 6 二磷酸酶的催化下生成果糖 6 磷酸 葡萄糖 6 磷酸在葡萄糖 6 磷酸酶的催化下生成葡萄糖 2 Aminoacids 氨基酸 2 1微生物氮同化的方式差异很大 仅有一类微生物能够利用氮气 称之为固氮 固氮微生物有 固氮菌 根瘤菌和一些革兰氏阳性细菌如梭菌 固氮反应被一种对氧气敏感的酶固氮酶催化 这个反应需要消耗大量的能量 2 2其他的微生物利用硝酸盐 亚硝酸盐和氨 但是硝酸盐和亚硝酸盐在同化之前必须还原成氨 2 3蛋白质中有20种氨基酸 但并没有20种生物合成途径 因为这20种氨基酸可以分为5组 每一组有共同的合成路径 这5组分别是 谷氨酸组 天冬氨酸组 丙酮酸组 丝氨酸组 芳香氨酸组 2O 2 Aminoacids 氨基酸 1 Glutamatefamily 谷氨酸组 proline 脯氨酸 ketoglutamateGlutanate 酮戊二酸 谷氨酸 Ornithine 鸟氨酸 Arginine 精氨酸 2 Aspartatefamily 天冬氨酸组 Lysine 赖氨酸 OxaloacetateAspartate 草酰乙酸 天冬氨酸 Methionine 甲硫氨酸 Homoserine 高丝氨酸 Threonine 苏氨酸 Isoleucine 异亮氨酸 3 Nucleicacids 核酸 3 1嘌呤 purines 和 pyrimidines 嘧啶是环状的含氮化合物 嘌呤 腺嘌呤和鸟嘌呤 有两个连接的环构成 嘧啶 尿嘧啶 胞嘧啶和胸腺嘧啶 只有一个环 3 2核苷 Nucleoside 是由一个嘌呤或嘧啶与一个五糖 核糖或脱氧核糖 连接 3 3核苷酸 Nucleotides 是DNA或RNA的单体 由一个核苷与连接到糖上的一个或多个磷酸基组成 3 4由7个化合物合成嘌呤 嘧啶的生物合成起始于氨甲酰磷酸与天冬氨酸缩合 生成氨甲酰天冬氨酸 然后转变成嘧啶生物合成的一个共同的中间产物乳清酸 3 Nucleicacids 核酸 Aspartate天冬氨酸 Folicacid叶酸 Glutamine谷氨酸 CO2 Glutamine谷氨酸 Folicacid叶酸 Glycine氨基乙酸 4 Fattyacidsynthesis 脂肪酸合成 AcetylACP乙酰ACP MalonylACP丙二酰ACP Acyl malonyl ACPcondensingenzyme Condensat