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　　第六章微生物的代谢和发酵

　　新陈代谢(metabolism)简称代谢，是指发生在活细胞中的各种分解代谢(catabolism)和合成代谢(anabolism)的总 和。即新陈代谢＝分解代谢＋台成代谢分解代谢又称异化作用，是指复杂的有机物分子通过分解代谢酶系的催化产生简单分子、能量(一般以腺苷三磷酸即ATP 形式存在)和还原力(或称还原当量，一般用[H]来表示)的作用。合成代谢又称同化作用，与分解代谢正好相反，是指在合成代谢酶系的催化下，由简单小分 子、ATP 形式的能13 初级代谢： 次级代谢：

　　第一节

　　微生物的能量代谢量和[H]形式的还原力一起，共同合成复杂的生物大分子的过程。最初的能源（primary energy sources）： 有机物，还原态无机物，日光辐射能。通用能源（universal energy source）： ATP。生物氧化：脱氢、递氢、受氢。发酵：基质为有机物，最终电子受体为有机物。葡萄糖→ 丙酮酸（EMP 途径） 产生2 个ATP（ 底物水平磷酸化） 由于基质氧化不彻底，发酵的结果仍积累有机物，所以产生的能量较少。例：葡萄糖→ 丙酮酸→乳酸，产生54 kcal 的能量不同的微生物发酵可产生不同的产物，例：葡萄糖→ 丙酮酸→乳酸or 乙醇or 丙酮丁醇有氧呼吸：彻底的氧化过程。基质为有机物，最终电子受体为分子氧。葡萄糖→CO 产生38 个ATP，其中底物水平磷酸化产生2 个ATP，氧化磷酸化产生36 个ATP EMP 途迳：葡萄糖→丙酮酸；丙酮酸→乙酰CoA（氧化脱羧体系）；TCA 循环。电子传递链无氧呼吸： 基质为有机物，最终电子受体为无机物。C6H12O6+12KNO3→6CO2+12KNO2+6H2O ＋ 429kcal 三种生物氧化方式的产能水平比较2 + H2O

　　14最高：有氧呼吸，第二：无氧呼吸， 最低：发酵。“鬼火”的生物学解释： 在无氧条件下，某些微生物在没有氧、氮或硫作为呼吸作用的最终电子受体时，可以磷酸盐代替，其结果是生成磷化氢(PH３)，一种易燃气体。当有机物腐败变 质时，经常会发生这种情况。若埋葬尸体的坟墓封口不严时．这种气体就很易逸出。农村的墓地通常位于山坡上，埋葬着大量尸体。在夜晚， 气体燃烧会发出绿幽幽的光，长期以来人们无法正确地解释这种现象，将其称之为“鬼火”。烃类化合物的分解烃类化合物主要是被氧化，是一个绝对需氧的过程， 在缺氧条件下，烃类完全不受微生物影响。（所以地下沉积的石油会长期不变） 能分解烃类的微生物：细菌（假单胞菌，分枝杆菌，棒状杆菌）；放线菌（链霉菌，诺卡氏菌）；酵母菌。一般在油田及炼油厂附近都能分离到。应用：萘被假单胞 菌利用生成水杨酸；丙烯氰生成丙烯酰胺；石油脱蜡；石油代替粮食发酵； 石油探测。绝对好氧：优点：石油不被破坏；缺点：发酵过程需通入大量氧气，消耗动力；发酵培养基中需要加乳化剂（因为烃类石油类物质，与水不相容）。

　　第二节

　　生物固氮固氮生物：能使氮分子还原成氨的生物。一般均为原核生物，于1888 年分离到。能固氮的微生物：自生固氮菌，共生固氮菌，联合固氮菌。固氮的生化机制：固氮反应的必要条件：固氮酶(nitrogenase)，能量 （ATP），还原力，严格的厌氧微环境。固氮的生化途径：N2+8[H]+18~24ATP→2NH3+H2+18~24ADP+18~24Pi