6.5.1微生物的能量代谢 - 微生物的能量代谢

1第五节第五节微生物的能量代谢微生物的能量代谢一、能量的释放能量的释放根据最终电子受体的性质不同根据最终电子受体的性质不同，有机物生物氧化可区分为有机物生物氧化可区分为呼吸呼吸、厌氧呼吸厌氧呼吸和发酵发酵三种类型三种类型。2(一)呼吸呼吸*呼吸呼吸(respiration)是指有机物在氧化过程中放出的电子是指有机物在氧化过程中放出的电子，通过呼吸链传递通过呼吸链传递，最终交给氧分子的生物过程最终交给氧分子的生物过程。呼吸的电子流和碳流为：呼吸的电子流和碳流为：有机物有机物碳流碳流O2电子流电子流CO23*呼吸的特点呼吸的特点：以氧分子为最终电子受体；以氧分子为最终电子受体；有机物质氧化彻底；有机物质氧化彻底；能量能量（有效电子有效电子）释放完全释放完全。通过呼吸通过呼吸，葡萄糖可被彻底氧化成二氧化碳和水葡萄糖可被彻底氧化成二氧化碳和水，释放全部释放全部能量能量688×4.186kJ/mol。由于二氧化碳和水不再有释放电由于二氧化碳和水不再有释放电子的能力子的能力，因此它们不会耗氧因此它们不会耗氧，有机物的污染潜力也由此消有机物的污染潜力也由此消除。4（二）厌氧呼吸厌氧呼吸*厌氧呼吸厌氧呼吸（anaerobicrespiration）是指有机物氧化过是指有机物氧化过程中脱下的电子程中脱下的电子，经一系列电子传递体经一系列电子传递体，最终交给无机最终交给无机氧化物等外源电子受体的生物过程氧化物等外源电子受体的生物过程。厌氧呼吸的电子流和碳流如下：厌氧呼吸的电子流和碳流如下：有机物有机物碳流碳流NO3－或SO42－或CO32－电子流电子流CO25*厌氧呼吸的特点厌氧呼吸的特点：最终电子受体为无机氧化物最终电子受体为无机氧化物（NO3-、SO42-或CO2）等外源物质源物质；有机物氧化彻底；有机物氧化彻底；释放的能量低于有氧呼吸释放的能量低于有氧呼吸。在厌氧呼吸中在厌氧呼吸中，无机氧化物中的氧充当了质子受体的角色无机氧化物中的氧充当了质子受体的角色，与之结合的其他元素则充当了电子受体的角色与之结合的其他元素则充当了电子受体的角色。由于后者的由于后者的氧化能力弱于氧氧化能力弱于氧，因此释放的能量相对较少；厌氧呼吸产物因此释放的能量相对较少；厌氧呼吸产物排入有氧环境时排入有氧环境时，可被氧重新氧化可被氧重新氧化，因此依是潜在污染物因此依是潜在污染物。6以硝酸盐为电子受体进行厌氧呼吸时以硝酸盐为电子受体进行厌氧呼吸时，葡萄糖释放葡萄糖释放429×4.186kJ/mol能量能量，产物为水产物为水、二氧化碳和氮气二氧化碳和氮气，可有可有效消除有机物污染效消除有机物污染。以硫酸盐为电子受体进行厌氧呼吸时以硫酸盐为电子受体进行厌氧呼吸时，葡萄糖释放葡萄糖释放172×4.186kJ/mol能量能量，产物为水产物为水、二氧化碳二氧化碳、硫化物硫化物，后者可被氧重新氧化者可被氧重新氧化，耗氧能力等同于原始基质耗氧能力等同于原始基质。不从系统中不从系统中分离硫化物分离硫化物，就不能消除有机物污染就不能消除有机物污染。7（三）发酵（三）发酵*发酵发酵(fermentation)是指有机物氧化过程中脱下的电子是指有机物氧化过程中脱下的电子，经辅酶或辅基经辅酶或辅基(主要有主要有NAD，FAD，NADP)传递给自身代谢传递给自身代谢中间产物中间产物，最终产生还原性有机产物的生物过程最终产生还原性有机产物的生物过程。发酵的电子流和碳流为：发酵的电子流和碳流为：有机物有机物碳流碳流中间产物中间产物电子流电子流发酵产物发酵产物