环境工程微生物学04微生物的生理第四章 微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理本章主要内容本章主要内容 1、微生物的酶、微生物的酶 2、微生物的营养、微生物的营养 3、微生物的产能代谢、微生物的产能代谢 4、微生物的合成代谢、微生物的合成代谢 代谢：是生命细胞内发生的各种化学反应的总称；代谢：是生命细胞内发生的各种化学反应的总称； 产能代谢：也称异化作用，物质分解反应，放出能量；产能代谢：也称异化作用，物质分解反应，放出能量； 合成代谢：也称同化作用，物质合成反应，消耗能量合成代谢：也称同化作用，物质合成反应，消耗能量环境工程微生物学04微生物的生理第一节第一节 微生物的酶微生物的酶酶的概念酶的概念酶是动植物、微生物等生物合成的，催化生物化学反应酶是动植物、微生物等生物合成的，催化生物化学反应的、并传递电子、原子和化学集团的生物催化剂的、并传递电子、原子和化学集团的生物催化剂 微生物的所有营养和代谢活动必须在酶的参与微生物的所有营养和代谢活动必须在酶的参与下才能正常进行下才能正常进行产地功用环境工程微生物学04微生物的生理 1. 酶的组成有两类：酶的组成有两类：单成分酶，只含蛋白质；单成分酶，只含蛋白质；全酶，除了蛋白质，还含有辅助因子，如：小分子全酶，除了蛋白质，还含有辅助因子，如：小分子有机物（不含氮）、金属离子等。
有机物（不含氮）、金属离子等全酶的所有组分必须齐全，缺一不可，否则就会失去全酶的所有组分必须齐全，缺一不可，否则就会失去本有活性本有活性一、酶的组成一、酶的组成环境工程微生物学04微生物的生理微生物的酶微生物的酶单成分酶单成分酶全酶全酶酶蛋白酶蛋白+有机物有机物 脱氢酶脱氢酶酶蛋白酶蛋白+金属离子金属离子 细胞色素氧化酶细胞色素氧化酶 酶蛋白酶蛋白+有机物有机物+金属离子金属离子 丙酮酸脱丙酮酸脱氢酶氢酶水解酶水解酶环境工程微生物学04微生物的生理2.酶的各组分的功能：酶的各组分的功能：酶蛋白起加速反应作用；酶蛋白起加速反应作用；其他辅酶、辅基传递电子、原子和化学集团；其他辅酶、辅基传递电子、原子和化学集团；金属离子除传递电子，还起激活剂作用金属离子除传递电子，还起激活剂作用辅酶辅基：辅酶辅基：FeFe2+2+、NADNAD、NADPNADP、FADFAD、FMNFMN等 辅酶与辅基的区别只在于它们与酶蛋白结合的辅酶与辅基的区别只在于它们与酶蛋白结合的牢固程度不同，并无严格的界限前者与蛋白质结牢固程度不同，并无严格的界限前者与蛋白质结合的较松弛，后者则结合较紧合的较松弛，后者则结合较紧。
环境工程微生物学04微生物的生理 二、酶蛋白的结构二、酶蛋白的结构 酶蛋白也是蛋白质，由酶蛋白也是蛋白质，由20种氨基酸组成种氨基酸组成排列顺序不同，蛋白质不同排列顺序不同，蛋白质不同 氨基酸由肽键（氨基酸由肽键（-CO-NH-CO-NH-）连接形成多肽）连接形成多肽链，两条连或单链在卷曲时相邻的基团可以由链，两条连或单链在卷曲时相邻的基团可以由氢键、盐键、脂键、范德华力及金属键相连接氢键、盐键、脂键、范德华力及金属键相连接 这样，便使酶蛋白呈现以下四种结构这样，便使酶蛋白呈现以下四种结构环境工程微生物学04微生物的生理1.1.一级结构：一级结构：多肽链本身结构；多肽链本身结构；2.2.二级结构：二级结构：多肽链形成的初级结构，由氢键连接；多肽链形成的初级结构，由氢键连接；3.3.三级结构：三级结构：在二级结构基础上进一步扭曲形成的更在二级结构基础上进一步扭曲形成的更 复杂的结构，有氢键、盐键、脂键等；复杂的结构，有氢键、盐键、脂键等；4.4.四级结构：四级结构：由多个亚基形成由多个亚基形成亚基：由一个或多个多肽链在三级结构的基础上形成亚基：由一个或多个多肽链在三级结构的基础上形成的小单位。
的小单位环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理三、酶的活性中心三、酶的活性中心 酶的活性中心指的是酶蛋白分子能与底酶的活性中心指的是酶蛋白分子能与底物结合，并发挥催化作用的小部分氨基酸区物结合，并发挥催化作用的小部分氨基酸区分有结合部位和催化部位分有结合部位和催化部位环境工程微生物学04微生物的生理四、酶的分类和命名四、酶的分类和命名 1.1.按照催化反应的类型：按照催化反应的类型：水解酶、氧化还原酶、转移酶、异构酶、裂解酶、合水解酶、氧化还原酶、转移酶、异构酶、裂解酶、合成酶a.a.水解酶：催化大分子有机物水解成小分子水解酶：催化大分子有机物水解成小分子AB+HAB+H2 2O AOH+BHO AOH+BHb.b.氧化还原酶：催化物质的氧化还原反应氧化还原酶：催化物质的氧化还原反应AHAH2 2+B A+BH+B A+BH2 2环境工程微生物学04微生物的生理乳酸乳酸 环境工程微生物学04微生物的生理 1.1.按照催化反应的类型：按照催化反应的类型： c.c.转移酶：催化底物基团转移到另一个有机物上转移酶：催化底物基团转移到另一个有机物上AR+B A+BRAR+B A+BRR:R:氨基、醛基、酮基、磷酸基氨基、醛基、酮基、磷酸基 d.d.异构酶：催化同分异构体的基团重新排列。
异构酶：催化同分异构体的基团重新排列A AA A如：葡萄糖形成为果糖如：葡萄糖形成为果糖环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理 1. 1.按照催化反应的类型：按照催化反应的类型：e.e.裂解酶：催化底物裂解为小分子有机物裂解酶：催化底物裂解为小分子有机物A C+BA C+Bf.f.合成酶：催化底物的合成反应合成酶：催化底物的合成反应A+B+ATP AB+ADP+PiA+B+ATP AB+ADP+Pi环境工程微生物学04微生物的生理2.2.按照酶在细胞的位置：按照酶在细胞的位置：胞内酶（大部分）、胞外酶、表面酶胞内酶（大部分）、胞外酶、表面酶3.3.按照催化的底物：按照催化的底物：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶环境工程微生物学04微生物的生理五、酶的催化特性五、酶的催化特性 1.1.酶和一般催化剂的比较酶和一般催化剂的比较共性：共性：(1).(1).用量少而催化效率高用量少而催化效率高2).(2).仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学仅能改变化学反应的速度，并不能改变化学反应的平衡点反应的平衡点3).(3).可降低反应的活化能可降低反应的活化能 2.2.酶作为生物催化剂的特性酶作为生物催化剂的特性环境工程微生物学04微生物的生理2.酶作为生物催化剂的特性酶作为生物催化剂的特性 (1).(1).催化效率高：反应速度是无酶催化或普通人造催化效率高：反应速度是无酶催化或普通人造催化剂催化反应速度的催化剂催化反应速度的10103 3次方至次方至10101010次方倍。
次方倍如：在同样条件下，只是催化剂不同，催化如：在同样条件下，只是催化剂不同，催化H H2 2O O2 2分解分解, ,用用H H2 2O O2 2酶酶1 1秒可催化秒可催化10105 5molmol，用，用FeClFeCl3 3，1 1秒只催化秒只催化1010-5-5 mol mol (2).(2).酶的作用具有高度的专一性酶的作用具有高度的专一性 一种酶只能催化一种或一类反应一种酶只能催化一种或一类反应 绝对专一性绝对专一性 酶的专一性酶的专一性 相对专一性相对专一性 立体异构专一性立体异构专一性环境工程微生物学04微生物的生理 2.酶作为生物催化剂的特性酶作为生物催化剂的特性(3).(3).反应条件温和：常温、常压、中性反应条件温和：常温、常压、中性4).(4).敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活敏感性：对环境条件极为敏感，酶容易失活 环境工程微生物学04微生物的生理六.影响酶活力的因素影响酶活力的因素通过下列反应：通过下列反应： k1 k3E + SE + S ES E + PE + P k2酶酶 底物底物 中间产物中间产物 酶酶 最终产物最终产物 得出米门公式得出米门公式（酶促反应方程式）（酶促反应方程式）3SKSEkvm132kkkKm其中其中K Km m米氏常数，表示反应速度为最大速度一半时米氏常数，表示反应速度为最大速度一半时的底物浓度。
的底物浓度环境工程微生物学04微生物的生理 从米门公式可知，酶促反应速度与从米门公式可知，酶促反应速度与EE和和SS有关实际上，也要受到温度、际上，也要受到温度、pHpH、激活剂、抑制剂的影响激活剂、抑制剂的影响 1.E1.E对酶促反应的影响对酶促反应的影响理论：当底物分子浓度足够时理论：当底物分子浓度足够时，酶促反应速度与，酶促反应速度与EE成正比，成正比，即当即当SS足够大时，足够大时，EE越大，越大，酶促反应速度越快酶促反应速度越快实际：当实际：当EE达到一定浓度时，达到一定浓度时，酶促反应速度就趋于平缓酶促反应速度就趋于平缓Ev酶浓度与酶浓度与v的关系的关系3SKSEkvm环境工程微生物学04微生物的生理Sv2.S.S对酶促反应的影响对酶促反应的影响当当EE为定值，且为定值，且SS从零逐渐从零逐渐增大时，酶促反应与增大时，酶促反应与SS成正成正比但当所有的比但当所有的E E变成了变成了ESES后后，即使再增加，即使再增加SS，酶促反应，酶促反应速度也不会增加速度也不会增加当当SS为定值时，酶促反应速为定值时，酶促反应速度与初始度与初始EE0 0 成正比底物浓度与底物浓度与v的关系的关系酶酶0.004酶酶0.003酶酶0.002酶酶0.001环境工程微生物学04微生物的生理3.温度对酶促反应的影响温度对酶促反应的影响酶在最佳适应范围内，它的活性酶在最佳适应范围内，它的活性最高，酶促反应速度最大。
最高，酶促反应速度最大温度每升高温度每升高1010，酶促反应速度，酶促反应速度提高提高1 12 2倍用Q Q1010表示，通常在表示，通常在1.41.42.02.0之间过高过低的温度都会影响酶促反过高过低的温度都会影响酶促反应但也有很大不同：应但也有很大不同：高温时，酶会受到破坏，发生不高温时，酶会受到破坏，发生不可逆变性，甚至完全失去活性可逆变性，甚至完全失去活性低温时，可降低酶的活性，但不低温时，可降低酶的活性，但不会失去活性，当温度恢复时，活会失去活性，当温度恢复时，活性即恢复性即恢复Tv温度与温度与v的关系的关系环境工程微生物学04微生物的生理4.pHpH对酶促反应的影响对酶促反应的影响酶在最适酶在最适pHpH值范围内才表现出正常活性，过高过值范围内才表现出正常活性，过高过低的低的pHpH值都会降低酶的活性值都会降低酶的活性pHpH对酶活性的影响：对酶活性的影响：a.a.改变底物与酶的带电状态，影响二者结合；改变底物与酶的带电状态，影响二者结合；b.b.过高、过低过高、过低pHpH值都会影响酶的稳定性，使酶受值都会影响酶的稳定性，使酶受到不可逆破坏到不可逆破坏环境工程微生物学04微生物的生理5.激活剂对酶促反应的影响激活剂对酶促反应的影响能够对酶起激活作用的物质称为激活剂。
如：能够对酶起激活作用的物质称为激活剂如：FeFe2+2+、CuCu2+2+、BrBr、SOSO4 42-2-、维生素等维生素等某些酶必须在加入激活剂后才会真正表现出催化性能某些酶必须在加入激活剂后才会真正表现出催化性能或增强催化性能或增强催化性能微生物体内有的酶虽然形成了，但并不起催化作用，微生物体内有的酶虽然形成了，但并不起催化作用，称为酶原当加入了催化剂后才会表现为催化作用称为酶原当加入了催化剂后才会表现为催化作用环境工程微生物学04微生物的生理6.抑制剂对酶促反应的影响抑制剂对酶促反应的影响有些物质可减弱、抑制、破坏酶活性，称为抑制剂有些物质可减弱、抑制、破坏酶活性，称为抑制剂如：重金属离子（如：重金属离子（AgAg+ +、HgHg2+2+）、）、COCO、H H2 2S S等抑制剂作用机理：抑制剂作用机理：a.a.竞争性抑制竞争性抑制b.b.非竞争性抑制非竞争性抑制环境工程微生物学04微生物的生理 补充：酶的应用补充：酶的应用1.1.皮革脱毛皮革脱毛传统方式：灰碱法（生石灰和硫化钠）传统方式：灰碱法（生石灰和硫化钠）缺点：污染、劳动强度大、效率低缺点：污染、劳动强度大、效率低。
蛋白酶法：蛋白酶分解蛋白酶法：蛋白酶分解优点：效率高、劳动条件好；无污染优点：效率高、劳动条件好；无污染2.2.生物制浆生物制浆利用微生物的酶分解原料中的木质素，形成纤维素利用微生物的酶分解原料中的木质素，形成纤维素用于造纸用于造纸环境工程微生物学04微生物的生理营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物营养物质是微生物生存的物质基础，而营养是微生物维持和延续其生命形式的一种生理过程维持和延续其生命形式的一种生理过程营养物质营养物质:能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理能够满足机体生长、繁殖和完成各种生理活动所需要的物质活动所需要的物质第二节第二节 微生物的营养微生物的营养微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分，并将微生物不断获得营养物质，将其变成细胞组分，并将废弃物排出体外的过程称为新陈代谢废弃物排出体外的过程称为新陈代谢营养营养:微生物获得和利用营养物质的过程微生物获得和利用营养物质的过程环境工程微生物学04微生物的生理一、微生物的化学组成一、微生物的化学组成主要元素主要元素：碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁、氯等碳、氢、氧、氮、磷、硫、钾、镁、钙、铁、氯等微量元素微量元素：铜、锌、锰、钼、硒、钴等铜、锌、锰、钼、硒、钴等微生物体内的微生物体内的7090为水，剩下的为干物质。
干物为水，剩下的为干物质干物质，则主要为有机物和无机物组成其中，有机物约质，则主要为有机物和无机物组成其中，有机物约占干重的占干重的90%97,主要为蛋白质、核酸、糖和脂肪主要为蛋白质、核酸、糖和脂肪其中，其中，C、H、O、N是所有生物的有机元素是所有生物的有机元素环境工程微生物学04微生物的生理 二、微生物的营养物及营养类型二、微生物的营养物及营养类型五大要素五大要素：水、碳源、氮源、生长因子、无机盐水、碳源、氮源、生长因子、无机盐 1.1.水水水是微生物本身组分；溶剂；有利于对营养的吸收；水是微生物本身组分；溶剂；有利于对营养的吸收；生化反应在溶液中进行生化反应在溶液中进行环境工程微生物学04微生物的生理2.2.碳源碳源在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质在微生物生长过程中能为微生物提供碳素来源的物质碳源碳源有机碳有机碳无机碳无机碳异养微生物异养微生物自养微生物自养微生物光能异养光能异养化能异养化能异养光能自养光能自养化能自养化能自养环境工程微生物学04微生物的生理微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、微生物利用的碳源物质主要有糖类、有机酸、醇、脂类、烃、脂类、烃、COCO2 2及碳酸盐等。
及碳酸盐等微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖微生物最好的碳源是糖尤其是葡萄糖、蔗糖对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼对于为数众多的化能异养微生物来说，碳源是兼有能源功能营养物有能源功能营养物 环境工程微生物学04微生物的生理凡是能够供给微生物氮素营养的物质称为氮源氮源凡是能够供给微生物氮素营养的物质称为氮源氮源的作用是为蛋白质的合成提供原料的作用是为蛋白质的合成提供原料3.氮源氮源氮源氮源氨基酸氨基酸蛋白质蛋白质核核 酸酸尿尿 素素有机氮有机氮无机氮无机氮硝酸盐硝酸盐铵铵 盐盐NH3N2环境工程微生物学04微生物的生理按对氮源的要求不同，微生物可分为：按对氮源的要求不同，微生物可分为：1.固氮微生物固氮微生物利用空气中的利用空气中的N2合成自身所需的氨基酸及蛋白质合成自身所需的氨基酸及蛋白质代表：根瘤菌、固氮蓝菌、固氮菌代表：根瘤菌、固氮蓝菌、固氮菌2.以无机氮化物为氮源的微生物以无机氮化物为氮源的微生物利用利用NH3、铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐为氮源铵盐、硝酸盐、亚硝酸盐为氮源代表：亚硝化菌、硝化菌、放线菌、霉菌等代表：亚硝化菌、硝化菌、放线菌、霉菌等环境工程微生物学04微生物的生理按对氮源的要求不同，微生物可分为：按对氮源的要求不同，微生物可分为：3.以某种氨基酸为氮源的微生物以某种氨基酸为氮源的微生物也为异养微生物，不能利用无机氮合成蛋白质，只会利也为异养微生物，不能利用无机氮合成蛋白质，只会利用现成的氨基酸合成。
用现成的氨基酸合成代表：乳酸菌、丙酸细菌等代表：乳酸菌、丙酸细菌等4.以分解蛋白质而获得氮源的微生物以分解蛋白质而获得氮源的微生物把蛋白质分解后，形成把蛋白质分解后，形成NH3、氨基酸和肽，然后根据、氨基酸和肽，然后根据自己所需再次形成蛋白质自己所需再次形成蛋白质代表：氨化细菌、霉菌、酵母菌等代表：氨化细菌、霉菌、酵母菌等环境工程微生物学04微生物的生理4.无机盐无机盐作用作用1.细胞组成部分；细胞组成部分；2.构成酶的组分和维持酶的活性；构成酶的组分和维持酶的活性；3.调节渗透压、调节渗透压、pH、氧化还原电位；、氧化还原电位；4.能源；能源；5.酶的激活剂；酶的激活剂；微量元素微量元素:是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对是指那些在微生物生长过程中起重要作用，而机体对这些元素的需要量极其微小的元素这些元素的需要量极其微小的元素通常需要量在通常需要量在106108mol/L如：锌、锰、钼、硒、钴、铜如：锌、锰、钼、硒、钴、铜、钨、镍、硼等钨、镍、硼等 根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成根据微生物对矿质元素需要量大小可以把它分成:大量元素：大量元素： P 、S、 K、 Na、Mg、Ca、Fe等。
等环境工程微生物学04微生物的生理1 1）P PP P对于微生物的作用很重要，所有的微生物都需要磷源对于微生物的作用很重要，所有的微生物都需要磷源a.a.合成核酸、核蛋白、磷脂及其他含磷物质的重要元素合成核酸、核蛋白、磷脂及其他含磷物质的重要元素b.b.是一些辅酶的组成部分如：是一些辅酶的组成部分如：NADNAD、ATPATP、ADPADP等c.c.在磷酸化中起作用在磷酸化中起作用d.d.高能磷酸键高能磷酸键e.e.缓冲剂2 2）S SS S是一些氨基酸的组分，一般为硫氢基（是一些氨基酸的组分，一般为硫氢基（SHSH）的形式S S及硫化物是好氧微生物的能源及硫化物是好氧微生物的能源环境工程微生物学04微生物的生理5.生长因子生长因子生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，生长因子：那些微生物生长所必需而且需要量很小，但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生但微生物自身不能合成的或合成量不足以满足机体生长需要的有机化合物长需要的有机化合物生长因子主要有：维生素生长因子主要有：维生素C、B维生素、氨基酸、碱维生素、氨基酸、碱基对等 环境工程微生物学04微生物的生理三三 微生物的营养类型微生物的营养类型异养型生物异养型生物自养型生物自养型生物生长所需要的生长所需要的营养物质营养物质生物生长过程中生物生长过程中能量的来源能量的来源光能营养型光能营养型化能营养型化能营养型环境工程微生物学04微生物的生理1.1.光能无机自养型光能无机自养型2.2.光能有机异养型光能有机异养型3.3.化能无机自养型化能无机自养型4.4.化能有机自养型化能有机自养型根据碳源、能源及电子供体性质的不同根据碳源、能源及电子供体性质的不同，可将微生物分为：可将微生物分为：环境工程微生物学04微生物的生理营养类型营养类型划分依据划分依据营养类型营养类型特点特点碳源碳源自养型自养型以以COCO2 2 为唯一或主要碳源为唯一或主要碳源异养型异养型以有机物为碳源以有机物为碳源能源能源光能营养型光能营养型以光为能源以光为能源化能营养型化能营养型以有机物氧化释放的化学能以有机物氧化释放的化学能为能源为能源电子供体电子供体无机营养型无机营养型以还原性无机物为电子供体以还原性无机物为电子供体有机营养型有机营养型以有机物为电子供体以有机物为电子供体环境工程微生物学04微生物的生理1 1光能无机自养型（光能自养型）光能无机自养型（光能自养型）能以能以COCO2 2为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取为主要唯一或主要碳源；进行光合作用获取生长所需要的能量；以无机物如生长所需要的能量；以无机物如H H2 2、H H2 2S S、S S等作为供等作为供氢体或电子供体，使氢体或电子供体，使COCO2 2还原为细胞物质；还原为细胞物质；例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体例如，藻类及蓝细菌等和植物一样，以水为电子供体（供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质。
供氢体），进行产氧型的光合作用，合成细胞物质而红硫细菌，以而红硫细菌，以H H2 2S S为电子供体，产生细胞物质，并伴随为电子供体，产生细胞物质，并伴随硫元素的产生硫元素的产生CO2+ + 2H2S光能光能光合色素光合色素 CH2O + 2S+ + 2S+ H2O环境工程微生物学04微生物的生理2 2光能有机异养型（光能异养型）光能有机异养型（光能异养型）不能以不能以COCO2 2为主要或唯一的碳源；以有机物作为供为主要或唯一的碳源；以有机物作为供氢体，利用光能将氢体，利用光能将COCO2 2还原为细胞物质；在生长时还原为细胞物质；在生长时大多数需要外源的生长因子；大多数需要外源的生长因子；环境工程微生物学04微生物的生理3 3化能无机自养型（化能自养型）化能无机自养型（化能自养型）生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学生长所需要的能量来自无机物氧化过程中放出的化学能；以能；以COCO2 2或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，或碳酸盐作为唯一或主要碳源进行生长时，利用利用H H2 2、H H2 2S S、FeFe2+2+ 、NHNH3 3或或NONO2 2- -等作为电子供体使等作为电子供体使COCO2 2还还原成细胞物质。
原成细胞物质化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无化能无机自养型只存在于微生物中，可在完全无机及无光的环境中生长它们广泛分布于土壤及水环境中光的环境中生长它们广泛分布于土壤及水环境中, ,参参与地球物质循环；与地球物质循环；环境工程微生物学04微生物的生理4 4化能有机异养型（化能异养型）化能有机异养型（化能异养型）生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学生长所需要的能量均来自有机物氧化过程中放出的化学能；能；生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、生长所需要的碳源主要是一些有机化合物，如淀粉、糖类、纤维素、有机酸等糖类、纤维素、有机酸等大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微大多数细菌、真菌、原生动物都是化能有机异养型微生物；生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；所有致病微生物均为化能有机异养型微生物；环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理五、微生物的培养基五、微生物的培养基培养基是人工根据微生物得营养要求，将培养基是人工根据微生物得营养要求，将水、碳源、水、碳源、氮源、无机盐、生长因子等物质按照一定得比例氮源、无机盐、生长因子等物质按照一定得比例配制配制的，用以培养微生物（生长繁殖或产生代谢产物）的的，用以培养微生物（生长繁殖或产生代谢产物）的营养基质。
营养基质培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础培养基几乎是一切对微生物进行研究和利用工作的基础任何培养基都应该为微生物生长提供五大营养要素任何培养基都应该为微生物生长提供五大营养要素环境工程微生物学04微生物的生理(一一)、配置培养基的顺序和原则、配置培养基的顺序和原则目的明确目的明确营养协调营养协调理化条件适宜理化条件适宜经济节约经济节约2.配置培养基的原则配置培养基的原则1.配置培养基的顺序配置培养基的顺序烧杯加水烧杯加水 依次加入营养物质依次加入营养物质各成分的顺序：各成分的顺序：1).缓冲化合物；缓冲化合物；2).无机元素；无机元素；3).微量元素；微量元素；4).生长因子最后调节生长因子最后调节pH无菌无菌环境工程微生物学04微生物的生理3).3).营养协调营养协调培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓培养基中营养物质浓度合适时微生物才能生长良好，营养物质浓度过低时不能度过低时不能满足满足微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物正常生长所需，浓度过高时则可能对微生物生长起抑制作用微生物生长起抑制作用培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物培养基中各营养物质之间的浓度配比也直接影响微生物的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比的生长繁殖和代谢产物的形成和积累，其中碳氮比（C/NC/N）的影响较大。
的影响较大2).2).目的明确目的明确根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基根据不同的微生物的营养要求配制针对强的培养基1).1).无菌无菌环境工程微生物学04微生物的生理例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，例如，在利用微生物发酵生产谷氨酸的过程中，培养基碳氮比为培养基碳氮比为4/1时，菌体量繁殖，谷氨酸积累时，菌体量繁殖，谷氨酸积累少；当培养基碳氮比为少；当培养基碳氮比为3/1时，菌体繁殖受到抑制，时，菌体繁殖受到抑制，谷氨酸产量则大量增加谷氨酸产量则大量增加环境工程微生物学04微生物的生理培养基的培养基的pH必须控制在一定的范围内，以满足不同类型必须控制在一定的范围内，以满足不同类型微生物的生长繁殖或产生代谢产物微生物的生长繁殖或产生代谢产物通常培养条件：通常培养条件：细菌与放线菌：细菌与放线菌：pH77.5酵母菌和霉菌：酵母菌和霉菌：pH4.56范围内生长范围内生长为了维持培养基为了维持培养基pH的相对恒定，通常在培养基中加入的相对恒定，通常在培养基中加入pH缓冲剂，如缓冲剂，如K2HPO4、(NH4)2SO4或在进行工业发酵或在进行工业发酵时补加酸、碱时补加酸、碱有些缓冲剂既可调节有些缓冲剂既可调节pH也是营养物质。
也是营养物质4).理化条件适宜理化条件适宜 pH环境工程微生物学04微生物的生理(二二) 、培养基的类型及应用、培养基的类型及应用培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用培养基种类繁多，根据其成分、物理状态和用途可将培养基分成多种类型途可将培养基分成多种类型按成分不同划分按成分不同划分含用化学成分还不清楚或化含用化学成分还不清楚或化学成分不恒定的天然有机物学成分不恒定的天然有机物牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽牛肉膏蛋白胨培养基、麦芽汁培养基汁培养基化学成分完全了解的物质配化学成分完全了解的物质配制而成的培养基制而成的培养基天然培养基天然培养基合成培养基合成培养基复合培养基复合培养基无机物无机物+ +有机物有机物环境工程微生物学04微生物的生理按物理状态不同划分按物理状态不同划分在液体培养基中加入一定量凝固在液体培养基中加入一定量凝固剂，使其成为固体状态，琼脂含剂，使其成为固体状态，琼脂含量一般为量一般为1.5%1.5%3.0%3.0%琼脂含量一般为琼脂含量一般为0.3%0.5%不加任何不加任何凝固剂凝固剂液体培养基液体培养基固体培养基固体培养基半固体培养基半固体培养基固体培养基常用来进行微生物的分固体培养基常用来进行微生物的分离、鉴定、活菌计数及菌种保藏离、鉴定、活菌计数及菌种保藏 观察微生物的运动特征、分类鉴观察微生物的运动特征、分类鉴定定大规模工业生产及在实验室进行大规模工业生产及在实验室进行微生物的基础理论和应用方面的微生物的基础理论和应用方面的研究研究 环境工程微生物学04微生物的生理用来将某种或某类微生物从混杂的用来将某种或某类微生物从混杂的微生物群体中分离出来的培养基微生物群体中分离出来的培养基用于鉴别不同类型微生物的培养基用于鉴别不同类型微生物的培养基在基础培养基中加入某些特殊营养在基础培养基中加入某些特殊营养物质制成的一类营养丰富的培养基物质制成的一类营养丰富的培养基基础培养基基础培养基鉴别培养基鉴别培养基选择培养基选择培养基加富培养基加富培养基按用途不同划分按用途不同划分牛肉膏蛋白胨培养基是最常牛肉膏蛋白胨培养基是最常用的基础培养基用的基础培养基环境工程微生物学04微生物的生理选择培养基：选择培养基：利用微生物对某些物质的敏感程度不同，在培养利用微生物对某些物质的敏感程度不同，在培养基中加入一些敏感物质，这样就可以利用这些物基中加入一些敏感物质，这样就可以利用这些物质来抑制非目的性微生物的生长，从而使得所需质来抑制非目的性微生物的生长，从而使得所需的微生物大量繁殖。
的微生物大量繁殖如：在培养基中有革兰氏阴性菌也有革兰氏阳性如：在培养基中有革兰氏阴性菌也有革兰氏阳性菌，但想培养的是革兰氏阴性菌，就可以加入胆菌，但想培养的是革兰氏阴性菌，就可以加入胆汁酸盐，抑制阳性菌的繁殖汁酸盐，抑制阳性菌的繁殖环境工程微生物学04微生物的生理鉴别培养基：鉴别培养基：利用几种细菌对某一物质的分解能力不同，借利用几种细菌对某一物质的分解能力不同，借助指示剂的显色不同进行菌种鉴别和区分的培助指示剂的显色不同进行菌种鉴别和区分的培养基如：大肠杆菌中的大肠埃希氏菌、枸橼酸盐杆如：大肠杆菌中的大肠埃希氏菌、枸橼酸盐杆菌、产气杆菌、副大肠杆菌四个，对乳糖的分菌、产气杆菌、副大肠杆菌四个，对乳糖的分解能力不同解能力不同其中副大肠杆菌不能分解，大肠埃希氏菌最强，其中副大肠杆菌不能分解，大肠埃希氏菌最强，菌落呈紫红色且带金属光泽；枸橼酸盐杆菌次菌落呈紫红色且带金属光泽；枸橼酸盐杆菌次之，之，菌落呈紫红色或深红色；菌落呈紫红色或深红色；产气杆菌最低，产气杆菌最低，菌落菌落呈淡红色呈淡红色环境工程微生物学04微生物的生理根据物质运输过程的特点根据物质运输过程的特点，可将物质的运输方式分为：可将物质的运输方式分为：1.1.单纯扩散单纯扩散2.2.促进扩散促进扩散3.3.主动运输主动运输4.4.基团转位基团转位六、营养物质进入细胞的方式六、营养物质进入细胞的方式四种运输方式也称为四种跨膜方式四种运输方式也称为四种跨膜方式环境工程微生物学04微生物的生理1 1单纯扩散单纯扩散原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上原生质膜是一种半透性膜，营养物质通过原生质膜上的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩的小孔，由高浓度的胞外环境向低浓度的胞内进行扩散。
散特点特点物质在扩散过程中没有发生任何反应；物质在扩散过程中没有发生任何反应；不消耗能量；不能逆浓度运输；不消耗能量；不能逆浓度运输；运输速率较慢，与膜内外物质的浓度差成运输速率较慢，与膜内外物质的浓度差成正比正比环境工程微生物学04微生物的生理水、水、O O2 2、COCO2 2是可以通过扩散自由通过原生质膜的分子是可以通过扩散自由通过原生质膜的分子，脂溶性物质被磷脂溶解也可通过单纯扩散进出细胞，脂溶性物质被磷脂溶解也可通过单纯扩散进出细胞，并比水溶性物质速度快并比水溶性物质速度快 环境工程微生物学04微生物的生理单纯扩散速度慢，不能满足微生物要求，有些物质也单纯扩散速度慢，不能满足微生物要求，有些物质也无法靠单纯扩散进入细胞这些营养物质主要有氨基无法靠单纯扩散进入细胞这些营养物质主要有氨基酸、单糖、维生素及无机盐等为了能够获得这些营酸、单糖、维生素及无机盐等为了能够获得这些营养，微生物通过特殊的生理结构来帮助上述物质进入养，微生物通过特殊的生理结构来帮助上述物质进入这些特殊结构实际就是特异性蛋白质，可与营养物这些特殊结构实际就是特异性蛋白质，可与营养物质进行可逆性结合，在细胞质膜内外循环往来运输营质进行可逆性结合，在细胞质膜内外循环往来运输营养物质，称其为载体蛋白。
因其具有类似酶的一些性养物质，称其为载体蛋白因其具有类似酶的一些性质，如专一性，又被称为渗透酶一种酶只对同一物质，如专一性，又被称为渗透酶一种酶只对同一物质或同类进行运输，因此，为了能够获得多重营养，质或同类进行运输，因此，为了能够获得多重营养，细胞质膜上有多种载体蛋白来完成一些营养物质的促细胞质膜上有多种载体蛋白来完成一些营养物质的促进扩散 不耗能量，动力仍为浓度梯度不耗能量，动力仍为浓度梯度2 2促进扩散促进扩散环境工程微生物学04微生物的生理2 2促进扩散促进扩散环境工程微生物学04微生物的生理特特点点不消耗能量不消耗能量参与运输的物质本身的分子结构不发生变化参与运输的物质本身的分子结构不发生变化不能进行逆浓度运输不能进行逆浓度运输运输速率与膜内外物质的浓度差成正比运输速率与膜内外物质的浓度差成正比需要载体参与需要载体参与环境工程微生物学04微生物的生理3 3主动运输主动运输它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和它的一个重要特点是物质运输过程中需要消耗能量和载体，而且可以进行逆浓度运输载体，而且可以进行逆浓度运输运输过程需要三种运输过程需要三种渗透酶的作用即：单向转运载体、同向转运载体、反渗透酶的作用即：单向转运载体、同向转运载体、反向转运载体。
向转运载体主动运输的作用机理有主动运输的作用机理有3 3种：分别为钠钾泵主动运输、种：分别为钠钾泵主动运输、离子浓度梯度主动运输、离子浓度梯度主动运输、H H+ +浓度梯度主动运输浓度梯度主动运输主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运主动运输是广泛存在于微生物中的一种主要的物质运输方式环境工程微生物学04微生物的生理以以H H+ +浓度梯度主动运输机制为例讲解主动浓度梯度主动运输机制为例讲解主动运输：运输：细菌将细菌将ATPATP水解后形成的水解后形成的H H+ +（好氧呼吸氧化营养（好氧呼吸氧化营养物质产生物质产生H H+ +）排出膜外，产生的电子与）排出膜外，产生的电子与O O2 2结合形结合形成成OHOH- -如此就形成了细胞膜两侧的如此就形成了细胞膜两侧的H H+ +离子浓度离子浓度梯度H H+ +可与营养物质结合渗透酶上有特异性可与营养物质结合渗透酶上有特异性的位点，可以与营养物质和的位点，可以与营养物质和H H+ +结合三者在电位结合三者在电位差的作用下，将低浓度区的营养物质送差的作用下，将低浓度区的营养物质送到细胞内部到细胞内部环境工程微生物学04微生物的生理3 3主动运输主动运输环境工程微生物学04微生物的生理基团转位又称为磷酸烯醇丙酮酸磷酸糖转移酶基团转位又称为磷酸烯醇丙酮酸磷酸糖转移酶运输系统（运输系统（PTSPTS），），PTS PTS 包括酶包括酶I I、酶、酶IIII和一种热稳和一种热稳定蛋白质（定蛋白质（HPrHPr）。
4 4基团转位基团转位基团转位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方基团转位是另一种类型的主动运输，它与主动运输方式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物式的不同之处在于它有一个复杂的运输系统来完成物质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化质的运输，而物质在运输过程中发生化学变化PEP-P + HPr HPr-p + 丙酮酸盐丙酮酸盐 P - HPr +糖糖 糖糖-P +HPr酶酶I酶酶I I环境工程微生物学04微生物的生理基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，主基团转移主要存在于厌氧型和兼性厌氧型细胞中，主要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过要用于糖的运输，脂肪酸、核苷、碱基等也可以通过这种方式运输这种方式运输环境工程微生物学04微生物的生理比较项目比较项目 单纯扩散单纯扩散促进扩促进扩散散主动运主动运输输 基团移位基团移位特异载体蛋特异载体蛋白白 无无有有有有有有运送速度运送速度 慢慢快快快快快快溶质运送方溶质运送方向向 由浓至稀由浓至稀由浓至由浓至稀稀由稀至由稀至浓浓由稀至浓由稀至浓能量消耗能量消耗 不需要不需要不需要不需要需要需要需要需要运送前后溶运送前后溶质分子状态质分子状态 不变不变 不变不变不变不变改变改变运送对象举运送对象举例例 水、水、O2 糖、糖、SO42-氨基酸氨基酸、乳糖、乳糖糖、嘌呤糖、嘌呤四种运输方式比较四种运输方式比较环境工程微生物学04微生物的生理第三节第三节 微生物的产能代谢微生物的产能代谢同化同化作用作用新陈代谢新陈代谢异化异化作用作用细胞物质合成（营养被转变为机体组分）细胞物质合成（营养被转变为机体组分）产生能量产生能量需要能量需要能量营养物质分解营养物质分解环境工程微生物学04微生物的生理一、产能代谢与呼吸的关系一、产能代谢与呼吸的关系呼吸本质：氧化还原的统一过程。
其中有能量呼吸本质：氧化还原的统一过程其中有能量的产生与转移的产生与转移呼吸类型：发酵、好氧呼吸、无氧呼吸呼吸类型：发酵、好氧呼吸、无氧呼吸在呼吸过程中，都会发生电子转移提供电子在呼吸过程中，都会发生电子转移提供电子的物质被氧化，接受电子的物质被还原的物质被氧化，接受电子的物质被还原所谓的产能代谢就是通过三种呼吸来实现的所谓的产能代谢就是通过三种呼吸来实现的环境工程微生物学04微生物的生理一、产能代谢与呼吸的关系一、产能代谢与呼吸的关系微生物产能种类：微生物产能种类：1.1.电能：电子转移产生的能量；电能：电子转移产生的能量；2.2.化学能：物质反应（氧化）过程中释放的能量；化学能：物质反应（氧化）过程中释放的能量；3.3.机械能：鞭毛运动、细胞质流动等产生的能量；机械能：鞭毛运动、细胞质流动等产生的能量；4.4.光能：发光菌产生的能量光能：发光菌产生的能量这些能量有的被用于生化反应，有的以热量的形式散这些能量有的被用于生化反应，有的以热量的形式散发，有的被贮存在发，有的被贮存在ATPATP中环境工程微生物学04微生物的生理一、产能代谢与呼吸的关系一、产能代谢与呼吸的关系ATPATP生物能量转移中心生物能量转移中心物质氧化放出能量物质氧化放出能量 细胞合成需要能量细胞合成需要能量ATP是在发酵、好氧呼吸、无氧呼吸中形成。
具体方式：是在发酵、好氧呼吸、无氧呼吸中形成具体方式：1.1.底物水平磷酸化底物水平磷酸化厌氧微生物或兼性微生物的底物被氧化，会产生厌氧微生物或兼性微生物的底物被氧化，会产生高能中间体，并把高能键（）交给高能中间体，并把高能键（）交给ADPADP，从而形，从而形成成ATPATP2.2.氧化磷酸化氧化磷酸化好氧微生物呼吸，通过电子传递体系形成好氧微生物呼吸，通过电子传递体系形成ATPATP3.3.光合磷酸化光合磷酸化光可引发叶绿素、菌绿素等放出电子，电子在被光可引发叶绿素、菌绿素等放出电子，电子在被传递过程中形成传递过程中形成ATPATP环境工程微生物学04微生物的生理ATPATP含有高能磷酸键（含有高能磷酸键（31.4KJ31.4KJ），但仅是能量的），但仅是能量的暂时贮存物质，如果能量确实过剩，不能用暂时贮存物质，如果能量确实过剩，不能用ATPATP，而用其他内含颗粒来长期贮存而用其他内含颗粒来长期贮存环境工程微生物学04微生物的生理二、呼吸类型二、呼吸类型根据最终电子受体可将微生物呼吸分为：发酵、根据最终电子受体可将微生物呼吸分为：发酵、好氧呼吸、无氧呼吸三种好氧呼吸、无氧呼吸三种。
(一一).).发酵发酵不存在外在的电子受体，底物进行部分氧化，用不存在外在的电子受体，底物进行部分氧化，用氧化产物作为最终电子受体氧化产物作为最终电子受体这个过程，能量有少量释放，多数仍保留在产物这个过程，能量有少量释放，多数仍保留在产物中以葡萄糖为例，讲解发酵以葡萄糖为例，讲解发酵葡萄糖被分解的过程称为糖酵解过程，也叫葡萄糖被分解的过程称为糖酵解过程，也叫EMPEMP过过程糖酵解是微生物所共有的代谢途径糖酵解是微生物所共有的代谢途径环境工程微生物学04微生物的生理糖酵解分为两大步骤：糖酵解分为两大步骤：1.1.预备反应，不发生氧化还原反应产物是预备反应，不发生氧化还原反应产物是3 3磷磷酸甘油醛酸甘油醛2.2.氧化还原反应，产生氧化还原反应，产生ATPATP，产物为丙酮酸，进一，产物为丙酮酸，进一步发酵可产生乙醇和步发酵可产生乙醇和COCO2 2整个过程，整个过程，1mol1mol葡萄糖转变成葡萄糖转变成2molATP2molATP，2mol2mol乙醇，乙醇， 2mol2mol水，水， 2molCO2molCO2 ，即产生能量即产生能量2 231.4KJ31.4KJ62.8KJ62.8KJ。
产能率为产能率为62.8/238.362.8/238.32626环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理丙酮酸是微生物糖酵解的必然产物，如果进一步发丙酮酸是微生物糖酵解的必然产物，如果进一步发酵，可形成多种产物因此，有可将发酵分为很多酵，可形成多种产物因此，有可将发酵分为很多类型：如乙醇发酵；混合酸发酵等其中，混合酸类型：如乙醇发酵；混合酸发酵等其中，混合酸发酵是多数大肠杆菌的特征发酵是多数大肠杆菌的特征人们利用人们利用V.PV.P试验进行大肠埃希氏杆菌和产气杆菌试验进行大肠埃希氏杆菌和产气杆菌的区分大肠埃希氏杆菌的发酵产物为甲酸、乙酸、乳酸、大肠埃希氏杆菌的发酵产物为甲酸、乙酸、乳酸、CO2CO2等产气杆菌也能进行混合酸发酵，丙酮酸经等产气杆菌也能进行混合酸发酵，丙酮酸经过缩合、脱羧后形成乙酰甲基甲醇，可在碱性条件过缩合、脱羧后形成乙酰甲基甲醇，可在碱性条件下被迅速氧化为二乙酰，二乙酰可与蛋白胨水解出下被迅速氧化为二乙酰，二乙酰可与蛋白胨水解出的精氨酸所含胍基反应形成红色化合物称为阳性的精氨酸所含胍基反应形成红色化合物称为阳性反应环境工程微生物学04微生物的生理另外，还可以用甲基红试验进行区别。
另外，还可以用甲基红试验进行区别产气杆菌在混合酸发酵时会产生中性的乙酰甲基醇，产气杆菌在混合酸发酵时会产生中性的乙酰甲基醇，但大肠埃希氏杆菌的混合酸发酵产生多种有机酸，使但大肠埃希氏杆菌的混合酸发酵产生多种有机酸，使培养液呈酸性，培养液呈酸性，p H在在4.2左右甚至更低左右甚至更低当用甲基红滴入时当用甲基红滴入时 ，大肠埃希氏杆菌培养液为红色，大肠埃希氏杆菌培养液为红色，称之为阳性反应；产气杆菌培养液为橙黄色，为甲基称之为阳性反应；产气杆菌培养液为橙黄色，为甲基红反应阴性红反应阴性环境工程微生物学04微生物的生理2.2.好氧呼吸好氧呼吸电子受体为电子受体为O O2 2，底物被彻底的完全氧化成，底物被彻底的完全氧化成COCO2 2和和H H2 2O O，并，并有大量有大量ATPATP产生在好氧呼吸过程中，电子并不是直接传递给在好氧呼吸过程中，电子并不是直接传递给O O2 2，而是先，而是先转移给转移给NADNAD，成为，成为NADHNADH2 2，然后，然后NADHNADH2 2被氧化后，电子传被氧化后，电子传递给电子传递体系，最后由电子传递体系转给递给电子传递体系，最后由电子传递体系转给O O2 2。
得到电子的得到电子的O O2 2与与H H结合形成结合形成H H2 2O O仍然以葡萄糖为例子，讲解好氧呼吸过程仍然以葡萄糖为例子，讲解好氧呼吸过程葡萄糖的好氧呼吸分为两个阶段：葡萄糖的好氧呼吸分为两个阶段：1.1.糖酵解阶段，形成丙酮酸，即糖酵解阶段，形成丙酮酸，即EMPEMP途径酵解阶段；途径酵解阶段；2.2.丙酮酸有氧分解阶段，即三羧酸循环（丙酮酸有氧分解阶段，即三羧酸循环（TCATCA循环）阶循环）阶段环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理酮戊二酸环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理1mol1mol葡萄糖可在葡萄糖可在EMPEMP途径形成途径形成2mol2mol丙酮酸，则在丙酮酸，则在TCATCA循环中可形成循环中可形成: :2 2151530molATP;30molATP;由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，由于葡萄糖的好氧呼吸包括两部分，TCATCA已知产生已知产生30mol30mol那EMPEMP途径呢，在发酵时净剩途径呢，在发酵时净剩2mol2mol，在发酵，在发酵过程中，可产生过程中，可产生2mol2mol的的NADHNADH2 2, ,则可换算成则可换算成2 23 36molATP ,6molATP ,因此，因此， 1mol1mol葡萄糖可产生：葡萄糖可产生：30+2+630+2+638molATP.38molATP.环境工程微生物学04微生物的生理好氧微生物氧化分解好氧微生物氧化分解1 mol1 mol葡萄糖分子总共可生成葡萄糖分子总共可生成38molATP38molATP，共有，共有1193kJ1193kJ的能量转变为的能量转变为ATPATP。
1 mol1 mol葡葡萄糖分子完全氧化产生的总能量大约为萄糖分子完全氧化产生的总能量大约为2876 U2876 U这样，好氧呼吸利用能量的效率大约是样，好氧呼吸利用能量的效率大约是4242，其余的，其余的能量以热的形式散发掉能量以热的形式散发掉发酵发酵l moll mol葡萄糖分子的能量利用率只有葡萄糖分子的能量利用率只有2626可见，进行发酵的厌氧微生物为了满足能量的需要，可见，进行发酵的厌氧微生物为了满足能量的需要，消耗的营养物要比好氧微生物多消耗的营养物要比好氧微生物多环境工程微生物学04微生物的生理3.3.乙醛酸循环乙醛酸循环TCATCA循环的一个支路循环的一个支路4.4.电子传递体系电子传递体系: :有氧呼吸中传递电子的一系列有氧呼吸中传递电子的一系列 偶联反应偶联反应 组成：组成：NADNAD或或NADPNADP、FADFAD或或FMNFMN、辅酶、辅酶Q Q、细胞色素、细胞色素a a、a a3 3、b b、c c、c c1 1等环境工程微生物学04微生物的生理作用：作用：a.接受电子供体放出的电子，最终传递接受电子供体放出的电子，最终传递给给O2b.合成合成ATP，把电子传递过程中释放的能，把电子传递过程中释放的能量收集贮存。
量收集贮存其在细胞中的位置：真核细胞是线粒体，其在细胞中的位置：真核细胞是线粒体，原核细胞是细胞质膜原核细胞是细胞质膜 环境工程微生物学04微生物的生理环境工程微生物学04微生物的生理 在好氧呼吸中，由前面在好氧呼吸中，由前面EMP和和TCA产生的产生的H（NADH2和和FADH2），通过电子传递体系），通过电子传递体系（呼吸链），最终到达分子氧，（呼吸链），最终到达分子氧，形成水在这一传递过程中，产形成水在这一传递过程中，产生生ATP称为氧化磷酸化）称为氧化磷酸化）环境工程微生物学04微生物的生理好氧呼吸分为两种：外源呼吸和内源呼吸好氧呼吸分为两种：外源呼吸和内源呼吸1.1.外源呼吸：正常条件下的呼吸，利用外界营养、外源呼吸：正常条件下的呼吸，利用外界营养、能源进行呼吸能源进行呼吸2.2.内源呼吸：外界不能供给能源，利用自身贮存的内源呼吸：外界不能供给能源，利用自身贮存的能源物质进行呼吸能源物质进行呼吸好氧呼吸的条件：好氧呼吸的条件：取决于取决于O O2 2的体积分数，微生物环境中的体积分数，微生物环境中O O2 2达到达到0.20.2（大气中氧的体积分数的（大气中氧的体积分数的1 1）或）或0.20.2以上，可以以上，可以进行好氧呼吸，达不到，则无法进行好氧呼吸。
进行好氧呼吸，达不到，则无法进行好氧呼吸环境工程微生物学04微生物的生理( (三三) )无氧呼吸无氧呼吸无氧呼吸的最终电子受体不是未彻底氧化的有机物，无氧呼吸的最终电子受体不是未彻底氧化的有机物，也不是也不是O O2 2，而是除了，而是除了O O2 2以外的含氧无机物，如以外的含氧无机物，如NONO3 3- -、SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-及及COC。